FR2775683A1 - Vitrifiable materials melting and refining - Google Patents
Vitrifiable materials melting and refining Download PDFInfo
- Publication number
- FR2775683A1 FR2775683A1 FR9802849A FR9802849A FR2775683A1 FR 2775683 A1 FR2775683 A1 FR 2775683A1 FR 9802849 A FR9802849 A FR 9802849A FR 9802849 A FR9802849 A FR 9802849A FR 2775683 A1 FR2775683 A1 FR 2775683A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- refining
- glass
- melting
- materials
- vitrifiable materials
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/225—Refining
- C03B5/2255—Refining by centrifuging
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/20—Bridges, shoes, throats, or other devices for withholding dirt, foam, or batch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/225—Refining
- C03B5/2252—Refining under reduced pressure, e.g. with vacuum refiners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2356—Submerged heating, e.g. by using heat pipes, hot gas or submerged combustion burners
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
PROCEDE DE FUSION ET D'AFFINAGE
DE MATIERES VITRIFIABLES
L'invention concerne un procédé de fusion et d'affinage de matières vitrifiables en vue d'alimenter en verre fondu en continu des installations de formage du verre.MELTING AND REFINING PROCESS
VITRIFIABLE MATERIALS
The invention relates to a process for melting and refining vitrifiable materials with a view to feeding continuously molten glass to glass forming installations.
Sont plus particulièrement visées les installations de formage de verre plat comme les installations float ou de laminage, mais aussi les installations de formage de verre creux du type bouteille, flacon, de fibres de verre du type laine minérale d'isolation thermique ou phonique ou encore de fils de verre textile dits de renforcement. More particularly targeted are flat glass forming installations such as float or laminating installations, but also hollow glass forming installations of the bottle, flask type, of glass fibers of the mineral wool type for thermal or sound insulation or else of glass fiber yarn called reinforcement.
Beaucoup de travaux de recherche ont porté sur ces procédés comportant schématiquement une premiére étape de fusion, suivie d'un affinage destiné à conditionner thermiquement et chimiquement le verre fondu, à en supprimer les infondus, les bulles, toute cause de défauts apparaissant après formage. Many research studies have focused on these processes, schematically comprising a first melting step, followed by refining intended to thermally and chemically condition the molten glass, to remove the unfounded, the bubbles, any cause of defects appearing after forming.
Dans le domaine de la fusion, on a ainsi cherché, par exemple, à accélérer la fusion, ou à en améliorer le rendement énergétique. On peut ainsi citer le procédé consistant à échauffer rapidement, de manière homogène et contrôlée les matières vitrifiables, en opérant un intense brassage mécanique permettant de mettre intimement en contact les matières vitrifiables encore solides avec la phase déjà liquide. Ce procédé est notamment détaillé dans les brevets FR-2 423 452,
FR-2 281 902, FR-2 340 911, FR-2 551 746, et utilise généralement des moyens de chauffage électriques du type électrodes immergées.In the field of fusion, efforts have been made, for example, to accelerate fusion, or to improve energy efficiency. Mention may thus be made of the process consisting in rapidly heating, in a homogeneous and controlled manner, the vitrifiable materials, by carrying out an intense mechanical stirring making it possible to intimately bring the still solid vitrifiable materials into contact with the already liquid phase. This process is detailed in particular in patents FR-2 423 452,
FR-2 281 902, FR-2 340 911, FR-2 551 746, and generally uses electrical heating means of the immersed electrode type.
Un autre type de procédé de fusion a été développé, par exemple du type de ceux décrits dans les brevets US-3 627 504, US-3 260 587 ou US-4 539 034, consistant à utiliser comme moyens de chauffage des brûleurs immergés, c'est-à dire des brûleurs alimentés en gaz et en air, généralement disposés de manière à affleurer au niveau de la sole de façon à ce que la flamme se développe au sein même de la masse des matières vitrifiables en cours de liquéfaction. Another type of melting process has been developed, for example of the type described in patents US-3,627,504, US-3,260,587 or US-4,539,034, consisting in using immersed burners as heating means, that is to say burners supplied with gas and air, generally arranged so as to be flush with the level of the hearth so that the flame develops within the mass of the vitrifiable materials in the course of liquefaction.
Dans un cas comme dans l'autre, si l'on parvient effectivement à diminuer très significativement le temps de séjour des matières vitrifiables dans la chambre de fusion, à augmenter considérablement le rendement de production par rapport à des fusions classiques , en revanche, le verre en fusion se présente sous forme d'une mousse qu'il est délicat d'affiner: il est notamment difficile de garantir la même qualité au verre final, notamment optique. In one case as in the other, if one succeeds in reducing very significantly the residence time of the vitrifiable materials in the melting chamber, in considerably increasing the production yield compared to conventional fusions, on the other hand, the molten glass is in the form of a foam which is difficult to refine: it is in particular difficult to guarantee the same quality for the final glass, in particular optical glass.
Des recherches ont également été faites dans le domaine de l'affinage. Research has also been done in the field of maturing.
Ainsi, il est par exemple connu du brevet EP-775 671 et du brevet US-4 919 697 d'opérer au moins une partie de l'affinage sous pression réduite, ce qui a permis par exemple l'obtention de verres très pauvres en sulfates, à fort rédox.Thus, it is for example known from patent EP-775,671 and from patent US-4,919,697 to operate at least part of the refining under reduced pressure, which has made it possible for example to obtain glasses very poor in sulfates, with strong redox.
Cependant, un tel affinage provoque un moussage intense, qui peut être délicat à contrôler et éliminer.However, such refining causes intense foaming, which can be difficult to control and eliminate.
L'invention a alors pour but l'amélioration de procédés de fusion et d'affinage, visant notamment à utiliser des installations plus compactes et/ou à être plus souples de fonctionnement, et/ou de plus grand rendement de production, etc..., sans que ces avantages industriels soient obtenus au détriment de la qualité du verre produit. The object of the invention is therefore to improve melting and refining processes, aiming in particular to use more compact installations and / or to be more flexible in operation, and / or with greater production yield, etc. ., without these industrial advantages being obtained at the expense of the quality of the glass produced.
L'invention a tout d'abord pour objet un procédé de fusion et d'affinage de matières vitrifiables qui se caractérise par la combinaison de deux caractéristiques: * d'une part, tout ou partie de l'énergie thermique nécessaire à la fusion des matières vitrifiables est apportée par la combustion de combustible(s) du type fossile avec au moins un gaz comburant, lesdits combustibles/gaz ou les produits gazeux issus de la combustion étant injectés sous le niveau de la masse des matières vitrifiables, + d'autre part, l'affinage des matières vitrifiables après fusion comprend au moins une étape de mise à une pression sous-atmosphérique. The invention firstly relates to a process for melting and refining vitrifiable materials which is characterized by the combination of two characteristics: * on the one hand, all or part of the thermal energy necessary for the fusion of vitrifiable matter is provided by the combustion of fossil fuel (s) with at least one oxidizing gas, said fuels / gases or gaseous products resulting from combustion being injected below the level of the mass of vitrifiable matters, + other On the other hand, the refining of the vitrifiable materials after fusion comprises at least one step of bringing it to sub-atmospheric pressure.
II s'est avéré qu'il y avait en fait une synergie extrêmement avantageuse sur le plan industriel entre l'utilisation d'une fusion appelée ci-après par brûleurs immergés pour plus de simplicité et celle d'un affinage à pression réduite. It turned out that there was in fact an extremely advantageous synergy on the industrial level between the use of a fusion called hereinafter by submerged burners for simplicity and that of refining at reduced pressure.
Cependant, cette combinaison était loin de s'imposer comme une évidence, et on aurait pu s'attendre à ce que tous ces avantages détaillés ci-après ne s'obtiennent qu'au prix d'une qualité de verre médiocre, ce qui n'a pas été le cas. However, this combination was far from self-evident, and one would have expected that all these advantages detailed below will only be obtained at the cost of a mediocre quality of glass, which n was not the case.
En effet, si le principe d'un affinage à pression réduite était connu dans sa généralité, il restait délicat à utiliser, et on n'était pas sûr d'obtenir le même taux résiduel en bulles/infondus tolérable qu'avec un affinage classique. Or dans l'invention, on utilise cet affinage très particulier en changeant un paramètre de taille, à savoir qu'au lieu d'alimenter la zone d'affinage en verre fondu classique à affiner, on l'alimente ici en fait en un verre obtenu par fusion par brûleurs immergés, c'est-à-dire en verre aux caractéristiques tout-à-fait particulières en ce sens qu'il est globalement mousseux, avec une densité relativement faible par rapport à celle d'un verre standard. Rien ne laissait supposer que l'on pourrait affiner à pression réduite un verre relativement mousseux au départ.Indeed, if the principle of refining at reduced pressure was known in its generality, it remained difficult to use, and it was not sure to obtain the same tolerable residual rate of bubbles / unfounded as with conventional refining . However, in the invention, this very specific refinement is used by changing a size parameter, namely that instead of supplying the refining zone with conventional molten glass to be refined, it is here supplied in fact with a glass. obtained by fusion by submerged burners, that is to say glass with very specific characteristics in the sense that it is generally sparkling, with a relatively low density compared to that of a standard glass. There was nothing to suggest that a relatively frothy glass could be refined at reduced pressure at the start.
Or de manière surprenante, cela s'est avéré possible car on a découvert que ce verre mousseux issu d'une fusion par brûleurs immergés présentait également la caractéristique de ne contenir qu'extrêmement peu de sulfates, que l'on en ait ou non au départ. On a en effet généralement moins de 600 et même moins de 100 ppm de sulfate exprimé en poids en S03 dans le verre sortant de la chambre de fusion, et cela sans avoir à contrôler, réduire le taux de sulfate contenu habituellement dans les matières premières utilisées, de manière involontaire, voire même en ajoutant volontairement des sulfates aux matières vitrifiables. Et c'est ce faible taux de sulfate qui permet d'affiner efficacement sous pression réduite sans problème. Dans le cas contraire, une teneur importante ou simplement standard en sulfate dans le verre à affiner aurait provoqué lors de l'affinage à pression réduite une très forte expansion de la mousse par désulfatation, expansion qui aurait été tout-à-fait délicate à contrôler, à maîtriser. Surprisingly, this turned out to be possible because it was discovered that this sparkling glass resulting from a fusion by submerged burners also had the characteristic of containing only extremely little sulphates, whether or not one had any. departure. There is in fact generally less than 600 and even less than 100 ppm of sulphate expressed by weight as SO 3 in the glass leaving the melting chamber, and this without having to control, reducing the level of sulphate usually contained in the raw materials used , unintentionally, or even by voluntarily adding sulfates to the batch materials. And it is this low level of sulphate which makes it possible to refine effectively under reduced pressure without problem. Otherwise, a high or simply standard sulphate content in the glass to be refined would have caused, during the refining at reduced pressure, a very strong expansion of the foam by desulphation, an expansion which would have been quite difficult to control. , to master.
