NO332819B1

NO332819B1 - Process for the preparation of glass fabric resting materials

Info

Publication number: NO332819B1
Application number: NO20005000A
Authority: NO
Inventors: Pierre Jeanvoine
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2013-01-21
Also published as: JP2002536277A; SK15802000A3; PL196687B1; CN1281529C; ES2220389T3; KR100715767B1; NO20005000D0; JP4536932B2; WO2000046161A1; AU770901B2; KR20010042446A; EP1068154B1; BR0004634B1; SK286351B6; TR200002899T1; PL343352A1; NO20005000L; EP1068154A1; DE60010807T2; DE60010807D1

Abstract

En fremgangsmåte for fremstilling av forbindelser basert på et eller flere silikater av alkali metaller som Nå og K, og/eller jordalkalimetaller som Ca eller Mg og/eller skjeldne jordarter som Ce, eventuelt i form av blandede silikater som kombinerer jordalkalimetaller som Ca med et eller flere alkalimetaller eller skjeldne jordarter, ved omdanning av silika og halogenider, særlig av et eller flere klorider, eller sulfat eller nitrat, av alkalimetallene og/eller av de skjeldne jordartsmetaller og/eller av jordalkali- metallene, f.eks. NaCI, KC1 eller CeCI4. Den varme som er nødvendig for omdanningen tilveiebringes i det minste delvis fra en eller flere nedsenkede brennere. Det beskrives videre en apparatur for gjennomføring av prosessen og dennes anvendelse.A process for the preparation of compounds based on one or more silicates of alkali metals such as Now and K, and / or alkaline earth metals such as Ca or Mg and / or separated soils such as Ce, optionally in the form of mixed silicates combining alkaline earth metals such as Ca several alkali metals or separated soils, by conversion of silica and halides, in particular of one or more chlorides, or sulphate or nitrate, of the alkali metals and / or of the separated earth metals and / or of the alkaline earth metals, e.g. NaCl, KCl or CeCl4. The heat needed for the conversion is provided at least in part from one or more submerged burners. There is also described an apparatus for carrying out the process and its application.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av visse materialer som kan benyttes for fremstilling av glass. The present invention relates to a method for the production of certain materials that can be used for the production of glass.

Innenfor oppfinnelsens kontekst skal "satsmaterialer" bety alle materialer, vitrifiserbare materialer, naturlige malmer eller syntetiserte produkter, materialer som kommer fra resirkulering av spill-, vrak- eller knust glasstypen og så videre, som kan benyttes i blandingen som skal mate en glassovn. På samme måte skal "glass" bety glass innenfor ordets videste betydning, det vil si ethvert glassaktig matrix-, glasskeramisk- eller keram-materiale. Uttrykket "fremstilling" er ment å bety det uunngåelige trinn omfattende smelting av satsmaterialene og eventuelt alle de etterfølgende/kompletterende trinn med henblikk på raffinering/kondisjonering av det smeltede glass, i den hensikt å gi dette den endelige form, særlig i form av flatt glass (vinduer), hulvare (flasker og kolber), glass i form av mineralull (glassull eller steinull) som benyttes for termiske eller akustiske isolasjonsforhold, eller sogar glass i form av såkalte tekstilgarn som brukes for armeringsformål. Within the context of the invention, "batch materials" shall mean all materials, vitrifiable materials, natural ores or synthesized products, materials that come from recycling of the waste, scrap or broken glass type and so on, which can be used in the mixture to feed a glass furnace. In the same way, "glass" shall mean glass in the broadest sense of the word, i.e. any vitreous matrix, glass ceramic or ceramic material. The term "manufacturing" is intended to mean the inevitable step comprising melting the batch materials and possibly all the subsequent/complementary steps with a view to refining/conditioning the molten glass, with the intention of giving it its final shape, especially in the form of flat glass (windows), hollowware (bottles and flasks), glass in the form of mineral wool (glass wool or stone wool) which is used for thermal or acoustic insulation conditions, or even glass in the form of so-called textile yarns which are used for reinforcement purposes.

Foreliggende oppfinnelse angår mer spesielt de satsmaterialer som trenges for fremstilling av glass med et signifikant innhold av kaliummetaller og særlig natrium, for eksempel glass av typen silika-soda-lime som benyttes for fremstilling av flatt glass. Dets satsmateriale som i dag finner mest utstrakt anvendelse for å tilveiebringe natrium er natriumkarbonat Na2C03, et valg som ikke alltid er uten ulemper. Dette fordi forbindelsen på den ene side kun gir natrium som bidrags element i glasset, idet hele den karbonholdige del dekomponerer og avgis i form av CO2under smelting, og fordi det på den annen side er et kostbart satsmateriale sammenlignet med andre, fordi det er et syntetisk produkt som oppnås ved Solvay-prosessen fra natriumklorid og lime (kalk), en prosess som involverer et antall fremstillingstrinn og som ikke er meget energisparende. The present invention relates more particularly to the batch materials needed for the production of glass with a significant content of potassium metals and particularly sodium, for example glass of the silica-soda-lime type used for the production of flat glass. The charge material which today finds the most extensive use for providing sodium is sodium carbonate Na 2 CO 3 , a choice which is not always without disadvantages. This is because, on the one hand, the compound only provides sodium as a contributing element in the glass, as the entire carbonaceous part decomposes and is emitted in the form of CO2 during melting, and because, on the other hand, it is an expensive batch material compared to others, because it is a synthetic product obtained by the Solvay process from sodium chloride and lime (lime), a process that involves a number of manufacturing steps and is not very energy-saving.

