ES2971931T3 - Material de alimentación para producir vidrio incoloro usando fusión de combustión sumergida - Google Patents
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Abstract
Un método para producir vidrio incoloro usando fusión por combustión sumergida implica introducir un material de alimentación vitriificable (30) en una masa fundida de vidrio (22) contenida dentro de un fusor de combustión sumergida (10). El material de alimentación vitrificable está formulado para proporcionar al vidrio fundido una composición química de vidrio adecuada para producir artículos de vidrio incoloros. Con ese fin, el vidrio fundido comprende un contenido total de hierro expresado como Fe203 en una cantidad que oscila entre 0,04 % en peso y 0,06 % en peso y también tiene una relación redox que oscila entre 0,1 y 0,4, y el material de alimentación vitriificable incluye además entre 0,008 % en peso. % y 0,016 % en peso de selenio o entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso de óxido de manganeso para lograr un contenido apropiado de selenio u óxido de manganeso en el vidrio fundido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Material de alimentación para producir vidrio incoloro usando fusión de combustión sumergida
La presente descripción está dirigida a la producción de vidrio plonado usando tecnología de combustión sumergida.
Antecedentes
El vidrio es un sólido amorfo rígido que tiene numerosas aplicaciones. El vidrio de sílice-cal-sosa, por ejemplo, se usa ampliamente para fabricar artículos de vidrio planos, tales como ventanas, artículos de vidrio huecos, que incluyen recipientes tales como botellas y frascos, así como vajillas y otros artículos especiales. El vidrio de sílice-cal-sosa comprende una red de óxido ternario desordenada y reticulada espacialmente de SiO<2>Na<2>OCaO. El componente de sílice (SiO<2>) es el óxido más grande en peso y constituye el principal material formador de red del vidrio de sílice-calsosa. El componente de Na<2>O actúa como un agente fundente que reduce las temperaturas de fusión, ablandamiento y transición vítrea del vidrio, en comparación con el vidrio de sílice pura, y el componente de CaO actúa como un estabilizador que mejora determinadas propiedades físicas y químicas del vidrio, incluyendo su dureza y resistencia química. La inclusión de Na<2>O y CaO en la química del vidrio de sílice-cal-sosa hace que la fabricación comercial de artículos de vidrio sea más práctica y consuma menos energía, al mismo tiempo que se obtienen propiedades de vidrio aceptables. El vidrio de sílice-cal-sosa, en general y basándose en el peso total del vidrio, tiene una composición química del vidrio que incluye del 60 % en peso al 80 % en peso de SiO<2>, del 8 % en peso al 18 % en peso de Na<2>O y del 5 % en peso al 15 % en peso de CaO.
Además de SiO<2>, Na<2>O y CaO, la composición química de vidrio de sílice-cal-sosa puede incluir otros materiales de óxido y no de óxido que actúan como formadores de red, modificadores de red, colorantes, decolorantes, agentes redox u otros agentes que afectan a las propiedades del vidrio final. Algunos ejemplos de estos materiales adicionales incluyen óxido de aluminio (AhO3), óxido de magnesio (MgO), óxido de potasio (K<2>O), carbono, sulfatos, nitratos, flúor, cloro y/o formas elementales o de óxido de uno o más de hierro, arsénico, antimonio, selenio, cromo, bario, manganeso, cobalto, níquel, azufre, vanadio, titanio, plomo, cobre, niobio, molibdeno, litio, plata, estroncio, cadmio, indio, estaño, oro, cerio, praseodimio, neodimio, europio, gadolinio, erbio y uranio. El óxido de aluminio es uno de los materiales que se incluyen más habitualmente, típicamente presente en una cantidad de hasta el 2 % en peso basándose en el peso total del vidrio, debido a su capacidad para mejorar la durabilidad química del vidrio y reducir la probabilidad de desvitrificación. Independientemente de qué otros materiales de óxido y/o no de óxido estén presentes en el vidrio de sílice-cal-sosa además del SiO<2>, Na<2>O y CaO, la suma total de esos materiales adicionales es preferiblemente del 10 % en peso o menos, o más estrechamente del 5 % en peso o menos, basándose en el peso total del vidrio de sílice-cal-sosa.
El vidrio de sílice-cal-sosa se ha producido durante mucho tiempo en un horno de fusión continuo. Cuando se opera un horno de este tipo, un material de alimentación vitrificable se alimenta como una manta discontinua sobre un gran baño de vidrio fundido de un nivel generalmente constante contenido en una cámara de fusión del horno. El baño de vidrio fundido se mantiene a una temperatura de aproximadamente 1450 0C o más, de modo que la manta añadida del material de alimentación puede fundirse, reaccionar y progresar a través de varias fases de fusión intermedias antes de integrarse químicamente en el baño de vidrio fundido a medida que el baño se mueve lentamente a través de la cámara de fusión del horno hacia una cámara de refinado situada después de la cámara de fusión. En la cámara de refinado, las burbujas de gas arrastradas y los gases disueltos se eliminan del baño de vidrio fundido para producir vidrio fundido refinado que se homogeneiza adicionalmente o se acondiciona en un canal de distribución en preparación para operaciones de formación de vidrio. El baño de vidrio fundido se ha calentado convencionalmente dentro de la cámara de fusión mediante quemadores no sumergidos que funden una mezcla de combustible y oxidante dentro de una atmósfera de zona de combustión abierta ubicada encima del baño de vidrio fundido. Los quemadores están ubicados en puertos de quemador en paredes laterales opuestas de la superestructura refractaria que define parcialmente la zona de combustión (horno de llama transversal) o en una pared trasera de la superestructura refractaria (horno de alimentación de puerto final). Por lo general, una unidad de material de alimentación vitrificable tarda 24 horas o más en fundirse y reaccionar a través de una operación convencional de fusión y refinado de vidrio antes de salir del fundidor como una unidad equivalente de vidrio fundido refinado.
A veces, se requiere que el artículo de vidrio terminado, tal como un recipiente, un producto de vidrio plano o una vajilla, sea incoloro o casi incoloro. El vidrio incoloro o casi incoloro se denomina típicamente en la industria vidrio plonado. Para producir vidrio fundido plonado en un horno de fusión continuo convencional, el material de alimentación vitrificable que se alimenta al horno se formula cuidadosamente para minimizar las impurezas de hierro y/o para enmascarar el tinte de color causado por las impurezas de hierro. En general, ciertos componentes del material de alimentación pueden contener impurezas de hierro, notablemente: arena, piedra caliza, dolomita y vidrio reciclado. El hierro puede estar presente en dos formas dentro del vidrio fundido: (1) el estado ferroso o reducido (Fe2+ como FeO) o (2) el estado férrico u oxidado (Fe3+ como Fe2O3). El hierro en estado Fe2+ imparte un color azul verdoso al vidrio fundido y el hierro en estado Fe3+ imparte un color amarillo verdoso. La relación de Fe2+ respecto al hierro total (Fe2++ Fe3+) en el vidrio fundido determina la relación redox del vidrio y proporciona una indicación general de si dominará visualmente el color azul verdoso o el color amarillo verdoso. En ese sentido, cuando se busca obtener el vidrio plonado, generalmente se desea una menor relación redox, ya que el color amarillo verdoso es menos evidente visualmente y más fácil de enmascarar con decolorantes. Se puede lograr una baja relación redox añadiendo agentes oxidantes en el material de alimentación para desplazar el equilibrio Fe2+/ Fe3+ en el vidrio fundido hacia el estado Fe3+ y/o incluyendo una cantidad sustancial de vidrio plonado reciclado en el material de alimentación vitrificable para diluir las impurezas de hierro contenidas en los componentes de materia prima virgen del material de alimentación.
El documento EP1118597 A1 describe un método para producir un vidrio de sosa-cal incoloro, cuya composición por lotes comprende sulfato de sodio en una cantidad de 0,5 % en peso, si se convierte en SO3. El lote también comprende 0,04 % en peso de óxido de manganeso, así como materias primas para incluir SiO2, Na2O y CaO en el vidrio. El contenido total de óxido de hierro en el vidrio, expresado como Fe2O3, es 0,03 % en peso y la relación redox es 0,05.
La fusión de combustión sumergida (SC) es una tecnología de fusión que también es capaz de producir vidrio, que incluye vidrio de sílice-cal-sosa, y recientemente ha ganado interés como una alternativa potencialmente viable al proceso de fusión empleado en un horno de fusión continuo convencional. Al contrario de las prácticas de fusión convencionales, la fusión SC implica inyectar una mezcla de gas combustible que contiene combustible y un oxidante directamente a un vidrio fundido contenida en un fundidor, típicamente a través de quemadores sumergidos montados en el suelo o paredes laterales del fundidor y sumergido por el vidrio fundido. El oxidante puede ser oxígeno, aire o cualquier otro gas que contenga un porcentaje de oxígeno. La mezcla de gas combustible se autoinflama y los productos de combustión resultantes provocan una agitación y una turbulencia vigorosas a medida que se descargan a través de la masa fundida de vidrio. Las intensas fuerzas cortantes experimentadas entre los productos de combustión y el vidrio fundido causan una rápida transferencia de calor y disolución de partículas en todo el vidrio fundido en comparación con la cinética más lenta de un horno de fusión convencional en el que el baño de vidrio fundido se calienta principalmente con calor radiante de quemadores no sumergidos en la parte superior. Y aunque la tecnología SC puede fundir e integrar el material de alimentación vitrificable en el vidrio fundido con relativa rapidez, el vidrio fundido tiende a ser espumosa y a tener una densidad relativamente baja a pesar de estar químicamente homogeneizada cuando se descarga del fundidor. De hecho, el vidrio fundido en un fundidor SC puede incluir desde el 30 % en volumen hasta el 60 % en volumen de burbujas de gas arrastradas.