Cette quasi absence de sulfate dans le verre en sortie de chambre de fusion peut notamment s'expliquer par la pression partielle d'eau générée par la combustion par brûleurs immergés au sein des matières vitrifiables.This virtual absence of sulphate in the glass leaving the melting chamber can in particular be explained by the partial pressure of water generated by combustion by burners immersed in the vitrifiable materials.
A noter également une autre caractéristique très avantageuse du verre en sortie de chambre de fusion selon l'invention : s'il est effectivement sous forme d'une sorte de mousse qu'il reste à affiner, on peut contrôler la taille des bulles qu'il contient, et notamment dans certains cas supprimer quasiment toutes les bulles les plus petites, c'est-à-dire de diamètre d'environ moins de 200 pm, en effectuant sur ce verre lors de sa fusion une sorte de micro-affinage préalable au véritable affinage suivant la fusion, micro-affinage facilitant la coalescence des bulles, la disparition des plus petites bulles au profit des plus grosses et favorisé par l'ajout dans les matières vitrifiables d'agents d'aide à l'affinage du type coke ou sulfates. En outre, ce verre en sortie de chambre de fusion a généralement un taux résiduel d'infondus particulièrement faible, ce qui là encore, tout comme la taille des bulles, facilite l'opération d'affinage suivant la fusion. Another very advantageous characteristic of the glass leaving the melting chamber according to the invention should also be noted: if it is actually in the form of a kind of foam which remains to be refined, it is possible to control the size of the bubbles that it contains, and in particular in certain cases, eliminates almost all the smallest bubbles, that is to say with a diameter of approximately less than 200 μm, by effecting on this glass during its melting a kind of prior micro-refining true refining following fusion, micro-refining facilitating the coalescence of the bubbles, the disappearance of the smallest bubbles in favor of the larger ones and favored by the addition of coke-type refining agents in the batch materials or sulfates. In addition, this glass at the outlet of the melting chamber generally has a particularly low residual level of unfused, which again, like the size of the bubbles, facilitates the refining operation following the melting.
L'invention permet donc d'avoir des verres très pauvres en sulfate avant même l'opération d'affinage, donc des verres au moins aussi pauvres, voire encore appauvris en sulfate après affinage, et ceci sans avoir à purifier/sélectionner des matières vitrifiables pour qu'elles aient peu de sulfate. Au contraire, on peut même ajouter du sulfate au départ, ce qui est tout-à-fait étonnant et avantageux. The invention therefore makes it possible to have glasses very poor in sulphate even before the refining operation, therefore glasses at least as poor, or even depleted in sulphate after refining, and this without having to purify / select vitrifiable materials. so that they have little sulfate. On the contrary, one can even add sulfate at the start, which is quite surprising and advantageous.
Un effet avantageux obtenu par la combinaison selon l'invention, concerne le coût énergétique du procédé : la fusion par brûleurs immergés permet de ne pas avoir recours à la fusion électrique du type électrodes immergés, dont le coût peut être très significatif suivant les pays. En outre, et c'est le point le plus important, la fusion par brûleurs immergés crée un brassage convectif au sein des matières vitrifiables en cours de liquéfaction, comme détaillé par la suite. Ce mélange très fort entre matières non encore liquéfiées et celles qui sont déjà en fusion est extrêmement efficace, et permet d'obtenir une fusion, à matières vitrifiables de composition chimique identique, à température moins élevée et/ou beaucoup plus rapide qu'avec des moyens de chauffage traditionnels. Et un affinage sous pression réduite permet également d'affiner le verre à température moins élevée, et de manière beaucoup plus rapide. En effet, en abaissant la pression lors de l'affinage, on provoque une augmentation du volume molaire des gaz contenus dans les matières vitrifiables en fusion, d'où une augmentation de volume des bulles qu'elles contiennent et en conséquence une augmentation de leurs vitesses d'ascension vers la surface du bain et leur évacuation. An advantageous effect obtained by the combination according to the invention relates to the energy cost of the process: fusion by submerged burners makes it possible not to have recourse to electric fusion of the submerged electrode type, the cost of which can be very significant depending on the country. In addition, and this is the most important point, fusion by submerged burners creates a convective mixing within the vitrifiable materials during liquefaction, as detailed below. This very strong mixture between materials which are not yet liquefied and those which are already in fusion is extremely effective, and makes it possible to obtain a fusion, with vitrifiable materials of identical chemical composition, at a lower temperature and / or much faster than with traditional means of heating. And refining under reduced pressure also makes it possible to refine the glass at a lower temperature, and much faster. In fact, by lowering the pressure during the refining, an increase in the molar volume of the gases contained in the vitrifiable materials in fusion is caused, hence an increase in the volume of the bubbles which they contain and consequently an increase in their rates of ascent to the surface of the bath and their evacuation.
En affinant à pression réduite, on peut se permettre de travailler à température plus basse que dans des affinages classiques, justement dans les températures moins élevées utilisées avec la technique de fusion par brûleurs immergés,
Les températures rencontrées à la fois dans la fusion et l'affinage selon l'invention sont donc tout-à-fait compatibles et adaptées les unes aux autres, et globalement moins élevées que dans des procédés usuels, ce qui est très intéressant économiquement, simplement en terme de coût énergétique, mais également par le choix des matériaux du type réfractaires entrant dans la fabrication des installations : moins chauds, ils se corrodent moins vite.By refining at reduced pressure, we can allow ourselves to work at a lower temperature than in conventional refinings, precisely in the lower temperatures used with the technique of fusion by submerged burners,
The temperatures encountered in both the melting and the refining according to the invention are therefore entirely compatible and adapted to one another, and generally lower than in usual methods, which is very advantageous economically, simply in terms of energy cost, but also by the choice of refractory type materials used in the manufacture of installations: less hot, they corrode less quickly.
Les temps de séjour dans la zone de fusion et dans celle de l'affinage sont également très significativement réduits et compatibles, ce qui est évidemment très positif sur le rendement de production, sur la tirée de l'installation dans son ensemble. Parallèlement, I'invention permet d'obtenir des installations très compactes: en effet, la fusion par brûleurs immergés, toujours grâce au brassage très fort qu'elle provoque, permet de réduire considérablement la taille de la chambre de fusion. Et l'affinage sous pression réduite a les mêmes conséquences sur la taille du ou des compartiments où s'effectue cette opération : globalement,
I'installation peut donc être très compacte, avec des gains clairs en termes de coût de construction, de simplification de fonctionnement, de réduction de l'usure des matériaux de construction,
En ce qui concerne l'opération de fusion, le comburant choisi peut être selon l'invention à base d'air, d'air enrichi en oxygène ou même substantiellement à base d'oxygène. Une forte concentration en oxygène dans le comburant est en effet avantageux pour différentes raisons : on diminue ainsi le volume des fumées de combustion, ce qui est favorable sur le plan énergétique et ce qui évite tout risque d'une fluidisation excessive des matières vitrifiables pouvant provoquer des projections sur les superstructures, voûtes de la chambre de fusion. En outre, les flammes obtenues sont plus courtes, plus émissives, ce qui permet un transfert plus rapide de leur énergie vers les matières vitrifiables, et accessoirement de diminuer si on le souhaite la profondeur du bain de matières vitrifiables en cours de liquéfaction. On parle ici de flammes , mais ce ne sont pas forcément des flammes au sens habituel du terme. On peut parler plus généralement, comme dans la suite du texte, de combustions . En outre, toute éventuelle émission de gaz NOX polluant est ainsi réduite au minimum. The residence times in the melting zone and in that of refining are also very significantly reduced and compatible, which is obviously very positive on the production yield, on the output of the installation as a whole. At the same time, the invention makes it possible to obtain very compact installations: in fact, melting by submerged burners, still thanks to the very strong stirring which it causes, makes it possible to considerably reduce the size of the melting chamber. And refining under reduced pressure has the same consequences on the size of the compartment or compartments where this operation is carried out: overall,
The installation can therefore be very compact, with clear gains in terms of construction cost, simplification of operation, reduction of wear of construction materials,
With regard to the melting operation, the oxidant chosen can be, according to the invention, based on air, air enriched in oxygen or even substantially based on oxygen. A high oxygen concentration in the oxidizer is in fact advantageous for various reasons: the volume of combustion fumes is thus reduced, which is favorable from an energy point of view and which avoids any risk of excessive fluidization of the batch materials which can cause projections on the superstructures, vaults of the melting chamber. In addition, the flames obtained are shorter, more emissive, which allows a faster transfer of their energy to the batch materials, and incidentally to reduce if desired the depth of the batch of batch materials during liquefaction. We are talking about flames here, but they are not necessarily flames in the usual sense of the term. We can speak more generally, as in the rest of the text, of combustions. In addition, any possible emission of polluting NOX gas is thus reduced to a minimum.
En ce qui concerne le choix du combustible, celui-ci peut être du type combustible fossile gazeux ou non tel que du gaz naturel, du fioul ou tout autre combustible hydrocarboné. Il peut aussi s'agir d'hydrogène. Le procédé de fusion par brûleurs immergés selon l'invention est alors un moyen avantageux d'utiliser de l'hydrogène, par ailleurs difficilement utilisable avec des brûleurs aériens , non immergés, étant donné le caractère peu émissif des flammes obtenues par la combustion entre H2 et 02. As regards the choice of fuel, this may be of the gaseous or non-gaseous fossil fuel type such as natural gas, fuel oil or any other hydrocarbon fuel. It can also be hydrogen. The melting process by submerged burners according to the invention is then an advantageous means of using hydrogen, which is moreover difficult to use with overhead burners, not submerged, given the low emissivity of the flames obtained by combustion between H2 and 02.
