KR20000075712A - 유리화 가능한 재료의 용융 및 정제를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 주제는 유리화할 수 있는 재료를 용융하고 정제하는 공정이며, 그래서 상기 유리화할 수 있는 재료의 용융에 필요한 열에너지의 전체 또는 일부가 하나 이상의 산화제(oxidizer)를 갖는 화석 연료의 연소에 의해서 공급되며, 상기 연료/가스 또는 연소에 의해 발생되는 가스 생성물이 유리화할 수 있는 재료의 질량의 높이보다 아래로 분사된다. 용융 후에 유리화할 수 있는 재료를 정제하는 단계는 이러한 재료를 대기 이하의 압력을 받게 하는 하나이상의 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 공정을 실행하는 장치와 이러한 공정의 적용에도 관련된다.

Description

유리화 가능한 재료의 용융 및 정제를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MELTING AND REFINING MATERIALS CAPABLE OF BEING VITRIFIED}
상기와 같은 공정에 관한 많은 연구가 수행되어 왔는데, 이러한 공정은 개략적으로 용융 유리를 열적으로(thermally) 및 화학적으로 조절하고 용융 유리로부터 임의의 배치 스톤(batch stone)이나, 기포 또는 유리를 만든 후에 나타나는 결함의 원인을 제거하기 위한 정제 단계가 뒤따르는 제 1 용융 단계를 포함한다.
용융 범위에 있어서, 예를 들면 용융 공정을 가속화시키거나 또는 용융 공정의 에너지 효율을 향상시키는 방법의 강구되어 왔다. 그래서 격렬한 기계적 교란을 수행하여 아직 고체의 유리화할 수 있는 재료를 이미 액체 상태의 재료와 긴밀하게 접촉하도록 허용할 때 균질하면서 제어된 방법으로 유리화할 수 있는 재료를 고속 가열하는 단계를 포함하는 공정이 언급될 수 있다. 이러한 공정은 프랑스 특허 FR-2,423,452호, FR-2,281,902호, FR-2,340,911 및 FR-2,551,746호에 상세히 설명되어 있으며 일반적으로 액침 전극봉(submerged-electrode) 형태의 전기 가열 수단을 사용한다.
다른 형태의 용융 공정이 발전되어 왔는데, 예를 들면 가열 수단으로 액침 버너, 즉 가스와 공기가 공급되는 버너를 사용하는 미국 특허 US-3,627,504호, US-3,260,587호 또는 US-4,539,034호에 기술된 공정과 같은 형태의 것이 있는데, 이러한 버너들은 액화되는 동안 유리화할 수 있는 재료의 질량 내에서 불꽃이 발생할 수 있도록 하단 벽과 동일한 위치에 있도록 일반적으로 위치된다.
두 경우에 있어서, "종래 기술의" 용융 작업과 비교하여 유리화할 수 있는 재료가 용융 챔버에 체류하는 시간을 현저히 줄이고 생산 효율을 상당히 증가시키는 것이 실제로 가능하지만, 다른 한편으로, 정제하기에 어려운 포말 상태로 용융되는 용융 유리는 최종 유리의 품질, 특히 광학 유리의 품질을 보장하는 것이 특히 어렵다.
정제 분야에서 연구가 또한 수행되어 왔다. 그래서, 예를 들면, 감소된 압력 하에서 정제 작업의 일 부분 이상을 수행하는 것이 유럽 특허 제 EP-775,671호 및 미국 특허 제 US-4,919,697호에 공지되어 있으며, 이로써, 예를 들면, 높은 산화 환원 반응을 지니면서 매우 낮은 황산염을 갖는 유리를 취득하는 것이 가능하다. 그렇지만, 이러한 정제는 매우 강한 포말을 형성하는데, 이러한 포말은 제어하고 제거하는데 곤란할 수 있다.
본 발명은 유리를 만드는 플랜트에 지속적으로 용융 유리를 공급할 목적으로 유리화할 수 있는 재료를 용융하고 정제하는 공정에 관한 것이다.
더욱 특정하게는 플롯(float) 또는 압연 플랜트와 같이 평판 유리를 형성하는 플랜트와, 또한 병이나 플라스크 형태의 유리 제품을 만드는 플랜트 및, 단열 또는 방음을 위해 광물 면 형태의 유리 섬유를 만들거나 강화용 섬유라 불리는 다른 직물 유리 섬유를 만드는 플랜트를 위한 것이다.
도 1은 정지상태의 정제 장치를 사용하는 용융/정제 플랜트의 도면.
도 2는 원심 정제 장치를 사용하는 용융/정제 플랜트의 도면.
도 3은 도 2에 따른 플랜트의 정제 장치의 확대도.
도 4는 도 2에 도시된 장치에 사용되는 분할된 유동의 확대도.
도 5A 및 도 5B는 도 1과 도 2에 도시된 플랜트의 용융 챔버에 끼워 맞춰진 액침된 버너의 횡단면도.
그래서 본 발명의 목적은 용융 공정 및 정제 공정을 향상시키는 것이며, 특히 더 콤팩트하고 및/또는 더 우수한 작업 유연성을 지니며 및/또한 더 우수한 생산 효율 등을 지닌 플랜트에 사용되는 것을 목표로 하며, 생산되는 유리의 품질에 해를 주지 않으면서 이러한 산업적 이점들이 성취되도록 하는 것이다.
본 발명의 주제는 첫째로 유리화할 수 있는 재료를 용융하고 정제하는 공정이며, 이러한 공정은 다음의 두 가지 특징들의 조합에 의해서 특징 되어진다 :
한편으로, 유리화할 수 있는 재료를 용융하는데 필요한 열에너지의 전체 또는 일부분이 하나 이상의 산화제 가스를 갖는 화석 연료(들)의 연소에 의해서 공급되며, 상기 연료(들)/가스 또는 연소에 의해서 발생되는 가스 생성물은 유리화할 수 있는 재료의 질량의 높이보다 아래로 분사되며,
다른 한편으로, 용융 후에 유리화할 수 있는 재료의 정제는 대기 이하의 압력에 유리를 놓이게 하는 하나 이상의 단계를 포함한다.
실제로, 이제부터 단순화를 위해 "액침 버너에 의한 용융"이라고 불릴 용융을 이용하는 것과 감소된 압력에서 정제를 이용하는 것 사이에 산업적 측면에서 극도로 유리한 시너지효과가 증명되어왔다.
그렇지만, 이러한 조합이 증거로 제시할 수 있는 것과는 거리가 멀기 때문에, 위에 언급된 모든 이러한 이점들은 별 볼일 없는 유리 품질을 대가로 해서만이 얻어질 수 있으며, 이것은 본 경우와는 다르다. 이는 감소된 압력 하에서의 정제의 원리가 그 일반성으로 공지되어 있지만, 이러한 정제법의 이용이 어려운 상태로 남아 있으며 사용자가 종래 기술의 정제법에 대해 동일하게 받아들일 수 있는 수준의 기포/배치 스톤(batch stone)을 얻을 수 있다는 것이 확실치 않기 때문이다. 본 발명에서는 크기 매개변수를 변경함으로써 이 매우 특별한 정제법이 이용되는데, 즉 정제 영역에 "종래의" 정제되어질 용융 유리를 공급하는 대신에, 여기서는 실제로 액침 버너에 의해서 용융함으로써 얻어지는 유리가 공급되는데. 다시 말하면 표준 유리와 비교하여 상대적으로 낮은 밀도를 가지며 전체에 걸쳐서 포말 상태라는 측면에서 매우 특이한 특징을 지니는 유리가 공급된다. 감소된 압력 하에서 초기에 상대적으로 포말 상태인 유리를 정제하는 것이 가능하다는 것을 제시하는 것은 아무 것도 없다.
놀랍게도, 액침 버너에 의한 용융에 의해서 야기되는 이러한 포말 상태의 유리가 또한 지극히 작은 양의 황산염만을 포함하는 특징을 가지고 있다는 것이 발견되어 왔기 때문에, 그런데 이러한 황산염은 초기부터 존재해 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 상기의 초기에 상대적으로 포말 상태의 유리를 정제하는 것이 가능하다는 것이 증명되어 왔다. 이러한 황산염 함유량은 일반적으로 600ppm 보다 적으며 특히 200ppm 보다 훨씬 적거나 100ppm 보다 적으며, 또는 사실 50ppm 보다 적은데, 용융 챔버를 빠져나가는 유리의 SO3의 중량으로 표시되며, 이것은 사용되는 배치 재료 내에 무의식적으로 또는 고의로 상기 유리화할 수 있는 재료에 황산염을 첨가함으로써 일반적으로 포함된 황산염의 양을 제어하거나 감소시킬 필요 없게 된다. 감소된 압력 하에서 아무 문제없이 효과적인 정제를 허용하는 것은 바로 이 적은 양의 황산염이다. 반대로, 정제되어질 유리에 있는 많은 또는 단순히 "표준"량의 황산염은, 감소된 압력 하에서 정제되는 동안, 탈황에 의한 포말의 초 고 팽창을 야기했을 것이며, 이러한 팽창은 제어하는데 무척 어렵게 했을 것이다. 용융 챔버를 빠져나가는 유리에 황산염이 거의 없다는 사실은 유리화할 수 있는 재료 내에 액침된 버너에 의한 연소에 의해서 생성되는 물의 분압(partial pressure)에 의해 특히 설명될 수 있을 것이다.
탈황된 유리는 플롯 배쓰(float bath)에서 휘발성 화합물의 문제를 더 감소시키며 주석 황화물의 형성 위험성을 감소시키며, 그래서 최종적으로, 박판 유리의 주석 결함의 위험성을 줄여준다.
본 발명에 따른 용융 챔버를 빠져나가는 유리의 또 다른 매우 유익한 특징 또한 주지되어야 하는데 : 정제되도록 남아있는 것은 실제로 포말 종류의 형태이지만, 이러한 포말이 포함하고 있는 기포의 크기를 제어하는 것이 가능하고, 특히 특정의 경우에 있어서, 유리가 용융되고 있을 때 이 유리 상에서, 용융 후에 실제적인 정제를 하기에 앞서서 "미소 정제(microrefining)"의 한 종류를 수행함으로써, 거의 모든 최소 크기의 기포, 즉 200㎛ 미만의 직경을 갖는 기포를 제거하는 것이 가능한데, 이 미소 정제는 기포들의 유착과 큰 크기의 기포를 위하여 최소 크기의 기포를 제거하는 것을 용이하게 하며, 유리화할 수 있는 재료에 코크스나 황산염 형태의 정제 촉진제를 첨가함으로써 촉진된다. 더욱이, 용융 챔버를 빠져나가는 이러한 유리는 일반적으로 특히 적은 양의 잔여 배치 스톤을 갖고 있으며, 그래서 또한, 기포의 크기와 마찬가지로, 용융 과정 후에 정제 과정을 용이하게 한다.