La fusión SC no se ha incorporado en operaciones de fabricación de vidrio comerciales pasadas que fabrican en serie artículos de vidrio para envases y vidrio flotado por varias razones. Aparte de los retos asociados a la refinación de un vidrio fundido espumoso de baja densidad y la durabilidad de los quemadores, las formulaciones de material de alimentación vitrificables heredables específicamente adaptadas para producir vidrio plonado no son tan fiables a la hora de producir realmente vidrio plonado cuando se extienden a la fusión SC. Se cree que la razón de esta discrepancia está relacionada con la forma fundamentalmente diferente en la que el material de alimentación vitrificable se funde dentro de un vidrio fundido turbulento contenido en un fundidor SC. En la fusión SC, como se ha explicado anteriormente, los productos de combustión se descargan de quemadores sumergidos directamente a un vidrio fundido turbulenta, mientras que en los procesos tradicionales convencionales los productos de combustión se descargan a una atmósfera abierta por encima de un baño de vidrio fundido mucho más calmado. Se cree que la descarga de cantidades sustanciales de gases producto de una combustión a través del vidrio fundido y su impacto resultante sobre la química del vidrio fundido es la razón subyacente por la que las formulaciones de material de alimentación heredadas no se traducen necesariamente en una fusión SC. Debido a la ausencia de material de alimentación y composiciones de vidrio probados adaptados para vidrio plonado, aún no se han desarrollado operaciones de fusión SC para producir vidrio plonado, especialmente vidrio de sílice-cal-sosa, que cumpla de manera consistente las estrictas especificaciones de color.
Resumen de la descripción
La presente descripción se refiere a una composición de material de alimentación vitrificable y a una composición química de vidrio resultante de un vidrio fundido derivada del mismo que puede emplearse junto con la fusión de combustión sumergida para producir vidrio plonado. El material de alimentación vitrificable incluye una porción de vidrio base, un agente oxidante y un decolorante. La porción de vidrio base contribuye a los óxidos de formación de vidrio primarios de la composición química de vidrio. Con respecto al vidrio de sílice-cal-sosa, por ejemplo, la porción de vidrio base contribuye a las cantidades necesarias de SiO<2>Na<2>O, CaO, así como Al2O3 si se desea. El agente oxidante es un compuesto que tiene un efecto oxidante sobre el vidrio y, por lo tanto, desplaza el equilibrio de Fe2+/ Fe3+ hacia el estado Fe3+, reduciendo así la relación redox y accionando el vidrio más hacia un color amarillo verdoso en lugar de un color azul verdoso. Un agente oxidante preferido que puede incluirse en el material de alimentación vitrificable es un compuesto de sulfato. Por último, el decolorante es un compuesto que enmascara el tinte de color atribuible al hierro al absorber la luz visible en las longitudes de onda azul/verde (450 nm a 565 nm) y que transmite luz visible en las longitudes de onda amarillas/rojas (565 nm a 740 nm). El cambio del color de vidrio perceptible hacia el tono amarillo tiene el efecto de decolorar el vidrio ya que un tono amarillo es significativamente menos evidente que un tono azul o verde. El colorante puede ser selenio y/o óxido de manganeso (MnO).
El material de alimentación vitrificable se formula específicamente para producir vidrio plonado por medio de fusión de combustión sumergida. De hecho, como se explicará con más detalle a continuación, las cantidades del agente oxidante y el decolorante incluidas en el material de alimentación vitrificable junto con la porción de vidrio base no pueden tomarse prestadas de las operaciones de fabricación de vidrio heredadas en las que el material de alimentación se extiende como una manta discontinua en la parte superior de un baño de vidrio fundido de movimiento lento que se calienta radiantemente desde arriba por quemadores no sumergidos; más bien, la composición de la mezcla de alimentación vitrificable se selecciona en vista de la naturaleza peculiar de la fusión de combustión sumergida y para acomodar diversos mecanismos cinéticos y químicos que simplemente no se producen en un horno de fusión continuo heredado. Al adaptar la composición del material de alimentación vitrificable para alinearse mejor con las peculiaridades de la fusión de combustión sumergida, el vidrio fundido obtenido del fundidor SC puede cumplir de manera consistente las exigentes especificaciones del vidrio plonado que frecuentemente exigen las industrias de envases comerciales y artículos de vidrio plano. El método descrito es particularmente capaz de producir vidrio de sílice-cal-sosa para su eventual formación en recipientes de vidrio tales como, por ejemplo, botellas y frascos de alimentos y bebidas.
En la presente descripción, el material de alimentación vitrificable se introduce en, e inmediatamente se intercala con, un vidrio fundido contenida dentro de un fundidor de combustión sumergida. El vidrio fundido se agita mediante la descarga enérgica de productos de combustión directamente en el vidrio fundido de uno o más quemadores sumergidos que están quemando una mezcla de gas combustible que comprende un combustible y oxígeno. Para asegurar que se produzca vidrio plonado, el vidrio fundido incluye 0,06 % en peso de hierro total o menos que se expresa como Fe<2>O<3>y tiene una relación redox de entre 0,1 y 0,4. La relación redox prescrita está soportada preferiblemente por un contenido de sulfato retenido, es decir, disuelto, en el vidrio fundido de entre 0,08 % en peso y 0,1 % en peso expresado como SO<3>. Además, para enmascarar cualquier tinte de color atribuible al hierro, el vidrio fundido incluye entre 0,0001 % en peso y 0,0003 % en peso de selenio o entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso de óxido de manganeso. Para compensar las condiciones que exacerban la volatilización y contrarrestar de forma natural los agentes oxidantes, y para proporcionar en última instancia el contenido de sulfato y el contenido de selenio o de óxido de manganeso en la composición química del vidrio en sus cantidades respectivas, el material de alimentación vitrificable contiene entre 0,20 % en peso y 0,50 % en peso del compuesto de sulfato, expresado como SO<3>, y entre 0,008 % en peso y 0,016 % en peso de selenio o entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso de óxido de manganeso.
La presente descripción incorpora una serie de aspectos que pueden implementarse por separado o en combinación entre sí para proporcionar un método para producir vidrio plonado. Según una realización de la presente descripción, un método para producir vidrio plonado utilizando fusión por combustión sumergida incluye varias etapas. Una etapa implica preparar un material de alimentación vitrificable que incluye una porción de vidrio base que proporciona óxidos de formación de vidrio primarios, un agente oxidante que comprende un compuesto de sulfato y un decolorante que comprende ya sea selenio o óxido de manganeso. El material de alimentación vitrificable comprende entre 0,20 % en peso y 0,50 % en peso del compuesto de sulfato, expresado como SO<3>y comprende además entre 0,008 % en peso y 0,016 % en peso de selenio o entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso de óxido de manganeso. Otra etapa del método consiste en introducir el material de alimentación vitrificable en un vidrio fundido contenido en un fundidor de combustión sumergido. El vidrio fundido comprende un contenido total de hierro expresado como Fe<2>O<3>en una cantidad que varía de 0,04 % en peso a 0,06 % en peso y tiene una relación redox que varía de 0,1 a 0,4. El fundidor de combustión sumergida incluye uno o más quemadores sumergidos. Aún otra etapa del método implica descargar productos de combustión desde uno o más quemadores sumergidos directamente en y a través del vidrio fundido para agitar de ese modo el vidrio fundido mientras entremezcla y funde el material de alimentación vitrificable en el vidrio fundido.
Según otro aspecto de la presente descripción, un método para producir vidrio de sílice-cal-sosa usando fusión de combustión sumergida incluye varias etapas. Una etapa consiste en introducir un material de alimentación vitrificable en un vidrio fundido contenida en un fundidor de combustión sumergido. El material de alimentación vitrificable incluye una porción de vidrio base, que contribuye SiO<2>Na<2>O, y CaO al vidrio fundido, y ya sea de 0,008 % en peso a 0,016 % en peso de selenio o 0,1 % en peso a 0,2 % en peso de óxido de manganeso. Adicionalmente, el vidrio fundido comprende un contenido total de hierro expresado como Fe<2>O<3>en una cantidad que varía de 0,04 % en peso a 0,06 % en peso y tiene una relación redox que varía de 0,1 a 0,4. Otra etapa del método implica descargar productos de combustión de uno o más quemadores sumergidos directamente en y a través del vidrio fundido para agitar de este modo el vidrio fundido mientras se entremezcla y funde el material de alimentación vitrificable en el vidrio fundido. Aún otra etapa del método implica descargar vidrio fundido del fundidor de combustión sumergido. El vidrio fundido tiene una densidad que varía de 0,75 g/cm<3>a 1,5 g/cm<3>. Otra etapa más del método implica formar al menos un artículo de vidrio del vidrio fundido. El artículo de vidrio cumple las especificaciones del vidrio plonado de una longitud de onda dominante comprendida entre 572 nm y 578 nm, un brillo superior al 50 % y una pureza inferior al 16 %.
Según otro aspecto más de la presente descripción, un material de alimentación vitrificable para producir vidrio plonado por medio de un proceso que usa fusión de combustión sumergida incluye una porción de vidrio base, un compuesto de sulfato y ya sea selenio u óxido de manganeso. La parte de vidrio base incluye un contribuyente de SiO<2>, un contribuyente de Na<2>O, y un contribuyente de CaO, para proporcionar SiO<2>, Na<2>O, y CaO respectivamente, a un vidrio fundido agitada cuando se funde en la misma. El compuesto de sulfato está presente en una cantidad que varía del 0,20 % en peso al 0,50 % en peso expresado como SO<3>y el selenio está presente en una cantidad que varía de 0,008 % en peso a 0,016 % en peso o el óxido de manganeso está presente en una cantidad que varía de 0,1 % en peso a 0,2 % en peso, basado en el peso total de la materia de alimentación vitrificable.