Combiner dans une fusion par brûleurs immergés l'utilisation d'un comburant oxygène et celle d'un combustible hydrogène est un bon moyen d'assurer un transfert thermique efficace de l'énergie des brûleurs au verre en fusion, conduisant par ailleurs à un procédé totalement propre , c'est-à-dire sans émission d'oxyde d'azote NOx, ni de gaz à effet de serre du type COx autre que celui pouvant provenir de la décarbonation des matières premières. Combining the use of an oxygen oxidizer and that of a hydrogen fuel in a submerged burner fusion is a good way of ensuring an efficient thermal transfer of energy from the burners to the molten glass, which also leads to a process completely clean, that is to say without emission of nitrogen oxide NOx, or greenhouse gases of the COx type other than that which may come from the decarbonation of raw materials.
Avantageusement, la fusion s'effectue selon l'invention dans au moins une chambre de fusion que l'on équipe de brûleurs disposés de façon à ce que leur combustion ou gaz de combustion se développent dans la masse des matières vitrifiables en cours de fusion. On peut ainsi les faire traverser ses parois latérales, la sole etlou les suspendre par le dessus, en les accrochant à la voûte ou à toute superstructure appropriée. Ces brûleurs peuvent être tels que leurs conduits d'amenée des gaz affleurent la paroi qu'ils traversent. II peut être préférable que ces conduits entrent au moins en partie dans la masse des matières vitrifiables, de manière à éviter que les flammes ne soient à trop grande proximité des parois et n'entraînent des usures prématurées des matériaux réfractaires. On peut aussi choisir de n'injecter que les gaz de combustion, les combustions étant réalisées hors de la chambre de fusion à proprement dite. Advantageously, the melting takes place according to the invention in at least one melting chamber which is fitted with burners arranged so that their combustion or combustion gases develop in the mass of the batch materials in the course of melting. They can thus be made to cross its side walls, the floor and / or hang them from above, by hanging them on the vault or on any suitable superstructure. These burners can be such that their gas supply conduits are flush with the wall they pass through. It may be preferable for these conduits to enter at least partially into the mass of the batch materials, so as to prevent the flames from being too close to the walls and causing premature wear of the refractory materials. It is also possible to choose to inject only the combustion gases, the combustions being carried out outside the melting chamber proper.
Comme évoqué plus haut, il s'est avéré que ce mode de chauffage provoquait par convection un brassage intense des matières vitrifiables des boucles de convection se forment ainsi de part et d'autre des combustions ou flammes ou courants de gaz de combustion, mêlant en permanence matières fondues et non encore fondues de manière très efficace. On retrouve ainsi les caractéristiques très favorables d'une fusion agitée , sans avoir recours à des moyens d'agitation mécaniques peu fiables et/ou susceptibles d'usure rapide. As mentioned above, it turned out that this heating mode caused by convection an intense mixing of the vitrifiable materials of the convection loops thus form on either side of the combustions or flames or streams of combustion gases, mixing in permanently melted and not yet melted very efficiently. We thus find the very favorable characteristics of a stirred fusion, without having recourse to unreliable mechanical stirring means and / or susceptible to rapid wear.
De préférence, on règle la hauteur de la masse des matières vitrifiables dans la chambre de fusion ainsi que celle sur laquelle se développent les combustions ou gaz issus de la combustion pour que ces combustions/gaz restent dans la masse desdites matières vitrifiables : le but est de laisser s'établir ainsi les boucles de circulation convective dans la matière en cours de liquéfaction. Preferably, the height of the mass of vitrifiable materials in the melting chamber is adjusted as well as that on which the combustions or gases resulting from combustion develop so that these combustions / gases remain in the mass of said vitrifiable materials: the aim is to allow the convective circulation loops to settle in the material being liquefied.
De manière générale, ce type de fusion permet de réduire considérablement l'émission de tout type de poussières au niveau de la chambre de fusion, et de gaz type NOX car les échanges thermiques se font très vite, évitant les pics de températures susceptibles de favoriser la formation de ces gaz. In general, this type of fusion makes it possible to considerably reduce the emission of all types of dust at the level of the melting chamber, and of NOX type gases because the heat exchanges take place very quickly, avoiding the temperature peaks liable to favor the formation of these gases.
II réduit également considérablement l'émission des gaz de type COx. It also considerably reduces the emission of COx type gases.
On peut optionnellement prévoir de faire précéder la fusion par une étape de préchauffage des matières vitrifiables, à une température cependant nettement inférieure à celle nécessaire pour les liquéfier, par exemple à au plus 900"C. Pour réaliser ce préchauffage, on peut avantageusement récupérer l'énergie thermique des fumées. En les épuisant ainsi thermiquement, on peut globalement diminer la consommation énergétique spécifique de l'installation. Optionally, provision can be made to precede the melting by a step of preheating the batch materials, at a temperature however markedly lower than that necessary for liquefying them, for example at most 900 "C. To carry out this preheating, it is advantageous to recover the thermal energy of the fumes. By exhausting them thermally, we can globally reduce the specific energy consumption of the installation.
Les matières vitrifiables peuvent comprendre des matières premières, mais aussi du calcin, voire des déchets destinés à être vitrifiés. Elles peuvent comprendre également des éléments combustibles (organiques) : on peut ainsi recycler, par exemple, des fibres minérales ensimées, avec liant, des vitrages feuilletés avec des feuilles de polymère du type polyvinylbutyral tels que des parebrises, ou tout type de matériau composite associant du verre et des matériaux plastiques tels que certaines bouteilles. Vitrifiable materials can include raw materials, but also cullet, or even waste intended to be vitrified. They can also include combustible (organic) elements: it is thus possible to recycle, for example, sized mineral fibers, with binder, laminated glazing with sheets of polymer of the polyvinyl butyral type such as windshields, or any type of composite material combining glass and plastic materials such as certain bottles.
Le procédé selon l'invention peut fonctionner avec un taux de calcin élevé. The process according to the invention can operate with a high level of cullet.
Comme mentionné plus haut, l'affinage selon l'invention est donc opéré sur des matières vitrifiables en fusion du type verre à l'état mousseux. Typiquement, cette mousse a une densité d'environ 1 à 2 par exemple (à comparer à une densité de l'ordre de 2,4 pour du verre non mousseux), de préférence un taux de sulfate d'au plus 600 ou même d'au plus 100 ppm exprimé en poids de S03 et une majorité de bulles de diamètre d'au moins 200 pm. As mentioned above, the refining according to the invention is therefore carried out on melting vitrifiable materials of the glass type in the foamy state. Typically, this foam has a density of about 1 to 2 for example (to be compared to a density of the order of 2.4 for non-sparkling glass), preferably a sulfate content of at most 600 or even d '' at most 100 ppm expressed by weight of SO 3 and a majority of bubbles with a diameter of at least 200 µm.
Pour améliorer les performances de l'affinage, on ajoute de préférence aux matières vitrifiables des additifs d'aide à l'affinage divers, le but était notamment de faire disparaître du verre les bulles de diamètre inférieur à 200 pm dès le stade de la fusion, comme évoqué plus haut. Il peut s'agir d'additifs réducteurs, tel que le coke (qui permet aussi d'ajuster le rédox du verre). Dans ce cas, il est avantageux de sélectionner de la poudre de coke de granulométrie moyenne inférieure à 200 pm. II peut aussi s'agir de sulfates. L'affinage sous pression réduite provoque une croissance des bulles, le but étant que cette croissance se fasse rapidement, et que l'on puisse évacuer, faire éclater les bulles en surface du bain de verre facilement. D'autres additifs d'aide à l'affinage seront plutôt efficaces lors du stade d'affinage à proprement parlé, après celui de la fusion. Ils permettent notamment de déstabiliser la mousse : il s'agit par exemple de fluor ou composé fluoré, ou encore de nitrate du type NaNO3: le fluor paraît abaisser la viscosité du verre, il permettrait ainsi de faciliter le drainage des films qui se forment entre les bulles, drainage favorisant l'effondrement de la mousse. II abaisse aussi la tension de surface du verre. To improve the performance of the refining, additives to the vitrifiable materials are preferably added various refining aid additives, the aim was in particular to make the bubbles of diameter less than 200 μm disappear from the glass at the melting stage. , as mentioned above. They can be reducing additives, such as coke (which also makes it possible to adjust the redox of the glass). In this case, it is advantageous to select coke powder with an average particle size of less than 200 μm. They can also be sulfates. Refining under reduced pressure causes the bubbles to grow, the aim being that this growth takes place quickly, and that the bubbles can be removed and burst on the surface of the glass bath easily. Other refining aid additives will be rather effective during the actual refining stage, after that of the melting. They allow in particular to destabilize the foam: it is for example fluorine or fluorinated compound, or nitrate of the NaNO3 type: fluorine seems to lower the viscosity of the glass, it would thus facilitate drainage of the films which form between bubbles, drainage favoring the collapse of the foam. It also lowers the surface tension of the glass.
Un autre facteur influençant la façon dont s'opère la croissance des bulles lors de l'affinage sous pression réduite est la nature des gaz au-dessus de la matière en fusion. On peut bien sûr choisir simplement une pression partielle d'air. Another factor influencing the way bubbles grow during refining under reduced pressure is the nature of the gases above the molten material. You can of course simply choose a partial air pressure.
On peut aussi choisir d'enrichir l'atmosphère en gaz inerte du type azote, voire de ne choisir une pression partielle qu'en gaz inerte du type azote. On s'est en effet aperçu que choisir une pression résiduelle en gaz inerte du type azote était favorable à l'éclatement des bulles en surface lors de l'affinage. En fait, c'est la trop forte concentration en gaz oxydant type 2 qui paraît défavorablement tendre à freiner cet éclatement.It is also possible to choose to enrich the atmosphere with inert gas of nitrogen type, or even to choose a partial pressure only in inert gas of nitrogen type. It has indeed been observed that choosing a residual pressure of inert gas of the nitrogen type is favorable to the bursting of the bubbles at the surface during the refining. In fact, it is the too high concentration of oxidizing gas type 2 which seems unfavorably tend to slow down this bursting.
