JPS623026A - ガラスバツチ等の融解方法 - 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】 （発明の前日） 本発明は石炭のような固体の炭素質燃料をガラス製造ブ
１コヒスあるいは同様な融解ブ０ヒスにＪり（）る燃料
源どして使用すること＋３よび固体あるいは液体燃料と
原料との混合物を使用る、ことに関る、。

石炭が入手し得る地域においては石炭は天然ガス、燃料
油、おにび電気などの他の伝統的なエネルギー源に比較
して普通最も安価なエネルギー源１であることはよく知
られている。それゆえガラス等を融解る、ための燃ｒｌ
源として石炭を用いることが示唆されてきた。そのよう
な提案の例は米国特許第３，９６９，０６８糾Ｊ３よび
第４，００６゜００３号の明細内に見られる。しかしな
がら、燃料の直接燃焼プロセス炉に石炭を使用る、とそ
れを広範に使用る、ことを思いＩｔまらけるようなある
欠点があることがわかった。主な欠点は石炭の灰分であ
る。ガラスを融解りるのに従来用いている開放火床型炉
内でオーバーヘッドバーナーで石炭を燃焼る、際、実質
的なｈｌの灰分が排出ガス流中に取り出されそのことが
再生器を閉塞させることがありしかも排出ガスからそれ
が人気に放出る、前に灰分を除去る、ことが必要である
。灰分のあるものは融解室の壁上に析出る、ようになり
そこで溶融して液体スラグになり容器の壁を伝４つって
融解物中に落ち込む。溶融スラグが落ら込むど炉の耐火
物に有害な影響を及ぼし、しかも融解物に入る溶融スラ
グは製品月利に望ましくない組成変動と不均質性を持込
む。スラグはガラスに比較して鉄の含ｄ１が高いことが
多く、融解物中にスラグが入ると望ましくない光のりじ
が生ずることがある。これらの問題があるために、組成
の均一性が重要な考慮事項である融解生成物用の直接燃
料として石炭を用いる気にはなれなか′つたのである。

これは特に平板ガラスに関る、場合であり、組成変動が
製品ガラスの光学的捻れをひきおこす。

原料との混合物とし−Ｃ？Ｅｉ炭あるいは他の炭素質燃
料を用いる場合の、特に透明ガラスの融解の場合の、欠
点は、融解ブ［Ｉセスにかなりのエネルギーを与えるの
に十分な場の炭素は融解物に対して°還元効果も有る、
こと、しかも還元されたガラス中に存在る、鉄およびイ
オウは出色の着色をひきおこづことである。そのうえ石
炭それ自身が融解物に鉄とイオウを与える。受担の粉末
石ｔ＝ｕ（！Ｑ型的には０．１Φ皐％未満）が透明ガラ
スバッチに含まれて融解プロヒスを助けているが、その
ような量は意味のあるエネルギー源ではなく、もつと多
量では有害であると見なされた。褐色ガラスを￥Ｊ造す
る場合にすら、その量の炭素を用いることは意味のある
燃料への寄与とは見なされないであろう。

米国特許第３．２９４，５０５号明細書にはパップ団鉱
とコークスの床の中でガラスを融解することが開示され
ている。この方法は低品質の用途に使う比較的狭い８Ｙ
の低粘度ガラス組成物に限定される。そのうえバッチを
集合さぼるコストをなくｙことが望ましい。

普通に譲渡された米１Ｎ特許第４．５５１，１６１号明
１１１Ｊ　Ｎｊには燃料油でガラスバッチ材料をぬらす
技術が開示されている。融解プロヒスに必要なエネルギ
ーのごくわずかな部分が燃料油により供給される。

石炭およびいくつかの他の炭素質燃料を使用る、ことに
伴うもう一つの問題は、そのような燃料が発火の前に加
熱されると追い出されて排出ガスとともに逃げていく比
較的揮発性の炭化水素弁を含むことである。これは特に
もし原料をＰＡ、木質燃料と混合して加熱る、ことが望
ましいならば問題である。また、燃焼域に霧化していな
い状態で炭素質燃料を供給る、ことは一般に環境的に望
ましくない煙を伴った排出物を生じる。紡出ガスを後燃
焼る、か他の処理をる、かあるいは予備操作で燃料を炭
化る、ことはコスト次第て゛あるがやらないことが好ま
しい。

（発明の要約） 本発明の態様の一つとして、融解プロセス用の実質的な
エネルギー源として、通常灰分に関連る、問題をＭＶＪ
ながら、灰分含有物（例えば石炭）を有る、燃料を用い
る。灰分を生成りる燃料は融解ブ［゛１セスの個別のバ
ッチ材料予熱工程にｄりいて燃焼さＶそこで灰分はバッ
チ材料中に取り込まれるようになる。好ましくはバッチ
材Ｆｌと燃料はｎいに混合して予熱工程に供給して、バ
ッチ材料全体に灰分を分配さけしかも燃焼中のバッチ材
料と燃料との間をよく接触させる。予熱工程の燃焼域に
酸化剤（好ましくは実質的に純粋イｉ耐素）を供給る、
ことによつＣ燃焼を持続ざＵる。予熱工程におりる材料
の攪拌を行ってバッチ材料と燃焼用燃料との間の接触を
高めまたバッチ材料中に灰分を混合る、のを助りでもよ
い。加熱したバッチ材料と灰分混合物は、まだ粉末状ｒ
１１ｉて゛あることが好ましく、次工程に移してそこで
混合物を液化る、。

＠解に必要な全１ネルギーの小便な部分は石炭のような
経済的な燃料によって、かなりの融解がおこる温度の直
下の温度にバッチ材料を予熱る、ことにより供給できる
。バッチ材料と灰分のほとんど均一な混合物を液化工程
に供給る、ことによって、結果的に生じる融解物は、実
質的なωの灰分を導入しておいても、本質的に組成を均
一にできる。それゆえ石炭のような灰分生成燃料の使用
と関連した問題の一つは実質的に小さくなる。

