JPS60171225A - バツチ原料の液化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶融プロセスの最初のステップとして粉末の
原料物質を液化状態に転化させることに関する。この発
明は、特に板ガラス、容器ガラス、繊維ガラス及びケイ
酸ナトリウムガラスを含むガラスの溶融に適用できる。

しかし、この発明は、一般に流動・し得る基本的には固
体状態の原料を溶融液体へ熱的に転化させることを含む
他のプロセスにも適用できる。これらの他のプロセスは
、冶金の溶融型操作や単−又は多数成分から成るセラミ
ックス、金属又は他の物質の溶融を含む。

燃焼して加熱するガラス溶融炉又は他の溶融プロセスの
炉からの排ガスは、そのプロセスの全体的な効率を改善
するために回収し得る多量の熱エネルギーを含んでいる
ことが長い間認識されている。従来、蓄熱装置や復熱装
置が溶融プロセスの炉から熱を回収するために採用され
てきたが、その効率は要求よりも低いものである。更に
、蓄熱装置や復熱装置は大型で、コストがかかり、性、
態が低下しやすいものである。蓄熱装置や復熱装置によ
り燃焼空気を予熱する代りに、供給原料による廃熱回収
が提案されている。これらの提案はいくらかの微粒子供
給原料が排ガス流に随伴される傾向があるという事実に
より実施化が阻止されている。この問題を克服するため
に、粉状の供給原料を塊にしく例えば、小球にし）、そ
の塊にした供給原料を排ガス流と接触させることが提案
されてい暮。しかしながら、供給原料を塊にする一ヘト
が著しく熱回収の経済的有利性を小さくシ、又、ある場
合には微粒子の随伴が塊にしたバッチ原料の使用によっ
ても完全には避けることはできないことが判明した。従
って、本発明の一つの側面は前述の欠点を避けながらバ
ッチ原料を予熱することにより廃熱を回収することに関
する。

乾燥した粉末のバッチ原料が撒きちらされることは、従
来の溶融炉へバッチ原料を供給する場合にも同様に問題
である。この問題はバッチ原料な湿らす（例えば、水に
より）ことによって克服することが一般的な手段である
。しかし、／４ツチ原料をかなりな程度まで予熱するこ
とは７々ツチ原料を湿った状態に維持することを妨げる
。

溶融炉からの廃熱はバッチ原料中の有益な反工６を起さ
せる温度でしばしば利用されるけれども、バッチ原料の
予熱は＾温では／ぐツチ原料の溶融力；開始されると予
熱装置の閉塞が生じるため、シ＆ｆしば比較的低温に制
限される。例えば、炭酸塩からなるバッチ原料をその原
料の■焼温度まで予熱することによって、商業上のガラ
ス溶融操作で代表的に用いられる前記炭酸塩のバッチ原
料を夫々の酸化物に転化することが望ましいが、以前は
ｌ々ラッチ料のうちの炭酸ナトリウム成分の比較的低い
溶融温度に制限されるものと一般に考えられており、そ
の結果炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムの成分の■焼
を妨げる。本発明の他の側面番ｉこの問題を解決するこ
とに関する。

クンクル及びマテサの米国特許／１６４．５８１．９５
４には多量のバッチ原料が比較的小スペースで効率的に
液化されるという強化されたバッチ液化プロセスが開示
されている。このタイツのプロセスは特に強力にされた
熱源を使用する場合に比較的少量の排ガスを成田するが
、そのようなプロセスの効率を更に改昏するためにその
排ガスから熱を回収することが望ましい。特に、直接熱
を／々ツチ原相の供給流中に回収することが望ましい。

粉末原料を溶融するに際しては、ガスが溶融生産物中に
入り込むことがあり、ガス包含物の存在は特に透明ガラ
スの場合に好ましくない。溶融物からのある種類のガス
除去は他の場合（例え１、溶融ガラスの場合の窒素）に
比べより困難であるかもしれない。これらのガスが溶融
物中に入り込まないようにバッチ原料の予備処理の一部
としてバッチ原料からこれらガスを除去することが強く
望まれる。

米国特許腐５．５０８，７４２及び／Ｉ６５．６０７，
１９０はガラスのバッチ原料の直接予熱を示す。ともに
■焼が起る温度より低い温度に維持する。米国特許／１
６５．０８２．１０２はガラスのｌ々ラッチ料のペレッ
ト（小球）を予め反応させることを示すとともに温度は
原料の焼結が起る温度より低く維持すべきことな示して
いる。

排ガスからの熱回収を含む多段溶融プロセスおよび装置
はエッチ、エム、ダマレスト、ジュニアによって１９８
６年７月２５日出願された米国特許出願第５１６．８１
７号、およびエッチ、エム、ダマレスト、ジュニアとゾ
エー、エム、マテサによって１９８６年８月６日に出願
された米国特許出願ｍ５１９．９４９号の主題である。

これらの発明はバッチ予熱段階と強められた　化段階と
の結合を必然的に伴う。そのような装置の場合に遭遇す
る困難は、早まって液化が始まること、あるいはその二
つの段階間の移行域でのバッチの凝集である。この問題
に取りかかることが本発明の目的である。バッチの供給
位置を調節し得ることは、バッチ原料で被覆された回転
液化容器に関して特に重要である。