Avantageusement, la pression sous-atmosphérique dans laquelle s'effectue au moins une partie de l'affinage est inférieure ou égale à 0,5 atmosphère (0,5.105
Pa), notamment de l'ordre de 0,3 à 0,01 atmosphère (environ 3.104 à 0,1.103 Pa).Advantageously, the sub-atmospheric pressure in which at least part of the refining takes place is less than or equal to 0.5 atmosphere (0.5.105
Pa), in particular of the order of 0.3 to 0.01 atmosphere (approximately 3.104 to 0.1.103 Pa).
Avantageusement, le procédé selon l'invention permet d'opérer la fusion et/ou l'affinage à des températures n'excédant pas 1400"C, notamment d'au plus 1380 ou 13500C. Advantageously, the method according to the invention allows the melting and / or refining to be carried out at temperatures not exceeding 1400 "C., in particular at most 1380 or 13500C.
L'affinage selon l'invention, selon une première variante, peut être fait dans au moins un compartiment statique (immobile en fonctionnement) en aval de la chambre de fusion et dont au moins une zone est mise sous pression réduite. The refining according to the invention, according to a first variant, can be done in at least one static compartment (stationary in operation) downstream of the melting chamber and of which at least one zone is put under reduced pressure.
Selon une seconde variante, L'affinage est opéré toujours en aval de la chambre de fusion, mais dans un compartiment susceptible d'être mis en rotation afin d'assurer l'affinage par centrifugation, avec au moins une zone dudit compartiment notamment la plus amont, mise sous pression réduite. According to a second variant, the refining is always carried out downstream of the melting chamber, but in a compartment capable of being rotated in order to ensure refining by centrifugation, with at least one zone of said compartment, in particular the most upstream, reduced pressure.
Une troisième variante consiste à combiner les deux précédentes, notamment en utilisant pour l'affinage un premier compartiment statique avec une zone sous pression réduite, puis un second en rotation comprenant également une zone sous pression réduite, de préférence plus réduite que dans le compartiment statique. A third variant consists in combining the two preceding ones, in particular by using for refining a first static compartment with a zone under reduced pressure, then a second in rotation also comprising a zone under reduced pressure, preferably more reduced than in the static compartment .
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention prévoit de traiter le flux des matières vitrifiables en fusion, entre la phase de fusion et la phase d'affinage ou en début de la phase d'affinage, par au moins un moyen diviseur de jet. Ce moyen, par exemple un élément percé d'orifices par lequel on contraint le flux de verre en fusion à passer, permet de diviser ce flux en un grand nombre de filets de petit diamètre. La taille des orifices est avantageusement choisie de façon à être voisine de la taille des bulles que l'on cherche à éliminer. According to a preferred embodiment, the method according to the invention provides for treating the flow of vitrifiable materials in fusion, between the melting phase and the refining phase or at the start of the refining phase, by at least one means. jet divider. This means, for example an element pierced with orifices by which the flow of molten glass is forced to pass, makes it possible to divide this flow into a large number of small diameter threads. The size of the orifices is advantageously chosen so as to be close to the size of the bubbles which it is sought to eliminate.
Ainsi, si l'on dispose le moyen diviseur de jet juste en aval de la zone à pression sous atmosphérique du compartiment d'affinage, l'action de la pression réduite va s'exercer très rapidement sur les filets générés par le moyen diviseur de jet, et permettre un affinage rapide, même avec des débits de verre importants.Thus, if the jet divider means is placed just downstream of the sub-atmospheric pressure zone of the refining compartment, the action of the reduced pressure will be exerted very quickly on the threads generated by the divider means. jet, and allow rapid refining, even with high glass flow rates.
L'alimentation en verre à affiner du compartiment d'affinage peut ainsi devenir en quelque sorte analogue à celle obtenue par une filière qui déboucherait dans une enceinte à pression réduite.The glass supply to be refined from the refining compartment can thus become in a way analogous to that obtained by a die which would open into a chamber at reduced pressure.
(Dans le cadre de l'invention, les termes amont et aval se réfèrent à la direction de l'écoulement du verre dans l'installation depuis l'enfournement des matières vitrifiables dans la chambre de fusion jusqu'à l'extraction du verre affiné). (In the context of the invention, the terms upstream and downstream refer to the direction of flow of the glass in the installation from the charging of the vitrifiable materials into the melting chamber until the extraction of the refined glass ).
Le procédé de fusion/d'affinage selon l'invention permet de fabriquer des verres de compositions et de propriétés très variées. Du fait de sa faible inertie, il permet d'ailleurs de passer d'une composition à une autre avec des temps de transition très courts. The melting / refining process according to the invention makes it possible to manufacture glasses of very varied compositions and properties. Due to its low inertia, it also makes it possible to pass from one composition to another with very short transition times.
II permet ainsi de fabriquer des verres relativement réduits, présentant notamment un rédox supérieur ou égal à 0,3. (On définit le rédox comme le rapport de la teneur en pourcentage en poids de fer ferreux FeO sur la teneur en fer total pondéral de la composition exprimée sous forme de Fe2O3). It thus makes it possible to manufacture relatively reduced glasses, in particular having a redox greater than or equal to 0.3. (Redox is defined as the ratio of the percentage content by weight of ferrous iron FeO to the total iron content by weight of the composition expressed as Fe2O3).
II permet également de fabriquer des verres à taux de SiO2 élevé, par exemple d'au moins 72 ou même au moins 75% en poids, verres généralement difficiles à fondre, mais intéressants, notamment en termes de coût de matières premières, du fait qu'ils sont de faible densité, et qu'ils présentent une très bonne compatibilité avec des matériaux plastiques. II permet aussi de fabriquer des verres assez particuliers, à fort taux d'oxyde d'alcalino-terreux, par exemple contenant au moins 18% en poids de CaO, pourtant assez corrosifs avec les procédés de fusion traditionnels à plus haute température que dans l'invention, ainsi que des verres à faible taux d'oxyde de sodium, d'au plus 11% en poids par exemple, ou à très faible taux de sulfates, d'au plus 100 ppm par exemple. Des verres contenant du fer, de rédox élevé mais à teneur en sulfate faible permettent également l'obtention de verres à couleur résiduelle dans les bleus, particulièrement esthétique et recherchée dans le domaine du verre plat pour l'automobile et pour le bâtiment par exemple. On peut ainsi obtenir des verres anti-solaires très sélectifs, sur lesquels on peut déposer des couches anti-solaires pour en renforcer les performances thermiques, du type TiN par exemple, couches décrites notamment dans les brevets EP-638 527 et EP-511 901. It also makes it possible to manufacture glasses with a high SiO2 content, for example at least 72 or even at least 75% by weight, glasses generally difficult to melt, but advantageous, in particular in terms of cost of raw materials, because 'They are of low density, and they have a very good compatibility with plastic materials. It also makes it possible to manufacture fairly specific glasses, with a high level of alkaline earth oxide, for example containing at least 18% by weight of CaO, yet fairly corrosive with traditional melting processes at higher temperature than in l he invention, as well as glasses with a low level of sodium oxide, of at most 11% by weight for example, or with a very low level of sulfates, of at most 100 ppm for example. Glasses containing iron, of high redox but with a low sulphate content also make it possible to obtain glasses with residual color in blueprints, particularly aesthetic and sought after in the field of flat glass for the automobile and for building for example. One can thus obtain very selective anti-sun glasses, on which one can deposit anti-solar layers to reinforce their thermal performances, of the TiN type for example, layers described in particular in patents EP-638 527 and EP-511 901 .
L'invention a également pour objet un dispositif de fusion et d'affinage, notamment adapté pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut, et qui comporte: * au moins une chambre de fusion équipée de brûleurs alimentés en combustibles fossile(s) du type gaz (naturel) et en comburant(s) du type air ou oxygène, lesdits brûleurs étant disposés de façon à injecter ces gaz ou les gaz issus de la combustion sous le niveau de la masse des matières vitrifiables introduite dans ladite chambre de fusion, * au moins un compartiment d'affinage en aval de la chambre de fusion et comprenant au moins une zone susceptible d'être mise à pression sousatmosphérique. The invention also relates to a melting and refining device, in particular suitable for implementing the method described above, and which comprises: * at least one melting chamber equipped with burners supplied with fossil fuel (s) of the gas type (natural) and of oxidizer (s) of the air or oxygen type, said burners being arranged so as to inject these gases or the gases resulting from combustion below the level of the mass of vitrifiable materials introduced into said melting chamber , * at least one refining compartment downstream of the melting chamber and comprising at least one zone capable of being put under subatmospheric pressure.
Avantageusement, comme évoqué plus haut, on peut prévoir de munir le dispositif selon l'invention d'au moins un moyen diviseur de jet entre la chambre de fusion et le compartiment d'affinage, notamment juste à l'entrée du compartiment d'affinage ou dans sa partie la plus amont. II peut s'agir d'un élément percé d'orifices de taille appropriée. Advantageously, as mentioned above, it is possible to provide the device according to the invention with at least one jet dividing means between the melting chamber and the refining compartment, in particular just at the entrance to the refining compartment. or in its most upstream part. It may be an element pierced with orifices of appropriate size.
Par ailleurs, il est à noter qu'utiliser un tel moyen diviseur de jet peut aussi être envisagé indépendamment du mode de fusion adapté : un tel moyen diviseur permet d'affiner plus vite, avec des débits de verre importants, quelle que soit la façon dont on a obtenu la fusion du verre, par exemple par des moyens conventionnels du type brûleurs aériens (non immergés) et/ou par fusion électrique par des électrodes immergées. Furthermore, it should be noted that using such a jet dividing means can also be envisaged independently of the suitable melting mode: such a dividing means makes it possible to refine more quickly, with high glass flow rates, whatever the way glass has been obtained, for example by conventional means of the overhead burner type (not submerged) and / or by electrical melting by immersed electrodes.
De même, il peut être intéressant de l'utiliser même si on opère l'affinage à pression atmosphérique. Similarly, it may be advantageous to use it even if the refining is carried out at atmospheric pressure.