Dette er grunnen til at forskjellige løsninger allerede er foreslått, for som natriumkilde å benytte ikke et karbonat men et silikat, eventuelt i form av et blandet silikat av alkalimetaller (Na) og jordalkalimetaller (Ca) som fremstilles på forhånd. Bruken av denne type mellomprodukt har fordelen av samtidig å gi flere av bestanddelene i glasset og å eliminere dekarboneringsfasen. Det muliggjør også å øke hastigheten på smeltingen av satsmaterialene som helhet og å begunstige homogeniseringen under smeltingen, slik det for eksempel er beskrevet i FR-A-1,211,098 og FR-A-1,469,109. Imidlertid fører dette aspekt med seg et problem med fremstilling av dette silikat og foreslår ingen fullstendig tilfredsstillende synte semetode. This is the reason why different solutions have already been proposed, to use as sodium source not a carbonate but a silicate, possibly in the form of a mixed silicate of alkali metals (Na) and alkaline earth metals (Ca) which are prepared in advance. The use of this type of intermediate has the advantage of simultaneously providing several of the constituents in the glass and of eliminating the decarbonation phase. It also makes it possible to increase the speed of the melting of the batch materials as a whole and to favor the homogenization during the melting, as described for example in FR-A-1,211,098 and FR-A-1,469,109. However, this aspect brings with it a problem with the production of this silicate and suggests no completely satisfactory synthesis method.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er derfor å utvikle en ny fremgangsmåte for fremstilling av denne type silikat og som er spesielt egnet for å tilveiebringe industriell produksjon med en pålitelighet, en effektivitet og et omkostningsnivå som er aksepterbart. The object of the present invention is therefore to develop a new method for producing this type of silicate and which is particularly suitable for providing industrial production with a reliability, an efficiency and a cost level that is acceptable.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er for det første en fremgangsmåte for fremstilling av forbindelser basert på et eller flere silikater av alkalimetaller som Na, K og/eller basert på jordalkalimetaller som Mg eller Ca, og/eller basert på sjeldne jordartsmetaller som Ce, eventuelt i form av blandede silikater som kombinerer minst to av disse elementer, ved omdanning av silika og av halogenider, særlig av et eller flere klorider, sulfater eller nitrater av nevnte alkalimetaller og/eller nevnte jordalkalimetaller og/eller nevnte sjeldne jordartsmetaller, slik som NaCl, KC1 eller CeC14, hvori denne fremgangsmåten videre omfatter tilsetningen av varmen som er nødvendig for omdanningen i det minste delvis tilveiebringes av én eller flere nedsenkede brennere hvis flamme eller flammer utvikles innen selve massen av materialene i løpet av omdanningen. The object of the present invention is, firstly, a method for producing compounds based on one or more silicates of alkali metals such as Na, K and/or based on alkaline earth metals such as Mg or Ca, and/or based on rare earth metals such as Ce, possibly in the form of mixed silicates which combine at least two of these elements, by conversion of silica and of halides, in particular of one or more chlorides, sulphates or nitrates of said alkali metals and/or said alkaline earth metals and/or said rare earth metals, such as NaCl, KC1 or CeC14, wherein this method further comprises the addition of the heat necessary for the conversion being at least partially provided by one or more submerged burners whose flame or flames are developed within the mass of the materials themselves during the conversion.

Innenfor rammen av oppfinnelsen kan alt eller en del av halogenidet erstattes med sulfater eller sogar med nitrat, som kilde for alkali-/jordalkalimetaller eller sjeldne jordarter. Det kan særlig være natriumsulfat, Na2SC>4. Således må de forskjellige utgangsstoffer (halogenider, nitrater, sulfater) ifølge oppfinnelsen ansees som ekvivalente. Within the scope of the invention, all or part of the halide can be replaced with sulfates or even with nitrate, as a source for alkali/alkaline earth metals or rare earth species. It can especially be sodium sulphate, Na2SC>4. Thus, the different starting substances (halides, nitrates, sulfates) according to the invention must be considered equivalent.

Uttrykket "silika" skal her forstås å bety en hvilken som helst forbindelse som hovedsakelig inneholder silika (siliciumdioksyd), Si02, selv om forbindelsen også kan inneholde andre elementer eller andre mindre forbindelser, idet dette som regel er tilfellet når det benyttes naturlige stoffer av typen sand. The term "silica" shall be understood here to mean any compound which mainly contains silica (silicon dioxide), SiO2, although the compound may also contain other elements or other minor compounds, as this is usually the case when natural substances of the type are used sandy.

Uttrykket "nedsenkede brennere" skal her bety brennere som er konfigurert slik at de "flammer" de genererer eller de forbrenningsgasser som stammer fra disse flammer utvikles i reaktoren der omdanningen skjer, i den virkelige masse av materialer som undergår omdanning. Generelt anbringes de slik at de er i flukt med eller rager lett frem fra sideveggene eller fra sålen av reaktoren som benyttes (det henvises her til flammer selv om de ikke strengt sagt er de samme "flammer" som de som produseres av toppbrennere, for enkelhets skyld). The term "immersed burners" shall here mean burners configured so that the "flames" they generate or the combustion gases originating from these flames are developed in the reactor where the conversion takes place, in the actual mass of materials undergoing conversion. In general, they are placed so that they are flush with or protrude slightly from the side walls or from the bottom of the reactor being used (referring here to flames although not strictly speaking the same "flames" as those produced by top burners, for simplicity fault).