Breve descripción de los dibujos
La descripción, junto con los objetos, características, ventajas y aspectos adicionales de la misma, se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una representación en sección transversal elevada de un fundidor de combustión sumergida según una realización de la presente descripción;
la Figura 2 es una vista en planta de sección transversal del fundidor de combustión sumergida ilustrado en la Figura 1 tomada a lo largo de la línea de sección 2-2; y
la Figura 3 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir vidrio plonado usando un fundidor de combustión sumergida y luego formando recipientes de vidrio a partir del vidrio plonado según una realización de la presente descripción.
Descripción detallada
En las Figuras 1 -2 se muestra un fundidor 10 de combustión sumergida (SC) representativo para demostrar la práctica aquí descrita para producir artículos de vidrio plonado. El fundidor 10 de SC incluye una carcasa 12 que tiene un techo 14, un piso 16, y una pared 18 vertical circundante que conecta el techo 14 y el piso 16. La pared 18 vertical circundante incluye además una pared 18a de extremo delantero, una pared 18b de extremo trasero que se opone y está separada de la pared 18a de extremo delantero, y dos paredes 18c, 18d laterales opuestas que conectan la pared 18a de extremo delantero y la pared 18b de extremo trasero. Juntos, el techo 14, el piso 16 y la pared 18 vertical circundante definen una cámara 20 de reacción interior del fundidor 10 que contiene un vidrio fundido 22 cuando el fundidor 10 está operativo. Cada uno del techo 14, el piso 16 y la pared 18 vertical circundante pueden construirse para soportar la alta temperatura y naturaleza corrosiva del vidrio fundido 22. Por ejemplo, cada una de esas estructuras 14, 16, 18 puede construirse a partir de un material refractario o uno o más paneles enfriados por fluido que soportan un material refractario dispuesto interiormente que tiene una capa de vidrio congelada formada in situ (no mostrada) en contacto con el vidrio fundido 22.
La carcasa 12 del fundidor 10 de SC define una entrada 24 de material de alimentación, una salida 26 de vidrio fundido, y un respiradero 28 de escape. Preferiblemente, como se muestra en la Figura 1, la entrada 24 de material de alimentación está definida en el techo 14 de la carcasa 12 cerca de la pared frontal 18a, y la salida 26 de vidrio fundido está definida en la pared 18 trasera de la carcasa 12 por encima del piso 16, aunque otras ubicaciones para la entrada 24 de material de alimentación y la salida 26 de vidrio fundido son ciertamente posibles. La entrada 24 de material de alimentación proporciona una entrada a la cámara 20 de reacción interior para el suministro de un material de alimentación 30 vitrificable. Un alimentador 32 por lotes que está configurado para introducir una cantidad medida del material de alimentación 30 vitrificable en la cámara 20 de reacción interior puede acoplarse a la carcasa 12. Y aunque son posibles muchos diseños, el alimentador 32 por lotes puede, por ejemplo, incluir un tornillo giratorio (no mostrado) que gira dentro de un tubo de alimentación 34 de un diámetro ligeramente mayor que se comunica con la entrada 24 del material de alimentación para suministrar el material de alimentación 30 desde una tolva de alimentación a la cámara 20 de reacción interior a una tasa controlada.
La salida 26 de vidrio fundido proporciona una salida desde la cámara 20 de reacción interior para la descarga del vidrio 36 fundido espumoso fuera del fundidor 10 de CS. El vidrio 36 fundido espumoso descargado puede introducirse, como se muestra, directamente en un recipiente 38 de amortiguación. El recipiente 38 de amortiguación incluye una carcasa 40 que define un compartimento de retención 42. El compartimento 42 de retención recibe el vidrio 36 fundido espumoso que se descarga desde la cámara 20 de reacción interior del fundidor 10 de SC a través de la salida 26 de vidrio fundido y mantiene una piscina intermedia 44 del vidrio fundido que tiene un volumen de estado estacionario constante (es decir, ±5 % en volumen). Uno o más quemadores 46 de impacto o sin impacto pueden montarse en la carcasa 40 del recipiente 38 de amortiguación para calentar la piscina intermedia 44 de vidrio fundido y/o suprimir o destruir cualquier espuma que pueda acumularse en la parte superior de la piscina 44 de vidrio fundido. Un flujo constante o intermitente 48 de vidrio fundido puede ser dispensado desde la piscina intermedia 44 de vidrio fundido mantenido en el compartimento de retención 42 y fuera del recipiente de amortiguación 38 por una boquilla 50 unida a la carcasa 40. La boquilla 50 puede tener un émbolo 52 recíproco que puede funcionar para dispensar de manera controlable el flujo 48 de vidrio fundido a través de una placa 54 de orificio de modo que cualquier equipo posterior, tal como un refinador de vidrio, pueda recibir una entrada controlada de vidrio fundido. Una descripción más completa de un recipiente de amortiguación que puede recibir el vidrio 36 fundido espumoso descargado se describe en una solicitud US-16/590.068, que se asigna al cesionario de la presente invención. Por supuesto, en otras realizaciones, el recipiente de amortiguación 38 puede omitirse y el vidrio 36 fundido espumoso descargado desde la cámara 20 de reacción interior del fundidor 10 de SC puede introducirse directamente en un refinador de vidrio o en otro lugar.
El respiradero 28 de escape está definido preferiblemente en el techo 14 de la carcasa 12 entre la pared 18a de extremo delantero y la pared 18b de extremo trasero en una ubicación posterior de la entrada 24 de material de alimentación. Un conducto 56 de escape se comunica con el respiradero 28 de escape y está configurado para eliminar compuestos gaseosos de la cámara 20 de reacción interior. Los compuestos gaseosos eliminados a través del conducto 56 de escape pueden tratarse, reciclarse o gestionarse de cualquier otra manera fuera del fundidor 10 de CS según sea necesario. Para ayudar a prevenir o al menos minimizar la pérdida potencial de parte del material de alimentación 30 vitrificable a través del respiradero 28 de escape como desecho involuntario de material de alimentación, puede colocarse una pared divisoria 58 que depende del techo 14 de la carcasa 12 entre la entrada 24 de material de alimentación y el respiradero 28 de escape. La pared divisoria 58 puede incluir un extremo 60 libre inferior que está sumergido dentro del vidrio fundido 22 de vidrio, como se muestra, aunque también puede estar colocada cerca, pero por encima, del vidrio fundido 22. La pared divisoria 58 puede construirse de manera similar al techo 14, el piso 16 y la pared 18 vertical circundante, pero no necesariamente tiene que construirse.
El fundidor 10 de CS incluye uno o más quemadores sumergidos 62. Cada uno de los uno o más quemadores sumergidos 62 está montado en un puerto 64 definido en el piso 14 (como se muestra) y/o la pared 18 vertical circundante en una ubicación sumergida por el vidrio fundido 22. Cada uno del quemador o quemadores sumergidos 62 inyecta a la fuerza una mezcla G de gas combustible en el vidrio fundido 22 a través de una boquilla 66 de salida. La mezcla G de gas combustible comprende combustible y oxígeno. El combustible suministrado al quemador o quemadores sumergidos 62 es preferiblemente metano o propano, y el oxígeno puede suministrarse en forma de oxígeno puro, en cuyo caso el quemador o quemadores 62 son quemadores de oxicombustible, o puede suministrarse en forma de un componente del aire o de un gas enriquecido con oxígeno que incluya al menos un 20 % vol y, preferiblemente, al menos un 50 % vol de O<2>. T ras inyectarse en el vidrio fundido 22, la mezcla G de gas combustible se autoinflama inmediatamente para producir productos 68 de combustión, en concreto, CO<2>, CO, H<2>O, y cualquier combustible no quemado, oxígeno y/u otros compuestos gaseosos tales como nitrógeno, que se descargan dentro y a través del vidrio fundido 22. Típicamente, se instalan entre cinco y treinta quemadores sumergidos 62 en el fundidor 10 de CS, aunque ciertamente pueden emplearse más o menos quemadores 62 dependiendo del tamaño y la capacidad de fusión del fundidor 10.
La mezcla de gas combustible G se suministra e inyecta desde cada uno de los quemadores sumergidos 62 a un caudal másico MF<Mezcla>. El caudal másico MF<Mezcla>de la mezcla de gas combustible G en cada quemador 62 comprende un caudal másico de oxígeno MF<ox>y un caudal másico de MF<combustible>de combustible, que puede ser un caudal másico de metano MF<met>o un caudal másico de propano MF<prop>, más caudales másicos de otros gases tales como nitrógeno u otro gas inerte si el oxígeno se suministra mediante aire o un gas enriquecido con oxígeno. En términos de suministrar el quemador o quemadores sumergidos 62 con la mezcla de gas combustible G en el caudal másico total apropiado MF<mezcla>así como la mezcla apropiada de oxígeno y caudales másicos MFox, MF<combustible>, cada uno de los quemadores 62 puede estar acoplado de manera fluida a un colector de suministro de oxidante (oxígeno, gas enriquecido con oxígeno o aire) y un colector de suministro de combustible por un conducto de flujo que está equipado con sensores y válvulas para permitir un control preciso del caudal másico MF<mezcla,>M F<ox,>MF<combustible>relacionado con la mezcla de gas combustible G suministrada al o los quemador 62 e inyectado a través de la(s) boquilla(s) 66 de quemador.