（発明の概要） 本発明は、燃焼溶融プロセスからの廃熱が排ガス流を溶
融プロセスへ供給されるばらばらのバッチ原料と直接接
触するように通過させることにより回収される方法及び
装置に関する。本発明の一側面においては、溶融炉へ別
の流れで供給されるバッチ原料のうちの比較的低い溶融
温度の成分の不在下で、炭酸塩を含むバッチ原料が炭酸
塩を酸化物に分解するために■焼温度まで予熱される。

ソーダ石灰のガラス溶融プロセスにおいては、■焼のた
めの予熱を受ける原料は石灰石及び／又はドロマイトを
含み、一方ソーダ灰及び／又は苛性ソーダのようなナト
リウム源は該■焼予熱をバイパスする。砂は同様に■焼
温度まで予熱されるバッチ原料の一部に含まれてよい。

好ましい態様においては、バッチ原料の部分同士の結合
は別々の供給流を原しぐ混合させる溶融容器により達成
される。

二段溶融操作の別な側面は熱がバッチ原料と排ガス流と
の間の直接接触により回収されるとき、個々の微粒子か
ら成るバッチ原料が排ガス流に随伴されるという問題を
任意に取り扱う。排ガスとバッチ原料間で十分な向流接
触させることにより、排ガス温度を燃焼生産物中の水分
の露点まで低下させることができ、それによって熱回収
容器の低温側で湿った状態が生じる。この湿った状態が
排ガス流への一部微粒子の捕捉、随伴を生じさせること
が判明した。これは予熱の間にバッチ原料から同伴され
た微粒子と同じく溶融容器からの微粒子も含む。溶融容
器を加熱する燃焼手段として空気の代りに全面的に又は
一部酸素を使用することが排ガス流の容量な減少させる
ことから好ましい。

排ガス量が減少すると、結果として排ガスの単位容積当
りの水蒸気濃度が増大し、排ガス流の速度が低くなるこ
とによりバッチ原料からの随伴は少くなる。水蒸気濃度
が高くなると露点が高＜　ｆｘることにより、バッチ原
料がより効果的に湿らされる。

溶融容器の燃焼手段として空気よりむしろ酸素を用いて
燃焼が行われると、排ガス流から実質的に窒素が除去さ
れることになる。窒素の気泡は溶融ガラスから除去する
ことが比較的離しいので、溶融容器からの窒素の除去は
有益である。本発明の他の側面は実質的に窒素を含有し
ない排ガス流からの付加的オリ益を含む。そのことによ
り実質的に窒素を含有しない併ガス流との直づ妾接触に
よるバッチ原料の予熱はバッチ原料から壁気を取り除く
ことになり、その結果溶融炉への窒素の侵入を紡ぐ。

本発明による７′３ツチ原料の予熱は、前記米国特許出
願４．５８１，９５４に記載された除去機能を強化した
バッチ液化装置と組み会わせると特に有利である。バッ
チ原料の予熱はバッチ原料の液化にとって必要な熱蓋を
減少させるが、このことは理論的には溶融炉からより多
量生産されるべきことを示す。しかし、この理論的有利
性は従来の溶融炉では完全には達成されていない。なぜ
なら、全体の生産割合を制限している重要なステップは
溶融されるバッチ原料のかたまりから液化物を流出させ
ることであるからである。米国特許／１６４．６８１．
９５４のバッチ液化装置は傾斜をつけた溶融表面を設け
ること、および液化原料の急速排出設備により液化され
たバッチ原料の流出又は°除去”を強化するように適合
される。従ってこれら装置はバッチ原料の予熱により達
成され得るより高い生産量を得るという利益を得るのに
％に適している。酸喉の燃焼を伴う本発明の実施の態様
にとっては、米国特許／１６４．’５８１．９５４のバ
ッチ液化装置は特に有利である。特に、バッチ原料の層
が熱源を包囲するという態様の場４！ｒＫは、酸素の燃
焼による高温での使用に非常に通している。そのような
装置での酸素の燃焼は従来のガラス溶融炉に比し、比較
的小容量で高温の排ガス流を生じ、この小容量の高温排
ガ艮流は本発明の熱回収と放出のコントロールという目
的に特に適している。排ガス流から窒素量を実質的に減
少させる他の高温熱源も同様に本発明に役に立つもので
ある。

米国特許４４，６８１．９５４のバッチ液化装置は乾燥
した粉末のバッチ原料を受け入れることができる。それ
故、不発明によれば、乾燥した予熱バッチ原料を直接液
化段階に供給してもよい。

本発明が属する操作のタイプはまた二段バッチ液化プロ
セスとしても％徴づけられ、バッチ原料はそれが液化し
始める温度に近い温度まで加熱されるように第一ゾーン
では比較的ゆつくりと輸送され、それから予熱されたバ
ッチ原料が勾配のある表面上に置かれ強力加熱により急
減に液化される第二ゾーンへ移送される。そして液化さ
れたバッチ原料は第二ゾーンから流出する。このプロセ
スはバッチ液化操作を予備液化段階と液化段階に分離し
、各段階に各々の効率を最大にする条件を与えている。

第一ゾーンではバッチ原料が自由に流れている限り、バ
ッチ原料への熱移動に基本的に時間的拘束はない。それ
故、第一ゾーンは比較的サイズが大きく、比較的低グレ
ードな熱を利用することができ、そして好ましくはバ′
ツチ原料を完全に加熱するためにバッチ原料を攪拌する
ことができる。第二段階は比較的小スペースにおいてバ
ッチ原料を強烈に加熱して急速に液化状態に転化させる
ように適合される。第二段階でのバッチ原料の支持物は
急速な流出及び高い生産量を達成するために勾配を急に
している。それにより強力加熱ゾーンの大きさを最小に
している。他方、第一ゾーンは好ましくは第二ゾーンか
らの廃熱を利用する。そのため排ガスからバッチ原料へ
の熱移動を最大にするため、バッチ原料は好ましくは比
較的ゆっくりした速度で第一ゾーンを移送される。