그래서 본 발명은 정제 작업 이전에조차도 매우 적은 양의 황산염을 갖는 유리를 얻는 것이 가능하도록 하며, 그래서 정제 후에는 최소한의 적은 양, 또는 완전히 고갈된 유리를 얻는 것이 가능하게 하는데, 이것은 유리화할 수 있는 재료가 저 황산염 상태에 있도록 유리화할 수 있는 재료를 정제/선택할 필요 없이 가능하다. 반대로, 시작할 때 황산염을 첨가하는 것도 가능하며, 이것은 전적으로 의외이고 유리하다.
본 발명에 따른 조합에 의해 얻어지는 한가지 이로운 효과는 공정의 에너지 비용에 관한 것이며 : 액침된 버너에 의한 용융은 액침된 전극봉 형태의 전기 용융을 이용하는 것을 피할 수 있게 해주는데, 이러한 전기 용융의 비용은 국가에 따라 매우 중요할 수 있다. 더욱이, 그리고 이것은 가장 중요한 점인데, 액침된 버너에 의한 용융은 액화되는 동안에, 아래에서 상세히 설명될, 유리화할 수 있는 재료 내에서 교란하는 대류를 발생시킨다. 아직 액화되지 않은 재료와 이미 용융된 재료 사이의 이 강렬한 혼합은 매우 효과적이며, 같은 화학적 조성을 갖는 유리화할 수 있는 재료에 대해서 더 낮은 온도에서의 용융 및/또는 종래 기술의 용융 수단에 의한 용융보다 훨씬 더 빠르게 용융하는 것을 가능하게 해준다. 감소된 압력 하에서 정제하는 것은 또한 더 낮은 온도에서 그리고 훨씬 더 빨리 유리를 용융하는 것을 가능하게 해준다. 이것은 정제되는 동안 압력을 낮추는 것은 용융된 유리화할 수 있는 재료에 함유된 기체의 몰 부피(molar volume)를 증가시키게 하며, 그래서 유리화할 수 있는 재료가 포함하는 기포의 부피가 증가하게되며 결과적으로 이러한 기포가 배쓰(bath)의 표면으로 상승하는 속도를 증가시키게 되며 이러한 기포의 제거 속도를 증가시키게 된다.
감소된 압력에서 정제함으로써, 종래의 정제 작업보다 더 낮은 온도에서, 실제로 액침된 버너에 의한 용융 기술에 사용되는 더 낮은 온도 내에서 작업하도록 "허용하는 것(to be allowed)"을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 용융과 정제 과정에서 부딪치게 되는 온도들은 그래서 전적으로 서로가 양립할 수 있으며 조화를 이루며, 보통의 공정에서보다 어느 곳에서든지 이러한 온도는 더 낮으며, 단순히 에너지 비용의 측면에서뿐만 아니라, 플랜트의 제작에 사용되는-고온에 대한 부식이 더 천천히 진행되는 내화성의 재료를 선택할 수 있어서, 이것은 경제적으로 매우 유리하다.
용융 영역과 정제 영역에서의 체류 시간이 또한 매우 현저하게 감소되며 양립이 가능한데, 이것은 명백하게 생산 효율과 플랜트의 전체 생산고에 매우 긍정적인 효과를 갖는다. 이와 동시에, 본 발명은 매우 콤팩트한 플랜트를 얻는 것을 가능하게 하며-이것은 액침된 버너에 의한 용융 때문이며, 다시 용융 유리가 야기하는 매우 강렬한 혼합 때문에, 용융 챔버의 크기를 상당히 감소시키는 것을 허용한다. 더욱이, 감소된 압력 하에서의 정제는 정제 작업이 수행되는 컴파트먼트(들) 전체의 크기에 동일한 결과를 나타내며, 그래서 플랜트는 매우 밀집해질 수 있으며, 건설비용, 작업의 단순화, 구조적 재료의 마모에 의한 감소 등의 측면에서 명백한 이점을 가진다.
용융 작업과 관련하여, 본 발명에 따라 선택된 산화제는 공기, 농축 산소 공기, 또는 오히려 실질적으로 산소를 기초로 한 것일 수 있다. 산화제의 높은 산소농도는 실제로 다음의 다양한 이유에서 이점을 가지는데 : 이는 결국 연소 연기의 부피를 감소시키며, 이것은 에너지 관점에서 볼 때 바람직하며, 상부 구조물이나 용융 챔버의 지붕으로 유리화할 수 있는 재료가 튀기는 것을 유발할 수 있는 유리화할 수 있는 재료의 과도한 유동화를 야기할 위험을 피할 수 있다. 게다가, 얻어지는 "화염(the flames)"은 더 짧고 더 방출적이며, 유리화할 수 있는 재료로 더 신속하게 에너지를 전달하도록 허용하며, 부수적으로, 원하는 경우, 액화되는 유리화할 수 있는 재료의 "배쓰"의 깊이를 줄이는 것을 가능하게 해준다. 여기서 우리는 "화염"에 대해서 언급을 했지만, 용어의 일반적인 개념에서 반드시 화염일 필요는 없다. 좀더 일반적으로, 본 명세서의 나머지 부분에서와 같이, "연소 구역(combustion regions)"이 언급될 수 있다. 더욱이, 환경을 오염시키는 NOx가스의 배출도 그래서 최소로 감소시킬 수 있다.
연료의 선택과 관련하여, 천연가스, 프로판, 연료용 오일 또는 다른 탄화수소 연료와 같은, 기체 형태의 화석 연료 형태일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 연료는 또한 수소일 수도 있다. 본 발명에 따른 액침 버너에 의한 용융 공정이 그래서 수소를 사용하는 유리한 수단이 될 수 있으며, 게다가, 이러한 수소는 H2/O2의 연소에 의해 얻어지는 화염의 낮은 방사 특성을 갖는, "오버헤드(overhead)"식의 액침되지 않은 버너와 사용하는데 어려움이 있다.
액침 버너에 의한 용용에서, 산소 산화제와 수소 연료의 결합은 버너에서 발생되는 에너지로부터 용융 유리로 효과적인 열 전달을 보장하는 훌륭한 수단이며, 더욱이 전적으로 "청정(clean)" 공정이 되게 하는데, 다시 말하면, 산화 질소, NOx,또는 COx와 같은 종류의 온실효과를 내는 가스, 이와는 다른 배치 재료의 탄소 제거과정에서 발생할 수 있는 것들이 방출하지 않게 된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 용융 과정이 하나 이상의 용융 챔버에서 이루어지는데, 이 용융 챔버에는 용용되는 동안 버너의 연소 구역 또는 연소 가스가 유리화할 수 있는 재료의 질량 내에서 발생하도록 위치되어 있는 버너가 구비되어 있다. 그래서 이러한 버너들은 측벽과/또는 바닥 벽을 통하여 지나가도록 되어있으며, 그리고/또는 버너들을 지붕이나 임의의 적절한 상부구조에 고정시켜서 버너들을 상부로부터 매달리게 되어 있다. 이러한 버너들은 버너에 가스를 공급하는 파이프가 이 버너들이 통하여 지나가는 벽과 동일한 높이에 있도록 할 수 있다. 이러한 파이프들은 벽 근처에서 화염이 너무 커지는 것을 방지하고 내화성 재료가 너무 일찍 마모되는 것을 야기하지 않도록 하기 위해 최소한 일부분이라도 유리화할 수 있는 재료의 질량으로 "들어가는(enter)" 것이 바람직하다. 또한 연소 영역이 각각의 용융 챔버 외부에서 발생되도록 하고, 연소 가스만 분사되도록 선택하는 것도 가능하다.
위에서 언급된 바와 같이, 이러한 가열 방법이 유리화할 수 있는 재료의 강렬한 대류 교란을 야기하는 것이 증명이 되었으며, 그래서 대류 루프(loop)가 연소 영역, "화염" 또는 연소 가스 흐름의 양 측면 상에 형성되며, 결국은 이미 용융된 재료와 아직 용융되지 않은 재료를 매우 효과적으로 혼합하게된다. 그래서 이것은 별로 신뢰적이지도 않으며 그리고/또는 빨리 마모될 수 있는 기계적 교란 수단을 사용할 필요 없이, "교란된" 용융의 매우 바람직한 특징들을 발생시킨다.
바람직하게는, 용융 챔버에서 유리화할 수 있는 재료의 질량의 높이와 연소의 발생으로 생기는 연소 영역 또는 연소 가스의 높이는 이러한 연소 영역/가스가 유리화할 수 있는 재료의 질량 내에 남아있도록 조절되며, 그래서 액화되는 동안 재료 내에 대류 순환 루프가 발생되도록 하는 것이 목표이다.
일반적으로, 이러한 형태의 용융은 열 교환이 매우 신속하게 일어나기 때문에, 용융 챔버에서 임의의 종류의 분진 및 임의의 가스 또는 NOx종류의 배출을 상당히 감축시키는 것을 가능하게 해주며, 이것은 상기와 같은 가스의 형성에 도움을 줄 수 있는 온도의 최대점을 피하게 해준다. 이것은 또한 COx종류의 가스 배출을 또한 상당히 줄여준다.
선택적으로, 용융 작업에 앞서 유리화할 수 있는 재료를, 예를 들면 최대 900。C와 같이, 그렇지만, 유리화할 수 있는 재료를 액화하는데 필요한 온도보다는 현저하게 낮은 일정 온도로 예열(preheat)하는 단계가 수행될 수 있다. 이러한 예열 작업을 수행하기 위해서, 연기의 열 에너지가 재생되는 것이 바람직하다. 그래서 연기로부터 열을 추출해냄으로써 플랜트의 구체적인 에너지 소비가 전체적으로 줄어들 수 있다.