Cependant, il est particulièrement intéressant de l'employer dans un contexte de fusion par brûleurs immergés qui tend à générer une mousse à très fort taux de bulles, et/ou dans un contexte d'affinage sous pression réduite, car il en augmente considérablement l'efficacité qui est déjà particulièrement élevée. However, it is particularly advantageous to use it in a context of melting by submerged burners which tends to generate a foam with very high bubble rate, and / or in a context of refining under reduced pressure, because it considerably increases l which is already particularly high.
Selon une première variante évoquée plus haut, le compartiment d'affinage est statique et en élévation (c'est-à-dire d'une hauteur significativement plus importante que ses dimensions au sol). Ce compartiment comprend une cloison interne sensiblement verticale qui délimite en combinaison avec les parois internes du compartiment au moins deux canaux. II s'agit successivement d'un premier canal imposant aux matières vitrifiables en fusion un trajet ascendant puis d'un second canal imposant auxdites matières vitrifiables un trajet descendant, le premier canal étant de préférence celui qui est mis à pression sousatmosphérique. On crée ainsi une sorte de siphon pour le verre à affiner. Ce compartiment est avantageusement équipé de moyens de réglage/régulation de la perte de charge des matières vitrifiables en fusion à l'entrée du compartiment d'affinage. De même, on prévoit d'ajuster la hauteur du compartiment d'affinage en fonction de différents critères, notamment en fonction du niveau de dépression choisi dans la zone sous pression réduite. According to a first variant mentioned above, the refining compartment is static and in elevation (that is to say a height significantly greater than its dimensions on the ground). This compartment comprises a substantially vertical internal partition which delimits, in combination with the internal walls of the compartment, at least two channels. It is successively a first channel imposing an ascending path on the vitrifiable materials then a second channel imposing a descending path on the said vitrifiable materials, the first channel preferably being that which is put under subatmospheric pressure. This creates a sort of siphon for the glass to be refined. This compartment is advantageously equipped with means for adjusting / regulating the pressure drop of the vitrifiable materials in fusion at the entrance to the refining compartment. Likewise, provision is made to adjust the height of the refining compartment as a function of various criteria, in particular as a function of the level of depression chosen in the zone under reduced pressure.
Selon une seconde variante, le compartiment d'affinage comporte au moins un appareil susceptible d'être mis en rotation pour assurer l'affinage par centrifugation, les parois internes dudit appareil délimitant sensiblement la forme d'un cylindre creux vertical au moins dans sa partie médiane. Avantageusement,
L'appareil comporte une zone dite supérieure à pression sous-atmosphérique et une zone dite inférieure laissée à pression ambiante, et séparées l'une de l'autre par un ou plusieurs moyens mécaniques du type plaque métallique percée d'orifice(s).According to a second variant, the refining compartment comprises at least one device capable of being rotated to ensure refining by centrifugation, the internal walls of said device substantially delimiting the shape of a vertical hollow cylinder at least in its part median. Advantageously,
The device comprises a so-called upper zone at sub-atmospheric pressure and a so-called lower zone left at ambient pressure, and separated from one another by one or more mechanical means of the metal plate type pierced with orifice (s).
Selon une conception préférée, l'appareil est alimenté en partie supérieure en matières vitrifiables en fusion pour un moyen d'amenée statique du type canal d'écoulement. Ces moyens d'amenée peuvent comprendre au moins un compartiment mis sous pression réduite pour permettre l'alimentation de l'appareil et/ou opérer un premier affinage. According to a preferred design, the apparatus is supplied at the top with molten vitrifiable materials for a static supply means of the flow channel type. These supply means may include at least one compartment put under reduced pressure to allow the supply of the device and / or operate a first refining.
II faut prévoir des moyens d'étanchéité assurant la jonction entre l'extrémité de ce canal/ces moyens d'amenée et l'appareil, moyens du type joint dynamique ou joint tournant, comme détaillé ultérieurement. L'appareil est avantageusement muni de moyens de piégeage de particules solides de densité supérieure à celle du verre, moyens notamment localisés dans sa zone inférieure et sous forme d'encoches/de rainures pratiquées dans ses parois internes. De préférence, on sélectionne la vitesse de rotation de l'appareil entre 100 et 1500 tours par minute. It is necessary to provide sealing means ensuring the junction between the end of this channel / these supply means and the device, means of the dynamic joint or rotary joint type, as detailed later. The device is advantageously provided with means for trapping solid particles with a density greater than that of glass, means in particular located in its lower zone and in the form of notches / grooves formed in its internal walls. Preferably, the speed of rotation of the device is selected between 100 and 1500 revolutions per minute.
L'appareil peut également être muni de moyens mécaniques fixes ou suivant sa rotation, et aptes à cisailler la mousse et à l'entraîner du haut vers le bas, vers la zone inférieure de l'appareil d'où le verre affiné est soutiré. The apparatus can also be provided with fixed mechanical means or according to its rotation, and capable of shearing the foam and of entraining it from the top to the bottom, towards the lower zone of the apparatus from which the refined glass is withdrawn.
Ces moyens sont notamment sous forme de déflecteurs percés, d'ailettes, disposées dans la zone supérieure dudit appareil. These means are in particular in the form of drilled deflectors, fins, arranged in the upper zone of said device.
Ce type d'affinage centrifuge avec passage dans une zone à pression réduite est particulièrement efficace. En effet, la pression réduite va permettre d'assurer une croissance la plus forte possible des bulles avant l'affinage à proprement dit par centrifugation : les bulles s'éliminent d'autant plus vite dans l'appareil que leur diamètre est important. La pression réduite va également permettre de diminuer davantage la teneur en sulfate résiduelle du verre produit. This type of centrifugal refining with passage through a reduced pressure zone is particularly effective. In fact, the reduced pressure will make it possible to ensure the strongest possible growth of the bubbles before the actual refining by centrifugation: the bubbles are eliminated all the more quickly in the apparatus as their diameter is important. The reduced pressure will also make it possible to further decrease the residual sulfate content of the glass produced.
A noter qu'un verre désulfaté (cette remarque vaut aussi pour la première variante où l'affinage se fait en statique), donne moins de problèmes de composés volatils dans le bain float, moins de risque de formation de sulfure d'étain et donc en final moins de risque de défaut d'étain sur la feuille de verre. Cela garantit aussi l'absence de sulfures dans le cas de verres réduits, notamment des sulfures de fer donnant des couleurs résiduelles jaunes/ambres peu souhaitées ou des inclusions de sulfure de nickel, qui peuvent provoquer la casse du verre lors de traitements thermiques du type trempe.Note that a desulfated glass (this remark also applies to the first variant where the refining is done in static), gives less problems of volatile compounds in the float bath, less risk of formation of tin sulfide and therefore ultimately less risk of tin defect on the glass sheet. This also guarantees the absence of sulphides in the case of reduced glasses, in particular iron sulphides giving undesired yellow / amber residual colors or inclusions of nickel sulphide, which can cause the glass to break during heat treatments of the type quenching.
L'affinage centrifuge comportant une phase de pression réduite est particulièrement indiqué dans le cas de l'affinage du verre relativement mousseux. Centrifugal refining comprising a reduced pressure phase is particularly indicated in the case of refining relatively sparkling glass.
L'invention sera ci-après détaillée à l'aide de deux modes de réalisation non limitatifs, illustrés par les figures suivantes
Ci figure 1: une installation schématique de fusion/affinage utilisant un dispositif d'affinage statique,
LI figure 2: une installation schématique de fusion/affinage utilisant un dispositif d'affinage par centrifugation.The invention will be detailed below using two non-limiting embodiments, illustrated by the following figures
Ci figure 1: a schematic installation of fusion / refining using a static refining device,
LI Figure 2: a schematic melting / refining installation using a centrifugal refining device.
O figure 3: une vue agrandie d'un dispositif d'affinage de l'installation du type de celui représenté à la figure 2,
O figure 4: une vue agrandie schématique du diviseur de jet utilisé dans le dispositif de la figure 2.O Figure 3: an enlarged view of a device for refining the installation of the type shown in FIG. 2,
O Figure 4: an enlarged schematic view of the jet divider used in the device of Figure 2.
Ces figures ne sont pas nécessairement à l'échelle et pour plus de clarté sont extrêmement simplifiées. These figures are not necessarily to scale and for clarity are extremely simplified.
Les dispositifs décrits ci-après sont adaptés pour fondre et affiner des verres de compositions très variées, ici des verres destinés à alimenter une installation float pour produire du verre plat. Mais cette application n'est pas limitative. The devices described below are suitable for melting and refining glasses of very varied compositions, here glasses intended to supply a float installation for producing flat glass. But this application is not limiting.