第一段階での比較的ゆっくりした原料輸送は、バッチ原
料が自由に流れている限りにおいてのみ維持される。な
ぜなら、バッチ原料の温度がその構成成分の一つの融点
に近づくと液相が生じ、結果としてバッチ原料の粒子間
で結合が起り、次いでバッチ原料の有害な塊状化が生じ
る。そしてそれは第一ゾーンの閉塞と第二ゾーンでの一
様でない溶融を生起させる。それ故、バッチ原料がこの
条件に近づいたときには、バッチ原料は第二ゾーンの急
勾配の支持上へ移動され急速に液化状態にされる。

好ましい実施の態様においては、両段階は回転容器であ
る。第二段階はバッチ原料への遠心力が十分であり、第
二段容器の内側にバッチ原料を被覆ｊ−として維持でき
るに足る十分な大きさの回転速度罠より％徴づけられる
。第一段容器の回転速度は、他方バッチ原料への遠心力
が十分となる速度より小さくするが、バッチ原料はキル
ンの傾斜によりキルンの長さに沿って輸送されるのでバ
ッチ原料のひつくり返りが生じる程度の速度である。

少くともいくつかの実施の態様における二段階の他の顕
著な特徴は、第一段階は主として対流により加熱され、
第二段階は主として輻射罠より加熱されることである。

本発明は前述した溶融プロセスのタイプである予熱段階
と液化段階の間の移行を提供するものである。その移行
はお互いの段階の間隔をあげること及び予熱されたバッ
チ流から排ガス流が分離されることを必然的に伴なう。

結果として、液化段階からの放射熱が少くとも予熱段階
から部分的に逮敞され、しかして予熱段階の出口端での
バッチの過熱が防止される。二段の間の間隔を与えるの
に加えて、移行域は予熱器を出るバッチ原料から予熱器
に入る嶋温排ガスを隔離する。このことも該バッチ原料
の過熱を回避することに役立つ。この隔離は、バッチ流
から離れて間隔のあけられた予熱器（好ましくは、ロー
タリーキルン）の内側部でほぼ該予熱器の出口まで排ガ
スを液化容器から運ぶダクトによって達成される。その
予熱されたバッチは、排ガスダクトの外側路に沿って液
化段階まで運ばれる。

バッチ原料のための別の供給路を与えることは、その上
そのバッチ原料を液化段階における制御された位置まで
導く除の融通自在性のために有利である。予熱段階を経
由する移行がなければ、バッチ原料は直接液化容器へ投
入され、その場所は、予熱容器と液化容器の相対的な位
置関係により決められるだろう。そしてそれは変更する
ことが極めて難しいものであろう。

本発明のより完全な理解を与えるために、回転液化容器
とＭ合するロータリーキルン予熱器を含む特定の好まし
い実施の態様を詳細に説明する。

本発明の概念は、記載された特定の装置に限定されるも
のではなく、他の予熱手段や液化手段が採用されてもよ
いことが理解されるべきである。同様に、本発明はガラ
ス溶融に特にＭ益であることが判っており、その詳細な
記述は特にガラスの溶融に関するものであるけれども、
−力木発明は粉末の供給原料から熱で液化される他の原
料で実施され得るものである。

第１図にバッチ原料と排ガスを向流で通過させるととも
に、予熱されたバッチ原料を欧化容器１２へ供給するロ
ータリー　キルン１ｏが示されている。バッチ原料は連
続計量装置１３から配送′＃１４を通ってロータリー　
キルン１ｏの入口又は“低温側へ供給される。ロータリ
ー　キルン自体はバッチ混合機として使用されるもので
あるので、バッチ原料を単一の予め混合した流れで計ｉ
装置１３へ供給してもよく、又個々の成分を別別に計量
し、ロータリー　キルンの入口へ配送してもよい。板ガ
ラスの開業生産で採用されるバッチ原料処方の一例は次
の通りである。

砂　１，０００　部／重量 ソーダ灰　６１５ 石灰石　８４ ドロマイト　２４２ 塩塊　１０ べんがら　０．７５ 他の鉱物源が代りに又は付加物としてときどき採用され
る。一般に、バッチ原料はまた全バッチ重量の２０〜４
０％程度カレット（クズガラス）の量を首む。しかしな
がら、開示されたプロセスと装置は１００％カレットを
含むようなカレットのｔにも適応できる。前記バッチ原
料処方は概路次のガラスを産出する。

８１０２７６．１０重量パーセント Ｎａ２Ｏ１，５，７５バー　セフ　） ＣａＯ８，８５パ一セント Ｍｇｏ　６．８５パーセント ｈｌｖｏ３０．１０パーセント Ｆｅ２Ｏ３０，１０ノで一センド ロータリーキルンの低温側開放端は、ロータリーキルン
な出てくる排ガスをダクト１６へ導く排出箱により囲ま
れている。ダクト１６はロータリーキルンな通して排ガ
スを引っばるとともに、排ガスを煙突（図示せず）を通
して大気へ排出するための通風呈を備えたファン（図示
せず）へ尋かれている。