상기 유리화할 수 있는 재료는 배치 재료뿐만 아니라, 파유리(cullet) 또는 유리화될 조각까지도 포함할 수 있다. 유리화할 수 있는 재료는 또한 가연성 요소(유기 물질)을 포함할 수 있는데 : 그래서 예를 들면, (단열 또는 방음에 사용되는 형태의 또는 플라스틱 강화에 사용되는 종류의)바인더로 일정 크기로 맞추어진 광물 섬유, 자동차의 앞창유리와 같은 폴리비닐 부티랄 종류의 중합체의 박판에 의해 적층된 창유리, 또는 특정의 병과 같이 유리를 플라스틱과 결합하는 임의 종류의 "복합(composite)" 재료를 재활용하는 것이 가능하다. 그래서 금속을 함유하는 코팅제에 의해 기능화 된 창유리와 같은 "유리/금속 또는 금속 합성 복합물"을 재활용하는 것이 가능한데, 바닥 벽의 표면에 축적될 수 있는 금속으로 서서히 용융 챔버가 풍부하게 되는 위험을 야기하기 때문에 이러한 것들은 지금까지 재활용하는 것이 어려웠다. 그렇지만, 본 발명에 따른 용융에 의해 야기되는 교란은 이러한 침전작용을 방지하며 그래서, 예를 들면 에나멜 층, 금속 및/또는 다양한 연결 요소의 층으로 코팅된 창유리가 재활용될 수 있게 한다.
유리 노에서 액침된 버너에 의한 용융이기 때문에 본 발명의 주제는 또한 유리를 포함하는 모든 이러한 복합 요소들의 재활용이다. 특히, 액침된 버너를 갖는 노가 구비될 수 있으며, 이러한 버너의 필수적인 기능은 재활용될 이와 같이 다양한 재료로부터 파유리를 제조하는 것이며, 특히 이러한 파유리는, 표준 파유리와 결합되는 것이 가능하며, 종래의 유리 노를 위한 배치 재료로 사용될 수 있다.
바람직하게는, 유리화할 수 있는 재료의 전체 또는 일부분이 용융될 유리화할 수 있는 재료의 질량의 높이보다 낮게 용융 챔버 안으로 도입되도록 공급이 이루어질 수 있다. 이러한 재료의 일부는 액화될 질량의 위로부터 종래의 방식으로, 그리고 나머지는 아래로부터 도입될 수 있는데, 예를 들면 이송 나사(feed-screw) 형태의 수단에 의한 공급과 같은 것이 있다. 그래서 이러한 재료는 액화될 질량 내로, 단일 지점에서 또는 용융 챔버의 벽에 걸쳐 분포된 여러 지점에서 직접 도입될 수 있다. 액화(여기서부터는 "용융물"이라고 언급이 됨)될 재료의 질량 내로의 상기와 같은 직접적인 도입은 하나 이상의 이유에서 유리한데 : 첫째로, 이는 배치 재료가 용융물 위로 날아가는 위험성을 현저하게 줄여주며, 그래서 노에 의해 배출되는 고체 분진의 양을 최소로 줄여준다. 그래서, 상기 재료가 정제 구역으로 추출되기 전 체류 시간을 최소가 되게끔 더 잘 제어하도록 하며, 액침된 버너의 배열에 따라 대류 교란이 가장 강한 지점에서 선택적으로 이러한 재료가 도입되는 것을 허용한다. 이와 같은 용융물로의 도입 지점(들)은 그래서 표면 근처이거나 또는 용융물의 더 깊은 곳일 수 있으며, 예를 들면 바닥 벽의 높이보다 위에 있는 용융물 전체 높이의 1/5 내지 4/5 사이의 용융 높이로, 또는 상기 높이의 1/3 내지 2/3 사이의 다른 높이가 될 수 있다.
본 발명에 따른 공정은 가장 전형적으로 유리와 결합된 복합 제품의 형태인 플라스틱을 재활용하는 것을 가능하게 해준다는 것이 인지되어 왔으며, 그래서 이러한 플라스틱은 연료의 일부로서 이용된다. 고체 연료(폴리머 종류의 유기 재료 또는 석탄), 또는 오히려 액체 연료의 형태로 액침된 버너에 의해 용융하는데 필요한 연료의 전체 또는 일부를 도입하는 것이 또한 가능하며 유리한데, 이러한 연료는 적어도 버너로 공급되는 액체 연료(특히 화석 연료) 또는 가스 형태의 연료의 부분 대체 연료가 된다. 일반적으로, 본 명세서에 사용된 "유리화할 수 있는 재료" 또는 "배치 재료"라는 용어는 유리와 같은 기질뿐만 아니라, 모든 첨가제(정제 첨가제 등), 모든 선택적인 액체 연료 또는 고체 연료(복합 플라스틱 또는 비-복합 재료, 유기 물질, 석탄 등), 및 임의 종류의 파유리를 얻는데 필요한 재료를 포함할 의도로 사용되었다.
본 발명에 따른 공정은 고 수준의 파유리와 작용할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 정제는 그래서 포말 상태로 유리 형태의 용융된 유리화할 수 있는 재료에 대해서 이루어진다. 전형적으로, 이러한 포말은 대략 1 내지 2 정도의 상대 밀도(비 포말성 유리의 경우 상대 밀도 약 2.4와 비교하면)를 가지는데, 예들 들면 SO3의 질량비로 표시된 최대 100 또는 오히려 최대 50ppm의 황산염 함유물과 기포의 대부분이 적어도 200㎛의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 그래서 0.5 내지 2g/㎤ 사이, 특히 1 내지 2g/㎤ 사이의 밀도를 가지게 된다.
정제 작업의 성능 특성을 향상시키기 위해, 다양한 정제 촉진제가 유리화할 수 있는 재료에 첨가되는 것이 바람직한데, 특히, 위에서 언급된 바와 같이 바로 용융 단계에서 200㎛ 미만의 직경을 갖는 모든 기포를 유리로부터 제거하는 것이 목표이다. 이러한 촉진제들은 코크스(이것은 조절 대상 유리의 산화환원 반응을 또한 허용하는)와 같이 환원하는 첨가제일 수 있다. 이러한 경우, 200㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는 코크스 분말을 선택하는 것이 유리하다. 이러한 촉진제는 또한 황산염일 수 있다. 감소된 압력 하에서 정제하는 것은 상기 기포가 증대되는 것을 야기하며, 이러한 증대가 신속하게 일어나도록 하고 용융물의 표면상에서 수월하게 기포를 제거하고 파열되는 것을 가능하게 하는 것이 목표이다. 다른 정제 촉진제는 용융 단계 후에 적절한 정제 단계 동안에 좀 더 효과적일 수 있다. 이러한 촉진제들은 포말이 "불안정화"되는 것을 허용하며 : 이들은 예들 들면, 플루오르, 또는 플루오르 또는 염소 화합물, 더 일반적으로는 할로겐 화합물, 또는 NaNO3종류의 다른 질산염일 수 있는데 ; 플루오르는 유리의 점성을 낮추는 것처럼 보이며 그래서 기포사이에서 형성되는 얇은 막을 드레인하는 것을 도와주며, 이러한 드레인 작용은 포말의 붕괴를 촉진한다. 또한 유리의 표면 장력을 낮춘다.
감소된 압력 하에서 정제되는 동안 기포가 증대되는 것에 영향을 미치는 또 다른 요인은 용융 재료의 위에 있는 기체의 성질이다. 물론, 공기의 분압을 단순히 선택하는 것도 가능하다. 대기를 질소류의 불활성 기체로 풍부하게 선택하는 것, 또는 오히려 질소류의 불활성 기체의 분압만 선택하는 것도 또한 가능하다. 이것은 질소류의 불활성 기체의 잔류 압력을 선택하는 것이 정제 작업 동안에 표면상에 있는 기포를 파열하는데 유리하다는 것이 관측되었기 때문이다. 실제로, 바람직하지 못하게 이러한 기포 파열을 감소시키는 경향이 있는 것처럼 보이는 O2류의 산화성 가스의 농도가 너무나 높다.
바람직하게는, 최소한 정제의 일부분이 이루어지는 곳에서의 대기 이하의 압력은 0.5 대기압(0.5×105Pa)보다 작거나 같은데, 특히 약 0.3 내지 0.01 대기압(약 3×104내지 0.1×103[sic] Pa)보다 작거나 같다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 공정은 용융 및/또는 정제가 1400。C를 초과하지 않는 온도, 특히 1380 또는 1350。C에서 수행되도록 하는 것이 가능하다.
제 1 변형에 따르면, 본 발명에 따른 정제는 용융 챔버의 하류방향에 있는 적어도 하나의 정지 컴파트먼트(작업 동안에 움직이지 않음)에서 수행될 수 있으며, 정지 챔버의 최소 하나의 영역은 감소된 압력으로 된다.
제 2 변형에 의하면, 정제는 원심 정제를 보장하도록 회전이 가능한 컴파트먼트 내에서 용융 챔버의 하류방향에서 항상 수행되며, 특히 감소된 압력에서 최상류 방향에 있는 최소한 상기 컴파트먼트의 일 영역을 구비한다.
제 3 변형은 상기 두 변형의 조합에 의한 것이며, 정제 작업의 경우에, 특히 감소된 압력 하에 있는 일 영역을 구비하는 정지상태의 제 1 컴파트먼트 및 회전하며 또한 감소된 압력 하에서 일 영역을 포함하는 제 2 컴파트먼트를 사용함으로써 이루어지는데, 상기 압력은 정지 상태의 컴파트먼트 내부보다 낮은 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 공정을 수행하는 한가지 방법에 의하며, 용융 단계 사이에서 용융된 유리화할 수 있는 재료의 유동을 다루도록 하나 이상의 유동-분할 수단에 의해서 공급이 이루어진다. 이 수단은 예들 들면, 용융된 유리가 통과하도록 강제되는 구멍이 뚫어진 요소이며, 상기 재료의 유동을 다수의 작은 직경을 갖는 흐름으로 분할하는 것을 가능하게 한다. 상기 구멍의 크기는 제거되는 것이 요망되는 기포의 크기에 근접하도록 선택되는 것이 바람직하다. 그래서, 만약 유동-분할 수단이 정제 컴파트먼트의 대기압 영역의 바로 하류에 위치된다면, 상기 감소된 압력은 유동-분할 수단에 의해 생성된 흐름에 매우 신속하게 작용할 것이며 매우 대규모의 유리 처리량을 가진 경우에도 신속한 정제가 되도록 할 것이다. 정제될 유리를 정제 컴파트먼트로 공급하는 것은 그래서, 실제 감소된 압력의 챔버 안에 나타나는 금형에 의해 얻어지는 것과 유사하게 된다.