Foreliggende oppfinnelse resulterer således i en spesiell gunstig teknologisk løsning for å være i stand til å eksploatere, i industriell målestokk, en kjemisk transformering som allerede ble foreslått av Gay-Lussac og Thénard, nemlig direkte omdanning av NaCl til soda, involvering av reaksjonen av NaCl med silika ved høy temperatur i nærvær av vann, i henhold til følgende ligning: The present invention thus results in a particularly favorable technological solution to be able to exploit, on an industrial scale, a chemical transformation already proposed by Gay-Lussac and Thénard, namely the direct transformation of NaCl into soda, involving the reaction of NaCl with silica at high temperature in the presence of water, according to the following equation:

idet prinsippet omfatter ekstrahering av soda ved å danne silikatet, idet likevekten alltid skiftes i retning av NaCl-dekomponeringen, fordi de to faser er ublandbare. as the principle includes the extraction of soda by forming the silicate, as the equilibrium is always shifted in the direction of the NaCl decomposition, because the two phases are immiscible.

Når natriumsulfat benyttes i stedet for NaCl, er reaksjonen den følgende: When sodium sulfate is used instead of NaCl, the reaction is as follows:

Således dannes først SO3og dette omdannes så til svovelsyre på grunn av varmen og på grunn av vannet som dannes ved forbrenningen ved hjelp av de nedsenkede brennere. Thus, SO3 is first formed and this is then converted into sulfuric acid due to the heat and due to the water that is formed during the combustion using the submerged burners.

Til nå har denne reaksjon forårsaket betydelige prosessproblemer i forbindelse med vanskeligheter ved fremstilling av en grundig blanding av reaktantene og vanskeligheter med henblikk på å sikre at disse erstattes under fremstillingen, også forbundet med vanskeligheter i utslipp av HC1 (eller H2SO4) uten at dette reagerer igjen med det dannede silikat, med henblikk på å trekke ut silikatet og å kunne være i stand til å tilveiebringe tilstrekkelig termisk energi. Until now, this reaction has caused significant process problems in connection with difficulties in preparing a thorough mixture of the reactants and difficulties in ensuring that these are replaced during the preparation, also associated with difficulties in releasing HC1 (or H2SO4) without this reacting again with the silicate formed, in order to extract the silicate and to be able to provide sufficient thermal energy.

Bruken av nedsenkede brennere for å tilveiebringe denne termiske energi løser samtidig de fleste av disse vanskeligheter. The use of submerged burners to provide this thermal energy simultaneously solves most of these difficulties.

Således er det allerede foreslått å benytte oppvarming ved nedsenkede brennere for smelting av vitrifiserbare materialer for fremstilling av glass, for eksempel kan det henvises til US 3,627,504, US 3,260,587 eller US 4,539,034. Imidlertid er bruken av slike brennere i foreliggende oppfinnelses spesifikke kontekst, nemlig syntese av silikater fra salter, ekstremt fordelaktig: dette fordi denne forbrenningsmetode genererer vann og vannet er, slik det er vist ovenfor, uomgjengelig i den ønskede omdanning. På grunn av de nedsenkede brennere er det således mulig å fremstille in situ det vann som er nødvendig for omdanningen, i det minste delvis, selv om det i enkelte tilfeller kan være nødvendig å tilveiebringe ytterligere vann. Det er også klart at det vann som innføres i de andre utgangsstoffer, nemlig silika og salt(er) (for enkelhets skyld vil uttrykket "salter" benyttes i betydningen kloridtype halogenider av alkalimetaller, sjeldne jordarter og eventuelt jordalkalimetaller, som benyttes som utgangsreaktanter), idet disse selvfølgelig er nødvendige for å fremme reaksjonen; Thus, it has already been proposed to use heating by submerged burners for melting vitrifiable materials for the production of glass, for example reference can be made to US 3,627,504, US 3,260,587 or US 4,539,034. However, the use of such burners in the specific context of the present invention, namely the synthesis of silicates from salts, is extremely advantageous: this because this combustion method generates water and the water is, as shown above, indispensable in the desired transformation. Because of the submerged burners, it is thus possible to produce in situ the water necessary for the conversion, at least partially, although in some cases it may be necessary to provide additional water. It is also clear that the water introduced into the other starting materials, namely silica and salt(s) (for simplicity, the term "salts" will be used in the sense of chloride-type halides of alkali metals, rare earths and possibly alkaline earth metals, which are used as starting reactants), as these are of course necessary to promote the reaction;

i tillegg forårsaker forbrenningen som skjer på grunn av de nedsenkede brennere sterk turbulens og sterke konveksjonsbevegelser i materialet som undergår reaksjonen, rundt hver "flamme" eller "flammene", og/eller hver av strålene av gass som kommer fra hver av brennerne. Som et resultat sikrer man derfor, i det minste delvis, en heftig omrøring mellom reaktantene, en omrøring som er nødvendig for å garantere grundig blanding av de forskjellige reaktanter, og særlig de som innføres i fast (pulver) form som silika og salter; in addition, the combustion occurring due to the submerged burners causes strong turbulence and strong convective movements in the material undergoing the reaction, around each "flame" or "flames", and/or each of the jets of gas coming from each of the burners. As a result, therefore, one ensures, at least in part, a vigorous stirring between the reactants, a stirring which is necessary to guarantee thorough mixing of the different reactants, and especially those introduced in solid (powder) form such as silica and salts;