ロータリーキルン中で■焼が起ることになるこれらの実
施のｙ線機では、ソーダ灰やカレントのようなバッチ原
料のうち比較的低温の成分はロータリーキルンへ供給さ
れないで直接液化容器１２へ供給される。商業的に利用
可能な石灰石やドロマイトは化学的には純粋でも均質で
もなく、そのため石灰石とドロマイトの■焼は温度範囲
を超えて起り、１６００−Ｆ　（’８７０℃）を超えた
温度が完全な■焼を達成するために望ましいことが判っ
ている。バッチ原料の粒子が互いに付着を起すようなソ
ーダ灰の溶融を避けるための燻焼方式で操作するときに
は、１５６４’ｌ’？（８５１°Ｏ）　（７）溶融温度
を持つソーダ灰はロータリーキルンを通過させる原料か
ら除かれる。ガラス製造におけるナトリウム源としてソ
ーダ灰の代りに時々代用される苛性ソーダは、同じく好
ましい■焼温度より低い溶融温度を持つ。従って■焼の
除、その烏温側で液相の発生を避けるためにロータリー
キルンな通して供給される原料から除外される。■焼は
液化容器での熱負荷を秋少させる＞Ｕ点を有し、又、そ
れはバッチ原料が液化される前に溶融原料力）らイヒ学
的に含有される二は化炭素を除去し、そのため熔−ガラ
ス中への二戚化災素の気泡発生を耕除するという点で有
益でもある。従って、ナトリウム源の原料を別に漱化谷
器へ供給すやときに１末ソーダ灰よりむしろ二酸化炭嬌
を含有しない苛性ソーダ源を用いることが好ましい。板
ガラスのカレットは１２００’ｌ？（６５０℃）程度で
軟化し始めるため、それも■焼プロセスを７寸イノでス
すべきである。

他方、バッチ原料の主要成分である砂に末、■焼温度で
ロータリーキルンな通して都合よく石灰石やドロマイト
を伴う。予熱されるほかに１砂＆工石灰石やドロマイト
をｖＬ動自在な条件に保持することを手助けすることが
判った。ナトリウム源カーない場飢ガラスのバッチ原料
を１それカｔ＃：果せず約２４００”Ｆ’（１５００’
Ｃ）まで加熱することカーできる。

ロータリーキルン１０はバッチ原料を低′ｄＡ側から尚
部側へ貞力とひつくり返り（ｔｕｍｂｌｉｎｇ　）　に
より移送するために、水平より少し傾斜した円筒軸のま
わりを回転するため設けられた１面鋼−シェル２υから
基本的に構成される一般的に従来型設計のものである。

ロータリーキルンでの原料の滞Ｍ時間は久の経験上の関
係に従ったキルンの基本的パラメータに関係する。

ｔ　＝　２．２８　Ｌ／ＮＤＳ ここで、ｔ：滞留時間、分（ｍｉｎｕｔｅｓ　）Ｄ：直
径、フィート（ｆｅｅｔ） Ｌ；長さ、フィート（ｆｅｅｔ） Ｎ−回転速度、ｒｐｍ Ｓ：勾配、インチ／フット（ｉｎｃｈｅｓ　ｐｅｒｆｏ
ｏｔ、） ロータリーキルンにおけるＳ留時間は溶融操作での要求
生産量と排ガスから固体原料へ移されるため屋よれる熱
血に依存する。このような考察とＩｇ＋ｓ　ａ己の関係
から不発明の１白９に悪会するロータリーキルンな設計
することができる。

熱偵矢を妨ぐために、ロータリーキルン１ｕを絶縁する
ことが好ましい。絶縁は鋼製シェル２０の外部に当てた
耐火毛布によってもよく、又、第１図に描写されたロー
タリーキルンの部分にボされたように１シエル２０の内
部にセラミックの２イニングをしたものであってもよい
。篩部側に近いロータリーキルンの区域は特に■焼温度
で操作する場合、ロータリーキルンのより高温部で鍋温
の耐久性に〆む耐火ライニングが施されているように示
されている。そうでなければ、第１図のロータリーキル
ン中央部に示されるように、外部鋼製ケーシング２０と
内部鋼製２イニングとの間に絶縁ノー２２を設けること
が好ましい。熱的耐久性が問題とならない所では、汚染
された原料が生産物の流れに人って腐食させる傾向が少
ないため、ガラス生産に除し耐火ライニングより鋼製ラ
イニングの方が好ましい。

ロータリーキルンの熱伝達はバッチ原料の攪拌、それは
−向キル／の回転速度の作用であるが、これによって影
響され、そしてそれはキルンの内部構造により増加され
得る。熱伝達を数置するバッフル中ばの多くの櫨姻がロ
ータリーキルンの技術分野の尚ｉ！省に知られており、
不発明に役に立つため採用されてもよい。いくつかの例
か第１図に例ボされている。尚部側に遅いキルンの内側
周囲にはキルンの内壁から内方へ放射状＆’Ｃ４，びて
いるセラミックの突起（金属で２イニングされている区
域の場合には金属）であり、バッチ原料を持上げ熱ガス
を通してそれを洛とさせる作用をする多数のりフタ−２
５が螺旋形に配置されている。接触狽域を広げる配置の
他の例は第２図の断面図かられかるように金属２イニン
グ２３と中央管２７との間を多数の金属板２６が放射状
に延びているキルン１０の中央区域において示されてい
る。キルンの低温側は、好ま゛しくは熱父洟面積を増加
させ湿気のある飛沫同伴の捕集機として作用させるため
に、その区域で水蒸気の簑縮により発生するであろうバ
ッチ原料のどんな縦来も粉砕するのに役立つ多数の顕２
８で花綱に作られる。バッフル配置によって規定される
攪拌電又は回転速度はりトガス派へバッチの過剰量の同
伴な引起こすほど太きくすべきでない。同伴を最小にす
るための他の要因は、ＱｉＭの運転に対し予期された耕
ガスの容積ｔＡｆ、　ｆｉｔ　速度において過度のガス
速度を趙けるため十分な大きさであるべきであるロータ
リーキルンの直径である。