(본 발명의 문맥에서, "상류 방향의" 와 "하류 방향의"라는 용어는 유리화할 수 있는 재료가 용융 챔버로 공급되는 일 지점으로부터 정제된 유리가 추출되는 지점까지의 플랜트를 통한 유리의 유동 방향을 나타낸다).
본 발명에 따른 용융/정제 공정은 매우 다양한 합성과 특성의 유리들이 제조되는 것을 허용한다. 게다가, 낮은 관성 때문에 매우 짧은 전이 시간동안 하나의 합성에서 다른 합성으로 바뀌는 것이 가능하다.
그래서 이는 상대적으로 환원된 유리, 특히 0.3보다 크거나 같은 산화 환원 반응성을 갖는 유리가 제조되는 것을 허용한다. (산화 환원 반응성은 중량비로서 철을 함유한 철 FeO 함유량 대 Fe2O3의 형태로 표현되는 합성물의 전체 철 함유량의 중량비로 정의된다).
본 발명의 용융/정제 공정은 또한 유리가 SiO2의 높은 함유량, 예를 들면 중량비로 최소 72% 또는 오히려 75%를 갖도록 제조되는 것을 허용하며, 이러한 유리들은 낮은 밀도와 플라스틱과 잘 양립할 수 있기 때문에 일반적으로 용융하기에는 어렵지만, 특히 배치 재료의 비용에서 유리하다. 또한 높은 알칼리토류 산화물 함유량을 갖는 아주 특별한 유리, 예들 들면 CaO의 중량비로 최소 18%를 포함하는 유리를 제조하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 그렇지만 이러한 유리는 본 발명에서보다 높은 온도에서 종래의 용융 공정을 이용할 때 매우 부식적이 되며, 또한 예들 들면, 중량비로 최대 11%의 낮은 산화 나트륨 함유량, 또는 예들 들면 최대 100ppm의 매우 낮은 황산염 함유량을 갖는 유리를 제조하는 것이 가능하다. 높은 산화 환원 반응성과 낮은 황산염 함유량을 가지는 철을 함유하는 유리는, 또한 특히 관심을 끌며, 예들 들면 자동차나 건물에 쓰이는 평판 유리 분야에서 요구되는 잔여 파란색을 갖는 유리가 얻어지는 것을 허용한다. 그래서, 열 성능 특성을 강화하기 위해서 예들 들면 TiN 류의 층과 같은 태양열 차단 층이 증착될 수 있는 다양하게 선택할 수 있는 태양열 차단 유리가 얻어질 수 있는데, 이러한 유리들은 유럽 특허 제 EP-638,527 호 및 EP-511,901호에 특히 기술되어 있다.
본 발명의 주제는 또한 위에 설명된 공정을 실행하는데 특히 적합한 용융 및 정제 장치이며 :
(천연)가스 종류의 화석 연료(들), 및 공기 또는 산소 타입의 산화제(들)가 공급되는 버너들을 구비하는 하나 이상의 용융 챔버로서, 상기 버너는 상기의 기체들 또는 연소에 의해 발생하는 기체들이 상기 용융 챔버로 도입된 유리화할 수 있는 재료의 질량의 위치보다 아래로 분사되도록 위치되는 하나 이상의 용융 챔버와,
상기 용융 챔버 하류 방향에 있는 하나 이상의 정제 컴파트먼트로서, 대기 이하 압력의 작용하에 있는 하나 이상의 영역을 포함하는 하나 이상의 컴파트먼트를 포함한다.
앞서 언급된 바와 같이, 바람직하게는 용융 챔버는 용융물의 위치 아래로 유리화할 수 있는 재료를 도입하는 하나 이상의 수단을 구비할 수 있으며, 특히 이것들 중 두 개 이상은, 관련된 벽(들)에 개구부(또는 개구부들)의 형태로 된 것이 바람직하며, 피드-스크류 형태의 공급 수단을 구비한다. 그래서 분진이 날아갈 가능성이 최소화되며, 동시에 용융물의 위로 또한 규토(silica)와 같은 유리화할 수 있는 재료의 유입을 선택적으로 가능하게 하는데, 상기의 유리화할 수 있는 재료를 고형으로 만드는 위험이 없이 용융물의 위에서 예열 작업이 이루어질 수 있다.
정제 작업과는 또한 독립적으로, 본 발명은 또한 용융물과 접촉하도록 되어있는 용융 챔버의 벽에 대한 디자인 향상에 따라 달라진다. 몇가지 변형이 가능하다. 특정 경우에 있어서, 알루미나, 지르코니아, 산화 크롬 및 AZS라 불리는 내화벽돌과 같은 공지된 산화물을 기초로 한 내화성 재료가 단순히 사용될 수 있다. 일반적으로 물 타입(물 재킷)의 유체의 순환과 관련된 냉각 시스템과 결합되는 것이 바람직하다. 물 재킷은 외부에 위치될 수 있으며, 이런 경우 내화 재료는 유리와 직접 접촉하게 되며, 또는 내부에 위치될 수 있다. 그리고 나면 물 재킷은 내화 재료의 근처에서 유리의 더 냉각된 유동을 형성하는 기능을 하게되는데, 액침된 버너에 의해 생성되는 용융물이 벽에 대해서 강한 대류 흐름을 야기하기 때문에 상기 내화 재료는 본 명세서에서 특히 강조되어 있다.
본 발명의 또 다른 변형이 용융 영역에서 내화 재료뿐만 아니라 상기의 물 재킷을 사용하는 것을 포함한다.
또 다른 변형은 (선택적으로 물-재킷 타입의 냉각 시스템과 결합된)내화 재료를 사용하는 것 및 예들 들면, 몰리브덴(Mo)(또는 몰리브덴 합금)과 같은 고 내화성의 금속으로 만들어진 라이닝에 의해서 이러한 내화 재료가 라이닝되는 것을 포함한다. 이러한 라이닝은 상기 내화 재료 벽으로부터 일정 거리(예들 들면 1 내지 몇 mm) 떨어진 곳에 유지되는 것이 바람직하며, 용융물에 지속적으로 접촉하는 표면(고체 플레이트 또는 몰리브덴으로 만들어진 플레이트) 또는 지속적이지 않은 접촉을 하는 표면(몰리브덴 플레이트 또는 구멍이 뚫어진 플레이트)을 제공한다. 이러한 라이닝은 내화 재료를 따라서 유리의 "정지(still)" 층을 생성하거나 또는 유리가 내화성의 재료와 임의의 접촉이 발생하지 않도록 함으로써 내화 재료 상에 유리의 직접적인 대류를 기계적으로 방지하는 목적을 가지고 있다.
용융 챔버 내에서, 액침된 버너들 전체 또는 일부가 연소에 참여하지 않는 유체를, 산화제 및/또는 연료를 (일시적으로)대체하도록 함으로써, 용융물 안으로 분사하도록 설계되는 것이 바람직하다. 이러한 유체는 N2타입의 불활성 가스이거나 용융물에서 곧바로 기화되는 액상 물 타입의 냉각제일 수 있다. 그래서 유체를 버너로 계속해서 공급하는 동안에 일시적으로 연소를 정지시키는 사실은, 일반적으로 두 가지 목적을 가지는데 : 버너의 작동, 더 일반적으로, 예들 들면 용융 챔버 전체의 작동과, 버너 구역에서 상기 챔버가 안전하게 되도록 하는 N2타입의 불활성 가스의 분사를 정지시키기 위해서, 또는 다른 버너들이 작동되고 있는 동안 그래서 버너가 여전히 용융 유리에 있을 때 버너를 다른 버너로 교환하기 위해서 요구된다. 이러한 경우에, 아래에 상세히 설명될 바와 같이, 버너를 통해 적절하게 물을 분사하는 것은 버너의 위에 있는 유리로 하여금 일시적인 결빙이 일어나도록 하며, "벨(bell)"의 일 종류를 생성하는데, 이것은 버너를 유리로 덮지 않고 변화가 일어나는 충분히 긴 시간을 허용한다.
위에 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 용융 챔버와 정제 컴파트먼트 사이에 유동 분할 수단이 구비될 수 있으며, 특히 정제 컴파트먼트의 입구에 바로 또는 정제 컴파트먼트의 최상류 부분에 위치될 수 있다. 이 유동 분할 수단은 적절한 크기의 구멍이 뚫어진 요소일 수 있다.
더욱이, 채택된 용융 수단과 독립적으로 상기와 같은 유동 분할 수단을 사용하는 것이 또한 고려될 수 있다는 것이 주지되어야 하며 : 예들 들면 오버헤드(비 액침식) 버너 타입의 종래 기술의 수단에 의해서 및/또는 액침된 전극봉을 사용하는 전기 용융 방법에 의해서든, 유리가 용융되는 어떤 방법이든지 간에 대량의 유리 처리량을 더 빠르게 정제하도록 허용한다.
마찬가지 방법으로, 정제 작업이 대기압에서 이루어지는 경우라 하더라도 유동 분할 수단을 사용하는 것이 바람직하다.
그렇지만, 매우 많은 기포 함유량을 갖는 포말을 생성하기 쉬운 액침된 버너에 의한 용융의 상황 및/또는 감소된 압력 하에서 정제하는 상황에서 유동 분할 수단을 사용하는 것이 특히 유리한데, 이것은 이미 아주 높은 효율을 실질적으로 증가시키기 때문이다.
위에서 언급된 제 1 변형에 따르면, 정제 컴파트먼트는 정지되어 있고 수직으로 방향 설정(즉 이 정제 컴파트먼트의 높이가 바닥 치수보다 훨씬 크다)이 되어 있다. 제 1 실시예에 따른 이 컴파트먼트는 거의 수직의 내부 칸막이를 포함하는데, 이 내부 칸막이는 컴파트먼트의 내부 벽과 결합하여 두 개 이상의 채널(channel)을 한정한다. 이 두 채널은 연속적으로, 용융된 유리화할 수 있는 재료를 오르막 경로를 따라가도록 강제하는 제 1 채널과 상기 유리화할 수 있는 재료를 내리막 경로를 따라가도록 강제하는 제 2 채널을 포함하는데, 제 1 채널은 대기 이하의 압력 하에 놓이는 것이 바람직하다. 그래서 유리가 정제되도록 하는 흡관의 일 종류가 생성된다. 이 컴파트먼트는 정제 컴파트먼트의 입구에서 용융된 유리화할 수 있는 재료의 수두 손실(head loss)을 조절/통제하기 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 정제 컴파트먼트의 높이는 다양한 기준에 따라 조절될 수 있는데, 특히 감소된-압력 영역에서 선택된 감소 압력의 정도에 따라 조절된다.