nedsenkede brennere er også spesielt fordelaktige ut fra et rent termisk standpunkt, fordi de gir varme direkte til det punktet hvor denne behøves, nemlig i massen av produkter som undergår reaksjonen. Derved minimaliseres energitap, fordi de er tilstrekkelig kraftige og effektive til at reaktantene kan nå de relativt høye temperaturer som er nødvendige for smeltingen/omdanningen, nemlig temperaturer på minst 1000°C og særlig rundt 1200°C; submerged burners are also particularly advantageous from a purely thermal point of view, because they provide heat directly to the point where it is needed, namely in the mass of products undergoing the reaction. Energy loss is thereby minimized, because they are sufficiently powerful and efficient for the reactants to reach the relatively high temperatures necessary for the melting/transformation, namely temperatures of at least 1000°C and especially around 1200°C;

videre er dette en oppvarmingsmåte som er spesielt miljøvennlig, idet man så langt som mulig reduserer ethvert utslipp av NCvtype gasser. furthermore, this is a method of heating that is particularly environmentally friendly, since any emission of NCv type gases is reduced as far as possible.

Man kan derfor konkludere med at effektiviteten ved disse brennere på ethvert nivå One can therefore conclude that the efficiency of these burners at any level

(blandingens kvalitet, utmerket varmeoverføring og en av reaktantene som genereres in situ) betyr at omdanningen sterkt begunstiges, idet dette skjer uten at det nødvendigvis er et krav om å oppnå ekstremt høye temperaturer. (the quality of the mixture, excellent heat transfer and one of the reactants being generated in situ) means that the conversion is greatly favored, as this occurs without necessarily requiring extremely high temperatures to be achieved.

Oksydasjonsmidlet som velges for å mate den eller de nedsenkede brennere kan ganske enkelt være luft. Imidlertid er et oksydasjonsmiddel i form av oksygenanriket luft eller sogar i det vesentlige i form av oksygen alene foretrukket. En høy oksygenkonsentrasjon er fordelaktig av forskjellige grunner: volumet av brenngasser reduseres og dette er gunstig ut fra et energistandpunkt, og man unngår enhver risiko for for stor fluidisering av materialene som undergår reaksjonen og som kan forårsake at de rettes mot overstrukturen eller taket der omdanningen skjer. Videre er de oppnådde "flammer" kortere og av høyere emissivitet, noe som tillater hurtigere overføring av energien til de materialer som undergår smelting/omdanning. The oxidizing agent chosen to feed the submerged burner(s) may simply be air. However, an oxidizing agent in the form of oxygen-enriched air or even essentially in the form of oxygen alone is preferred. A high oxygen concentration is advantageous for various reasons: the volume of combustion gases is reduced and this is favorable from an energy point of view, and any risk of excessive fluidization of the materials undergoing the reaction which could cause them to be directed towards the superstructure or the roof where the transformation takes place is avoided . Furthermore, the "flames" obtained are shorter and of higher emissivity, which allows a faster transfer of the energy to the materials undergoing melting/transformation.

Når det gjelder valget av brennstoff for den eller de nedsenkede brennere, er det to muligheter som kan være alternativet eller benyttes i kombinasjon: det er mulig å velge flytende brennstoff av brenseloljetypen eller et gassformig brennstoff av naturgasstypen (for det meste metan), propan eller hydrogen; When it comes to the choice of fuel for the submerged burner(s), there are two possibilities that can be the alternative or used in combination: it is possible to choose liquid fuel of the fuel oil type or a gaseous fuel of the natural gas type (mostly methane), propane or hydrogen;

det er også mulig å benytte et brennstoff i fast form inneholdende karbon, for eksempel kull, eller et hvilket som helst materiale inneholdende hydrokarbon, eventuelt klorerte polymerer. it is also possible to use a fuel in solid form containing carbon, for example coal, or any material containing hydrocarbon, possibly chlorinated polymers.

Valget av oksydasjonsmiddel og valget av brennstoff for brennerne har innflytelse på arten av de oppnådde produkter bortsett fra silikatene. Når således brennerne mates med oksygen og naturlig gass, inntrer skjematisk de to følgende reaksjoner: (ut fra den enkleste situasjon der det er ønskelig å lage natriumsilikatet fra NaCl, men det er mulig å transponere den til alle andre tilfeller, uansett om man fremstiller K-silikatet, Ce-silikatet eller silikater inneholdende Ca eller Mg, og så videre): The choice of oxidizing agent and the choice of fuel for the burners have an influence on the nature of the products obtained, apart from the silicates. Thus, when the burners are fed with oxygen and natural gas, the following two reactions occur schematically: (based on the simplest situation where it is desirable to make the sodium silicate from NaCl, but it is possible to transpose it to all other cases, regardless of whether K -silicate, Ce silicate or silicates containing Ca or Mg, and so on):

Disse to reaksjoner kan kombineres til en enkelt reaksjon, These two reactions can be combined into a single reaction,

Når det benyttes et karbonholdig brennstoff av fast type, alltid med et oksydasjonsmiddel av oksygentypen, kan man skrive følgende ligning: When a carbonaceous fuel of a solid type is used, always with an oxidizing agent of the oxygen type, the following equation can be written:

Denne gang er det som fremstilles derfor ikke lenger HC1 men klor (CI2) som biprodukter av omdanningen. This time what is produced is therefore no longer HC1 but chlorine (CI2) as by-products of the transformation.