Outre, bien sûr, tous les verres standards du type silico-sodo-calcique, différents types de verres spéciaux sont particulièrement intéressants à fabriquer avec les dispositifs selon l'invention, notamment ceux jugés jusque-là difficiles à fondre: * les verres à faible taux de Na2O et relativement fort taux d'oxyde alcalinoterreux, notamment de CaO, avantageux sur le plan économique en termes de coût de matières premières, mais assez corrosifs aux températures de fusion conventionnelles et relativement durs à fondre par des procédés classiques. II peut s'agir des compositions de verre par exemple décrites dans le brevet
FR97/08261 du 1er juillet 1997, telles que (% pondéraux)
SiO2 72-74,3%
Al203 0-1,6%
Na2O 11,1-13,3%
K20 0-1,5%
CaO 7,5-10%
MgO 3,5-4,5% Fe2O3 0,1-1% ou encore de compositions du type (exprimées en pourcentages pondéraux):
SiO2 66-72, notamment 68-70%
Al203 0- 2%
Fe2O3 0-1%
CaO 15-22%
MgO 0-6, notamment 3-6%
Na2O 4-9, notamment 5-6%
K20 0-2, notamment 0-1%
SO3 traces
Un exemple illustrant cette famille de compositions est le suivant:
SiO2 69%
Al203 1%
Fe2O3 0,1%
CaO 18,9%
MgO 5%
Na2O 5,6%
K20 0,3%
SO3 traces
Ce verre présente une température inférieure de recuisson appelée également strain point de 590 C (température à laquelle le verre a une viscosité de 10145 poises). II a aussi une température de liquidus de 1225 C, une température T(log2) de 1431 C et une température T(log3,5) de 1140 C [T log(2) et T log(3,5) correspondent aux températures que le verre a respectivement quand il atteint en poises une viscosité de log2 ou log3,5].In addition to, of course, all the standard glasses of the soda-lime-silica type, various types of special glasses are particularly advantageous to manufacture with the devices according to the invention, in particular those considered hitherto difficult to melt: * glasses with low Na2O level and relatively high level of alkaline earth oxide, in particular CaO, advantageous economically in terms of cost of raw materials, but fairly corrosive to conventional melting temperatures and relatively hard to melt by conventional methods. It can be glass compositions for example described in the patent
FR97 / 08261 of July 1, 1997, such as (weight%)
SiO2 72-74.3%
Al203 0-1.6%
Na2O 11.1-13.3%
K20 0-1.5%
7.5-10% CaO
MgO 3.5-4.5% Fe2O3 0.1-1% or of compositions of the type (expressed in weight percentages):
SiO2 66-72, especially 68-70%
Al203 0- 2%
Fe2O3 0-1%
CaO 15-22%
MgO 0-6, especially 3-6%
Na2O 4-9, especially 5-6%
K20 0-2, especially 0-1%
SO3 traces
An example illustrating this family of compositions is as follows:
SiO2 69%
Al203 1%
Fe2O3 0.1%
CaO 18.9%
MgO 5%
Na2O 5.6%
K20 0.3%
SO3 traces
This glass has a lower annealing temperature also called strain point of 590 C (temperature at which the glass has a viscosity of 10145 poises). It also has a liquidus temperature of 1225 C, a temperature T (log2) of 1431 C and a temperature T (log3.5) of 1140 C [T log (2) and T log (3.5) correspond to the temperatures that the glass has respectively when it reaches in poise a viscosity of log2 or log3.5].
# des verres à fort taux de silice, eux-aussi intéressants sur le plan économique, et avec une relativement faible densité dont le domaine de compositions, toujours exprimé en pourcentages pondéraux, est le suivant:
SiO2 72 à 80%
CaO + MgO + BaO 0,3 à 14% Na2O 11à17% oxydes alcalins 11 à 18,5%
Al203 0,2 à 2%
B2O3 0 à 2% Fe2O3 0 à 3% 503 traces éventuellement coke 0 - 600 ppm et éventuellement des oxydes colorants oxyde de Ni, Cr, Co, ..) (Ces verres ont la particularité d'être particulièrement visqueux).# glasses with a high silica content, which are also interesting from an economic point of view, and with a relatively low density, the range of compositions, always expressed in percentages by weight, is as follows:
SiO2 72 to 80%
CaO + MgO + BaO 0.3 to 14% Na2O 11 to 17% alkaline oxides 11 to 18.5%
Al203 0.2 to 2%
B2O3 0 to 2% Fe2O3 0 to 3% 503 traces possibly coke 0 - 600 ppm and possibly oxides of coloring oxide of Ni, Cr, Co, ..) (These glasses have the characteristic to be particularly viscous).
Un exemple illustrant cette famille de compositions est le suivant
SiO2 76,4%
Fe203 0,1%
Al203 0,1%
CaO 7,6%
MgO 5% Na2O 10%
K20 0,3%
II a une densité d'environ 2,46 (à comparer aux densités de 2,52 du verre silico-sodo-calcique standard du type Planilux commercialisé par Saint-Gobain
Vitrage).An example illustrating this family of compositions is as follows
SiO2 76.4%
Fe203 0.1%
Al203 0.1%
CaO 7.6%
MgO 5% Na2O 10%
K20 0.3%
It has a density of approximately 2.46 (to be compared to the densities of 2.52 of the standard silica-soda-lime glass of the Planilux type sold by Saint-Gobain
Glazing).
+ On a également vu plus haut que l'on pouvait obtenir avec le procédé selon l'invention des verres réduits, dont le fort rédox, la teneur en fer, et le très faible taux de sulfate permettent l'obtention de verres de couleur résiduelle bleue. + We have also seen above that it was possible to obtain with the process according to the invention reduced glasses, whose strong redox, iron content, and very low sulphate content make it possible to obtain glasses of residual color. blue.
+ Avec le procédé selon l'invention, on peut aussi fabriquer des verres à taux nul ou quasiment nul en oxydes alcalins du type Na2O, notamment en vue d'applications pour des vitrages anti-feu ou pour des substrats utilisés dans l'industrie électronique. On peut pour de telles compositions se reporter notamment aux brevets EP-526 272 et EP-576 362. + With the process according to the invention, it is also possible to manufacture glasses with a zero or almost zero rate of alkaline oxides of the Na2O type, in particular for applications for fire-resistant glazing or for substrates used in the electronic industry. . For such compositions, reference may be made in particular to patents EP-526,272 and EP-576,362.
D'autres verres, notamment à faible taux de MgO du type de ceux décrits dans les brevets EP-688 741 et W096/00194 peuvent également être fabriqués par le procédé de l'invention. Other glasses, in particular with a low level of MgO of the type of those described in patents EP-688 741 and WO96 / 00194 can also be produced by the process of the invention.
Un premier mode de réalisation est donc représenté à la figure 1 : un canal 1 permet à la fois d'introduire les matières vitrifiables dans la chambre de fusion 2 par la voûte 3 et d'évacuer les fumées de combustion. Ces fumées vont préchauffer les matières vitrifiables, on récupère ainsi leur énergie thermique. La sole 4 de la chambre est équipée de rangées de brûleurs 5 qui la traversent et pénètrent dans la chambre de fusion sur une hauteur réduite. Les brûleurs 5 sont de préférence munis de moyens de refroidissement non représentés, du type boite à eau. Les brûleurs 5 en fonctionnement développent des combustions dans des zones 6, créant à leur proximité des courants de convection au sein de la matière vitrifiable en cours de liquéfaction. Ce brassage convectif crée une mousse qui va transférer l'énergie thermique dans l'ensemble du bain 7. La fusion s'effectue de préférence vers 13500C, par exemple pour un verre standard de la famille des verres silico-sodo-calciques. Le verre mousseux fondu est ensuite soutiré en partie basse par un canal 8 muni d'un moyen de réglage de perte de charge du type poinçon non représenté. On contrôle ainsi la perte de charge du verre mousseux entrant dans le compartiment d'affinage statique 9. Ce compartiment comporte des parois latérales 10, une paroi de fond 11 au même niveau que la sole de la chambre de fusion, et une paroi supérieure 12 délimitant un volume intérieur sensiblement parallélépipédique. Est également prévue une cloison 13 fixée à la paroi du fond 11 mais laissant un passage en partie supérieure. Cet ensemble définit aussi un canal 14 imposant au verre un trajet ascendant, puis un canal 15 imposant au verre un trajet descendant. Dans la partie la plus haute 16, se forme un niveau de verre H. A first embodiment is therefore shown in FIG. 1: a channel 1 makes it possible both to introduce the vitrifiable materials into the melting chamber 2 through the vault 3 and to evacuate the combustion fumes. These fumes will preheat the batch materials, thereby recovering their thermal energy. The bottom 4 of the chamber is equipped with rows of burners 5 which pass through it and enter the melting chamber over a reduced height. The burners 5 are preferably provided with cooling means, not shown, of the water box type. The burners 5 in operation develop combustions in zones 6, creating near them convection currents within the vitrifiable material during liquefaction. This convective stirring creates a foam which will transfer the thermal energy throughout the bath 7. The fusion is preferably carried out around 13500C, for example for a standard glass of the family of soda-lime-silica glasses. The molten sparkling glass is then withdrawn at the bottom by a channel 8 provided with a pressure drop adjustment means of the punch type not shown. This controls the pressure drop of the sparkling glass entering the static refining compartment 9. This compartment has side walls 10, a bottom wall 11 at the same level as the bottom of the melting chamber, and an upper wall 12 delimiting a substantially parallelepiped interior volume. There is also a partition 13 fixed to the bottom wall 11 but leaving a passage in the upper part. This assembly also defines a channel 14 imposing an upward path on the glass, then a channel 15 imposing a downward path on the glass. In the highest part 16, a level of glass H is formed.
Le verre affiné est ensuite soutiré par un canal 17 venant alimenter un compartiment 18 amenant le verre vers l'installation de formage de type float non représentée. The refined glass is then withdrawn through a channel 17 coming to supply a compartment 18 bringing the glass to the forming installation of the float type, not shown.
Dans le compartiment d'affinage, on met la zone du canal 14 sous pression réduite, par exemple 0,3 atmosphère. Le verre mousseux provenant du canal 8 va alors monter dans ce canal, les infondus résiduels éventuels étant progressivement digérés et les bulles croissant en taille au fur et à mesure qu'elles s'élèvent dans le canal. Le taux d'expansion de la mousse reste cependant très modéré, grâce au fait que la mousse issue de la chambre de fusion 3 possède un très faible taux de sulfate résiduel. En zone 16, les bulles viennent éclater à la surface H, la mousse disparaît rapidement, et le verre globalement affiné redescend alors le long du canal 15. Si nécessaire, on peut prévoir dans cette zone 16 des moyens auxiliaires de chauffage, du type brûleurs conventionnels ou résistances électriques accrochés à la paroi 12, et éventuellement des moyens mécaniques, non représentés, destinés à faciliter l'éclatement des bulles du type barrage. In the refining compartment, the zone of the channel 14 is placed under reduced pressure, for example 0.3 atmosphere. The sparkling glass coming from channel 8 will then rise in this channel, the possible residual unfunds being gradually digested and the bubbles increasing in size as they rise in the channel. The foam expansion rate remains very moderate, however, thanks to the fact that the foam from the melting chamber 3 has a very low residual sulfate rate. In zone 16, the bubbles burst on the surface H, the foam disappears quickly, and the generally refined glass then descends along the channel 15. If necessary, one can provide in this zone 16 auxiliary heating means, of the burner type. conventional or electrical resistances attached to the wall 12, and possibly mechanical means, not shown, intended to facilitate the bursting of bubbles of the dam type.