제 2 실시예에 따르면, 본 발명의 서술에 사용된 정지한 정제 컴파트먼트는 수직으로 방향 설정이 되어있고, 상부 부분에 정제되어질 용융된 유리화할 수 있는 재료가 도입되기 위한 수단과 하단 부분에 정제된 재료를 제거하기 위한 수단을 포함하는데, 상기 재료는 모든 곳에서 상기 컴파트먼트에 있는 주로 수직 하강 경로를 따라간다. 상기 정제 컴파트먼트의 디자인은 예를 들면, 유럽 특허 제 EP-231,518호, EP-253,188호, EP-257,238호 및 EP-297,405호의 기술로부터 얻어질 수 있다.
제 2 변형에 따르면, 정제 컴파트먼트는 원심 정제를 보장하기 위해 회전이 가능한 하나 이상의 장치를 포함하며, 이 장치의 내부 벽은 최소한 중앙 부분에서 실질적으로 중공의 수직 실린더 형상을 한정하게 된다. 바람직하게는, 이 장치는 대기 이하 압력에서 소위 상부 영역과 대기 압력으로 남아있는 소위 하부 영역을 포함하며, 이 두 영역은 하나 또는 그 이상의 구멍이 뚫어진 금속 플레이트를 포함하는 형태의 하나 또는 그 이상의 기계적 수단에 의해 서로 분리된다.
바람직한 설계에 의하면, 본 장치는 유동-채널 타입의 정지 공급 수단에 의해서 상부 부분에서 용융된 유리화할 수 있는 재료가 공급된다. 이러한 공급 수단은 상기 장치에 공급이 이루어지도록 및/또는 제 1 정제 작업이 수행되도록 하기 위해 감소된 압력에서 하나 이상의 컴파트먼트를 포함할 수 있다.
상기 채널의 단부/이러한 공급 수단이 상기 장치에 결합되도록 하기 위해 밀봉 수단이 구비되어야 하며, 이 밀봉 수단은 아래에 설명되어질 바와 같이 "동적 밀봉" 타입이거나 회전식 밀봉이다. 본 장치는 유리의 밀도보다 큰 밀도를 갖는 고체 입자를 차단하기 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하며, 이러한 수단은 특히 본 장치의 하부 영역에 위치하며, 본 장치의 내부 벽에 만들어진 노치(notch)/그루브(groove)의 형태이다. 본 장치의 회전 속도는 분당 100 내지 1500 사이의 회전이 되도록 선택되는 것이 바람직하다.
본 장치는 또한 정지해 있거나 본 장치의 회전을 따르는 기계적 수단을 구비할 수 있으며, 포말을 파열시킬 수 있고 포말을 정제된 유리가 추출되는 본 장치의 하부 영역으로 아래 방향으로 몰아낼 수 있다.
이러한 수단들은 특히 구멍 뚫어진 편향기의 형태이거나, 상기 장치의 상부 영역에 위치된 핀(fin) 형상이다.
이러한 형태의 원심 정제는 감소된 압력 영역으로 통로를 구비하는데, 특히 효과적이다. 이것은 알맞은 원심 정제에 앞서서 감소된 압력이 기포에서 가능한 최대 증가를 허용하기 때문이며 : 본 장치에서 기포들은 그들의 직경이 클수록 더 신속하게 제거된다. 감소된 압력은 또한 생산된 유리에 잔여 황산염 함유량을 추가적으로 감소시키는 것을 가능하게 해준다. 탈황화된 유리(이 언급은 또한 정제가 정지 상태에서 이루어지는 제 1 변형에도 또한 적용이 가능하다)는 부유 배쓰(float bath)에 있는 휘발성 화합물에 발생하는 문제를 더 감소시키며, 주석 황화물의 형성 위험성이 줄어들며, 그래서 결국에는 박판 유리에 있는 주석 결함의 위험성이 줄어든다는 사실을 주지해야 한다. 이것은 또한 환원된 유리의 경우에 있어서 황화물, 특히 별로 원하지 않는 노랑/황색 잔여 색깔을 내는 철 황화물 또는 담금질 종류의 열처리가 일어나는 동안 유리가 깨지는 것을 유발할 수 있는 니켈 황화물의 협잡물이 포함되지 않는 것을 보장해준다.
감소된 압력 단계를 포함하는 상기 원심 정제는 특히 상대적으로 포말성의 유리를 정제하는 경우에 나타난다.
본 발명은 다음의 도면에 의해 도시된 비 한정적인 아래의 두 개의 실시예에 의해서 자세히 설명되어질 것이다.
상기 도면들은 축적이 반드시 맞지는 않으며 명료화를 위해 지극히 단순화 되어있다.
아래에 기술될 본 장치는 매우 다양한 구성을 가지는 유리를 용융하고 정제하기 위한 것이며, 여기서 유리는 평판 유리를 생산하기 위하여 플롯 플랜트로 공급되도록 되어있다. 그러나 적용은 한정되지 않는다.
물론, 더욱이 본 발명에 따른 장치를 사용하여 규토-소다-석회 타입의 모든 표준 유리와 다양한 타입의 특수 유리를 제조하는 것이 특히 유리하며 :
낮은 Na2O 함유량을 갖는 유리와 상대적으로 높은, 특히 CaO와 같은, 산화 알칼리토류 함유량을 갖는 유리들, 특히 지금까지 용융하기에 어렵다고 여겨지던 유리들에 바람직하며, 이것은 배치 재료의 비용과 관련하여 경제적인 관점에서 유리하며, 또한 종래의 용융 온도에서 상당히 부식적이며 표준 공정을 사용할 때 상대적으로 용융하기에 어려운 유리에 바람직하다. 이러한 것들은 예를 들면, 1997년 7월 1일자의 특허 제 FR 97/08261호에 기술된 유리 합성일 수 있으며, 다음과 같으며(중량비 %) :
SiO272 - 74.3%
Al2O30 - 1.6%
Na2O 11.1 - 13.3%
K2O 0 - 1.5%
CaO 7.5 - 10%
MgO 3.5 - 4.5%
Fe2O30.1 - 1%
또는 (중량비 %로 나타내어진) 다음과 같은 타입의 합성이다 :
SiO266 - 72%, 특히 68 - 70%
Al2O30 - 2%
Fe2O30 - 1%
CaO 15 - 22%
MgO 0 - 6%, 특히 3 - 6%
Na2O 4 - 9%, 특히 5 - 6%
K2O 0 - 2%, 특히 0 - 1%
SO3미량
이러한 계통의 합성을 나타내는 또 다른 예는 다음과 같다 :
SiO269%
Al2O31%
Fe2O30.1%
CaO 18.9%
MgO 5%
Na2O 5.6%
K2O 0.3%
SO3미량.
이러한 유리는 또한 변형점(strain point) 온도라고 불리는, 590。C(이 온도에서 유리는 1014.5푸아즈의 점성을 갖는다)의 낮은 어닐링 온도를 가진다. 이러한 유리는 또한 1225。C의 액상선(liquidus) 온도, 1431。C의 온도 Tηlog2와 1140。C의 온도 Tηlog3.5(Tηlog2와 Tηlog3.5는 푸아즈 단위로 점성이 각각 log2와 log3.5에 이를 때 유리가 갖는 온도에 해당된다)를 갖는데 ;
높은 규토 함유량, 이러한 높은 규토 함유량은 경제적 관점에서 또한 유리하며, 및 상대적으로 낮은 밀도를 갖는 유리들은, 이 유리의 합성 범위는 역시 중량비 %로 표시되어 있으며, 다음과 같은데 :
SiO272 내지 80%
CaO＋MgO＋BaO 0.3 내지 14%
Na2O 11 내지 17%
산화 알칼리 11 내지 18.5%
Al2O30.2 내지 2%
B2O30 내지 2%
Fe2O30 내지 3%
SO3선택적으로 미량
코크스 0 - 600ppm
그리고, 예를 들면 Ni, Cr, Co 등의 산화물과 같은 착색 산화물을 선택적으로 포함한다(이러한 유리들은 특히 점성이 있는 특징을 갖는다).
이러한 계통의 합성을 나타내는 일 예는 다음과 같다 :
SiO276.4%
Fe2O30.1%
Al2O30.1%
CaO 7.6%
MgO 5%
Na2O 10%
K2O 0.3%.
이것은 약 2.46(생-고뱅 비트라쥬로부터 판매되는 "플래닐룩스(Planilux)" 타입의 표준 규토-소다-석회 유리의 상대적인 밀도 2.52와 비교하여)의 상대적인 밀도를 갖는다.
본 발명에 따른 공정이 환원된 유리를 얻는데 사용될 수 있다는 것이 또한 위에서 제시되었고, 환원된 유리의 높은 산화 환원 반응성, 철 함유량 및 매우 낮은 황산염 함유량은 유리로 하여금 잔여 파랑색이 얻어지는 것을 허용한다.
본 발명에 따른 공정을 사용함으로써, 영(zero) 또는 거의 영에 가까운 Na2O 타입의 알칼리 금속 산화물 함유량을 갖는, 특히 내화성의 창유리 또는 전자 산업에 사용되는 기판에 적용하기 위한 목적의 유리를 제조하는 것이 가능하다. 이러한 합성에 대해서, 특히 유럽 특허 EP-526,272호 및 EP-576,362호가 참조될 수 있다.
본 발명의 공정을 이용하여 특히 유럽 특허 EP-688,741 및 WO 96/00194호에 기술된 종류의 낮은 MgO 함유량을 갖는 다른 유리들이 또한 제조될 수 있다.