Det er derfor klart fra disse forskjellige reaksjonsbalanser at den omdanning som oppfinnelsen tar sikte på også genererer halogenholdige derivater og mest spesielt de anvendbare klorholdige derivater som HC1 eller CI2(eller H2SO4) som finnes i brenngassene. Det er mulig med to operasjonsveier: den ene omfatter å behandle disse en gang til som avløp. Således er det mulig å nøytralisere HC1 med kalsiumkarbonat, CaC03, som benyttes for fremstilling av CaCh og som så eventuelt kan benyttes (for eksempel for å fjerne sne fra veier); It is therefore clear from these different reaction balances that the transformation which the invention aims at also generates halogen-containing derivatives and most especially the usable chlorine-containing derivatives such as HC1 or CI2 (or H2SO4) which are found in the combustion gases. Two operational paths are possible: one involves treating these once more as sewage. Thus, it is possible to neutralize HC1 with calcium carbonate, CaC03, which is used for the production of CaCh and which can then possibly be used (for example to remove snow from roads);

den andre måte er å betrakte omdanningen ifølge oppfinnelsen som et middel for fremstilling av HC1 eller CI2i industriell målestokk, idet dette er basiskjemikalier som finner hyppig anvendelse i den kjemiske industri. (Det er mulig, særlig når det gjelder det klor som oppnås elektrolytisk, og som er nødvendig for fremstilling av klorerte polymerer av PVC- eller polyvinylklorid-typen, å gjennomføre erstatning med det HC1 eller det Cb som fremstilles i henhold til oppfinnelsen). I dette tilfelle vil det så være nødvendig å ekstrahere disse fra brenngassene og etablere en industriell produksjonslinje for HC1 eller Cb, for eksempel ved å innarbeide apparaturen for å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen direkte i et kjemisk industrianlegg som trenger disse typer klorerte produkter. Anvendelse av de klorerte derivater som dannes, gjør det således mulig ytterligere å redusere omkostningene for satsmaterialene inneholdende alkalimetaller som er nødvendige for fremstilling av glass. the other way is to consider the conversion according to the invention as a means of producing HC1 or CI2 on an industrial scale, as these are basic chemicals that find frequent use in the chemical industry. (It is possible, especially when it comes to the chlorine that is obtained electrolytically, and which is necessary for the production of chlorinated polymers of the PVC or polyvinyl chloride type, to carry out replacement with the HC1 or the Cb that is produced according to the invention). In this case, it will then be necessary to extract these from the combustion gases and establish an industrial production line for HC1 or Cb, for example by incorporating the apparatus to carry out the method according to the invention directly in a chemical industrial plant that needs these types of chlorinated products. Use of the chlorinated derivatives that are formed thus makes it possible to further reduce the costs of the batch materials containing alkali metals which are necessary for the production of glass.

Et første oppsett for silikatene som fremstilles ifølge oppfinnelsen er relatert glassfremstillingsindustrien: de kan, i det minste delvis, erstatte de konvensjonelle satsmaterialer som gir alkalimetaller eller sjeldne jordarter, mer spesielt med henblikk på natrium, ved i det minste delvis å erstatte CaC03med Na2S03. Silikatene ifølge oppfinnelsen kan derfor benyttes for å mate en glassovn og dette skjer spesielt på to forskjellige måter: den første omfatter å behandle silikatene som dannes for å gjøre dem kompatible for anvendelse som vitrifiserbare satsmaterialer for glassovner: dette involverer derfor ekstrahering fra reaktoren og generelt "kold"-konvertering til en pulverformig fast fase, spesielt via et granuleringstrinn ved bruk av teknikker som er velkjent i glassfremstillingsindustrien. Det er derfor en fullstendig separering mellom silikat-fremstillingsprosessen og glass-fremstillingsprosessen, med egnet dannelse, og eventuell lagring/transport av det dannede silikat før dette mates til glasovnen; A first setup for the silicates produced according to the invention is related to the glass manufacturing industry: they can, at least partially, replace the conventional batch materials that provide alkali metals or rare earths, more particularly with regard to sodium, by at least partially replacing CaC03 with Na2S03. The silicates according to the invention can therefore be used to feed a glass furnace and this happens in particular in two different ways: the first involves treating the silicates that are formed to make them compatible for use as vitrifiable batch materials for glass furnaces: this therefore involves extraction from the reactor and generally " cold" conversion to a powdery solid phase, particularly via a granulation step using techniques well known in the glassmaking industry. There is therefore a complete separation between the silicate-making process and the glass-making process, with suitable formation, and possible storage/transport of the formed silicate before it is fed to the glass furnace;

den andre måten omfatter bruk av silikatet eller silikatene som dannes ifølge oppfinnelsen "varme", det vil si i forbindelse med en glass-fremstillingsprosess som innarbeider et første trinn med fremstilling av silikatet som skal mates, i fremdeles smeltet tilstand, til glassovnen. Således kan silikatet fremstilles i en reaktor forbundet med glassovnen og som utgjør et av "oppstrøms"-områdene i motsetning til de mulige the second way involves using the silicate or silicates that are formed according to the invention "heat", that is to say in connection with a glass-making process that incorporates a first step of making the silicate to be fed, in a still molten state, to the glass furnace. Thus, the silicate can be produced in a reactor connected to the glass furnace and which constitutes one of the "upstream" areas in contrast to the possible

nedstrøms"-områder som er ment for raffinering eller kondisjonering av glasset etter at det er smeltet. "downstream" areas intended for refining or conditioning the glass after it has been melted.