液化段１墳１２は米国物Ｗｆ扁４，３８１，９３４に開
示された型のものであり、これの開示は参考のためここ
に取り入れられている。好ましい実施の態様はバッチ原
料の安定層が大賀的に垂直な回転軸により加熱された中
央の空洞部の周囲を回転するということにある。図面に
示された液化手段１２は改良された別型式のものである
。液化容器は第６図に示されたように回転する全体量を
減少させるため階段状にされた側部が与えられているｗ
４襄ドラム３５より成る。ドラムは、しかしながら、真
っすぐな内筒状側部をゼしていてもよく、又、それが円
錐形状を堀えていてもよい。ドラム３５［３ｊ［フレー
ム３６によって支持されており、そのフレーム３６は多
数の支持ロー２３７と整列されたロー２３８へ、ドラム
の中心稼に対応する一般には世直＠まわりの回転のため
配備されている。

低部区域３日はドラムの徊の部分から分離されている出
１−ＪＭｉ立体を枢谷する。ハウジング３９は腐食に耐
える耐火物質のリング状ゾシュ４１が敷かれている鋳辺
し得る１耐火セメントのような耐火物質４ｕの猿でライ
ニングされてよい。ブシュ４１は多数のセラミックの切
り片で構成される。ブシュ４１内の開放されている中心
４２は液化峯から開かれている出口を構成する。上方の
丸屋根となっている耐火性蓋４３は譲状のフレーム要素
４４による固定支持を有する。蓋はバーナ４６を挿入す
るための開口４５を有する。バーナ４６は好ましくは広
角度に設けられている多数の口があるバーナであり、又
、好ましくは酸素とメタンのような気体燃料とが燃焼す
るものである。この糸から二敵化炭素を排除するために
、バーナ４６は酸素と水木とで燃焼することができる。

排ガスは童す貫通する開口４７を通って土部へ洒げ〃ト
出ダクト４Ｂへ入る。バッチ原料は開口４７を通して数
比容器へ供給されてもよく、供給投下装置５υかこの目
的のために設けられる。上部と下部の水シール５１と５
２は各々外扉を取りまく栄件から漱化昆内部を隔離し、
そして容器−から逃げるかもしれないどのようなダスト
又は蒸気をも捕捉するために備えられる。

液化容器内では未溶融のバッチ５３０安定層が燃焼が起
つ−〔いる中心の空洞部を取り囲むドラム３５の壁に維
持される。安定ノー５３は最初は加熱しないで回転して
いるドラム３５ヘバツチを供給することによって皇まし
い放物面形状に形成される。最初のバッチは安定層を形
成するのを助けるため水で湿らせるのがよい。溶融の間
、投下装置５０を通してのバッチの連続供給はドラムが
回転する際、安置バッチ層表面へバッチを分配させるよ
うにする。バーナ４６からの熱はバッチの一時的な鳩を
液化させ、紙部回目４２を通して下方へ安定層５３上を
流れさせる。液化されたバッチはその後成孔容器から流
れ出し、必要とされる仄の処理のため液化屋の下方の容
器５５内に染められる。

液化型の少くとも土部では溶融しているバッチの一時的
ンよ層は挺直に対し凱月でささえられる。

微叔子のバッチ原料は１唄斜をυ花れ浴ちるのに犀擦億
仇があるか、原料か熱エネルギーによって液化されるや
否や、この抵抗は大賀的に楓少し、液化された原料はす
ぐ下方に流れ、新たに供帖されたバッチ原料が一時的な
層におけるその位置を示めす。欧化容器の回転は韻厨さ
れた溶融表面を維持するのに役立つ。安定層５３の底面
の輛郭は回転速度とゆるんだ乾沫バッチ原料との間の下
記に示すＪ！ｌ！論的関係から見積ることかできる。

■−μＲ＋（２π２ω２Ｒ″）／ｇ ここで、 Ｈ−回転軸に平行方向でめるバッチ表面上のある個所の
尚さ Ｒ＝回転軸上のその個所の半往距離 μ＝摩擦係数 ω＝角速度、そして ｇ−恵力加速度 摩擦係数は止まって鯛かない角度の正接（ｔａｎｇｅｎ
ｔ　）として選ばれ、乾燥ガラスのバッチの場合には代
表的には約６５°である。上記の式は選ばれた回獣速度
での回転容器の２０１Ｌ当な寸法を選択するｉ会、又、
逆に所定容器での適当な回転速匿を決める場合に採用さ
れる。

一時旧な層５４の液化バッチは単なる追加のバッチ原料
から実質的に構成される支持表面上を匠れ、これにより
耐火物置との汚染を生じる接触が回遊される。更に、ガ
ラスのバッチ原料は良好な熱杷縁体であるので、十分な
厚さで安定なバッチ層５３を設けることは熱劣化から下
にある支持構造を保護する。容器はこのように腐穴性の
溶融原料との接触からと同じく熱的にも保鍼されている
ので、たとえドラム３５として軟鋼の使用を許しても、
原材としての要求は非常に寛大になり得る。