그래서 제 1 실행 방법이 도 1에 도시되었으며 : 채널(1)은 지붕(3)을 통해서 용융 챔버(2)로 유리화할 수 있는 재료의 일부를 도입시키고 동시에 연소 연기를 제거한다. 이 연소 연기는 상기 유리화할 수 있는 재료를 예열하게 되며, 그래서 이 재료의 열에너지를 회복시킨다. 그래서 용융물(7)의 위로 도입될 수 있는 배치 재료는 특히 규토를 포함하며, 이 규토는 고체의 질량 속으로 들어가지 않고도 예열 될 수 있다. 용융물(7)의 높이 아래에 위치한 최소한 일 지점(1')에서 배치 재료의 나머지가 분사되며, 특히 이송 나사에 의해 공급되는 개구부를 통해서 분사된다. 여기서는 오직 하나의 분사 지점만이 도시되었으며, 이러한 분사 지점은 용융물의 총 높이(B)에 대해서 다소 높은 곳, 이 용융물의 총 높이의 2/3 정도와 상기 챔버의 전방 벽 상에 더 위치될 수 있다.
실제로, 여러 개의 분사 지점이 벽(전방 벽 또는 측 벽)에 구비될 수 있는데 이 분사 지점들은 상기와 같은 높이에 있거나 또는 같은 위치에 있지 않을 수 있는데, 특히 예를 들면 이 높이의 1/3 내지 2/3 사이와 같이, 상기 높이(B)의 상부 반 위치에 또는 하부 반 높이에 위치될 수 있다. 사실, 용융물로의 이러한 직접 분사는 용융물(고체 분진 입자의 방출)의 위로부터 재료가 날아가 버리는 양을 상당히 감소시키는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 배열에 따라. 대류 교란이 가장 강렬한 지점에서 재료의 방향을 정하는 것 및/또는 이러한 재료가 정제 영역으로 통과되기 전에 적어도 용융 챔버(2)에서 최소 시간동안 머무르도록 고려되는 것이 가능하다.
상기 챔버의 바닥 벽(4)에는 버너(5)의 열(row)이 구비되어 있는데, 이 버너들은 하단 벽을 통하여 지나가고 위로 약간의 높이만큼 용융 챔버로 관통된다. 이 버너들(5)은 도시되진 않았지만 물 재킷 종류의 냉각 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이 버너들(5)은 작동시 영역(6) 내에서 연소 영역을 발생시키며, 버너 근처에서 액화될 유리화할 수 있는 재료 내에서 대류 유동을 발생시킨다. 이 대류 교란은 상기 용융물(7) 전체에 열 에너지를 전달하는 포말을 형성시킨다. 예를 들면, 규토-소다-석회 유리 계통의 표준 유리 같은 경우 약 1350。C정도에서 용융이 일어나는 것이 바람직하다.
상기 챔버(2)의 벽들은 여기서 용융물(7)과 접촉하는데, 물-재킷 타입(미도시됨)의 냉각 시스템에 의해서 외부가 냉각되는 내화성 재료로 만들어진다. 금속 벽을 구비하는 상기 냉각 시스템이 내화 재료에 마주하여 내부 벽 상에 놓여 있으며 그래서 용융물과 접촉하게되는 일 변형이 있다. 이러한 두 변형은 내화 재료의 벽 근처의 유리를 표면 냉각함으로써 내화 재료의 마모를 늦추는 것을 가능하게 한다.
버너(5)의 작동이 도 5A 및 도 5B에 매우 도식적으로 도시된 방법으로 액침된 용융에 적합하도록 되어있다. 도 5A는 버너(5)의 길이 방향 단면을 나타내며, 도 5B는 도 5A에 AA'로 표시된 평면의 횡단면을 도시한다. 이 버너는 물-재킷 타입의 냉각 시스템(50)으로 재킷이 씌워져 있으며 중심부 파이프(51)를 구비하는데, 이 중심부 파이프 주위에는 동심축 상에 위치된 다수의 파이프(52)가 있으며, 모든 이러한 파이프의 원통형 단면은 버너(53)의 돌출부로 나와있다.
정상 작동(작동[a])의 경우에, 천연가스 타입(또는 다른 가연성 가스 또는 연료용 오일)의 가연성의 가스가 상기 파이프(51)로 공급되며, 상기 파이프(52)에는 산화제가 공급되는데, 이 경우에는 예를 들면 산소가 되며, CH4/O2의 상호 반응이 용융물의 연소 영역에서 일어난다.
안전 작동(작동[b])의 경우에, 다시 말하면 버너가 완전히 유리로 덮여지는 위험이 발생하지 않으면서 버너에서 연소가 중지되는 것을 원할 때, 상기 파이프(51) 및/또는 상기 파이프(52)를 통하여 질소가 분사된다.
버너가 다른 버너로 교환될 수 있도록 허용하는 작동(작동[c])의 경우에는, 물이 파이프(51)를 통하여 분사되며, 이렇게 분사된 물은 버너 내에 있을 때 조차 또는 버너를 빠져나간 바로 후에 순간적으로 증발하게 되며, 이렇게 생성된 수증기는 버너의 위에서 냉각된 유리의 일종의 지붕(roof)을 생성하게 되는데 ; 그러면 버너의 작동이 멈추게 되며 "지붕"이 붕괴되기 전에 버너 교환을 수행할 수 있는 충분한 시간이 생기게 된다. 이렇게 분사된 물은 파이프(52)(이번 작동 모드에서 파이프(51)와 파이프(52)의 역할은 또한 반대가 될 수 있다)에 의해서 최소한 일부분이 버너 내에서 모아진다. 그래서 유리를 동결시킬 수 있는 임의의 다른 냉각제가 또한 대체될 수 있다.
위에 기술된 버너와 이러한 버너의 다양한 작동 모드는 본 발명의 일 주제를 형성하게 되는데, 이것은 유리 플랜트와 연관된 전체적인 용융 및 정제 작업과는 독립적이다.
액침된 버너에 의한 용융에 의해 야기되는 용융된 포말성 유리는 그리고 나서 플런저 타입(미도시됨)의 수두 손실을 조절하기 위한 수단이 구비되어 있는 채널(8)에 의해 바닥 부분에서 추출된다. 그래서 정지 상태의 정제 컴파트먼트(9)로 들어가는 포말성 유리의 수두 손실이 제어된다. 이 정제 컴파트먼트는 측 벽(10), 용융 챔버의 바닥 벽의 높이와 같은 높이에 있는 바닥 벽(11), 및 거의 평행육면체의 내부 체적을 한정하는 상부 벽(12)을 구비한다. 또한 바닥 벽(11)에 고정된 칸막이(13)가 구비되지만, 상단에는 통로를 남겨두게된다. 이러한 조립체는 유리가 오르막 경로를 따라가도록 강제하는 채널(14)과, 그리고 나서 유리가 내리막 경로를 따라가도록 강제하는 채널(15)을 또한 한정한다. 최상단 부분(16)에서 유리의 높이 H가 형성된다.
그리고 나서 유리를 플롯-타입을 형성하는 플랜트(미도시됨)로 공급하는 컴파트먼트(18)에 공급하는 채널(17)을 통하여 정제된 유리가 추출된다.
정제 컴파트먼트에서, 채널(14)의 영역이 감소된 압력하에, 예를 들면 0.3 대기압하에 놓이게 된다. 그러면 채널(8)로부터 나오는 포말성의 유리는 이 채널로 상승하게 되며, 잔류 배치 스톤이 서서히 "증해(digested)"되고 기포들은 채널 내에서 상승하면서 크기가 증가한다. 그렇지만, 용융 챔버(3)로부터 나오는 포말이 매우 낮은 잔류 황산염 함유량을 지니고 있기 때문에 상기 포말의 팽창 정도는 매우 적당한 상태로 머물러 있게된다. 영역(16)에서, 기포들이 표면 H에서 파열하게 되며, 포말이 파열하게 사라지게 되며 완전히 정제된 유리가 채널(15)을 따라서 다시 내려가게된다. 필요한 경우, 이 영역(16)에 보조 가열 수단을 위해 종래 기술의 버너 또는 전기 저항 요소 타입의 설비가 이루어질 수 있으며, 이러한 설비들은 벽(12)에 부착되게 되며, 또한 선택적으로 댐(dam) 타입의 기계적 수단(미도시됨)이 설비가 이루어질 수 있는데, 이것들은 기포의 파열을 용이하게 하기 위한 의도이다.
크기의 정도를 제시하기 위해, 정제 컴파트먼트의 높이 h는 몇 미터(meter) 정도가 될 수 있는데, 예를 들면 0.3 대기압의 감소된 압력이 선택된 경우에 3미터 이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실행에 있어서 두 번째 방법을 도시한다. 용융 챔버(2)는 전체적으로 도 1에 도시된 용융 챔버와 같은 요구 사항들을 구비한다. 본 방법에 존재하는 유일한 차이점은 본 방법은 챔버(2)의 내화 재료의 벽이 보호되어 있다는 것이다. 용융물(7)에 액침된 상태로, 여기에는 용융 챔버의 공동부(cavity)의 형상에 알맞게 되어있는 몰리브덴으로 만들어진 얇은 벽(40)을 포함하는 내화 금속의 라이닝이 있으며, 적절한 스페이서(spacer)에 의해서 내화 재료 벽으로부터 1 내지 몇 mm 정도 거리가 떨어진 위치에 고정되어 있으며/또는 용융물 내에 용융물의 위에 위치한 내화 벽 또는 천장에 매달려 있다.
이 박판(40)은 구멍이 뚫어져 있으며, 버너(5)에 의해서 관통될 수 있도록 하기 위해 수평 영역에서 바닥 벽(4)이 라이닝되어 있을뿐만 아니라, 이 박판의 모든 다른 벽에서 구멍에 균일한 칸막이가 구비되어 있는데 : 이 구멍은 그래서 내화 재료와 용융 유리 사이의 접촉을 방해하지 않지만, 이 박판은 내화 재료 근처에서 유리의 대류 운동을 기계적으로 방해하며 그래서 내화 재료의 마모 속도를 감소시키게 된다. 라이닝(40)의 벽에 있는 구멍(41)들은, 바닥 벽을 라이닝하는 구멍들과는 별도로, 원통형인 것이 바람직하며 다양한 치수로 되어있고, 바닥 벽측상의 벽에 있는 구멍들은 버너(5)가 이 구멍들을 통과하는 것이 허용될 수 있는 충분한 크기의 구멍(42)들을 최소한 포함한다. 유리가 채널(20a)을 통해서 제거될 수 있도록 상기 라이닝(40)은 상기 챔버의 하류방향의 횡 벽을 라이닝하는 벽에 (43 위치에서) 또한 넓게 구멍이 뚫어져야 한다. 배치 재료를 도입하기 위해서 영역(1')에도 똑같이 적용되며 : 내화 재료로 만들어진 벽에 형성된 구멍과 몰리브덴으로 만들어진 라이닝 사이에 반드시 상보성이 있게된다.