I begge disse situasjoner kan glassovnen være av konvensjonell konstruksjon (for eksempel en elektrisk smelteovn som benytter nedsenkede elektroder, en kronefyrt ovn som arbeider med sideregeneratorer, en endefyrt ovn eller en hvilken som helst ovn som er kjent i glass-fremstillingsindustrien, inkludert ovner med nedsenkede brennere), eventuelt med en konstruksjon og en arbeidsmåte som er modifisert noe for å være egnet for en smelteprosess som ikke involverer karbonat eller med mindre karbonat enn tilfellet er i standard smelteprosesser. In either of these situations, the glass furnace may be of conventional construction (for example, an electric melting furnace using submerged electrodes, a crown-fired furnace operating with side regenerators, an end-fired furnace, or any furnace known in the glassmaking industry, including submerged furnaces burners), possibly with a construction and a working method that has been modified somewhat to be suitable for a smelting process that does not involve carbonate or with less carbonate than is the case in standard smelting processes.

Det skal påpekes at visse silikater andre enn natriumsilikat også er meget fordelaktige for fremstilling ifølge oppfinnelsen. Således gjør oppfinnelsen det mulig å fremstille kaliumsilikat fra KC1 idet dette i det minste økonomisk sett er meget fordelaktig som et satsmateriale inneholdende Si og K for fremstilling av glass kalt "blandede alkali"-glass, det vil si glass som inneholder både Na og K. Disse glass benyttes spesielt for fremstilling av berøringsskjermer, glass for fjernsynsskjermer, blyglass og glass for plasma displaypaneler. It should be pointed out that certain silicates other than sodium silicate are also very advantageous for production according to the invention. Thus, the invention makes it possible to produce potassium silicate from KC1, as this is at least economically advantageous as a batch material containing Si and K for the production of glass called "mixed alkali" glass, i.e. glass containing both Na and K. These glasses are used in particular for the production of touch screens, glass for television screens, lead glass and glass for plasma display panels.

På samme måte tillater oppfinnelsen en mer økonomisk fremstilling av spesielle glass inneholdende additiver for hvilke klor er mindre kostbare enn oksyder. Dette er tilfellet med sjeldne jordarter som cerium og nærvær av ceriumoksyd gir glassene UV skjermingsegenskaper, og sjeldne jordarter av denne type er også inkludert i blandingene av spesialglass med høy elastisitetsmodul for hårde skiver. Oppfinnelsen gjør det således mulig å tilveiebringe et satsmateriale inneholdende Si og Ce, ceriumsilikat, til moderate omkostninger. In the same way, the invention allows a more economical production of special glasses containing additives for which chlorine is less expensive than oxides. This is the case with rare earths such as cerium and the presence of cerium oxide gives the glasses UV shielding properties, and rare earths of this type are also included in the mixtures of special glasses with a high modulus of elasticity for hard discs. The invention thus makes it possible to provide a batch material containing Si and Ce, cerium silicate, at moderate costs.

En annen ytterligere fordel ved oppfinnelsen er at det silika som innføres ved begynnelsen under omdanningen til silikat undergår en viss jernfjerning fordi jernklorid er flyktig: glasset som fremstilles fra dette silikat ved å benytte i det minste en viss mengde av dette silikat vil derfor ha en tendens til å være klarere enn et glass som ikke benytter noe av denne type silikat i det hele tatt. Dette er fordelaktig fra et estetisk synspunkt og tenderer mot å øke solarfaktoren for glasset (i en "flatglass"-anvendelse). Another further advantage of the invention is that the silica introduced at the beginning during the conversion to silicate undergoes some iron removal because iron chloride is volatile: the glass produced from this silicate by using at least a certain amount of this silicate will therefore tend to be clearer than a glass that does not use any of this type of silicate at all. This is advantageous from an aesthetic point of view and tends to increase the solar factor of the glass (in a "flat glass" application).

En andre mulighet for silikatene som fremstilles ifølge oppfinnelsen (bortsett fra de som benyttes som satsmaterialer for glassovner), mer spesielt natriumsilikat, er i detergens- industrien idet natriumsilikat Na2Si03hyppig benyttes i vaskepulver/detergens-blandinger. Another possibility for the silicates produced according to the invention (apart from those used as batch materials for glass furnaces), more particularly sodium silicate, is in the detergent industry, as sodium silicate Na2SiO3 is frequently used in washing powder/detergent mixtures.

En tredje mulighet for silikatene (og eventuelt de klorerte derivater) som dannes ifølge oppfinnelsen er ved fremstilling av spesielle silikaer, vanligvis kalt "precipitert silikat", som for eksempel benyttes i betongblandinger. De silikater som dannes ifølge oppfinnelsen kan således underkastes syreangrep, fortrinnsvis ved saltsyre HC1, som også dannes ved omdanningen ifølge oppfinnelsen, for å precipitere silika i form av partikler med en spesiell partikkelstørrelse: den tilsiktede partikkelstørrelse ligger generelt i nanometerområdet (for eksempel 1-100 nm). A third possibility for the silicates (and possibly the chlorinated derivatives) which are formed according to the invention is in the production of special silicas, usually called "precipitated silicate", which are used, for example, in concrete mixtures. The silicates formed according to the invention can thus be subjected to acid attack, preferably by hydrochloric acid HC1, which is also formed during the conversion according to the invention, in order to precipitate silica in the form of particles with a particular particle size: the intended particle size is generally in the nanometer range (for example 1-100 nm).