Pour donner un ordre de grandeur, on peut prévoir que la hauteur h du compartiment d'affinage est de l'ordre de quelques mètres, par exemple 3 mètres pour la pression réduite de 0,3 atm. choisie. To give an order of magnitude, it can be provided that the height h of the refining compartment is of the order of a few meters, for example 3 meters for the pressure reduced by 0.3 atm. chosen.
Les figures 2 et 3 représentent le second mode de réalisation. Pour plus de simplicité, ne sera pas à nouveau décrite la chambre de fusion 2, qui est de même conception que celle représentée à la figure 1. Figures 2 and 3 show the second embodiment. For simplicity, the melting chamber 2 will not be described again, which is of the same design as that shown in FIG. 1.
La différence principale réside dans la façon dont le verre est soutiré de la chambre de fusion. Dans le cas de la figure 2, le verre est soutiré un peu plus haut , avec un conduit d'amenée 20 se décomposant en une première partie horizontale 20(a), une seconde partie verticale 20(b) et une troisième partie horizontale 20(c) débouchant dans l'appareil du centrifugeur 21. Pour permettre la montée du verre dans le canal et d'alimenter ainsi le centrifugeur, il est nécessaire de mettre au moins la zone 20(b) du canal sous pression réduite modérée, par exemple sous 0,5 atmosphère. Une autre variante consiste à ce que le verre en fusion soit soutiré de la chambre de fusion en partie supérieure, par exemple à l'aide d'une gorge immergée comme cela est bien connu dans le domaine verrier. The main difference is the way the glass is drawn from the melting chamber. In the case of FIG. 2, the glass is withdrawn a little higher, with a supply duct 20 decomposing into a first horizontal part 20 (a), a second vertical part 20 (b) and a third horizontal part 20 (c) opening into the apparatus of the centrifuge 21. To allow the glass to rise in the channel and thus supply the centrifuge, it is necessary to put at least the zone 20 (b) of the channel under moderate reduced pressure, by example under 0.5 atmosphere. Another variant consists in that the molten glass is withdrawn from the melting chamber in the upper part, for example using an immersed groove as is well known in the glassmaking field.
La figure 3 se concentre sur la zone horizontale 20(c) du canal d'amenée du verre mousseux en fusion 20 soutiré de la chambre de fusion 2, qui alimente en verre le corps du centrifugeur 21. Celui-ci présente une partie supérieure 22 comprise entre la pièce 23 et la plaque métallique 24, et une partie inférieure 30 se situant sous la plaque métallique 24. La pièce 23 est creuse, c'est un cylindre muni de lumières permettant de réguler le débit, la perte de charge du verre entrant dans le centrifugeur 21. Le verre pénètre aussi dans la partie supérieure 22 où l'on établit un vide partiel de par exemple 0,1 bar ou atmosphère. Se pose la question de la jonction 25 entre la partie statique du canal 20 et la partie mise en rotation du corps 21. FIG. 3 focuses on the horizontal zone 20 (c) of the supply channel for the molten sparkling glass 20 withdrawn from the melting chamber 2, which supplies the body of the centrifuge 21 with glass. The latter has an upper part 22 between the part 23 and the metal plate 24, and a lower part 30 located under the metal plate 24. The part 23 is hollow, it is a cylinder provided with lights making it possible to regulate the flow rate, the pressure drop of the glass entering the centrifuge 21. The glass also enters the upper part 22 where a partial vacuum of for example 0.1 bar or atmosphere is established. The question arises of the junction 25 between the static part of the channel 20 and the part set in rotation of the body 21.
Une première solution consiste à adopter un joint dynamique . Le verre mousseux sortant de la pièce creuse 23 va sous la force centrifuge tendre à monter dans la zone 26 et à sortir spontanément par l'espace laissé libre au niveau de la jonction 25 : c'est ainsi le verre lui-même, qui, éjecté en continu, assure l'étanchéité. On peut prévoir de limiter, réguler le débit du verre éjecté en modulant l'espace entre l'ensemble mobile 21 et l'ensemble fixe 20. A first solution consists in adopting a dynamic joint. The sparkling glass leaving the hollow part 23 goes under the centrifugal force to tend to go up in the zone 26 and to come out spontaneously by the space left free at the junction 25: it is thus the glass itself, which, continuously ejected, seals. Provision may be made to limit, regulate the flow rate of the ejected glass by modulating the space between the mobile assembly 21 and the fixed assembly 20.
Une autre solution consiste à disposer dans la jonction 25 un joint dit tournant de composition adaptée. II peut notamment s'agir d'un joint tournant à anneau liquide, utilisant un liquide à très faible tension de vapeur du type huile silicone et dont le principe de fonctionnement est le même que celui des pompes à vide à anneau liquide : L'anneau liquide est centrifugé par la rotation et se met sous pression s'opposant à la dépression existant au sein du centrifugeur. Another solution consists in placing a so-called rotating joint of suitable composition in junction 25. It can in particular be a rotary ring with liquid ring, using a liquid with very low vapor pressure of the silicone oil type and the operating principle of which is the same as that of the liquid ring vacuum pumps: The ring liquid is centrifuged by rotation and pressurized opposing the vacuum existing within the centrifuge.
Le verre s'écoule ensuite par les orifices de la plaque 24 dans la zone 23 munie d'un tuyau de mise à l'air 27. Cette plaque, tout au moins pour les parties complètement immergées dans le verre, peut avantageusement être en molybdène. Le garnissage extérieure des parois internes du corps du centrifugeur peut être constitué de pièces réfractaires électrofondues 32 comportant un isolant thermique 31 incorporé de façon à ce que celui-ci ne soit pas écrasé par la force centrifuge. Est également prévue une encoche, rainure 28 faisant le tour de la paroi interne de la partie 30 (ou discontinue), qui permet de piéger toutes les particules solides de densité supérieure à celle du verre, du type inclusions de réfractaires. En effet, l'écoulement de bas en haut du verre dans le centrifugeur se fait de la façon suivante: la plaque 24 décompose le centrifugeur en deux parties, autorise une centrifugation du verre en couche mince réduisant la hauteur de l'appareil par rapport à celle qui serait nécessaire sans celle-ci et sans l'application d'une pression réduite. Une des conditions pour que le verre circule correctement de bas en haut est que la pression du verre correspondant à la distance entre les sommets des deux paraboles soit supérieur à la somme des pertes de charge et de l'écart entre la pression réduite de la partie 22 et la pression ambiante de la partie 23, ce qui est réalisable. Le verre s'écoulant à travers la plaque 24 va donc se plaquer en couche mince contre les parois internes de la partie 30, les particules solides plus denses que le verre sont alors projetées contre les parois et piégées dans les rainures 28 d'où elles ne peuvent plus ressortir. Les bulles par contre croissent et viennent par action centripète éclater vers l'intérieur du corps du centrifugeur. En final, on soutire dans la partie la plus basse de la partie 30 le verre affiné par un canal dont la tête à une forme approximativement d'entonnoir 29. En condition standard de fonctionnement, il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de réchauffage du verre, la vitesse de rotation peut être de l'ordre de 700 tours par minute et la hauteur h du centrifugeur de par exemple 1 à 3 mètres. The glass then flows through the orifices of the plate 24 into the zone 23 provided with a vent pipe 27. This plate, at least for the parts completely immersed in the glass, can advantageously be made of molybdenum . The external lining of the internal walls of the body of the centrifuge can consist of electrofused refractory pieces 32 comprising a thermal insulator 31 incorporated so that the latter is not crushed by centrifugal force. Also provided is a notch, groove 28 going around the internal wall of the part 30 (or discontinuous), which makes it possible to trap all the solid particles of density greater than that of glass, of the refractory inclusions type. Indeed, the flow from bottom to top of the glass in the centrifuge is done as follows: the plate 24 decomposes the centrifuge into two parts, authorizes centrifugation of the glass in a thin layer reducing the height of the device relative to that which would be necessary without it and without the application of reduced pressure. One of the conditions for the glass to flow correctly from bottom to top is that the pressure of the glass corresponding to the distance between the vertices of the two parabolas is greater than the sum of the pressure drops and the difference between the reduced pressure of the part 22 and the ambient pressure of part 23, which is achievable. The glass flowing through the plate 24 will therefore be pressed in a thin layer against the internal walls of the part 30, the solid particles more dense than the glass are then projected against the walls and trapped in the grooves 28 from where they can no longer stand out. The bubbles on the other hand grow and come by centripetal action to burst towards the inside of the body of the centrifuge. In the end, the glass refined by a channel, the head of which has an approximate shape of funnel 29, is withdrawn from the lowest part of part 30. In standard operating conditions, it is not necessary to provide means for reheating the glass, the speed of rotation can be of the order of 700 revolutions per minute and the height h of the centrifuge of for example 1 to 3 meters.
La figure 4 représente de façon très simplifiée une variante avantageuse de l'affineur selon les figures 2 et 3, concentrée sur la zone de jonction 40 entre le canal d'amenée 20c à pression atmosphérique et le corps du centrifugeur 21 sous pression réduite : on y voit un piston 41 apte à régler la perte de charge et le débit d'entrée du verre à affiner dans le centrifugeur 21. On a interposé dans l'orifice d'écoulement 42 du canal 20c vers le centrifugeur une grille 43 en molybdène percée régulièrement d'orifices de préférence cylindriques, qui joue le rôle d'une filière d'alimentation pour le centrifugeur et qui divise le jet de verre en entrée en une multiplicité de petits filets de verre, représentés très schématiquement sous la référence 44 et de diamètre d'environ 1 à quelques millimètres par exemple. Cette grille 43 fait ainsi fonction de diviseur de jet, les bulles contenues dans chaque filet 44 sont éliminées beaucoup plus vite que si elles étaient contenues dans une veine de verre de section beaucoup plus large. La combinaison de ces petits filets 44 avec l'utilisation d'une pression réduite permet de faire éclater les bulles dans le verre de façon extrêmement rapide. Les filets 44 dont les bulles ont été éliminées se retrouvent en bas du centrifugeur 21 sous forme de gouttelettes qui coalescent sur ses parois internes du fait de la force centrifuge. FIG. 4 very simply shows an advantageous variant of the refiner according to FIGS. 2 and 3, concentrated on the junction zone 40 between the supply channel 20c at atmospheric pressure and the body of the centrifuge 21 under reduced pressure: There is a piston 41 capable of adjusting the pressure drop and the flow rate of entry of the glass to be refined into the centrifuge 21. A grid 43 of pierced molybdenum has been interposed in the flow orifice 42 of the channel 20c towards the centrifuge. regularly of preferably cylindrical orifices, which plays the role of a supply die for the centrifuge and which divides the glass jet at the inlet into a multiplicity of small glass nets, represented very schematically under the reference 44 and of diameter about 1 to a few millimeters for example. This grid 43 thus acts as a jet divider, the bubbles contained in each net 44 are eliminated much faster than if they were contained in a glass vein of much wider section. The combination of these small nets 44 with the use of reduced pressure makes it possible to burst the bubbles in the glass extremely quickly. The threads 44 from which the bubbles have been eliminated are found at the bottom of the centrifuge 21 in the form of droplets which coalesce on its internal walls due to the centrifugal force.