Durante el funcionamiento del fundidor 10 de CS, y con referencia específica a la figura 1, cada uno de los uno o más quemadores sumergidos 62 descarga individualmente productos 68 de combustión directamente dentro y a través del vidrio fundido 22. El vidrio fundido 22 es un volumen de vidrio fundido que frecuentemente pesa entre 907,185 kg (1 tonelada estadounidense = 2000 libras) y 90718,5 kg (100 toneladas estadounidenses) y generalmente se mantiene en un volumen constante durante el funcionamiento en estado estable del fundidor 10 de CS. A medida que los productos 68 de combustión son empujados dentro y a través del vidrio fundido 22, lo que crea patrones de flujo complejos y turbulencias severas, el vidrio fundido 22 se agita vigorosamente y experimenta una transferencia de calor rápida y fuerzas cortantes intensas. Los productos 68 de combustión en última instancia escapan del vidrio fundido 22 y se retiran de la cámara 20 de reacción interior a través del respiradero 28 de escape junto con cualquier otro compuesto gaseoso que pueda volatilizarse fuera del vidrio fundido 22. De forma adicional, en algunas circunstancias, se pueden montar uno o más quemadores no sumergidos (no mostrados) en el techo 14 y/o en la pared 18 vertical circundante en una ubicación superior al vidrio fundido 22 para proporcionar calor al vidrio fundido 22, ya sea directamente por impacto de llama o indirectamente a través de transferencia de calor radiante, y también para facilitar la supresión y/o destrucción de la espuma.
Mientras el uno o más quemadores sumergidos 62 se encienden en el vidrio fundido 22, el material de alimentación 30 vitrificable se introduce de forma controlable en la cámara 20 de reacción interior a través de la entrada 24 de material de alimentación. El material de alimentación 30 vitrificable no forma un manto discontinuo que descansa sobre el vidrio fundido 22o, sino que, más bien, se disuelve rápidamente y es consumida por el vidrio fundido 22 agitado. El material de alimentación 30 vitrificable dispersado se somete a una transferencia de calor intensa y a una disolución de partículas rápida en todo el vidrio fundido 22 debido a la agitación vigorosa del vidrio fundido y a las fuerzas de corte inducidas por el quemador o quemadores sumergidos 62. Esto hace que el material de alimentación 30 vitrificable se mezcle rápidamente, reaccione y se integre químicamente en el vidrio fundido 22. Sin embargo, el agitar y mezclar el vidrio fundido 22 mediante la descarga de los productos 68 de combustión del(os) quemador(es) 62 sumergidos también promueve la formación de burbujas dentro del vidrio fundido 22. Por consiguiente, el vidrio fundido 22 es de naturaleza espumosa e incluye una distribución homogénea de burbujas de gas atrapadas. Las burbujas de gas atrapadas pueden representar del 30 % en volumen al 60 % en volumen del vidrio fundido 22, lo que hace que la densidad del vidrio fundido 22 sea relativamente baja, que varía típicamente de 0,75 g/cm<3>a 1,5 g/cm<3>, o más estrechamente de 0,99 g/cm<3>a 1,3 g/cm<3>, para vidrio de sílice-cal-sosa. Las inclusiones gaseosas arrastradas dentro del vidrio fundido 22 varían en tamaño y pueden contener cualquiera de varios gases incluyendo CO<2>, H<2>O (vapor), N<2>, SO<2>, CH<4>, CO, y compuestos orgánicos volátiles (COV).
El material de alimentación 30 vitrificable está formulado de acuerdo con la presente descripción para ser fundidoreaccionado en el vidrio fundido 22 contenida dentro de la cámara 20 de reacción interior del fundidor 10 de SC y para asegurar que el vidrio 36 fundido espumoso descargado de la cámara 20 de reacción interior a través de la salida 26 de vidrio fundido pueda producir artículos de vidrio plonado que cumplan las especificaciones de color del vidrio plonado. El vidrio de sílice-cal-sosa, por ejemplo, es visualmente transparente cuando se solidifica a una viscosidad a temperatura ambiente (es decir, 25 0C). La transparencia visual del vidrio plonado se demuestra mediante una longitud de onda dominante que se encuentra entre 572 nm y 578 nm, un brillo por encima del 50 % y una pureza por debajo del 16 %. Estas tres especificaciones de color son medibles por un espectrómetro de UV-Vis mediante el uso del iluminante C estándar, con un observador de 2 grados y un grosor de muestra de 38 mm, según el método de ASTM E308 (la Sociedad Americana de Materiales). El vidrio de sílice-cal-sosa fundida producido en el fundidor 10 de SC que cumple estas especificaciones de color cuando se solidifica se puede refinar, acondicionar y formar en recipientes de vidrio después del fundidor 10 de SC, como se describirá adicionalmente a continuación en relación con la Figura 3, además de otros artículos de vidrio terminados.
El material de alimentación 30 vitrificable incluye tres componentes principales: (1) una porción de vidrio base; (2) un agente oxidante; y (3) un decolorante. La porción de vidrio base es una mezcla física de materias primas vírgenes y opcionalmente polvo de vidrio suelto (es decir, vidrio reciclado) que contribuye a los óxidos de formación de vidrio primarios de la composición química de vidrio del vidrio fundido 22 en las proporciones correctas. Con respecto al vidrio de sílice-cal-sosa, la porción de vidrio base contribuye a las cantidades necesarias de SiO<2>Na<2>O, CaO, como se indica a continuación en la Tabla 1 en la que los porcentajes en peso se enumeran como un porcentaje del peso total del vidrio, junto con cualquiera de los siguientes óxidos opcionales: AbO<s>; MgO; y/o K<2>O. Por ejemplo, para lograr una composición química de vidrio de sílice-cal-sosa en el vidrio fundido 22, el material de alimentación 30 vitrificable puede incluir un contribuyente SiO<2>tal como arena de cuarzo (SiO cristalino<2>) un contribuyente Na<2>O tal como ceniza de sosa (Na<2>CO<3>, un contribuyente de CaO tal como piedra caliza (CaCOs) y un contribuyente de Al2O<3>tal como feldespato o nefelina sienita en las cantidades necesarias para proporcionar las proporciones requeridas de SiO<2>, Na<2>O, CaO y Al2O<3>respectivamente, en el vidrio fundido 22. La porción de vidrio base también puede incluir hasta 80 % en peso de polvo plonado, que cumple con las especificaciones de color plonado enumeradas anteriormente, como fuente de SiO<2,>Na<2>O, CaO, y AhO<3>, si se desea, con el resto de materias primas completamente o mayormente vírgenes.
Tabla 1: Composición química de vidrio del vidrio de sílice-cal-sosa
Componen en pe F n de materias primas
SiO2 60-80 na de cuarzo
Na<2>O 8-18 niza de sosa
CaO 5-15 iedra caliza
Al2O3 0-2 Sienita, Feldespato
MgO 0-5 Magnesita
K2O 0-3 Potasa
La porción de vidrio base del material de alimentación 30 vitrificable frecuentemente contiene impurezas de hierro. Estas impurezas de hierro, como se mencionó anteriormente, pueden impartir un tinte de color o tono al vidrio cuando se solidifica que varía desde azul verdoso hasta amarillo verdoso dependiendo de la relación redox del vidrio. Para ayudar a asegurar la producción del vidrio plonado, el material de alimentación 30 vitrificable debe contener bajas impurezas de hierro para que el contenido total de hierro en el vidrio fundido 22 expresada como Fe2O3 es del 0,06 % en peso o menos, y preferiblemente entre el 0,01 % en peso y el 0,06 % en peso, dependiendo del rigor de la norma de color del vidrio sílex que se aplique. Una de las principales formas de reducir las impurezas de hierro en la porción de vidrio base y, por tanto, en el material de alimentación 30 vitrificable, consiste en incluir arena de cuarzo con bajo contenido en hierro en el material de alimentación 30, que puede adquirirse fácilmente, y/o en incluir una mayor proporción de polvo plonado en el material de alimentación 30, puesto que el polvo plonado ya contiene un bajo contenido en hierro debido a su historial de producción.
Además de proporcionar el vidrio fundido 22 con un bajo contenido de hierro, el material de alimentación 30 vitrificable también ayuda a proporcionar el vidrio fundido 22 con una relación redox de entre 0,1 y 0,4. La relación redox del vidrio fundido 22 es la relación de Fe2+ en el hierro total (Fe2++ Fe3+) como se expresa por la ecuación [(Fe2+)/(Fe2++ Fe3+)]. Una relación redox de entre 0,1 y 0,4 desplaza el tinte o tono de color atribuible a cualquier hierro contenido en el vidrio fundido 22 lejos del azul verdoso y hacia el color amarillo verdoso, lo que es notable ya que el tono amarillo verdoso es más fácil de enmascarar con el decolorante. El agente oxidante incluido en el material de alimentación 30 vitrificable ayuda a soportar la relación redox prescrita del vidrio fundido 22. En particular, el agente oxidante incluido en el material de alimentación 30 vitrificable es preferiblemente un compuesto de sulfato, tal como sulfato de sodio (N<2>SO<4>o torta de sal) o sulfato de calcio (CaSÜ<4>o yeso), que se descompone dentro del vidrio fundido para liberar SO<2>y O<2>, que, a su vez, oxida el vidrio fundido 22. Para soportar la relación redox prescrita y facilitar decolorar el vidrio fundido 22, ese vidrio fundido 22 tiene preferiblemente un contenido de sulfato que se retiene en el vidrio de entre 0,08 % en peso y 0,1 % en peso que se expresa como SO<3>.