Natriumkloridet som også dannes under precipiteringen av silika kan med fordel resirkuleres og igjen mest spesielt tjene som råmateriale for silikatfremstillingen ifølge oppfinnelsen. Dette er en utvidelse av oppfinnelsen der det, ut fra et partikkelformig silika med "grov" partikkelstørrelse (for eksempel 1 mikron eller grovere) igjen oppnås et partikkelformig silika men der partikkelstørrelsen er meget lavere, idet denne kontroll og denne partikkelstørrelse åpner muligheten for et meget vidt område av anvendelser i forskjellige materialer som benyttes i industrien. The sodium chloride which is also formed during the precipitation of silica can advantageously be recycled and again most particularly serve as raw material for the silicate production according to the invention. This is an extension of the invention where, from a particulate silica with a "coarse" particle size (for example 1 micron or coarser) a particulate silica is again obtained but where the particle size is much lower, as this control and this particle size opens up the possibility of a very wide range of applications in different materials used in industry.

For denne tredje mulighet er det mer spesielt interessant å velge et alkalimetallsulfat i stedet for et klorid, vi oppnår H2SO4heller enn HC1, som tjener for syreoppslutning av natriumsilikatet som dannes. Det er denne type syre som benyttes i den kjemiske industri for å fremstille precipiterte silikaer. Det er mer fordelaktig enn HC1 i dette spesielle tilfellet, fordi man unngår ethvert nærvær av restklorider i den oppnådde silika, noe som potensielt er en kilde for korrosjon for dette produkt. For this third possibility, it is more particularly interesting to choose an alkali metal sulfate instead of a chloride, we obtain H2SO4 rather than HC1, which serves for acid digestion of the sodium silicate that is formed. It is this type of acid that is used in the chemical industry to produce precipitated silicas. It is more advantageous than HC1 in this particular case because it avoids any presence of residual chlorides in the silica obtained, which is potentially a source of corrosion for this product.

En fremgangsmåte for fremstilling av precipitert silika ifølge oppfinnelsen kan oppvise de følgende trinn, skjematisk oppsummert: omsetning i en ovn utstyrt med nedsenkede brennere (særlig oksy-gass- eller oksy-hydrogengasser) mellom en silikasand med egnet renhet og natriumsulfat med en mengde vann tilsatt på kontrollert måte avhengig av mengden vann som genereres ved forbrenningen. Natriumsilikatet dannes så i henhold til den ovenfor nevnte reaksjon. Dette evakueres kontinuerlig, det dannede SO3transformeres til H2SO4som gjenvinnes nedstrøms, A method for the production of precipitated silica according to the invention can have the following steps, schematically summarized: reaction in a furnace equipped with submerged burners (especially oxy-gas or oxy-hydrogen gases) between a silica sand of suitable purity and sodium sulfate with an amount of water added in a controlled manner depending on the amount of water generated by the combustion. The sodium silicate is then formed according to the above-mentioned reaction. This is continuously evacuated, the SO3 formed is transformed into H2SO4 which is recovered downstream,

natriumsulfat fremstilles med den egnede SiC>2:Na20-modul blir så oppsluttet med det gj en vundne H2SO4. Silika precipiteres og behandles for å gi det de egnede egenskaper i henold til anvendelsene som gummiadditiver og så videre), sodium sulphate is prepared with the suitable SiC>2:Na20 module is then digested with the resulting H2SO4. Silica is precipitated and processed to give it the appropriate properties in henold for its applications as rubber additives and so on),

under denne reaksjon blir natriumsulfat dannet igjen og kan konsentreres og resirkuleres i ovnen utstyrt med nedsenkede brennere som en kilde for natrium. during this reaction, sodium sulfate is formed again and can be concentrated and recycled in the furnace equipped with submerged burners as a source of sodium.

Man kan se at denne prosess arbeider kontinuerlig i en "lukket sløyfe" hva angår syren og kilden for natrium. Det gjør det mulig å modifisere granulometrien for denne silika og forbruke kun sand og energi. Varme fra eksosgassene og fra kondensasjonen av SO3kan gjenvinnes og derved gi den damp som er nødvendig for å konservere de vandige oppløsninger. It can be seen that this process works continuously in a "closed loop" as regards the acid and the source of sodium. It makes it possible to modify the granulometry of this silica and consume only sand and energy. Heat from the exhaust gases and from the condensation of SO3 can be recovered and thereby provide the steam needed to preserve the aqueous solutions.

Denne type prosess arbeider på en meget tilsvarende måte når man benytter et annet alkali enn natrium eller et annet som et sulfat eller et annet element hvis sulfat er termisk stabilt og kan undergå samme type reaksjon. This type of process works in a very similar way when using an alkali other than sodium or another such as a sulfate or another element whose sulfate is thermally stable and can undergo the same type of reaction.