バッチ材料と接触させながら燃料を燃やしその結果灰分
の排出物への移動と容器内表面」ニでのスラグ形成を避
けることによって、１１境問題と炉の劣化が回避・され
るが、そのことはどんな融解ブ【コセスに対しても望ま
しい。しかしスラブが融解物に入り込むのを避けられる
ことは組成の均−竹が重要であるガラスの融解等に対し
て本発明を特別に魅力のあるものにしている。ソーダ−
石灰−シリカ平板ガラス（これには光学特性の非常に高
い標準がある）のような比較的粘度が高く、均一にる、
のが困ｌ！「なガラスでさえも本発明によって製造でき
る。バッチの集合が必要でないこともまた利点である。

本発明のもう一つの態様においては、予熱工程での酸素
の供給と温度を制御して燃料の燃焼生成物として実質的
な量の一酸化炭素を装造してもＪ：い。−酸化炭素は液
化工程のような次の工程に移されてそこでその工程にお
ける燃焼用燃料の少なくとも一部分として働く。もう一
つの態様にＪ３いては、第１工程の燃焼は不完全であっ
てもよく、それによって燃料のいくらかは未燃焼のまま
残ってバッチ材料とともに次の工程に移動してそこで少
なくとも燃料の一部分として働いてもよい。

予熱工程でもつと高い温度を用いてしかも生成する一酸
化炭素の吊を増すには、比較的低い温度で融解る、ガラ
スバッチ材料の構成物を第１１程力日ら省いて第２工程
あるいはそれ以後の工程で入れてもよい。ソーダ−石灰
−シリカガラスのバッチ材料からソーダ源（例、ソーダ
灰）を除くと、石灰石やドロマイトのようｔ【炭酸塩源
となる材料をか焼しそのうえ一酸化炭素を生じるほど−
Ｆ分高い温度を第１工程で用いることができる。；２１
１工程でシリカ源材料〈砂）のみを処理る、のであれば
人出の一酸化炭素Ｕ＋出物を生じることかできるほどの
非常な高温で第１王程を操襞Ｃきるようになる。

液化工程に続いて、次の第３工程を設けでＷＡ解プロセ
スをさらに行ってｂよい。燃料をバッチ材料と混ぜると
、液化Ｊ稈で燃料と酸化剤との間の接触が不完全か、あ
るいは過剰の燃′Ｐｌが存在る、ことになるかもしれず
、そのれＩ４果液化祠籾が還元状態で第２工稈を出るか
もしれない。その場合、第３工程はまた融解物を再酸化
リ−る手段を持ってもよい、例えば酸素に畠゛む火炎を
用いたサブマージド（ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ　）燃焼によ
る、Ｊ３よび（あるいは〉融解物に酸化剤（好ましくは
酸素）を通気る、ことによって。再酸化は透明ガラスの
変色を避けるのに特に有用である。鉄および硫化物イオ
ンによる透明ガラスの望ましくない変色は第３工程で融
解物を再酸化づ゛ることによ′〕て避けることができる
。

石炭灰の化学成分は一般的にほとんどのガラスの化学成
分と一致しており、それゆえ、灰分が融解物内で全く均
一になりうるなら、ガラスはガラス生成物にほとんどあ
るいは何らの悪影響を及ぼさずに灰分のいくらかを取り
込むことができる。

しかしながら、石炭が従来の融解ブ［Ｊゼスの主要な燃
料源を与える場合に生じるｌｄの灰分は、光学的な費求
が厳しいある１りのガラスに対しては１分均一にる、こ
とが困難である。それゆえ、全融解プロセスの個別の工
程にお＃Ｊる燃料として石炭を使用して液化の前にバッ
チ材料と灰分との混合を行うことが水元Ｉｌｌの利点で
ある。また、個別の予熱工程においては全エネルギー必
要量より少ないエネルギーを与えるので少ない石炭が必
要であり灰分の生成が少ない。そのうえ、段階を設けた
融解プロセスの総括効率はガラスを融解る、のに必要な
総括エネルギーを低減させ、ざらに燃籾必要聞も減らせ
ることがわかった。結果として、平板ガラスのバッチ材
料Ｃ６融解温度ま“Ｃ予熱る、ためのエネルギーの一部
分あるいは全部を′ｒＪ炭が構成してもよい。いくつか
の操業態様においては石炭は全液化操業に対る、主要な
あるいはすべてのエネルギー源を構成してもよい。

本発明の新規な燃料配置は全燃料源を構成る、かあるい
は従来の熱源を補足してもよい。新規な配置にまり停え
られる予熱工程に必要な全熱エネルギーの一部分は実質
的価値がある、すｈわＩ５、融解を助ける炭素質材料、
着色剤、あるいはバインダーを含む従来技術により与え
られるｂのＪ、りも大きい。エネルギーの５バーセンｌ
−ｔ＞与えることは融解炉内で炭素質材料を使用る、こ
れらの従来技術に特有なしのではないと信じられている
。

経済的な理由で、本発明の新規な燃料使用を最大にして
それにより予熱工程を通して大半のエネルギーを供給し
、しかも任意にはすべてのエネルギーを供給る、ことが
望ましい。

本発明のすぐれた実施態様のもう・一つの特色は、煙、
すずのような不完全燃焼生成物、あるいは燃料から揮発
した物質のｔ）１出物への放出を抑制る、ことである。

固体あるいは液体燃料と接触したバツチ材料が加熱域の
ｈに運ばれるにつれ、燃料の温度は徐々に上がり燃料は
揮発物を出し始め十分に着火る、前にいぶり始める。得
られる好ましく＜’にい放出は、予熱工程を通してバツ
ヂー燃料混合物の運搬と一般に同じ方向に予熱工程のガ
スの流れを保つことによって本発明のこの態様により実
質的に除かれる。この亜流の様式は加熱の初期の工程か
らの放出物を燃焼域に運び、そこで可燃性の放出物を燃
やしきる。好ましくない放出物が除かれるだけでなく、
それらの燃焼がバッチ材料の加熱に寄与る、。予熱工程
から出る排出ガスはそれを液化工程のような次の燃焼域
に移すことによってさらに燃焼させＣもよい。