このように炉の迩設において達成される節約は実質的な
ものとなり得る。更に、ドラム３５は安定バッチＪｄの
粘縁効釆により保護されるので、外部の冷却は心安なく
、従って溶融プロセスからＭ益な熱の抜出しな避けられ
る。更に、汚染されていない絶縁のバッチライニングが
加熱されたを洞を取り四むので、従来の耐火性溶融炉、
例えば酸素燃焼の′バーナ、プラズマトーチ又は電気ア
ークにおいて丈用されるより相当に高い一度で運転する
熱源を採用することができる。

バッチが流れ出すようになる温度は峙屋のバッチの法則
、臀に最も低い溶融温度をもつ成分の童及び溶融温度に
依存するであろう。ソーダ灰を含む従来の板ガラスのバ
ッチは約２０００′Ｆ′（１０９０°０）から２１００
’Ｆ（１１５０°Ｃ）で液化することが分っている。液
化された原料はそれが流動状態になるとすぐ液化容器か
ら流れ出る。それ故、液化領域から流れ出る流体は特定
のバッチの法則の液化温度に近いほぼ一様な温度を持つ
。いくらか追加の熱が液化原料が容器から流れるとき通
常それに与えられる。そのため従来の板ガラスのバッチ
は典型的には約２１００’Ｆ（１１５０°Ｃ）から約２
．５００’ｔｉ’（１２６０℃）の温度で容器から流れ
ることがわかる。熱は従来のガラス溶融器で達成される
温度よりかなり低い液化温度で液化容器から運ばれるの
で、液化容器の温度は熱源の温度に拘らず比較的低く保
たれる。従ってより高温の熱源によって与えられるより
大きな熱の流れのオυ益は、外来の抑制手段を備えるこ
と７よぐ有効に採用され得る。上述した高温熱源の使用
は又、突気で運ばれる屋累の除去によりリドガス容菫な
減少させるためにも有効である。窒素がないことは同様
にガラス中への窒素の気泡生成を防止するのに好ましい
。任意には、適当なキャリア・ガスを持つプラズマトー
チの使用は、特に暇焼されたバッチの使用と組脅せて液
化容器内に二酸化炭素のない環境を与えることができる
。プラズマトーチの使用はＪ　、Ｍ、マテサによる１９
８６年６月２日に出願された米国特許出願４５００．５
４２の主題である。二ば化炭素のない環境は同様に酸素
と水素の燃焼により与えることができる。窒素除去の他
の利益は４素の放射性（即ち、ガスがその熱エネルギー
を放射する効率）が二酸化炭素や水の放射性に比し極め
て世いことにある。そのため、窒素の除去は燃焼により
生み出される二酸化炭素及び／又は水を稀薄にすること
を避け、エイルギーの発射を強める。窒素除去の利分は
徐々に達成され、部分的除去もＭ益な改讐を産み出すこ
とができることが理解されるべきである。

女足ノー５３として採用される原料の熱伝導率は容器外
部の不経済で不自然な冷却の必要を避けながらノーの実
際の厚さが決められるように比較的低いことｌＪ′−望
ましい。一般に、粒状又は粉末の鉱物材料は良好な熱絶
縁を付与するが、ある場合には汚染されない安定層とし
て溶融プロセスの中間生成物又は最終生産物を使用する
ことが可能であり得る。例えばガラス生産プロセスにお
いて、ガラスのバッチに比較すると、ガラスのより高い
熱伝導性により、より厚い層が必要とされるけれども粉
末にしたカレント（ぐずガラス）が安定層を構成するこ
とができる。他方、冶金プロセスでは安定層として金Ｍ
４７！品を使用することは容器へ熱的保−を付与するた
めに甚しく大きな厚さを必要とするが、ある鉱石制料は
絶縁層として満足すべきものである。安定層は、好まし
くは基本的に処理される原料と同じ構成をもつものであ
る。しかしながら、先駆体又は誘導物質はこの文脈では
“基本的に同一構成″とみなされることが理解されるべ
きである。百いかえれば、安定ノーはそれが溶融又は反
応して生産物の流れへかなりの量の異質成分が入ってこ
ない物質を形成する限り、原料でも生産物でも中間生成
物又は他の形のもの又はそれらの混＠−物であっても艮
い。この安定層の構成的要求は現実に生殖物の流れと接
触する表面部と生産物の流れへ時折浸食されている表面
のちょうど下部にのみ適用することが必要であることが
同じく明白である。それ故、同等の設備が浸食が起りや
すいレベルより下方の安定層の部分に異った材料を採用
するかもしれない。この表面下の部分は主として容器を
保護するための絶縁として役立つので、それは混乱した
温度で表面層を汚染しないように構成的に十分退会した
ものであるべきだけれども、その熱的絶縁性から選択さ
れる祠科（例えば砂又はセラミック粒子）から構成され
得る。