La composición del material de alimentación 30 vitrificable necesario para alcanzar un contenido de sulfato retenido en el vidrio fundido 22 de entre 0,08 % en peso y 0,1 % en peso que se expresa como SO<3>generalmente no se pueden determinar a partir de composiciones de material de alimentación ideadas para la producción de vidrio plonado en hornos de fusión continuos tradicionales. Esto es más probable debido a los mecanismos cinéticos y químicos completamente diferentes que se producen en el vidrio fundido 22 del fundidor 10 de SC, que se agita severamente por los productos de combustión 68 que se descargan directamente en y a través del vidrio fundido 22, en comparación con un baño de vidrio fundido de un horno tradicional que se calienta radiantemente desde arriba y que fluye lentamente como resultado de corrientes de calor convectiva. Además de descargar los productos de combustión 68 directamente en y a través del vidrio fundido 22 para generar un gran porcentaje de volumen de burbujas en el vidrio fundido 22, cuyas burbujas contienen principalmente gases de producto de combustión en lugar de los gases de reacción discontinuos, el contacto de corte íntimo experimentado entre los productos de combustión 68 y la vidrio fundido 22 se cree que introducen especies de carbono, tales como CO y CO<2>en el vidrio fundido 22, posiblemente más allá de límites de saturación. También se teoriza que el contacto de corte íntimo entre los productos de combustión 68 y el vidrio fundido 22 puede eliminar O<2>de especies que contienen oxígeno dentro del vidrio fundido 22 para ayudar con la combustión de la mezcla de gas combustible G inyectada por el quemador o quemadores sumergidos 62. Estas interacciones de gas- vidrio fundido son únicas para la fusión de combustión sumergida y tienden a frustrar la solubilidad de sulfato en el vidrio fundido 22.
Al operar el fundidor 10 de SC, se ha determinado que la gran cantidad de burbujas generadas dentro del vidrio fundido 22 y el área superficial alta resultante de la interfaz de vidrio fundido/gas, las fuerzas de corte experimentadas entre los productos de combustión 68 y el vidrio fundido 22, la infusión de especies de carbono en el vidrio fundido 22 y la eliminación de O<2>fuera del vidrio fundido 22, se exacerba la volatilización de los sulfatos del vidrio fundido 22. El aumento de la volatilización de los sulfatos en base a la naturaleza inherente de la fusión por combustión sumergida, en particular la descarga de los productos de combustión 68 directamente en el vidrio fundido 22, conduce a la retención de menos sulfatos disueltos en el vidrio fundido 22 mientras que se evolucionan más SO<2>y O<2>. Esto significa que el material de alimentación 30 vitrificable alimentado al fundidor 10 de SC necesita sobredosificarse con el compuesto de sulfato para compensar la volatilización del sulfato en comparación con las formulaciones de material de alimentación heredadas adaptadas para la mecánica de un baño de vidrio fundido de movimiento lento y calentado radiantemente. Con ese fin, el material de alimentación 30 vitrificable puede formularse para contener 0,20 % en peso a 0,50 % en peso del compuesto de sulfato, expresado como SO<3>, en base al peso total del material de alimentación 30 vitrificable, que es aproximadamente el doble de lo que se requiere típicamente en las composiciones de material de alimentación heredadas para obtener el mismo contenido de sulfato retenido (es decir, 0,08 % en peso y 0,1 % en peso que se expresa como SO<3>) en el vidrio.
El decolorante incluido en el material de alimentación 30 vitrificable decolora el vidrio fundido 22 (y, en consecuencia, el vidrio de un artículo de vidrio formado derivado del mismo) enmascarando el tinte de color amarillo verdoso en el vidrio fundido 22 que puede impartirse por el contenido de hierro. El decolorante puede ser selenio o óxido de manganeso. En una realización, el decolorante puede ser selenio, y en ese caso el contenido de selenio en el vidrio fundido 22 está preferiblemente entre 0,0001 % en peso y 0,0003 % en peso. Y, como antes del agente oxidante de sulfato, la composición del material de alimentación 30 vitrificable necesario para alcanzar ese contenido de selenio retenido en el vidrio fundido 22 generalmente no puede determinarse a partir de composiciones de material de alimentación ideadas para la producción de vidrio plonado en hornos de fusión continuos tradicionales. Similar a los sulfatos, el selenio es susceptible a la volatilización del vidrio fundido 22, mayormente como resultado de la gran cantidad de burbujas generadas en el vidrio fundido 22 y la alta interfaz de vidrio fundido/gas que acompaña, más la acción de corte entre los productos de combustión 68 y el vidrio fundido 22. De hecho, la volatilización de selenio parece ser más agresiva que la volatilización de sulfato. Para compensar la mayor volatilización del selenio en comparación con las formulaciones de material de alimentación tradicionales adaptadas para la mecánica de un baño de vidrio fundido de movimiento lento y calentado radiantemente, el material de alimentación 30 vitrificable puede formularse para contener de 0,008 % en peso a 0,016 % en peso de selenio basado en el peso total del material de alimentación 30 vitrificable, que es aproximadamente de seis a siete veces más selenio que normalmente se requiere en composiciones de material de alimentación tradicionales para obtener el mismo contenido de selenio retenido (es decir, 0,0001 % en peso a 0,0003 % en peso) en el vidrio.
En una realización alternativa, el decolorante puede ser óxido de manganeso, y en ese caso el contenido de óxido de manganeso en el vidrio fundido 22 está preferiblemente entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso. El óxido de manganeso no solo decolora el vidrio sino también tiene un efecto oxidante. El uso de óxido de manganeso como decolorante puede permitir, por lo tanto, una disminución de la compensación en la cantidad del agente oxidante que debe incluirse en el material de alimentación30 vitrificable y retenerse en el vidrio fundido 22 para mantener una relación redox en el vidrio fundido 22 de entre 0,1 y 0,4, o puede cambiar la relación redox hacia abajo hacia el extremo inferior del intervalo de 0,1 a 0,4 junto con el agente oxidante si no se implementa una disminución del ajuste en el agente oxidante. Además, y en contraste con los sulfatos y selenio, el óxido de manganeso es mucho menos susceptible a la volatilización en el vidrio fundido 22. La cantidad de óxido de manganeso incluida en el material de alimentación 30 vitrificable es la misma cantidad que típicamente se retendrá en el vidrio fundido 22. En ese sentido, el material de alimentación 30 vitrificable puede formularse para contener entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso de óxido de manganeso basado en el peso total del material de alimentación 30 vitrificable para lograr el mismo contenido de manganeso en el vidrio fundido 22.
La cantidad del decolorante seleccionado incluido en el material de alimentación 30 vitrificable puede variar dentro de su rango especificado en base a la cantidad de hierro total (expresado como Fe<2>O<3>) presente en el vidrio fundido 22. A medida que disminuye el contenido de hierro, las cantidades respectivas de selenio y óxido de manganeso que deben retenerse en el vidrio fundido 22 también disminuyen, y viceversa. Cuando se forman artículos de vidrio de sílice-cal-sosa, por ejemplo, la composición química de vidrio del vidrio fundido 22 incluye SiO<2>Na<2>O, CaO, y opcionalmente AbO<3>, más sulfatos retenidos, como se explicó anteriormente, y también incluye ya sea selenio u óxido de manganeso con la cantidad mínima exacta de selenio u óxido de manganeso necesaria para enmascarar el tinte de color atribuible al hierro que es variable en función del contenido de hierro del vidrio fundido 22. En las dos siguientes tablas, se describe una composición química de vidrio ilustrativa para vidrio de sílice-cal-sosa en diversos contenidos totales de hierro junto con sulfato retenido (SO<3>en el vidrio) y contenido de selenio retenido (Se en vidrio; Tabla 2) u óxido de manganeso retenido (MnO; Tabla 3) contenido. Además, las dos tablas también recitan la cantidad de compuesto de sulfato (entrada de SO<3>) y la cantidad de selenio (Entrada Se; Tabla 2) u óxido de manganeso (MnO; Tabla 3) incluida en el material de alimentación vitrificable que se ha demostrado que llega al contenido retenido de sulfato y contenido de selenio/óxido de manganeso del vidrio.
Tabla 2: Composición química de vidrio ilustrativa con Se como decoloranteComponente Porcentaje en peso (% en peso)
2O3) Hierro total como (Fe2O3)
de 0,06
, , 0,0154
Tabla 3: Composición química de vidrio ilustrativa con MnO como decoloranteComponente Porcentaje en peso (% en peso)
Fe2O3) Hierro total como (Fe2O3)
de 0,06
0,18
El material de alimentación 30 vitrificable y la composición química de vidrio del vidrio fundido 22 se pueden adaptar por lo tanto para la producción de artículos de vidrio plonado de una manera que sea más propicia para la manera peculiar en la que el material de alimentación 30 se funde y se entremezcla dentro del fundidor 10 de SC mientras se expone a productos de combustión de alto corte 68 descargados directamente en el vidrio fundido 22. De hecho, la composición del material de alimentación 30 vitrificable puede hacer que el vidrio fundido 22 sea incolora o casi incolora dentro de las especificaciones de color estrictas, proporcionando al mismo tiempo la misma calidad al vidrio 36 fundido espumoso extraído del vidrio fundido 22 y de cualquier artículo de vidrio formado finalmente a partir del vidrio 36 fundido espumoso. Y si bien no hay una manera específica en la que se debe operar necesariamente el fundidor 10 de SC, se ha descubierto que controlar cuatro condiciones de funcionamiento del fundidor 10 de SC en ciertos parámetros puede ayudar a optimizar el fundidor SC para una producción fiable de vidrio plonado. Las cuatro condiciones de funcionamiento del fundidor 10 de SC relevantes aquí son (1) la relación oxígeno a combustible de la mezcla de gas combustible G suministrada a cada uno de los uno o más quemadores sumergidos 62, (2) la temperatura del vidrio fundido 22 mantenido en la cámara 20 de reacción interior del fundidor 10 de SC, (3) la tasa de productividad específica del vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC, y (4) el tiempo de residencia del vidrio fundido 22.