他の環境的な利点もまた本発明から生じる。段階的な試
みは燃焼を支えるのに空気の代りに酸素を使用る、こと
に有用である。燃焼ガス中の窒素の量の除去あるいは低
減により、生成る、窒糸酸化物（Ｎｏ、）の革が減少る
、。排出ガスの容積は、酸素燃焼を用いそれによってガ
ス速度を下げる（そのことは今度は粒子状のバッチ材料
の移動をより少なくりる）場合に相当減少る、。窒素が
ないことによってまたもつと高い火炎温度が生じる。本
′ｄ的に純粋な酸素を使用し空気をすべて除くとこれら
の利点が最大となるが、酸素濃度が空気のそれを越える
程１αに対応して利点は部分的に実現る、ことができる
。

もう一つの環境上の利点は、石炭のようなイオウ含有燃
料の燃焼と通常関係があるイＡつの放出物のいくらかが
抑制されることである。燃焼ガスとバッチ材料（特に石
灰石等を含むガラスバッチ材料）との間の接触によりガ
ス流からイオウ酸化物を除去してもよい。

本発明は図面および以下の説明からもつと１分に理解さ
れよう。

（詳細な説明） 本発明が特に有用であることがわかったガラス融解操業
の例を参考にして本発明の詳細な説明を行う。本発明は
、平板ガラス、容器ガラス、繊維ガラス、およびケイ酸
ソーダガラスを含み、すべての型のガラスに有用である
。

しかしながら、本発明が他の同様な材料の融解に、特に
鉱物タイプの材料を融解状態に変えることに応用でさる
ことを理解で−べぎである。伯の例に含まれるのは、ガ
ラス状およびセラミックの材料の融解、フリットの融解
、および鉱石の融解がある。

第１工程はいろいろなガス／固体の接触装置の形態をと
ってしよいが、１ぐれた実施態様は第１図に示すロータ
リーキルン１である。別の装置としては技術上公知の流
動床およびサイクロン形式の分ＩＩＩ器／接触器が含ま
れる。［１−タリーキルンは水平かられずかの角度をも
ってロール３に回転できるように支えられた円筒状の殻
２からなる。

図面に示す単一き１の金属殻で十分であるかししれない
が、よりよい熱効率は耐火ライニングあるいは二重壁の
金属で壁の間に絶縁物を入れたちのによって（Ｕてもよ
い。

固定した入口室４はし−１−タリーキルンの人目端に接
近している。供給ダクｌ−５は入１」室の壁を通して伸
びて、供給速度制御装置６からロータリー１−ルンの中
へ粉状のバッチ材料を入れる。バッチ材料１３はロータ
リーキルンへ供給る、前に燃料と混ぜてもＪ：いし、あ
るいは燃料とバッチ材料は［］−タリーキルンへ別々に
供給してぞこ′Ｃ″混合る、ようにしてもＪ、い。酸化
ガス（例えば空気、しかし好ましくはｌｌｌ！素）は入
口室４の壁を通して伸びる導管７によってロータリーキ
ルンへ供給してもよい。導管７は十分な距離をとってロ
ータリーキルン内へ伸びて燃焼域をバッチ材料供給域か
ら下流へいくぶん離してつくる。炭酸塩のごとき酸素含
有化合物を含むパップ材料は酸素のいくらかを与えて燃
焼を支える。バッチ材料が液化される前に二酸化炭素が
除去されるのでこれは都合がよい。

液化のあとでは、二酸化炭素の発生は融解物中に除去困
難り気泡を生じることになる。すぐれた実施態様におい
ては、燃焼生成物はロータリー４ルンの中をバッチ材料
と並流に流れて二つのＥ稈を結ぶ出口室３６によって第
２工程の液化手段１０に入る。

着火はキルンの中に一時的に挿入したバーナーのような
補助的な加熱手段によって燃焼域内で開始してもよい。

いったんバッチ材料と接触した燃料の着火がおこると、
ＭＡ供給速度および４−ルンに沿ってバッチと燃料が運
ばれる速度を釣り合わせることによって、燃焼域をロー
タリーキルンの実質的に固定された領域に保′つことが
できる。後者の速度は傾斜したキルンが回転る、速度に
よって本質的に制御される。固体材料とガス流がロータ
リーキルンを通して亜流に動きその結果燃料から初めに
追い出された揮発物質が燃焼域に運ばれで焼ｆＪＪされ
る。

望ましくはないけれども、ガスとバッチ材料はロータリ
ーキルンあるいは他の予熱器内で互いに向流に流１こと
はできる。その場合、粒子のバッグ集ＩＪＩ機のように
排出物を環境的に受は入れられるような手段を設けるこ
とが必要かもしれない。

排出物の一部分は予熱器あるいは液化工程のいずれかの
燃焼域に再循環して可燃物を除去してもよい。排出ガス
を処理ししかち廃熱を回収る、６う一つの技術は排出物
を追加の多面的予熱工程においてバッチ材料と接触る、
ように移りことである。

炭酸塩（例、石灰石）を含むバツヂ況合物は餠出物から
イＡつ耐生物をス１ヘリツブる、のにもイ１用である。

第２工程１０の特定のすぐれた実ＩＡ態揉ＩＪ第２図に
示しまたクンクル（Ｋｕｎｃｌｃ）らの米国特許第４．
３８１．９３４号明細！）および■はりクンクルらの１
９８４年１０月１６日何出願の米国特許出願第６６１．
２６７号明１［！店の教示と一致しているが、それらの
教示はここに参考に引用る、。

第２工程はバッチ材料を液化る、のに適用されしかも傾
斜した融解炉を特徴として、傾斜した面上で薄層どして
融解して液化されるどぞこから県’＋’く出ていくバッ
チ材料を受Ｇ１入れる。ここに示す液化工程１０はクン
クルらの教示のづ゛ぐれた実施態様であり、そこでは傾
斜面が中央の２祠を実質的に取り囲み容器が実質的に垂
直な軸のまわりを回転る、。円状の配置は本発明Ｊ３よ
び一般に融解プロセスの効率にとって明瞭な利点を提供
る、が、本発明はそのより広い態様にｉｔ３い【円状の
液化配置に限定されないことを理解すべきである。