用語の”一時的″と“安定な″は関連しており、一時的
と安定な層の１ｉｊでの明らかな物理的境界はいつも同
一と見なすことができるわけではないことが理解される
べきである。”一時的″と”安定な“の用語の使用は、
その間の界面の小さい変動が起り得る可能性を妨げるこ
とを意味しない。基本的な区別は一時的な層として目己
述される領域は溶融と流動により特徴づけられるもので
あるが、安定層と称せられる領域は少くともその大部分
において生産物の流れの溶融と流動には関与しないとい
うことである。一時的な層は安定層の上にあるといわれ
るが、ある人は理論的にその間の中間生成物のノーを定
義するかもしれず、可能性が包含されることを意味する
ことが理解されるべきである。ロータリーキルンと液化
容器がいくらか互いに引離されている第６図の配置は本
発明の％徴である。液化容器の開口４７と直接連辿して
いるロータリーキルンの端部は、多分ロータリーキルン
壁とそこの原料を過熱する液化容器からの放射エネルギ
ーによりロータリーキルン壁への原料の粘着を起すこと
が分った。この問題はロータリーキルンと液化室の間で
バッチを運ぶための投下装置５０と排ガスダクト４Ｂの
突出伸長部６１を構成する移行部を備えることにより克
服される。芙出部ｕ１は排ガスをガラスのバッチ６ｕか
ら離れてロータリーキルンの上部へ導くとともにロータ
リーキルンを液化容器かもの放射熱移動からさえぎるこ
とに役立つ。調整可能なダンパー６２が欧化屋内の圧力
をコントロールするため移行部の排ガス通路内に設けら
れてもよい。万一、排ガス温度を上げることがロータリ
ーキルンでバッチ原料を■焼するために必要とされるな
ら、芙出部６１は補助バーナ６４（第４図に示す）を挿
入するため開口６３（第６図の幻影に示す）を設けても
よい。

バッチ投下装置５０はバッチが過熱し装置を閉塞するの
を防止するために排ガス流に面する冷たい前部プレート
７０を備えていてもよい。バッチ投下装置ｂＯの他の特
徴は装置の出口端で、落下するバッチをｍＭｒ　ｄ６し
て液化室の安定バッチ層５３の箪よしい部分上へ導くた
めに役立つ枢軸で回転可能な、水で冷却されたバッフル
７１を含むことである。セラミックプレートＹ２が放射
熱からドラム頂部を保護するために、同じく投下装置５
０の出口端に設けられる。万−液化室へのバッチ原料の
供給を止めることが必要な非電４悪の場合には枢軸で回
転可能な方向転侠用デートｒ３がバッチ投下装置の人口
に設けられ、それはロータリーキルンから来るバッチを
排出シュート７４へ方同私換するのに採用される。ロー
タリーキルンと移行部との間のシールはロータリーキル
ンの外１ｄ２０から放射状に延びる環状フィン７６を支
えているテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ　）合成ポリマー又は
グラファイトのシールｒ５により与えられる。シール設
備は環状ハウジング１１によって囲まれていてもよい。

セラミックプレート７８と７９が、夫々さらに熱的防護
を与えるために投下装置５０とバッフル１１上に貼付さ
れてもよい。

第４図を参照すると、ロータリーキルンで予熱されるバ
ッチから独立して予熱されていないか又は予熱されてい
る液化室１２へ原料を供給するために設けられてもよい
補助供給装置８０が示されている。例えば、補助供給装
置８０は、時にキルンがカルシウム及び／又はマグネシ
ウムの炭酸塩を■焼するのに使用され゛ようとするとき
、ソーダ灰、苛性ソーダ又はカレットを液化量へ供給す
るのに用いられる。補助供給装置８０はホッパー８１、
モーター８２、そして螺旋状の樽８３から構成される従
来のスクリュー型供給装置でよく、液化量の貢の開口４
７を通して原料を女定バッチノー５３の上部端の上へ投
入してもよい。供給装置ｄυと頑似する多数の補助供給
装置が、もし液化量の入口で別々に多くの異った原料を
供給することが要望される場合には用いられてもよい。

ロータリーキルンの勾配はロータリーキルン内の原料の
要求される滞留時間に従って選択され、適切な支持手段
がその角度を変えられるようにするために備えられ得る
。しかしながら、水平面に関し約２°（１°から５°）
の固定された傾斜を有するとともに、ロータリーキルン
の回転速度な変えることにより面画時間をコントロール
することが好ま゛しい。ロータリーキルンの回転速度は
、バッチのがなりの部分がキルンの内周に逮心力により
運ばれることなく、バッチ原料がロータリーキルンの下
方部に転がる範囲内である。

次は図面や前記記述に実質的に示されたように、ある設
備の例であり、ソーダ灰を含む標準の板ガラスのバッチ
は１日当り６０トルの割付（１日当り２７メードルトン
（ｍｅｔｒｉｃ　ｔｏｎｓ　）　）で処理された。ロー
タリーキルンは長さが４９フイート（１５メートル）、
内径が２．５フイート（７６センチメードル）であった
。キルンの内部の面４責は５０２スクエアフイート（４
６，６スクエアメードル（ｍ”））であった。ロータリ
ーキルンは約６ｒｐｍで回鴨され、２°の傾斜を鳴して
いた。液化容器は５１インチ（１６０センチメートル）
の内部で、約６２　ｒｐｍで回転された。液化室は時間
当り約６６万８ＴＶ　（８７８０００ワツト）の熱投入
量を生み出すためにメタンと酸素を燃料とするバーナー
により加熱され、それは標準の温度、圧力で時間当り１
４．９．００キユービツクフイート（時間当り４２５キ
ュビックメートル（−３））の排ガス量（バッチＣｏ、
を含む）をも生み出した。