Para cada uno de los uno o más quemadores sumergidos 62, la relación oxígeno a combustible de la mezcla de gas combustible G se refiere a la relación del caudal másico de oxígeno MF<ox>(ya sea que sea un caudal de oxígeno puro o un caudal de oxígeno dentro de un gas, tal como aire, que contenga oxígeno) al caudal másico de MF<combustible>de combustible dentro del caudal másico MF<mezcla>de la mezcla de gas combustible G con relación a la estequiometría, como se representa en la siguiente ecuación.
La estequiometría se define como el caudal másico del oxígeno MF<ox>y el caudal másico del MF<combustible>de combustible que se necesitan teóricamente para consumir completamente cada uno de los flujos de oxígeno y combustible en la reacción de combustión sin producir un exceso de ninguno de los constituyentes. Por ejemplo, si se usa metano como combustible, la estequiometría dictaría que el caudal másico del oxígeno MF<ox>y el caudal másico de metano MF<met>como se combina en la mezcla de gas combustible G satisfacen la relación MF<ox>= 4,0 (MF<met>). En otro ejemplo, si se usa propano como combustible, la estequiometría dictaría que el caudal másico del oxígeno MF<ox>y el caudal másico de propano MF<prop>como se combina en la mezcla de gas combustible G satisface la relación MF<ox>= 3,63 (MF<prop>). La mezcla de gas combustible G inyectada desde cada uno de los quemadores sumergidos 62 puede ser a estequiometría, puede contener oxígeno en exceso (pobre) con relación a la estequiometría, o puede contener combustible en exceso (rico) en relación con la estequiometría.
Cuando se suministra el o los quemadores sumergidos 62 con exceso de oxígeno o exceso de combustible, la relación oxígeno a combustible se puede expresar como un porcentaje en exceso de la estequiometría (o superior). Por ejemplo, y volviendo a los ejemplos anteriores, operar los quemadores sumergidos 62 a un 10 % de oxígeno en exceso significaría que el caudal másico de oxígeno MF<ox>en cada uno de los quemadores 62 sería MF<ox>= 4,4 (MF<met>) cuando el combustible es metano y MF<ox>= 3,99 (MF<prop>) cuando el combustible es propano. La relación oxígeno a combustible de la mezcla de gas combustible G suministrada a cada uno de los quemadores sumergidos 62 puede controlarse ajustando los caudales del oxígeno y/o el combustible que se suministra a los quemadores 62. Dichos ajustes pueden realizarse a través de sistemas de control automatizados conocidos o por acción manual. Aquí, en el método actualmente descrito, la relación oxígeno a combustible de la mezcla de gas combustible G suministrada a cada quemador sumergido 62 puede variar de la estequiometría (es decir, el 0 % de oxígeno en exceso y el 0 % de exceso de combustible) a un 30 % de oxígeno en exceso con relación a la estequiometría o, más estrechamente, de un 15 % de oxígeno en exceso a un 25 % de oxígeno en exceso con relación a la estequiometría.
La temperatura del vidrio fundido 22 de vidrio se refiere a la temperatura media aparente del vidrio fundido 22. Esta temperatura se puede determinar de una de varias maneras. Por ejemplo, la temperatura del vidrio fundido 22 de vidrio puede determinarse tomando una pluralidad de mediciones de temperatura a lo largo del vidrio fundido 22 de vidrio y promediando a continuación esas mediciones para obtener una temperatura media aritmética. Se puede tomar en el lugar de dos a diez mediciones de temperatura de varias ubicaciones distribuidas dentro del vidrio fundido 22 y usarse para compilar la temperatura media a granel del vidrio fundido 22 de esta manera. Alternativamente, la temperatura del vidrio fundido 22 de vidrio se puede determinar tomando una única medición de temperatura en una ubicación dentro del vidrio fundido 22 que se conoce o se ha considerado que refleja la temperatura media aparente del vidrio fundido 22. Y, aún más, la temperatura media a granel del vidrio fundido 22 de vidrio puede determinarse indirectamente mediante modelado o cálculos basados en otras propiedades medidas relacionadas con el vidrio fundido 22 de vidrio. La temperatura del vidrio fundido 22 de vidrio depende del flujo total de los productos de combustión 68 en y a través del vidrio fundido 22 de vidrio, así como el peso del vidrio fundido 22 de vidrio y, en consecuencia, puede ajustarse según sea necesario aumentando o disminuyendo estos parámetros. En el método actualmente descrito, la temperatura del vidrio fundido 22 de vidrio se controla para variar de 1200 0C a 1500 0C o, más estrechamente, de 1330 0C a 1380 0C. Las temperaturas de vidrio excesivas en el vidrio fundido 22 de vidrio pueden aumentar la tasa de volatilización de ciertas especies, incluyendo, por ejemplo, selenio y sulfatos, que pueden tomar el vidrio de su rango de especificación de color plonado solo o en combinación con otras propiedades de vidrio.
La tasa de productividad específica del vidrio 36 fundido del fundidor 10 de SC se refiere a la cantidad de vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC en masa por unidad de tiempo por unidad de área de sección transversal de la cámara 20 de reacción interior a la altura de la salida 26 de vidrio fundido. En otras palabras, la tasa de productividad específica es el caudal másico o la tasa de productividad de masa del vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC a través de la salida 26 de vidrio fundido (MF<vidrio cargado>), que puede notificarse en las toneladas de US por día (toneladas/día), dividida por el área de sección transversal de la cámara 20 de reacción interior a la altura de la salida de vidrio fundido 26 (CA<fundidor>), que puede notificarse en metros cuadrados (m<2>), como se representa en la siguiente ecuación.
Las unidades de la tasa de productividad específica del vidrio 36 fundido espumoso se presentan típicamente en Tm/día/m<2>como se ha indicado anteriormente y se puede calcular fácilmente a partir de cualquier otra unidad de peso, tiempo y área mediante conversiones matemáticas simples. La tasa de productividad específica del vidrio 36 fundido puede ajustarse hacia arriba o hacia abajo aumentando o disminuyendo, respectivamente, el caudal másico del vidrio 36 fundido espumoso que se descarga del fundidor 10 de SC dado un área de sección transversal establecida de la cámara 20 de reacción interior. Para ese fin, al diseñar el fundidor 10 de SC, debe tenerse cuidado para asegurar que el área de sección transversal de la cámara 20 de reacción interior no sea demasiado grande o demasiado pequeña que no pueda obtenerse la tasa de productividad específica deseada del vidrio fundido 36 usando el intervalo previsto de caudales másicos para el vidrio fundido 36 descargado. En el método actualmente descrito, la tasa de productividad específica del vidrio 36 fundido espumoso que se descarga del fundidor 10 de SC se controla para variar de 2 Tm/día/m<2>a 25 Tm/día/m<2>o, más estrechamente, de 6 Tm/día/m<2>a 12 Tm/día/m<2>.
El tiempo de residencia del vidrio fundido 22 de vidrio se refiere a la cantidad promedio teórica de tiempo, una unidad de peso del vidrio fundido 22 de vidrio termina en la cámara 20 de reacción interior antes de descargarse del fundidor 10 de SC como vidrio 36 fundido espumoso. El tiempo de residencia proporciona una indicación aproximada de cuánto tarda una unidad de peso de material de alimentación 30 vitrificable que se integra químicamente en y el ciclo a través del vidrio fundido 22 de vidrio comenzando desde el momento en que la unidad de material de alimentación se introduce en la cámara 20 de reacción interior hasta el momento en que la unidad de material de alimentación se descarga desde la cámara 20 como una unidad equivalente de vidrio 36 fundido espumoso. Para calcular el tiempo de residencia del vidrio fundido 22 de vidrio, el peso del vidrio fundido 22 de vidrio (W<vidrio fundido>) contenido dentro de la cámara 20 de reacción interior se divide por el caudal másico del vidrio 36 fundido espumoso que se descarga del fundidor 10 de SC a través de la salida 26 de vidrio fundido (MF<vidrio descargado>) como se representa a continuación en la ecuación (3).
El tiempo de residencia del vidrio fundido 22 de vidrio se puede ajustar aumentando o disminuyendo el caudal másico del vidrio 36 fundido espumoso que se descarga del fundidor 10 de SC y/o aumentando o disminuyendo el peso del vidrio fundido 22 de vidrio contenida en la cámara 20 de reacción interior. En el método actualmente descrito, el tiempo de residencia del vidrio fundido 22 de vidrio se controla para variar de 1 hora a 10 horas o, más estrechamente, de 2 horas a 4 horas.
Refiriéndose aún a la Figura 1, el vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC a través de la salida de vidrio fundido 26 es extraído del vidrio fundido 22 de vidrio y es químicamente homogeneizado a la composición química de vidrio deseada, por ejemplo, una composición química de vidrio de sílice y cal sodada, pero con la misma densidad relativamente baja y volumen arrastrado de burbujas de gas que el vidrio fundido 22 de vidrio. El vidrio 36 fundido espumoso se dirige finalmente a un equipo posterior adicional, con o sin recogida primero en el compartimento 42 de retención del recipiente 38 de amortiguación, para su procesamiento adicional en artículos de vidrio. El vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC se puede formar en artículos de vidrio que cumplen las especificaciones de color de vidrio de sílice por medio de la finalización y acondicionamiento del vidrio fundido espumoso seguido de la formación del vidrio fundido acondicionado en un artículo terminado. En la Figura 3 se muestra un proceso preferido para formar recipientes de vidrio plonado a partir del vidrio 36 fundido espumoso extraído del vidrio fundido 22 del fundidor 10 de SC. Por supuesto, pueden emplearse otros procesos para convertir en última instancia el vidrio 36 fundido espumoso descargado en artículos de vidrio de sílice terminados.