融解プロレスの残部から液化工程を分けることによって
、プロセスの各工程において、各工程の条件を最適にし
てそこで行う工程の特別の要求を満たずことによって、
エネルギーがもつと効率的に用いられる。バッチ材料で
加熱域を取り囲むことによりまたバッチ材料の絶縁層あ
るいは対応る、物質を用いて液化域を熱的に絶縁するこ
とにより追加の効率が得られる。工程別のプロセスの総
括エネルギー効率のために、しかも融解に必要な総括エ
ネルギーのごく一部分が液化域で消費されるために、液
化工程で消費されるエネルギーのωは比較的低くしかも
いろいろな熱源を効率的に使用できる。燃料の燃焼、特
に酸素火入れの燃焼がすぐれており、電気アークあるい
はプラズマト−ヂのごとき電気的火源を用いてもよい。

石炭あるいは他の固体燃料が第２二［程の燃料の一部分
あるいはすべてを構成していてもよく、そのいくぶｌυ
かは１１工程からの未燃燃料であってらよい。第１工程
において一酸化炭素が生じる際は、第１工程からの排出
物を第２工程に移し−Ｃぞこで必要なエネルギーの実質
的な部分を供給してらよい。

第２図を参照る、と、液化工程１０は鋼製ドラムからで
きていＣもよい一般に円筒状の容２Ａ１２を含む。容器
１２は円形のフレーム１４土に支えられ、それはさらに
複数の支持ローラー１６および整列［ｌ−クー１８十に
乗り容器の中心線あるいは対称軸に対応づ−る一般に垂
＋＋Ｉｉな軸のまわりに回転る、。容器の底部２０には
中央のＩＩ出出孔孔部２４定める軸方向に並ぶ環状のブ
ッシング２２を有る、。ブッシング２２は複数のしラミ
ックの片からＣきていてもよく、底部２０は容器１２の
残部に取りはずしできるように取りつ（〕でおいてブッ
シング１２の交換がしやすいようにしＣおいてもよい。

耐火性のふた２６は上向きのドームの形をしているのが
好ましく周囲の枠部材２８による固定支持部を描えてい
る。ふた２６は少なくとも一つの開孔部を合みそこを通
して少なくとｂ一つの冷２Ｊｌされたガス供給導管３ｏ
が伸びていてもよい。供給導管３０はバーナーあるいは
単に酸素あるいは他の酸化剤用の供給導管を構成して、
液化室に供給される燃ｒ１の燃焼を克えてもよい。もし
燃料が第１工程から供給されるなら、導管３０は着火温
度に達した後でｆｆｌ素等を容器に供給る、のに用いて
もよい。任意ではあるが、液化１稈用の熱の一部分は第
１工程から来る燃料によって供給されるエネルギーに加
えて従来のバーナーあるいは他の熱源によって供給して
もよい。導管３０は図示のごとく中央部に位置して空洞
部全体をＡ！索で満たしてもよいし、あるいは角度をつ
けるか中心をはずしても位置して酸素および（あるいは
）燃料を融解層上に吹きつけてもよい。

ふた２６の開孔部３２を設りてバッチ材料を液化工程に
供給してもよく、しかｂ第２図に示すように、ロータリ
ーキルン１の９紺に液化工程に材料を入れるようにした
シュート部分を備えた出口の囲い３６を設けてしよい。

調節可能なしいま板３８をシュー１−の端に設りてバッ
チ材料の流れを容器１２の側壁、上に向ける。

好ましくは、粉状の材料４０の安定層で容器１２の内部
を内張する、。この層は絶縁ライニングとしＣ働いＣ容
器１２内の熱から容器を保護る、。

生成物材料の汚染をＭ＃ノることが望ましいよう４ｆ用
途においてＣよ、ＩｔＷ４０はバッチ月利と実質的に同
じ組成であることが好ましい。融解ブ［」セスが開始る
、前に、容器１２を回転しながら容器の中にバッチ材料
のようなゆるい粉状の材料を供給る、ことによって安定
なライニング４０を設ける。

ゆるい材料は第２図に示すように一般に放物線となる。

粉状材料は安定なライニングを形成る、初期段階の闇に
、例えば水で湿らせて側壁に沿って層の粘着を容易にし
てしよい。ライニング４０がバッチ月利からできている
場合は、それは操業中はバッチ材料とａぜてｂよい燃料
を含む必要はない。ライニング材料と加工材料との間の
他のわずかな違いは、特別なプロセスが必要であるかに
依存して受は入れられるものである。

融解プロセス中に、液化工程１０へのバッチ−材料の連
続的な供給はバッチ材料の落下流を生じ、それは安定な
ライニング４０の面上に分散る、ようになり、しかｂ容
器７２内の燃焼からくる熱の作用によって、容器の底に
動いてブッシング２２内の開孔中心２４を通過り″る過
渡的な層４２内で液化してくる。液化した材料４４は第
１工程１０から第２工程１１へ落下してざらに処理され
る。

このヤリ方において、バッチ月利を液化る、初め工程は
効率的に行われる、なぜなら、材料は、いったんそれが
液化りると、！！！源の近くから直ちに除去されてしか
も新しいバッチ材料で連続的に補充され、それに」；っ
て大きな温度差とそれゆえ液化容器内の高速の熱移動を
保゛つからである。絶縁ライニングと協同して比較約６
たい新しいバッチ材料の一定の補充を行うと容器を強制
冷１１ＪＬなくとも液化容器の構造的な完全状態を保つ
ことに役立つ。

ライニング４０用の月利は断熱材となりしかも好ましく
はまた過渡的ｌａ解層４２用の汚染のない接触面として
働き、しかも、最も好ましく【ま、安定なライニングは
バッチ材料の一つ以上の構成物を含んでいる。ライニン
グとして用いる材料の熱伝導度が比較的低くイの結果、
容器外部の無駄な強制冷ｒＪＩを必要とＵずに実用的な
厚さの層を用いてもよいことが望ましい。一般に粒状あ
るいは粉状の鉱物源の原料が良好な所熱性があるが、い
くつかの場合には、汚染しない安定な層として融解プロ
セスの中間物あるいは生成物を用いることがあってもよ
い。例えば、ガラス製造プロセスにａ３いては、粉状の
カレツ１〜（ｃｕｌｌｃｔ）　　（スクラップのガラス
）が安定な層を構成る、こともできる、ただしガラスの
バッチ材料と比べてガラスがより熱伝導度が高いために
もつと厚い層が必要かもしれない。いっぽう泣相学的プ
ロセスにおいては、安定層として金属性の製品を用いる
と容器を熱的に保護る、のにはなはだしく大きなＪ７み
をｆｆｌることになるが、いくつかの鉱石月利は絶縁層
としで満足されるかもしれない。