排ガスはそれを取巻く至気によって棺釈され、時間当り
６６１７ソ２キユービツクフイート（時間当り９５７キ
ユービツクメードル（ｒＩＬ３））の全排ガス流がロー
タリーキルンへ１６６１″Ｆ（８８８°Ｃ）で入り、ロ
ータリーキルンを４７４°Ｆ’（２４６“Ｃ）で出た。

ガラスのバッチはロータリーキルンに６Ｏ−Ｆ（１６°
Ｃ）で供給され、ロータリーキルン内で１１００”Ｉｉ
’（５９３°Ｃ）に加熱された。液化量からυ１ムれる
７夜化バツチは２２５７°Ｆ’（１２，５６°Ｃ）の温
度であった。

この技術分野における当業者にとって明らかな他の部分
的変更や変形が特許請求の範囲で定義される発明の軛四
から逸ｊ祝しない範囲でなされ得る。

【図面の簡単な説明】

弗１図は本発明による二段バッチ液化装置の好ましい実
施のＪ原線の、一部が切断されている側面図である。 第２図は第１図をライン２−２に沿って切ったＩＪノｒ
四図である。 第６図は弗１図に示された装置の第−取階と第二段階の
間の移行都の拡大−ｒ面図である。 第４図は明確のため除去された要素を狩っ第６図のｔｃ
置を上方かりみた図である。 符号の説明 １０・・・ロータリーキルン、１２・・・液化’４４．
１３・・・連続計量装置、１６・・・ダクト、２Ｏ山円
筒鋼製シェル、２２・・・絶縁ノｍ、２３・・・金属２
イニング、２５−・・リフター、２６・・・金属板、２
１・・・中央・ｄｌ　ノ８・・・鎖、３◎・・・鋼製ド
ラム１，６６・・・環状フＶ−ム、３７・・・支持ロー
ラ、３８山ＣＩ−ラ、３９・・底部区域、４１・・リン
グ状ゾシュ、４２・・・底部−口、４３・−・重、４４
・・・環状フレーム要素、４５・・・開口、４６・・・
バーナ、４７・・・１肩口、４８・・排出ダクト、５０
・・・供給投下装置、５１゜ｂノ・・・水シール、５３
・・・禾烟−バッチ女定層、５５・°・下方の容器、６
ｕ・・・ガラスのバッチ原料、６１・゛・（非出ダクト
４８の突出１甲長部、６２・・・ダンパー、ｂ３・・・
開口、６４・・・補助バーナ、１０・・・前部プレート
、７１・・・バッフル、７２・・・セラミックプレート
、１３・・・方向也侠用デ〜ト、７４・・・排出シュー
ト、７５・・・シール、７６・・・環状フィン、７７・
・・猿状ハウジング、８０・・・補助供給装置、８１・
・・ホッパー、ｄ２・・・七−タ、８３・・・螺旋状傅
。 代理人　浅　村　皓 １面の）Ｙｌ占（内容に変更なし） 手続補正書（方式） 昭和６０年３月９日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和Ｓ７年特許願第コ３りｏ６Ｊ号 ２、発明の名称 ３ｏ補正をする者 事件との関係　特許出願人 ５、補正命令の日付 昭和６０年ユ月−１．６日 図面の浄書　（内容に変更なし）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　その円筒軸まわりの回転のために設けられた細
   長い円筒状容器から成るバッチ原料予熱用ロータリーキ
   ルン手段、バッチ原料を口〜タリーキルンの第一端へ供
   給する手段、ロータリーキルンの反対端に隣接し、バッ
   チ原料を液化温度まで加熱する燃焼手段を包きしている
   バッチ液化容器、ロータリーキルンから排出される予熱
   バッチを集め、該バッチを前記液化容器へ導くためのバ
   ッチ移動手段、該液化容器からの排ガスを導くためのダ
   クト手段であって、その一部がロータリーキルンからの
   バッチ排出位置に近接した上方部の位置で該ロータリー
   キルンの内部に伸びているダクト手段とから成るバッチ
   原料の液化装置。
2. （２）液化容器が実質的に垂直軸回りに回転し、該液化
   容器の内部には、燃焼手段が向けられている中央空胴部
   に面してバッチ原料のライニングが施されている特許請
   求の範囲第（１）項記載の装置。
3. （３）燃焼手段が酸素燃焼バーナである特許請求の範囲
   第（２）項記載の装置。
4. （４）液化容器が、回転のために設けられたｒラム型部
   材、該ドラムの上方端な覆う固定蓋部側、バッチ移動手
   段と一直線となり、ダクト手段と連結する該蓋部材の開
   口、とかも成る特許請求の範囲第（２）項記載の装置。
5. （５）バッチ移動手段が、傾斜した投下装置とダクト手
   段へ入る排ガスの熱から該移動手段内のバッチを保護す
   るための冷却された遮蔽手段、とから成る特許請求の範
   囲第（４）項記載の装置。
6. （６）ダクト手段が、液化容器からの輻射エネルギーが
   ロータリーキルンへ直接及ぶことを妨ぐための手段を含
   む特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
7. （７）ダクト手段が屈曲部を含む特許請求の範囲第（６
   ）項記載の装置。
8. （８）／クト手役がそこを通る排ガス流を調節するため
   のダンパ一手段な含む特許請求の範囲第（１）項記載の
   装置。
9. （９）バッチ移動手段がバッチを液化容器からのもう一
   方の流路へ方向転換させるための手段を含む特許請求の
   範囲第（１１項ｄ己載の装置。