이 몰리브덴 라이닝은 그 자체로 하나의 발명이며, 이것은 임의의 후속하는 정제가 수행되는 방법과 관계없이 액침된 버너에 의한 용융을 위한 챔버와 결합하는데 특히 적합하다. (앞의 도면에 도시되어 있는 내화 재료의 외부 측면 상에서 또는 유리 측의 냉각에도 똑같은 것이 적용된다).
유리가 용융 챔버로부터 추출되는 방법에 있어서 도 1과 비교하여 또 다른 차이점이 존재한다. 도 2의 경우에, 수평의 제 1 부분(20(a))과, 수직의 제 2 부분(20(b)) 및 원심 분리기(21) 장치로 나와있는 수평의 제 3 부분(20(c))으로 분리되는 공급 파이프(20)에 의해 약간 "높은 곳(higher up)"에서 유리가 추출된다. 유리로 하여금 채널이 있는 위치로 상승하도록 하고 그래서 원심 분리기에 공급할 수 있도록 하기 위해서, 최소한 상기 채널의 영역(20(b))이 적절하게 감소된 압력, 예를 들면 0.5 대기압으로 되는 것이 필요하다. 또 다른 변형은 용융 챔버로부터 상단에서 추출되는 용융 유리를 포함하며, 예를 들면 유리 제조 분야의 당업자에 잘 공지된 바와 같이 액침된 채널 수단에 의한 것이 있다.
도 3은 용융 챔버(2)로부터 추출되는 용융된 포말성 유리를 공급하기 위한 채널(20)의 수평 영역(20(c))에 초점을 맞추고 있으며, 이 채널은 원심 분리기(21)의 몸체에 유리를 공급한다. 상기 원심 분리기는 피스(23)와 금속 플레이트(24) 사이에 있는 상부 부분(22)과, 금속 플레이트(24)의 아래에 있는 하부 부분(30)을 구비한다. 상기 피스(23)는 중공이며(hollow), 다시 말하면 유동 속도와, 원심 분리기(21)로 들어가는 유리의 수두 손실을 조절하는 것을 가능하게 하는 슬롯이 구비되어 있는 실린더이다. 유리는 예를 들면 0.1 바(bar) 또는 0.1 대기압과 같이 부분 진공이 설정되어 있는 상부 부분(22)으로 또한 들어간다. 상기 채널(20)의 정지 부분과 상기 몸체(21)의 회전 부분 사이의 결합부(25)와 관련하여 의문점이 발생하게 된다.
첫 번째 해결법은 "동적인(dynamic)" 밀봉재를 채택하는데 있다. 원심력 때문에, 상기 중공 피스(23)를 빠져나가는 포말성 유리는 상기 영역(26)에서 "상승"하는 경향이 있으며 상기 접합부(25)와 비어있는 높이에 있는 공간을 통해서 자연적으로 빠져나가게 되며 - 그래서 밀봉 기능을 제공하는 것은 지속적으로 분사되는 유리 자신이다. 가동 조립체(21)와 고정 조립체(20) 사이의 공간을 조절함으로써 분사된 유리의 유동 속도가 제한되거나 조절될 수 있다.
또 다른 해결법은 상기 접합부(25)에 적절한 합성의 소위 회전 밀봉재를 위치시키는데 있다. 이 밀봉재는 실리콘-오일 타입의 매우 낮은 증기압을 갖는 액체를 사용하는 액체-링 회전 밀봉재일 수 있는데, 작동 원리는 액체-링 진공 펌프의 원리와 동일하며 - 원심분리기의 내부에 존재하는 부분 진공과는 반대로 감소 압력하에서 작동한다.
그리고 나서 유리는 상기 플레이트(24)에 있는 구멍들을 통해서 통기 라인(27)이 구비되어 있는 상기 영역(23)으로 흘러 들어간다. 상기 부분이 완전히 유리 속으로 액침된 상기 플레이트는 몰리브덴으로 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 원심 분리기의 상기 몸체의 내부 벽의 외부 라이닝은 단열재(31)를 포함하는 전기 주조 내화 부분(32)을 포함할 수 있는데, 이 단열재는 원심력에 의해서 분쇄되지 않도록 통합되어 있다. 또한 상기 부분(30)의 내부(또는 불연속적인) 벽 주위를 둘러싸는 노치 또는 그루브(28)가 구비되어 있는데, 내화 재료를-함유하는 종류의 유리의 밀도보다 큰 밀도를 갖는 모든 고체 입자가 걸리도록 한다. 이것은 원심분리기 내부에서 유리의 위방향으로의 유동이 다음과 같은 방법으로 발생하기 때문인데 : 상기 플레이트(24)는 상기 원심 분리기를 두 부분으로 분할시키며 유리의 원심력으로 하여금 원심력이 없을 때 및 감소된 압력이 작용하지 않을 경우 필요한 높이에 대해서 상기 장치의 높이를 감소시키는 얇은 층이 되도록 한다. 유리가 위방향으로 똑바로 흐르도록 하는 한가지 조건은 두 포물선의 꼭지점 사이의 거리에 해당하는 유리의 압력이 수두 손실의 합 및 상기 부분(22)내에서의 감소된 압력과 실행이 가능한 상기 부분(23)에 내에서의 주위 압력 차의 합보다 크게 되는 것이다. 그래서 상기 플레이트(24)를 통하여 흐르는 유리는 박판 층 형태의 상기 부분(30)의 내부 벽에 대해서 압착하게 되며, 그리고 나서 유리보다 밀집한 고체 입자들이 상기 벽에 대해서 뿌려지게 되며 그루브(28)에 걸려지게 되는데 이곳에서 더 이상 그루브의 밖으로 나올 수 없게 된다. 다른 한편으로, 기포들은 커지며 원심 분리기 몸체 내부 방향으로의 구심력의 작용 하에 파열하게 된다. 결국은, 상기 부분(30)의 최하 부분에서, 상단이 거의 깔때기(29) 형상을 갖는 채널을 통하여 상기 정제된 유리가 추출된다. 표준 작동 조건하에서, 유리-재가열 수단을 제공하는 것은 필요하지 않으며, 회전 속도는 약 분당 700 회전이 될 것이며, 원심분리기의 높이 h는, 예를 들면 1 내지 3미터이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 따른 정제 장치의 가능한 변형을 매우 단순한 방법으로 도시하고 있으며, 이것은 대기압 상태의 공급 채널(20c)과 감소된 압력 상태의 원심 분리기(21)의 몸체 사이의 접합 영역(40)에 초점을 맞추고 있는데 : 수두 손실과 원심 분리기(21)에서 정제될 유리의 입구 압력을 조절할 수 있는 피스톤(41)이 도시되어 있다. 바람직하게는 원통형의 구멍이 균일하게 뚫어져 있는 몰리브덴 메쉬(mesh)(43)는 상기 원심 분리기로 연결된 채널(20c)에 있는 출구(42)에 삽입되어 있으며, 이 메쉬는 원심 분리기로의 이송 금형 역할을 하며 유입하는 유리를 다수의 작은 유리 유동으로 분할하는데, 이는 도면 번호(44)에 의해 매우 도시적으로 그려져 있으며, 예를 들면 직경이 거의 1 내지 몇 mm를 갖는다. 상기 메쉬(43)는 그래서 유동 분할 장치의 역할을 하며, 각각의 유동(44)에 포함된 기포들은 이 기포들이 훨씬 큰 단면을 갖는 유리 유동에 포함되어 있을 때보다 더 신속하게 제거된다. 이러한 작은 유동(44)이 감소된 압력의 사용과 결합되면 유리에 있는 기포들이 지극히 빠르게 파열되도록 하는 것을 가능하게 한다. 상기 기포들이 제거된 상기 유동(44)들은 원심력 때문에 원심 분리기의 내부 벽 상에 유착하는 작은 물방울의 형태로 상기 원심 분리기(21)의 바닥에 있게된다.
상기 유동 분할 장치의 사용은 도 1에 도시된 바와 같이, 정지 상태의 정제 장치에서 정제가 수행되는 경우에 또한 이점을 갖는다.
두 가지 경우(정지 또는 원심 정제 장치)에 있어서, 현재 이용할 수 있는 용융/정제 장치의 크기는 엄청나게 감소될 수 있다는 것이 명백하다. 정지 정제 장치 및 원심 정제 장치의 두 가지 경우 모두에 있어서, 질소 진공 상태가 되는 부분 진공 상태에 대해 유리하다는 것이 추가로 주지될 수 있는데, 이것은 기포의 파열을 용이하게 하며 원심 정제 장치의 상기 부분(24)과 같은 금속 부분들에 대해 덜 손상을 주게 된다. 유리화할 수 있는 재료에 정제 촉진제를 첨가하는 것이 또한 유리한데, 이 정제 촉진제의 기능은 위에 기술되어 있는데, 특히 작은 입자 크기를 갖는 코크스, 황산염, 질산염 또는 플루오르와 같은 것이 있다.
추가적으로, 용융 챔버 및/또는 정제 컴파트먼트에서 선택적으로 사용되는 몰리브덴은 플래티넘을 포함할 수 있다는 것이 주지되어야 한다.
액침된 버너에 의한 용융과 감소된 압력을 사용하는 정제 단계의 결합이 지극히 유리하지만, 본 발명은 이 두 측면이 별도로 취해지는 것에도 또한 관련된다는 것을 강조하는 것이 중요하다. 그래서, 액침된 버너에 의한 용융과 표준 정제 단계의 결합에 의한 방법 및, 반대로, 감소된 압력에 의한 정제 단계가 종래 기술의 가열 수단을 사용하는 용융 단계에 이어지는 방법의 사용이 바람직할 수 있으며, 위에서 강조된 시너지 효과가 더 이상 얻어질 수 없다 하더라도 본 발명의 범주 내에 여전히 남아있게 된다.
더 이상 일반 개념의 용어로 임의의 정제를 이용하지 않고 액침된 버너에 의한 용융 방법의 사용이 바람직할 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 이것은 섬유화(fiberizing)하는 분야의 경우에 해당될 수 있는데, 여기서는 내부 원심 섬유화 기계에 액침된 버너에 의한 용융을 이용하여 얻어진 포말성 유리를 직접 공급하는 것을 생각해 볼 수 있으며, 이 원심법은 반드시, 사실상 유리의 정제로 달성되는, 상기 섬유화 기법에 의해서 이행되어야한다. 예를 들면 빌딩 산업에 있어서 단열재로서 사용되는 포말성 유리를 제조하는 목적으로 용융 작업으로부터 나오는 포말성 유리의 직접 부유(floatation)를 또한 생각해 볼 수 있다.