１−記説明した液化工程のすぐれた実施態様は中央の空
洞のまわりをライニングを回わすことを必要としたが、
ライニングが加熱された空洞を取り囲むが回転はされな
い実施態様に本発明は応用可能であることを°理解すべ
きである。さらに、本発明はライニングが傾斜面である
が熱源を取り囲むものではない（例えば融解がランプ（
ｒａＬＩｐ）上でおこる）実施態様に応用できる。その
ような変更の例は前述のクンクルらの特許と特許出願に
説明されている５゜ 空気を酸化剤として用いることはできるが、酸素（すな
わち空気中より６高い濃度の／１ｇ＞を使用してガス状
加工物の容積を減らすことが好ましい。結果として、排
ガス流が相対的に容積は小さく温度は高いので第１およ
び第２の両工程の装置が小型にできる。また系から窒木
を除くことは炎の軸射能を増しそれゆえ熱移動を増加る
、。取り囲むライニングにより与えられる熱的な保護と
効率的な熱移動のために、Ｍ累火入れに支えられた大き
な燃焼熱は第２工程のすぐれた実施態様と合致る、。

予熱工程で得られる温度は燃焼間に依存し、それは順序
として供給した燃料とａ　素通に依存る、。

少量の燃焼量であってもそれがバッチ材料に移す熱のた
めには役に立つ、、好ましいことに、第１１程で燃焼に
よって発生した熱の吊は、バッチ材料がもはや自由に流
れない程度にまでバッチ成分を融解る、ことなくバッチ
材料の温度をＲ高に上げるのに１分である。例えば、実
質的’Ｊ　ｆｆｉのソーダ灰を含む典型的な板ガラスの
バッチ混合物は、ソーダ−灰の融点（８５１℃）より下
の温度、好ましくはもつと低い温度に本質的に限定され
てロータリーキルンの開基を避けることになる。一つの
任意のヤリ方では、バッチ材料の比較的低温の融解成分
は第１工程に供給されているバッチ材料から省いてもよ
いが、また第２工程に直接供給してもよく、それによっ
て第１工程で得られる温度をより高くできる。都合のよ
いことに、８７０℃より高い温度では、ガラスバッチの
代表的な成分である炭酸カルシウムと炭酸マグネシウム
ばか燻される、すなわちそれらは分解して二酸化炭素を
放出る、。材料がまだ固体状態である１ｍに二酸化炭素
を除くことはそれによって融解物中に二酸化炭素の気泡
が生じるのを避けられるので都合がよい。

予熱工程で加熱される材料がバッチ材料のＲ高温度の融
解部分に限定されしかも成分の残部が下流工程に直接に
供給されるなら、ちつと高い温度すら予熱工程において
可能である。例えば、ロータリーキルン中ぐ砂のみを加
熱る、と１０００℃以上の予熱温度が青られよう。第１
工程をバイパスる、材料のいずれに対しても別々の予熱
設備を設けてもよい。ソーダ灰あるいは力性ソーダのご
ときガラスバッチ成分のいくつかは融解状態で第２の工
程に供給してもよい。第１工程が比較的高温で操業され
る場合第２工程に直接カレットを供給る、ことも望まし
いかもしれず、その場合カレットは排ガスとの接触によ
り予熱しでもよい。

はとんどの操業温度で、燃料の燃焼を完全にる、のにも
し不十分なＦｉ１１集しか供給されないと第１工程の燃
焼はある部の一酸化炭素を生成る、ことができる。それ
ゆえ、第１工程から出る排出物は第２工稈に移すことが
でさそこで一酸化炭素合品は、追加の酸素で燃やしたと
き第２工程用の燃料−の部分あるいは仝串として動く。

比較的高温では燃焼生成物中の一酸化炭素の割合が増し
二酸化炭素の０１合が減少る、。それゆえ、きわだって
多い割合の一酸化炭素を生じＣ第２工程に燃料を供給る
、には、第１工程を９００℃より高いピーク温度で操業
る、ことが望ましい。十分な出の燃料と不十分な！索を
供給る、場合、第２工程に必要な全燃料は第１工程から
来る一酸化炭素により供給される。−・酸化炭素への燃
料の燃焼は燃料の熱含量の約３分の１を放出し、残りは
一酸化炭素の二酸化炭素への燃焼時に放出される。それ
ゆえ、第１工程で生成る、一酸化炭素の品を選択る、際
に第１工程と第２工程の相対的なエネルギー必要但を考
慮に入れるべきである。例えば、ガラスバッチ材料は予
熱工程で液化工程の２倍のエネルギーを利用る、ことが
でき、それゆえ第１工程で一酸化炭素のみを生成る、こ
とはエネルＶ−の最も効率的イＴ使いｈではないかもし
れない。完全ｈｗ板ガラスのバッチ混合物を予熱る、際
は、燃料の前金ｍのすぐれた分配は約５０％の一酸化炭
素と５０％の二酸化炭素（モル基準）からなる第１■程
からの出ｍで達成る、ことができる。

いくつかの地域での石炭の豊富な供給と相対的低価格の
ために石炭を用いることができることが本発明の利点で
ある。しかし他の固体あるいは液体の炭素質燃料材料を
本発明において有利に用いてもよい、例えば、燃料油、
粉コークス、石油コークス、でい炭、および亜炭、オイ
ルシェール、のこ屑、さとうきびの搾り殻、および紙屑
を。燃料油のような液体の石油生成物もバッチ材料を湿
らす利点があって粉塵の生成と排出ガス流への粉助同伴
を抑える。