Con referencia ahora a la Figura 3, el vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC, que puede producir artículos de vidrio que cumplen con las especificaciones para vidrio de sílice, puede procesarse adicionalmente después del fundidor 10 de SC. Específicamente, el vidrio 36 fundido espumoso puede tener una composición química de vidrio de sílice-cal-sosa y formarse en recipientes de vidrio. En la Figura 3, la etapa de producir vidrio fundido que tiene dicha composición química de vidrio, etapa 80, implica el uso y funcionamiento del fundidor 10 de SC, como se ha descrito anteriormente, para proporcionar el vidrio 36 fundido espumoso descargado para su posterior procesamiento, independientemente de si el vidrio fundido 36 espumoso descargado se mantiene temporalmente en el recipiente de amortiguación 38 después de salir del fundidor 10 de SC. A continuación, en la etapa 82, el vidrio 36 fundido espumoso descargado del fundidor 10 de SC se forma en al menos uno, y preferiblemente una pluralidad de recipientes de vidrio. La etapa 82 de formación incluye una etapa 84 de refinado, una etapa 86 de acondicionamiento térmico y una etapa 88 de formación. Estas diversas subetapas 84, 86, 88 de la etapa de formación 82 pueden llevarse a cabo mediante cualquier práctica adecuada, incluido el uso de equipos y técnicas convencionales.
La etapa 84 de refinado implica eliminar burbujas de gas, incluidas las semillas, y otras inclusiones gaseosas del vidrio 36 fundido espumoso de modo que los recipientes de vidrio formados a partir de los mismos no contengan más de una cantidad comercialmente aceptable de imperfecciones visuales del vidrio. Para llevar a cabo tal refinado, el vidrio 36 fundido espumoso puede introducirse en un baño de vidrio fundido contenido dentro de una cámara de refinado de un tanque más fino. El baño de vidrio fundido fluye desde un extremo de entrada del tanque más fino hasta un extremo de salida y se calienta a lo largo de esa trayectoria por cualquiera de una amplia variedad de quemadores, más notablemente, quemadores de llama plana superiores, quemadores de lápiz laterales, quemadores de impacto superiores, etc.- para aumentar la viscosidad del baño de vidrio fundido que, a su vez, favorece el ascenso y el estallido de las burbujas de gas arrastradas. En muchos casos, el baño de vidrio fundido en la cámara de refinado se calienta a una temperatura entre 1400 0C y 1500 0C. Además, los agentes de acabado químico, si se incluyen en el material de alimentación 30 vitrificable, pueden facilitar además la extracción de burbujas dentro del baño de vidrio fundido. El compuesto de sulfato añadido al material de alimentación 30 vitrificable para soportar la relación redox prescrita del vidrio fundido 22 puede funcionar adicionalmente como un agente de acabado porque se descompone para formar SO<2>y O<2>. Estos gases ascienden fácilmente a través del baño de vidrio fundido mientras se recogen burbujas arrastradas más pequeñas a lo largo de la trayectoria. Como resultado del proceso de refinado que se produce en el tanque más fino, el baño de vidrio fundido tiene típicamente una densidad que varía de 2,3 g/cm3 a 2,5 g/cm3 para el vidrio de sílice-cal-sosa en el extremo de salida del tanque más fino, refinando así el vidrio 36 fundido espumoso descargado en un vidrio fundido refinado.
El vidrio fundido refinado obtenido en la cámara de refinado se acondiciona térmicamente en la etapa de acondicionamiento térmico 86. Esto implica enfriar el vidrio fundido refinado a una tasa controlada hasta alcanzar una temperatura y viscosidad adecuadas para las operaciones de conformado del vidrio, al tiempo que se consigue un perfil de temperatura más uniforme dentro del vidrio fundido refinado. El vidrio fundido refinado se enfría preferiblemente a una temperatura entre 1050 0C y 1200 0C para proporcionar vidrio fundido acondicionado. El acondicionamiento térmico del vidrio fundido refinado puede realizarse en un canal de distribución separada que recibe el vidrio fundido refinado desde el extremo de salida del tanque de refinado. Un canal de distribución es una estructura alargada que define un canal extendido a lo largo del cual los quemadores montados en la parte superior y/o lateral pueden reducir de manera uniforme y suave la temperatura del vidrio fundido refinado que fluye. En otra realización, sin embargo, las etapas de acabado y acondicionamiento térmico 84, 86 pueden realizarse en una sola estructura que puede acomodar tanto el acabado del vidrio 36 fundido espumoso como el acondicionamiento térmico del vidrio fundido refinado.
A continuación, se forman recipientes de vidrio a partir del vidrio fundido acondicionado en la etapa 88 de formación. En un proceso estándar de formación de recipientes, el vidrio fundido acondicionado se descarga desde un alimentador de vidrio al final del refinador/canal de distribución como corrientes o placas de vidrio fundido. Las placas de vidrio fundido se cortan en piezas individuales de un peso predeterminado. Cada pieza cae en un sistema de entrega de piezas y se dirige a un molde en blanco de una máquina formadora de recipientes de vidrio. Una vez en el molde en blanco, y con su temperatura todavía entre 1050 0C y 1200 0C, la pieza de vidrio fundido se prensa o se sopla hasta formar un parisón o preforma que incluye una pared tubular. Después, el parisón se transfiere desde el molde en blanco a un molde de soplado de la máquina formadora de recipientes de vidrio para darle la forma final a un recipiente. Una vez que el parisón se recibe en el molde de soplado, el molde de soplado se cierra y el parisón se sopla rápidamente hacia afuera hasta darle la forma final del recipiente que coincide con el contorno de la cavidad del molde usando un gas comprimido tal como aire comprimido. Por supuesto, pueden implementarse otros métodos para formar los recipientes de vidrio además de las técnicas de formación de prensado-soplado y de soplado-soplado que incluyen, por ejemplo, compresión u otras técnicas de moldeo.
El recipiente de vidrio formado dentro del molde de soplado tiene una base cerrada axialmente y una pared circunferencial. La pared circunferencial se extiende desde la base cerrada axialmente hasta una boca que define una abertura hacia un espacio de contención definido por la base cerrada axialmente y la pared circunferencial. El recipiente de vidrio se deja enfriar mientras está en contacto con las paredes del molde de soplado y después se retira del molde de soplado y se coloca sobre un transportador mecánico u otro dispositivo de transporte. Después, el recipiente de vidrio se recalienta y se enfría a una tasa controlada en un horno de recocido para relajar la tensión inducida térmicamente y eliminar los puntos de tensión internos. El recocido del recipiente de vidrio implica calentar el recipiente de vidrio hasta una temperatura superior al punto de recocido de la composición química de vidrio de sílicecal-sosa que suele estar comprendido entre 510 0C y 550 °C, seguido de un enfriamiento lento del recipiente a una tasa de 10C/min a 10 0C/min hasta una temperatura inferior al punto de deformación de la composición química de vidrio de sílice-cal-sosa, que suele estar comprendido entre 470 0C y 500 0C. El recipiente de vidrio puede enfriarse rápidamente después de haberlo refrigerado a una temperatura inferior al punto de deformación. Por otra parte, puede aplicarse cualquiera de una diversidad de recubrimientos a la superficie del recipiente de vidrio antes (recubrimientos del extremo caliente) o después (recubrimientos del extremo frío) del recocido por una diversidad de razones.
Ejemplos
Se realizaron varias series de producción de vidrio plonado de acuerdo con la presente descripción para demostrar que se podían cumplir de forma fiable las estrictas especificaciones de color del vidrio plonado. Como se muestra a continuación en los ejemplos 1-5, se preparó un material de alimentación vitrificable que incluía una porción de vidrio base de sílice-cal-sosa junto con un compuesto de sulfato para actuar como agente oxidante y bien selenio o óxido de manganeso para actuar como colorante. Los materiales incluidos en el material de alimentación vitrificable para cada ejemplo y sus respectivas cantidades en kilogramos se enumeran en la tabla “ Receta del lote” . Además, la composición del vidrio fundido (promedio a través de múltiples muestras) producida a partir de la receta de lote que incluye el porcentaje en peso de los componentes de fusión y la relación redox del vidrio fundido se menciona en la tabla “ Composición de vidrio promedio” . Finalmente, los valores de color del vidrio (promediados a través de múltiples muestras) obtenidos del vidrio fundido se enumeran en la tabla “Valor de color medido promedio” . Como se puede observar, en cada uno de los ejemplos 1 -5, se produjo vidrio plonado que satisfacía las especificaciones mínimas para el vidrio de sílice indicado anteriormente; es decir, una longitud de onda dominante que se encuentra entre 572 nm y 578 nm, un brillo por encima del 50 % y una pureza por debajo del 16 %.
Ejemplo 1
Ejemplo 2
Ejemplo 3
Ejemplo 4
Ejemplo 5
Por lo tanto, se ha descrito un método para producir vidrio fundido plonado usando tecnología de fusión de combustión sumergida que satisface uno o más de los objetos y objetivos descritos anteriormente. El vidrio fundido plonado puede procesarse adicionalmente en artículos de vidrio que incluyen, por ejemplo, recipientes de vidrio. La descripción se ha presentado junto con varias realizaciones ilustrativas, y se han expuesto modificaciones y variaciones adicionales. Otras modificaciones y variaciones se les ocurrirán fácilmente a los expertos en la técnica en vista de la exposición anterior.