상기 방법의 용융을 유리/금속 또는 유리/플라스틱 복합 제품의 재활용에 적용하는 것이 또한 가능하며, 위에 언급된 바와 같이, 사용 가능한 유리를 생산하거나 종래의 유리-제조 노에 공급하기 위한 파유리를 생산하기 위한 것에 적용이 가능하다(특히, 더 종래 기술의 유리화할 수 있는 재료의 나머지에 대한 이러한 복합 제품의 비율에 따라 달라진다).

Claims (34)

  1. 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정에 있어서,
    상기 유리화할 수 있는 재료를 용융하는데 필요한 열에너지의 전부 또는 일부가 적어도 하나의 산화제 가스를 구비하는 연료(들)의 연소에 의해서 공급되는데, 상기 연료(들)/가스 또는 상기 연소로부터 발생하는 가스 생성물이 상기 유리화할 수 있는 재료(7)의 질량 높이보다 아래로 분사되는 것과,
    용융 후에 상기 유리화할 수 있는 재료의 정제는 상기 재료를 대기 이하 압력에 놓이게 하는 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 산화제는 공기, 산소-농축 공기 또는 산소를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 연료는 연료용 오일 또는 천연가스 타입의 탄화수소계 및/또는 수소를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리화할 수 있는 재료는 배치(batch) 재료 및/또는 파유리(cullet) 및/또는 유리화할 수 있는 파쇄 및/또는 가연성 요소, 특히 유리-플라스틱 복합재, 유리-금속 복합재, 유기 재료, 또는 석탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리화할 수 있는 재료의 용융은 버너(5)들이 구비되어 있는 하나 이상의 용융 챔버(20)에서 일어나는데, 상기 버너의 연소 영역(6) 또는 연소 가스가 용융될 상기 유리화할 수 있는 재료(7)의 질량 내에서 발생하도록 상기 버너(5)가 상기 용융 챔버(2)의 측벽을 관통하며 및/또는 바닥 벽(4)을 관통하며 및/또는 천장(3)이나 상부 구조물로부터 매달려있는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제 가스(들)를 갖는 화석 연료의 연소에 의해 생성되는 상기 연소 영역(6) 및/또는 상기 연소로부터 발생하는 가스들은 상기 유리화할 수 있는 재료(7)를 대류 교란시키는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 연료/연소 가스들이 상기 유리화할 수 있는 재료의 질량 내에 머물러 있도록, 상기 용융 챔버(2)에서 상기 유리화할 수 있는 재료(7)의 질량의 높이 및 연소에 의해 생기는 연소 영역(6)/가스들이 발생하는 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융보다 상기 유리화할 수 있는 재료를 최대 900。C로 예열하는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 약 0.5 내지 2 g/㎤의 밀도, 특히 1 내지 2 g/㎤의 밀도를 갖는 포말 상태인 유리 타입의 용융된 유리화할 수 있는 재료 상에서 상기 정제 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  10. 제 9항에 있어서, SO3형태의 중량비로 최대 100ppm의 황산염 함유량을 가지며 및/또는 대부분의 기포들의 직경이 최소 200㎛인 포말 상태인 유리 타입의 용융된 유리화할 수 있는 재료 상에서 상기 정제가 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리화할 수 있는 재료는 특히, 바람직하게는 200㎛보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 코르크 타입의 환원성 첨가제, 황산염, 또는 플루오르 - 또는 할로겐화물 타입의 염소를 기초로 한 첨가제, 또는 NaNO3타입의 질산염과 같은 정제 촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리화할 수 있는 재료의 전체 또는 일부가 용융될 상기 유리화할 수 있는 재료의 질량 높이보다 아래에 있는 용융 챔버(2)로 도입되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 질소 타입의 불활성 가스로 농후하게 된 공기의 환경에서, 또는 질소 타입의 불활성 가스를 기초로 한 환경에서 감소된 압력하에서 상기 정제 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 상기 정제의 일부분이 수행되는 대기 이하 압력이 0.5 대기압(atm)보다 작거나 같은, 특히 약 0.3 atm 내지 0.01 atm인 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 및/또는 정제가 최대 1400。C, 특히 최대 1380 또는 1350。C에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제가 상기 용융 챔버(2)의 하류 방향에 위치하고 적어도 일 영역(14)이 대기 이하의 압력에 놓이는 하나 이상의 정지 컴파트먼트(21)에서 이루러지는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  17. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제는 상기 용융 챔버(2)의 하류 방향에 위치하고 원심 정제를 보장하기 위해 회전이 가능한 하나 이상의 컴파트먼트(21)에서 이루어지되, 상기 컴파트먼트의 적어도 한 영역(22)이, 특히 최상단이, 대기 이하의 압력에 놓이는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제 공정.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 따른 공정을 수행하도록 의도된 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치 장치에 있어서,
    연료(들)와 공기 또는 산소 타입의 산화제(들)가 공급되는 버너(5)들이 구비되어 있는 하나 이상의 용융 챔버(20)로서, 상기 연료들/가스들 또는 상기 버너들의 연소로 발생하는 가스들이 상기 용융 챔버로 도입된 유리화할 수 있는 재료의 질량(7) 높이보다 아래로 분사되도록 상기 버너들이 위치되는, 하나 이상의 용융 챔버(2)와,
    상기 용융 챔버(2)의 하류 방향에 하나 이상의 대기이하-압력 영역을 포함하는 하나 이상의 정제 컴파트먼트(9, 21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 용융 챔버(2)는 용융될 유리화할 수 있는 재료의 질량의 높이보다 아래로 유리화할 수 있는 재료를 도입하는 하나 이상의 수단을 구비하되, 특히 상기 수단 중 두 개 이상이 바람직하게는 이송 나사 타입의 공급 수단과 결합된 하나 또는 그 이상의 개구부의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서, 상기 용융 챔버(2)의 벽, 특히 용융될 유리화할 수 있는 재료의 질량과 접촉하도록 되어있는 벽들은 물 형태의 유체를 포함하는 냉각 시스템과 결합된 내화 재료를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  21. 제 18 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 챔버(2)의 벽, 특히 용융될 유리화할 수 있는 재료의 질량과 접촉하도록 되어있는 벽들은 몰리브덴 타입의 금속에 의해서 라이닝(lining)되어 있는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 라이닝은 내화 재료를 포함하는 벽으로부터 일정 거리에서 고정되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  23. 제 21항 또는 제 22항에 있어서, 상기 라이닝은 용융된 재료와 접촉하기 위해 연속적이거나 구멍이 뚫어져 있는 표면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  24. 제 18항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 챔버(2)의 상기 버너(5)들 중 몇 개 이상이 연소에 참여하지 않는 유체를 산화제 및/또는 연료의 대용으로 특히, N2타입의 불활성 가스 및/또는 물 타입의 냉각재를 유리화할 수 있는 재료의 질량으로 분사될 수 있도록 또한 설계되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  25. 제 18항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제 컴파트먼트(9)는 정지되어 있고 수직으로 방향 설정되는 것과, 상기 정제 컴파트먼트는 상기 컴파트먼트의 벽들에 의해서 두 개 이상의 채널을 한정하는 거의 수직의 내부 칸막이(13)를 포함하는데, 상기 채널들은, 연속적으로, 상기 용융된 유리화할 수 있는 재료가 상승 경로를 따라가도록 강제하는 제 1 채널(14)과 상기 용융된 유리화할 수 있는 재료가 하강 경로를 따라가도록 강제하는 제 2 채널(15)인 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 제 1 채널(14)은 최소한 부분적으로 대기 이하 압력에 놓이는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  27. 제 25항 또는 제 26항에 있어서, 상기 정제 컴파트먼트(9, 21)의 입구에서 용융된 유리화할 수 있는 재료의 수두 손실을 조절/통제하기 수단을 하나 또는 그 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  28. 제 18항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제 컴파트먼트는 정지되어 있고 수직으로 방향 설정되는 것과, 상부에서 정제될 용융된 재료를 도입하기 위한 수단과 하부에서 정제된 재료를 제거하기 위한 수단을 포함하는데, 상기 재료는 상기 컴파트먼트 내부의 모든 위치에서 주로 연직 아래방향 경로로 따라가는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  29. 제 18 내지 제 24항 중 한 항에 있어서, 상기 정제 컴파트먼트는 원심 정제를 보장하기 위하여 회전이 가능한 하나 이상의 장치(21)를 포함하되, 상기 장치의 내부 벽은 상기 장치의 중심부에 있는 중공의 수직 원통 형상을 거의 한정하는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 장치는 대기 이하 압력의 상부 영역(22)과 주위 압력의 하부 영역(30)을 포함하되, 상기 두 영역은 하나 또는 그 이상의 구멍이 뚫어져 있는 금속 플레이트(24)를 포함하는 형태의 하나 또는 그 이상의 기계적 수단에 의해 서로로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  31. 제 29항 또는 제 30항에 있어서, 상기 장치(21)는 유동-채널 형태의 정지 공급 수단(20)에 의해 상부 부분에서 용융된 유리화할 수 있는 재료가 공급되며, 상기 정지 공급 수단(20)과 상기 장치(21) 사이에 "동적인(dynamic)" 밀봉재 또는 회전 밀봉재 형태의 밀봉 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  32. 제 29항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 하나 또는 그 이상의 고체 입자를 걸러내기 위한 수단을 구비하되, 상기 수단은 상기 장치의 하부 영역(23)에 특히 위치되고 상기 장치의 내부 벽에 만들어진 노치/그루브 형태인 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  33. 제 29항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(21)의 회전 속도는 100 내지 1500 회전/분(RPM) 인 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
  34. 제 29항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(21)에는 고정된 기계적 수단 또는 상기 장치의 회전을 따라가며 포말을 분쇄하며 상기 장치의 하부 영역(23)으로 내몰게 하는 수단이 구비되어 있으며, 특히 상기 장치의 상부 영역(22)에 위치되는 구멍이 뚫어진 배플(baffle)또는 핀(fin) 형태인 것을 특징으로 하는 유리화할 수 있는 재료의 용융 및 정제를 위한 장치.
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