経済的叩出から、石炭、特に歴肖炭が望ましい燃料であ
る。代表的なペンシルバニア歴ｎ炭の発熱用は一般に１
ボンド当たり１１，０００〜・１５゜ｏ　ｏ　ＯＢ　−
ｒ　ｕの範囲にあって、原料に依存して約３〜９重量パ
ーセントの範囲の灰分含ωを有る、。

従来の効率的に操業されたオーバーヘッド燃焼再生炉に
おいてガラスを融解る、ために、天然ガスあるいは燃料
油を燃やすことは、製造る、ガラス１トン当たり少なく
とｂ約６百万〜７百万＋３　”ｒ　Ｕ（１キログラム当
たり７白万〜８白万ジユール）を消費る、と一般に考え
られる。−例としで、ボンド当たり約１３．８００８Ｔ
Ｕ　（ｌコグラム当たり３千２百万ジユール）の発熱量
と約７弔吊パーセントの灰分含鯖を持つＩｌｌ！型的な
ペンシルバニア炭をとり、必要な全エネルギーを満たｑ
のに従来のガラス融解炉でそのような石炭を燃焼させる
と、許容できない大酒の灰分を生じる。を記の液化ブ［
Ｊヒスは加工物トン当たり約２百万〜約３白万ＢＴＵ　
（キログラム当たり２白３＋万〜３白５十万ジユール）
を消費る、ことがわかった。そのエネルギー湾費水準で
は、エネルギー必要量を供給る、にはもつと少ない石炭
ｒよく、しかもそれゆえ石炭から融解物中に導入された
灰分は、重機ガラスに必要な高い品質水準のガラスのｗ
ＪＷ川にすら許容できる水準にある。

利用すべき石炭の量は予熱工程で得られる温度および特
定の石炭の熱含量に依存し、それはいっぽうその固定炭
素間の国数である。石炭のすべての部分には酸素を取り
入れられないことから燃焼が完全でないかもしれないの
で、理論的に必要な間よりわずかに多い州の石炭を加え
るのが望ましいといえる。平板ガラスバッチ混合物とａ
ｔｒだ上記の約２〜３重串％のペンシルバニア炭は、過
剰の！！！索と燃やしたときバッチ材料を約５５０〜・
６５０℃に予熱る、ことがわかった。そのような場合に
生成る、一酸化炭素のけは小さい。ｂう一つの例にＪ３
いては、第１工程から省かれたソーダに：（例、ソーダ
灰）を有しくそれゆえ主に砂、石灰石、およびドロンイ
トからなる）、それと混ぜた約６〜１０重量％の石炭を
持つ平板ガラスバッチ材料を燃焼時に約１１００℃〜１
３００℃に予熱る、。実質的な吊の石灰石とドロマイを
か焼る、と、もし限定伍の耐糸を燃焼域に供給る、なら
ば燃焼生成物流中で一酸化炭素が二酸化炭素よりずつと
多くなる。その他の炭素質燃料をそれらのそれぞれの熱
含量によって決まる吊で石炭を置きかえてもよい。バッ
チ材料と接触した燃料は予熱工程に必要なエネルギーの
少なくとｂ大部分、好ましくは全部を供給る、のが好都
合であるが、本発明の利点はバッチ材料とともに供給さ
れる燃料がどれだけ少ないかの程度によって得ることが
できるものとｙ？解すべきである。そのような場合、１
ネルギーのいくらかは予熱工程を加熱る、従来のバーナ
一手段によって与えてもよい、、予熱工程でガス流がバ
ッチ流に向流である実施態様において、液化工程から予
熱器に移動した排ガスが予熱用のエネルギーをいくぶん
か与え′Ｃｂよい。

バッチ材料と混合すべき石炭のような固体燃料は細かく
分割る、のが好ましい。例としての石炭は６０メツシユ
（米国標準の篩目）より粗くないことが好ましく２００
メツシユの石炭が特に満足すべぎものであるとわかった
。石炭の着火点はいくぶん変わるが、典型的な歴肖炭の
酸化は約１７０℃で始まってもよく、燃焼は純Ｆｉ！５
Ｂを供給されると２５０℃以上の温度で一般に自己持続
している。

下記数値は石炭２５重１部から得られる代表的な灰分含
量である。

５ｉｎ２　　　　　１．２重陽部 Ａｌ２Ｏ３０，６ Ｆｅ２０３　　　　　０．２７ ＣａＯＯｌ　１ ＮａとＫ　　　　　　　Ｏ，５ これらの灰の成分は次の組成を持ってもよいソーダ−右
灰−シリカ平板ガラスの組成と一致る、ことがわかる。

５ｉｎ２　　　　　　７２〜７４ｆＩ吊％Ａ１２ｏ３　
　　　　０−２ Ｎａ２０　　　　　１２〜１５ に２ｏ　　　　　　　　Ｏ〜ｌ Ｍｏ０　　　　　　　３〜５ ＣａＯ８〜１０ Ｆｅ２０３　　　　　０〜０．２ Ｓ０３　　　　　　　０・−〇、５ 上記の型のソーダ−石灰−シリカガラスは阿通１４２５
℃の温度で少なくとも１００ボイズの粘度を右りる。

第２工程でバツｆ−材料が液化る、温度は特別のバッチ
材料、特にその最低の融解′ｆＡ庶成分成分と融点に依
存る、。ガラスバッチ材料に関しては、最もありふれた
低温融解成分は１５６／１°Ｆ（８５１℃）で融解す“
るソーブ灰ひある。実際、市販の平板ガラスのバッチ材
料はいくぶん高い方の温度、約２．０００下（１０９０
℃）〜約２　’ｌ　ＯＯ下（１１５０℃）で液化る、こ
とがわかった。液化工程内の熱は液化した材料の温度を
それがその工程から出ていく前にわずかに高＜、Ｌげ、
その結果液化工程１０から流れる液化したガラスバッチ
は典型的には約２３００°Ｆ　（１２６０℃）の程度の
しかし２４００下（１３２０℃）より高くない温度を有
してもよい。液化容器内のそのような温度と短かいＲ苗
蒔間では、ｇ＆解プロセスに含まれる１　ｌ　ｆ、Ｅ化
学的物理的反応を十分完了させるに（ままず十分ではな
い。従って、液化した材料はＦ！ｉ解プロセスがさらに
進行る、第３のずなわら「精製」工程に移す。