L'utilisation d'un tel diviseur de jet présente aussi un intérêt dans le cas où l'affinage est effectué dans un affineur statique comme celui représenté à la figure 1. The use of such a jet divider is also of interest in the case where the refining is carried out in a static refiner like that shown in FIG. 1.
Dans un cas comme dans l'autre (affineur statique ou centrifuge), on voit qu'on peut compacter de manière spectaculaire la taille des dispositifs de fusion/affinage disponibles actuellement. A noter en outre qu'il est avantageux que le vide partiel, aussi bien dans le cas de l'affineur statique que de l'affineur centrifuge, soit un vide d'azote, facilitant l'éclatement des bulles et moins dommageable pour les pièces métalliques comme la pièce 24 de l'affineur centrifuge. On a aussi intérêt à ajouter aux matières vitrifiables des agents d'aide à l'affinage dont le rôle a été décrit plus haut, notamment du coke à faible granulométrie, du sulfate, du nitrate ou du fluor. In either case (static or centrifugal refiner), we see that we can dramatically compact the size of the melting / refining devices currently available. It should also be noted that it is advantageous for the partial vacuum, both in the case of the static refiner and of the centrifugal refiner, to be a nitrogen vacuum, facilitating the bursting of the bubbles and less damaging for the parts. like the part 24 of the centrifugal refiner. It is also advantageous to add to the vitrifiable materials ripening aid agents whose role has been described above, in particular coke with small particle size, sulphate, nitrate or fluorine.
II est important de souligner que, même si la combinaison d'une fusion par brûleurs immergés avec un affinage utilisant une mise sous pression partielle est extrêmement avantageuse, I'invention porte aussi sur ces deux aspects pris séparément. On peut ainsi avec avantage utiliser le mode de fusion par brûleurs immergés avec un affinage standard, et réciproquement utiliser un affinage avec mise sous pression réduite suivant une fusion par des moyens de chauffage conventionnels, tout en restant dans le cadre de l'invention, même si l'on n'obtient plus alors la synergie soulignée plus haut. It is important to emphasize that, even if the combination of melting by submerged burners with refining using partial pressurization is extremely advantageous, the invention also relates to these two aspects taken separately. It is thus with advantage to use the melting mode by submerged burners with a standard refining, and conversely to use a refining with reduced pressurization following a melting by conventional heating means, while remaining within the scope of the invention, even if one no longer obtains the synergy outlined above.
A noter également que l'on peut utiliser avantageusement le mode de fusion par brûleurs immergés sans plus avoir du tout recours à un affinage au sens habituel du terme. Cela peut être le cas dans le domaine du fibrage, où l'on peut envisager d'alimenter les machines de fibrage par centrifugation interne directement en verre mousseux obtenu par fusion par brûleurs immergés, la centrifugation imposée par cette technique de fibrage réalisant de facto l'affinage du verre. On peut aussi envisager de traiter directement le verre mousseux issu de la fusion, en vue de fabriquer du verre-mousse utilisé comme isolant dans le domaine du bâtiment par exemple. Note also that one can advantageously use the melting mode by submerged burners without having to resort to refining at all in the usual sense of the term. This can be the case in the field of fiber drawing, where it is possible to envisage feeding the fiber drawing machines by internal centrifugation directly in sparkling glass obtained by fusion by submerged burners, the centrifugation imposed by this fiber drawing technique realizing de facto l refining of glass. One can also consider directly treating the sparkling glass resulting from the merger, with a view to manufacturing foam glass used as an insulator in the building sector for example.
Claims (11)
Priority Applications (21)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9802849A FR2775683B1 (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | PROCESS FOR MELTING AND REFINING VITRIFIABLE MATERIALS |
CZ0316999A CZ297579B6 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Process for melting and refining vitrifiable materials and apparatus for making the same |
DE69900107T DE69900107T2 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | METHOD AND DEVICE FOR MELTING AND FINING GLASS-LIKE MATERIAL |
PCT/FR1999/000027 WO1999035099A1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
TR1999/02155T TR199902155T1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Melting of vitrifiable materials, method for refining. |
RU99121340/03A RU2233806C2 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device making and cleaning glass forming materials |
KR1019997007780A KR100583752B1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
BR9904797-7A BR9904797A (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Vitrifiable materials melting and refining process and device |
PL99335520A PL194008B1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method of and apparatus for melting and clarifying materials underground vitrification |
CA002283252A CA2283252C (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
ES99900510T ES2158732T3 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | PROCEDURE AND DEVICE FOR FUSION AND TUNING OF VITRIFICABLE MATTERS. |
PT99900510T PT966406E (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | A PROCESS AND DEVICE FOR THE FUSING AND RELINKING OF VITRIFICABLE MATERIALS |
CNB998000248A CN1240634C (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
CN2005101286793A CN1827540B (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
JP53578599A JP2001515453A (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method for melting and refining vitrizable substances |
EP99900510A EP0966406B1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
US09/367,879 US6460376B1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
CO99001136A CO5320609A1 (en) | 1998-01-09 | 1999-01-12 | FUSION AND TUNING PROCEDURE OF VITRIFICABLE MATERIALS AND THEIR DEVICE FOR PRACTICE |
US10/195,070 US6739152B2 (en) | 1998-01-09 | 2002-07-15 | Process for melting and refining vitrifiable materials |
US10/841,549 US7624595B2 (en) | 1998-01-09 | 2004-05-10 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
JP2010237960A JP2011011975A (en) | 1998-01-09 | 2010-10-22 | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9802849A FR2775683B1 (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | PROCESS FOR MELTING AND REFINING VITRIFIABLE MATERIALS |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2775683A1 true FR2775683A1 (en) | 1999-09-10 |
FR2775683B1 FR2775683B1 (en) | 2000-05-19 |
Family
ID=9523816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9802849A Expired - Fee Related FR2775683B1 (en) | 1998-01-09 | 1998-03-09 | PROCESS FOR MELTING AND REFINING VITRIFIABLE MATERIALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2775683B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3260587A (en) * | 1962-12-05 | 1966-07-12 | Selas Corp Of America | Method of melting glass with submerged combustion heaters and apparatus therefor |
US3519412A (en) * | 1966-04-19 | 1970-07-07 | Boussois Souchon Neuvesel Sa | Apparatus for melting and refining glass |
US3764287A (en) * | 1972-03-20 | 1973-10-09 | G Brocious | Method of an apparatus for melting and refining glass |
DD160186A1 (en) * | 1981-05-04 | 1983-05-11 | Dieter Fallier | METHOD AND DEVICE FOR THE ADDITIONAL INTRODUCTION OF FUEL WARM INTO A MELT |
US4919697A (en) * | 1989-01-03 | 1990-04-24 | Ppg Industries, Inc. | Vacuum refining of glassy materials with selected foaming rate |
EP0775671A1 (en) * | 1995-11-21 | 1997-05-28 | Asahi Glass Company Ltd. | Method and apparatus for refining molten glass under reduced pressure |
-
1998
- 1998-03-09 FR FR9802849A patent/FR2775683B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3260587A (en) * | 1962-12-05 | 1966-07-12 | Selas Corp Of America | Method of melting glass with submerged combustion heaters and apparatus therefor |
US3519412A (en) * | 1966-04-19 | 1970-07-07 | Boussois Souchon Neuvesel Sa | Apparatus for melting and refining glass |
US3764287A (en) * | 1972-03-20 | 1973-10-09 | G Brocious | Method of an apparatus for melting and refining glass |
DD160186A1 (en) * | 1981-05-04 | 1983-05-11 | Dieter Fallier | METHOD AND DEVICE FOR THE ADDITIONAL INTRODUCTION OF FUEL WARM INTO A MELT |
US4919697A (en) * | 1989-01-03 | 1990-04-24 | Ppg Industries, Inc. | Vacuum refining of glassy materials with selected foaming rate |
EP0775671A1 (en) * | 1995-11-21 | 1997-05-28 | Asahi Glass Company Ltd. | Method and apparatus for refining molten glass under reduced pressure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2775683B1 (en) | 2000-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0966406B1 (en) | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified | |
EP0970021B1 (en) | Method and device for melting and refining materials capable of being vitrified | |
CA2468177C (en) | Device and method for melting vitrifiable materials | |
EP2004558B1 (en) | Furnace with immersed burner and overhead burner | |
EP2137115B1 (en) | Glass melting device including two furnaces | |
EP1904408B1 (en) | Method for glass preparation | |
FR2773555A1 (en) | Vitrifiable materials melting and refining | |
FR2775683A1 (en) | Vitrifiable materials melting and refining | |
EP4186872A1 (en) | Hydride furnace for manufacturing glass with three convection belts for powering a flotation unit | |
EP4342857A1 (en) | Hybrid furnace for producing glass, in particular with an energy flexibility | |
EP4183752A1 (en) | Method and hydrid furnace for manufacturing glass comprising an electric melting area | |
EP4441002A1 (en) | Hybrid glass-manufacturing furnace with three convection currents for feeding a float unit | |
WO2023088917A1 (en) | Hybrid glass manufacturing furnace with electric melting, for supplying a float unit | |
WO2024056763A1 (en) | Method for manufacturing glass, and hydbrid glass furnace for implementing the manufacturing method | |
WO2023242381A1 (en) | Glass melting furnace with submerged burner, comprising an anti-slosh barrier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20111130 |