Claims (16)
1. Un método para producir vidrio plonado utilizando fusión por combustión sumergida, el método comprende:
preparar un material (30) de alimentación vitrificable que incluya una porción de vidrio base que proporcione óxidos primarios formadores de vidrio, un agente oxidante que comprenda un compuesto de sulfato, y un decolorante que comprenda selenio u óxido de manganeso, en donde el material de alimentación vitrificable comprende entre 0. 20 % en peso y 0,50 % en peso del compuesto de sulfato, expresado como SO<3>, y comprende además entre 0,008 % en peso y 0,016 % en peso de selenio o entre 0,1 % en peso y 0,2 % en peso de óxido de manganeso; introducir el material de alimentación vitrificable en un vidrio fundido (22) de vidrio contenido dentro de un fundidor (10) de combustión sumergida, comprendiendo el vidrio fundido un contenido de hierro total expresado como Fe<2>O<3>en una cantidad que varía de 0,04 % en peso a 0,06 % en peso y que tiene una relación redox que varía de 0,1 a 0,4, incluyendo el fundidor de combustión sumergida uno o más quemadores sumergidos (62); y
descargar productos de combustión (68) desde el uno o más quemadores sumergidos directamente en y a través del vidrio fundido para agitar de este modo el vidrio fundido mientras se intercala y funde el material de alimentación vitrificable en el vidrio fundido.
2. El método expuesto en la reivindicación 1, en donde el compuesto de sulfato es sulfato de sodio, y en donde el vidrio fundido tiene un contenido de sulfato retenido de entre 0,08 % en peso y 0,1 % en peso como se expresa como SO<3>.
3. El método expuesto en la reivindicación 1, en donde el material de alimentación vitrificable se formula para proporcionar el vidrio fundido con una composición química de sílice-cal-sosa que comprende 60 % en peso a 80 % en peso de SiO<2>, 8 % en peso a 18 % en peso de Na<2>O, y 5 % en peso a 15 % en peso de CaO.
4. El método expuesto en la reivindicación 1, que comprende además:
descargar vidrio fundido (36) del fundidor de combustión sumergida, teniendo el vidrio fundido una densidad que varía de 0,75 g/cm<3>a 1,5 g/cm<3>.
5. El método expuesto en la reivindicación 4, que comprende además:
formar al menos un artículo de vidrio plonado a partir del vidrio fundido, y en donde el artículo de vidrio plonado cumple las especificaciones de vidrio plonado de una longitud de onda dominante que se sitúa entre 572 nm y 578 nm, un brillo superior al 50 % y una pureza inferior al 16 %.
6. El método expuesto en la reivindicación 5, en donde formar al menos un artículo de vidrio comprende:
refinar el vidrio fundido descargado desde el fundidor de combustión sumergida a una temperatura entre 1400 0C y 1500 0C para obtener vidrio fundido refinado, teniendo el vidrio fundido refinado una densidad que varía de 2,3 g/cm<3>a 2,5 g/cm<3>
acondicionar térmicamente el vidrio fundido refinado para obtener un vidrio fundido acondicionado que tenga una temperatura entre 1050 0C y 1200 0C; y
suministrar una pieza de vidrio fundido del vidrio fundido acondicionado a una máquina formadora de recipientes de vidrio y formar un recipiente de vidrio a partir de la pieza de vidrio fundido.
7. El método expuesto en la reivindicación 4, que comprende:
descargar el vidrio fundido del fundidor de combustión sumergida a una tasa de productividad específica que varía de 2 toneladas por día por metro cuadrado de área de sección transversal del fundidor de combustión sumergida [Tm/día/m<2>] a 25 Tm/día/m<2>
quemar una mezcla de gas combustible en cada uno de los uno o más quemadores sumergidos, comprendiendo la mezcla de gas combustible y oxígeno y teniendo una relación de oxígeno a combustible que varía de estequiometría a 30 % en exceso de oxígeno con relación a la estequiometría; y
mantener una temperatura del vidrio fundido entre 1200 0C y 1500 0C y un tiempo de residencia del vidrio fundido entre 1 hora y 10 horas.
8. El método expuesto en la reivindicación 7, en donde la relación oxígeno a combustible varía de 15 % en exceso de oxígeno con relación a la estequiometría al 25 % en exceso de oxígeno con relación a la estequiometría, la temperatura del vidrio fundido varía de 130 0C a 1380 0C, el tiempo de residencia del vidrio fundido varía de 2 horas a 4 horas, y la tasa de productividad específica del vidrio fundido descargado desde el fundidor de combustión sumergida varía de 6 Tm/día/m<2>a 12 Tm/día/m<2>.
9. Un método para producir vidrio plonado de sílice-cal-sosa usando fusión de combustión sumergida, comprendiendo el método:
introducir un material de alimentación (30) vitrificable en un vidrio fundido (22) contenido dentro de un fundidor (10) de combustión sumergida, incluyendo el material de alimentación vitrificable una porción de vidrio base, que contribuye SiO<2>, Na<2>O, y CaO al vidrio fundido, y 0,008 % en peso a 0,016 % en peso de selenio o 0,1 % en peso a 0,2 % en peso de óxido de manganeso, comprendiendo el vidrio fundido un contenido total de hierro expresado como Fe<2>O<3>en una cantidad que varía de 0,04 % en peso a 0,06 % en peso y que tiene una relación redox que varía de 0,1 a 0,4;
descargar productos de combustión (68) procedentes de uno o más quemadores sumergidos (62) directamente en y a través del vidrio fundido para agitar de este modo el vidrio fundido mientras se entremezcla y funde el material de alimentación vitrificable en el vidrio fundido;
descargar vidrio (36) fundido espumoso desde el fundidor de combustión sumergido, teniendo el vidrio fundido espumoso una densidad que varía de 0,75 gm/cm<3>a 1,5 gm/cm<3>; y formar al menos un artículo de vidrio plonado a partir del vidrio fundido espumoso, en donde el artículo de vidrio plonado cumple con las especificaciones de vidrio plonado con una longitud de onda dominante que se encuentran entre 572 nm y 578 nm, un brillo por encima del 50 % y una pureza por debajo del 16 %.
10. El método establecido en la reivindicación 9, en donde el material de alimentación vitrificable incluye además entre 0,20 % en peso y 0,50 % en peso de un compuesto de sulfato, expresado como SO<3>, y en donde el vidrio fundido tiene un contenido de sulfato retenido de entre 0,08 % en peso y 0,1 % en peso, expresado como SO<3>.
11. El método establecido en la reivindicación 9, en donde formar al menos un artículo de vidrio comprende:
refinar el vidrio fundido espumoso descargado desde el fundidor de combustión sumergida a una temperatura entre 1400 0C y 1500 0C para obtener vidrio fundido refinado, teniendo el vidrio fundido refinado una densidad que varía de 2,3 g/cm<3>a 2,5 g/cm<3;>
acondicionar térmicamente el vidrio fundido refinado para obtener un vidrio fundido acondicionado que tenga una temperatura entre 1050 0C y 1200 0C; y
suministrar una pieza de vidrio fundido del vidrio fundido acondicionado a una máquina formadora de recipientes de vidrio y formar un recipiente de vidrio a partir de la pieza de vidrio fundido.
12. El método expuesto en la reivindicación 9, que comprende:
descargar el vidrio fundido espumoso del fundidor de combustión sumergida a una tasa de productividad específica que varía de 2 toneladas por día por metro cuadrado de área de sección transversal del fundidor de combustión sumergida [Tm/día/m<2>] a 25 \Tm/día/m<2;>
quemar una mezcla de gas combustible en cada uno de los uno o más quemadores sumergidos, comprendiendo la mezcla de gas combustible y oxígeno y teniendo una relación de oxígeno a combustible que varía de estequiometría a 30 % en exceso de oxígeno con relación a la estequiometría; y
mantener una temperatura del vidrio fundido entre 1200 0C y 1500 0C y un tiempo de residencia del vidrio fundido entre 1 hora y 10 horas.
13. El método descrito en la reivindicación 12, en donde la relación oxígeno a combustible varía de 15 % en exceso de oxígeno con relación a la estequiometría a 25 % en exceso de oxígeno con relación a la estequiometría, la temperatura del vidrio fundido varía de 1330 0C a 1380 0C, el tiempo de residencia del vidrio fundido varía de 2 horas a 4 horas, y la tasa de productividad específica del vidrio fundido espumoso descargado desde el fundidor de combustión sumergida varía de 6 T m/día/m<2>a 12 T m/día/m<2>.
14. El método expuesto en la reivindicación 9, en donde el vidrio fundido tiene una composición química de sílicecal-sosa que comprende de 60 % en peso a 80 % en peso de SiO<2>, 8 % en peso a 18 % en peso de Na<2>O, 5 % en peso a 15 % en peso de CaO, y 2 % en peso o menos de Al2O<3>.
15. Un material de alimentación (30) vitrificable para producir vidrio plonado mediante un proceso que usa fusión de combustión sumergida, el material de alimentación vitrificable comprende:
una porción de vidrio base que incluye un contribuyente de SiO<2>, un contribuyente de Na<2>O, y un contribuyente de CaO para proporcionar SiO<2>, Na<2>O, y CaO, respectivamente, a un vidrio fundido agitado cuando se funde en ella;
un compuesto de sulfato en una cantidad que varía del 0,20 % en peso al 0,50 % en peso como se expresa como SO<3>en base al peso total de la unidad de alimentación vitrificable; y
selenio en una cantidad que varía de 0,008 % en peso a 0,016 % en peso u óxido de manganeso en una cantidad que varía de 0,1 % en peso a 0,2 % en peso basado en el peso total del material de alimentación vitrificable.
16. El material de alimentación vitrificable expuesto en la reivindicación 15, en donde la porción de vidrio base incluye además un contribuyente de Al2Ü<3>.
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