ガラスにとって、精製域での処理は典型的には液化した
材料の温度を上げ続けて残留る、砂の粒子の融解を容易
にししから融解物からガス状小純物を追い出すことを要
る、。約２５００下（１３７０℃）〜約２８００下（１
５１０℃）のピーク湿度が平板ガラスを精製る、のに望
ましいと考えられる。この工程で行ってもよいらう一つ
の望ましい操業は＠ＩＹによって融解した材Ｆ１を均一
にる、ことである。また、バッチ材料が還元条件上で液
化され、還元条件下でＷｉ　’！Ｊ　Ｉ稈に入る融解（
オ料を生じる際に（よ、融解物の再酸化がいくつかの最
終用途に対して必要どなるといえる。それゆえ、本発明
の精製工程の機能は融解物中に酸化剤を尋人る、ことに
ある。これらの目的物はすべて第２図に示すすぐれた実
／＃ｉ　ｆｉ様によつＵ　ｉｆｆられる。激しく攪拌さ
れた精製工程は融解物の酸化状態の調節だけでなく、着
色剤、カレット、あるいは比較的容易に融解される組成
修正物の添加にも良く適合される。広範囲の製品を製造
するための大きな融通性がこうして提供される。

第２図に示す精製工程のすぐれｌ、：実施態様は二つの
部屋での１ナブンージド燃焼を用いる。−宇の精製工程
はいくつかの応用を満たすかもしれないが、平板ガラス
にとってすぐれた実ｆ１Ｍ　１Ｍ様は二つのサブマージ
ド燃焼室５０と５２を要し、Ｊ３のおの（ユ融解材料の
それぞれブール５３と５４を保有している５１部屋は酸
素泡立て管５５と５６および水冷バーナー５７と５８を
融解材料の液面より低くに設置］でもよい。サブマージ
ド化５９により（Ａ料が室５０から室５２に流れる。室
５０（７′）１０部の聞几部６０により融解した材ｒ！
１４４を液化１稈１０から室５０に落下ざμる。液化工
程１０および第１工稈１から出る排出物が開孔Ｗ６０を
通って精製器に入る。室５０の上方部に排出開花部（図
示せず）を設けてもよい。室５２はその上方部に１ｉｉ
１孔部６２を設（プて排ガスを逃がす。

天然ガスのごとき燃料および酸化剤、好ましくは酸素、
をバーナー５７および５８に供給し融解プール５３およ
び５４にガス流が入るにつれ燃焼がおこる。サブマージ
ド燃焼バーナーで右利に使ってもよいもう一つの燃料Ｉ
よ水素である、なｔ！″ならその燃焼生成物は水であっ
てｇ＆！ガラスによく溶けるからである。酸化剤としＣ
Ａ！素を用いることは、融解物に主要な窒素成分であり
融解ガラスへの溶解度が小さい空気を入れなくてすむの
でイ１利である。希釈していないＭ素を用いることはま
た融解物の還元種とＰＩＩＩＡとの間の接触を改良る、
。

燃料の燃焼に必要とでる以上に過剰の酸化剤をバーナー
に与え゛Ｃ，精製１稈に入る液化した材料の還元状態を
修正る、。二者択一的に、もし精製工程に入る液化した
材料が十分なｔｄの未燃炭木を含む＜ｒら、あるいはも
し融解物の温度が上！？る、必要がないならば、酸化剤
のみを融解ブール５３と５４に注入して再酸化作用のみ
を与えくもよい。

酸化剤は別々にサブマージド燃焼バーナーから、例えば
泡立て管５５と５６を通して注入してもよい、、、サブ
マージド燃焼と組み合わせて泡立て管を用いることが右
利であることがわかった。泡立て管は融解物に酸化剤の
小さな気泡の流れを７１人る、のに適応でき、気泡の流
れは融解物と酸化剤ガスとの間の接触表面積を大きくし
、サブマージド燃焼は激しく攪拌して融解した物体仝休
と酸化剤気泡とを混合りる。サブマージド燃焼はまた融
解物の非常に効率的な均一化を提供る、。

精製工程に供給される過剰の酸化剤のｔｄは、当面る、
特別の条件に依存して変わりまた工程に入る材料の還元
度および最終生成物に望まれる酸化状態に依存る、。！
！！拌の程度、容器の大きざと構造、ガス−液体の接触
の効率、および精製土稈内の滞留時間が再酸化を行う際
の要因である。甲板ガラスの標準を満たす均一な再酸化
を達成（るためにｔよ、図面に示ずようへ２つの連続し
た室内Ｃ再酸化を行って、それによって加工物の各部分
が十分なｆｌｉｔ留時間中に酸化状態にされるという比
較的大きな保証を与えることが好ましいことがわかった
。ガラスにあっては、還元状態は硫化物状態のイオウと
鉄が存在る、ために褐色の着色ガラスを生じる。もし透
明ガラスが欲しいなら、再醇化を行って着色イオンの酸
化状態、す（型内にはＦｅ　　／Ｆｅ”’比で表わされ
る、を十分に大きくる、。透明〕［１−トガラスの標準
的イ↑市販の′８−級に関シテハ、トｅ４３／［ｅ１２
比がＦ］１．５−３．０の範囲内にあり、６ミリメード
ルの厚さで３８０ナノメートルの波長の光に対して少な
くとも７０％（好ましくは少なくとも８０％〉の透過率
を持つ。透明なフロー１〜ガラスは時折りまｌこ１００
０ナノメートルで少なくとも６０％の透過率（６ミリメ
ードル厚さ）を特徴とＭる。初めは暗褐色であった融解
したガラス中に酸素を泡立てることによって上記より相
当大きい［ｅ＋３／Ｆｅ＋２比が得られている。酸化時
の褐色から透明ｌ＼の着色の変化は容易に観察でき、そ
れゆえ適当な酸化度は目視観察によって容易に評価でき
る。石炭は融解物に過剰の鉄を与えるけれども、再酸化
によって透明なガラスを得ることができる。しかし標準
的フロー１〜ガラスの透過率を１ＥＴＩｌにスペクトル
マツチング（ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　）
−？るには、着色用に（通常酸化第二鉄として）バッチ
４４料に誘過よく考慮して入れている鉄の準を減らして
もよい。

再酸化室の下流に図面に承りよう４Ｉ：調整室６４を設
【プて、そこで融解物からガス状介在物を逃がＪ−ため
にまた次の処理に適応−る温度に融解物を冷やすために
追加の滞留時間を設りて５よい１．融解した材料は液に
つかった狭い通路６６を通って調整室６４に入ってもよ
い。図示した配量にａ５いて、室６４内の滞留時間は融
解物の流れに対して曲りくねった通路をつくる液につｌ
〕いったせき６７どｌ。

層液障壁６８によって延長される。処理したｍ解材料は
、ガラスの場合公知の手段によってガラスをシート、繊
組、びんなどに成形しでしよい成形プロセス等につなぐ
ことのできる導管７０を通して精製工程１１から扱き出
してもよい。

本発明の詳細な説明を最良の態様と関連して行ってきた
が、・当業者に自明である他の変更や修正を特許請求の
範囲に町示された精神と範囲内で？ｊつでもＪ、いこと
が理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は部分的に内部構造がわかるように示したロータ
リーキルン予熱工程、回転式の第２工程液化室、および
第３工程精製室を含む本発明のすぐれた実施態様を示η
。 第２図は第３工程にサブマージド燃焼手段を設けた第２
１３よび第３工程の拡大した垂直断面図を示Ｊ０ １・・・ロータリーキルン、６・・・供給速度制御装置
、７・・・酸化ガス導管、１０・・・液化装置、１１・
・・精製装置、１２・・・円筒容器、１６・・・支持ロ
ーラー、２６・・・ふた、３ｏ・・・ガス供給導管、４
０・・・ライニング、４２・・・過渡的融解層、５５．
５６・・・泡立て管、５７．５８・・・バーナー、Ｂ・
・・バッチ材料。

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. （１）灰分含有燃料の燃焼を熱源として用いてガラスバ
   ッチ等を融解する方法であつて、予熱段階において灰分
   含有燃料を燃やしてバッチ材料をその融解温度より低い
   温度に加熱しそれによつて灰分をバッチ材料中に析出さ
   せること、バッチ材料と灰分を混合すること、および混
   合物が液化される次の工程に加熱されたバッチ材料と灰
   分混合物を移すことを特徴とする上記方法。
2. （２）予熱工程に供給する前に燃料をバッチ材料と混合
   する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）バッチ材料と接触している燃料が予熱工程に必要
   な実質的にすべてのエネルギーを供給する、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。
4. （４）燃料が石炭を含む、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
5. （５）燃料が液体の石油生成物を含む、特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。
6. （６）液化工程を燃焼によつて加熱ししかも排出物を液
   化工程から予熱工程へ移す、特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。
7. （７）バッチ材料が回転容器の一端から他端へ運ばれる
   につれバッチ材料を回転容器内で撹拌することが予熱工
   程に含まれる、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
8. （８）バッチ材料が液化工程の斜面上で液化されしかも
   そこから自由に流れ去る、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
9. （９）空気より高い濃度の酸素を有する酸素源を予熱工
   程へ供給して燃焼を助ける、特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。
10. （１０）酸素源が本質的に酸素からなる、特許請求の範
    囲第９項に記載の方法。
11. （１１）バッチ材料を予熱工程を通して入口端から出口
    端の方へ運び、しかも予熱工程における燃焼ガスの流れ
    を一般に出口端の向きに保つ、特許請求の範囲第１項に
    記載の方法。
12. （１２）予熱工程から出る燃焼生成物を液化工程に移す
    、特許請求の範囲第１１項に記載の方法。
13. （１３）燃焼生成物が一酸化炭素を含む、特許請求の範
    囲第１２項に記載の方法。
14. （１４）予熱工程に供給されるバッチ材料がアルカリ土
    類の炭酸塩を含み、予熱工程における温度が炭酸塩の実
    質的な部分をか焼するのに十分である、特許請求の範囲
    第１項に記載の方法。
15. （１５）第１工程に供給される材料がか焼温度より低い
    温度で融解する成分を実質的に含まず、さらにか焼温度
    より低い温度で融解するバッチ材料を液化工程に供給す
    ることを含んでいる、特許請求の範囲第１４項に記載の
    方法。
16. （１６）バッチ材料がソーダ−石灰−シリカガラス用の
    バッチ混合物からなる、特許請求の範囲第１項に記載の
    方法。
17. （１７）第１工程の燃焼域における温度が少なくとも９
    ００℃である、特許請求の範囲第１３項に記載の方法。
18. （１８）第１工程から出る一酸化炭素が第２工程を加熱
    するエネルギー源の主要部分を構成する、特許請求の範
    囲第１３項に記載の方法。
19. （１９）酸素源が実質的に窒素を含まない、特許請求の
    範囲第９項に記載の方法。
20. （２０）第１工程に供給されるバッチ材料が９００℃よ
    り低い温度で融解する成分を実質的に含まず、９００℃
    より低い温度で融解する材料を含む第２のバッチ部分を
    第２工程に供給する、特許請求の範囲第１７項に記載の
    方法。
21. （２１）第２工程へ入るバッチ材料が中央の加熱した空
    洞に面した斜面上に析出する、特許請求の範囲第８項に
    記載の方法。
22. （２２）予熱工程からバッチ材料を粉状の実質的に自由
    流れの条件において排出する、特許請求の範囲第１項に
    記載の方法。
23. （２３）予熱工程容器の入口端と出口端から離れた中間
    位置に酸素源を導入する、特許請求の範囲第７項に記載
    の方法。
24. （２４）液化すると直ちに第２工程からバッチ材料を取
    り出して精製処理を行う第３工程に移す、特許請求の範
    囲第８項に記載の方法。
25. （２５）精製処理が液化した材料の酸化状態を上げるこ
    とを含む、特許請求の範囲第２４項に記載の方法。
26. （２６）予熱工程における燃料燃焼用の酸素の一部分を
    バッチ材料中の酸素含有化合物によつて供給する、特許
    請求の範囲第１項に記載の方法。