En annen fordelaktig anvendelse for prosessene angår behandlingen av klorholdige avfall og mer spesielt klorholdig og karbonholdig avfall som klorerte polymerer (PVC osv); smeltingen ved nedsenkede brennere ifølge oppfinnelsen kan pylorysere dette avfall med, som ultimate forbrenningsprodukter, CO2og HC1, idet HC1 eventuelt slik man har sett tidligere kan nøytraliseres eller benyttes per se. Man kan også merke seg at slikt avfall derfor kan tjene som karbonholdig fast brennstoff, noe som således kan tillate at mengden brennstoff som injiseres i brennerene kan reduseres. (Andre typer avfall som støpesand kan involveres). Pyrolysen av disse forskjellige typer avfall er her nok en gang fordelaktig utfra et økonomisk synspunkt fordi deres behandlingsom-kostninger, som er nødvendig, trekkes fra omkostningene for å produsere silikatene ifølge oppfinnelsen. I stedet for således å pyrolysere avfallet kan det også vitrifiseres. Another advantageous application for the processes concerns the treatment of chlorinated waste and more particularly chlorinated and carbonaceous waste such as chlorinated polymers (PVC etc); the melting in submerged burners according to the invention can pyrolyze this waste with, as ultimate combustion products, CO2 and HC1, since HC1 can possibly be neutralized or used per se, as has been seen previously. It can also be noted that such waste can therefore serve as carbonaceous solid fuel, which can thus allow the amount of fuel injected into the burners to be reduced. (Other types of waste such as foundry sand may be involved). The pyrolysis of these different types of waste is here again advantageous from an economic point of view because their treatment costs, which are necessary, are deducted from the costs of producing the silicates according to the invention. Instead of thus pyrolysing the waste, it can also be vitrified.

De avfall som inneholder både klor og organiske materialer kan gjøres inerte utfra et kjemisk synspunkt ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte. Til sanden og klorid (eller dettes ekvivalent) kan det settes faste eller flytende avfall. De samme additiver kan også tilsettes som CaO, alumina eller andre oksyder. Hvis det således er en reell vitrifisering er det vitrifiserte materialet i stand til å stabilisere de mulige mineralmaterialer som inneholdes i disse avfall. Den fremstilte syre kan gjenvinnes i en absorpsjonsprosess som filtrerer dampen og kan resirkuleres. Denne prosess er meget fordelaktig utfra et økonomisk synspunkt. På den ene side blir den vesentlige smeltende komponent tilveiebragt av salt og i det minste en del av den energi som er nødvendig for vitrifiseringen tilveiebringes av selve avfallet. På den annen side gjør dette det mulig å resirkulere syren som dannes. The waste containing both chlorine and organic materials can be made inert from a chemical point of view according to the method of the invention. Solid or liquid waste can be added to the sand and chloride (or its equivalent). The same additives can also be added such as CaO, alumina or other oxides. If there is thus a real vitrification, the vitrified material is able to stabilize the possible mineral materials contained in these wastes. The acid produced can be recovered in an absorption process that filters the vapor and can be recycled. This process is very advantageous from an economic point of view. On the one hand, the essential melting component is provided by salt and at least part of the energy required for vitrification is provided by the waste itself. On the other hand, this makes it possible to recycle the acid that is formed.

Forskjellige typer brennbare avfall kan blandes. For denne anvendelse er det mer hensiktsmessig å fremstille et silikat som er rikt på jordalkalimetaller eller også kun består av jordalkalimetallsilikat: hvis formålet er å gjøre avfallet inert og ikke fremstille et høykvalitetsglass er det fordelaktig å benytte for det meste jordalkalimetallsilikater fordi råstoffene som bærer disse jordalkalimetaller er mindre kostbare enn de som bærer alkalimetaller. Different types of combustible waste can be mixed. For this application, it is more appropriate to produce a silicate that is rich in alkaline earth metals or also consists only of alkaline earth metal silicate: if the purpose is to make the waste inert and not to produce a high-quality glass, it is advantageous to use mostly alkaline earth metal silicates because the raw materials that carry these alkaline earth metals are less expensive than those bearing alkali metals.

Et formål med oppfinnelsen er også apparaturen, ifølge krav 12, for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvilken apparatur fortrinnsvis omfatter en reaktor utstyrt med en eller flere nedsenkede brennere og minst en innretning for innføring av silika og/eller halogenid eller halogenider, sulfater eller nitrater og eventuelt faste eller flytende brennstoff.. Reaktoren ifølge oppfinnelsen er utstyrt med midler for behandling av klorerte avløp eller H2SO4, særlig midler for å gjenvinne HC1 eller Cb, eller nøytralisere HC1 og/eller midler for å separere faste partikler fra de gassformige avløp, for eksempel basert på metallklorid. An object of the invention is also the apparatus, according to claim 12, for carrying out the method according to the invention, which apparatus preferably comprises a reactor equipped with one or more submerged burners and at least one device for introducing silica and/or halide or halides, sulphates or nitrates and possibly solid or liquid fuel.. The reactor according to the invention is equipped with means for treating chlorinated effluents or H2SO4, in particular means for recovering HC1 or Cb, or neutralizing HC1 and/or means for separating solid particles from the gaseous effluents, for example based on metal chloride.

Fortrinnsvis kan de faste eller flytende brennbare stoffer som de ovenfor nevnte avfall innføres i ovnen på samme måte. Det er således mulig direkte i massen av produkter som undergår smelting/reaksjon å innføre i det minste de av utgangsreaktantene som er i stand til fordamping før de har tid til å reagere: man tenker her mer spesielt på natriumklorid NaCl. Man sikrer på denne måte tilstrekkelig oppholdstid for de flytende eller faste brennbare stoffer til å oppnå fullstendig forbrenning. Preferably, the solid or liquid combustible substances such as the above-mentioned waste can be introduced into the furnace in the same way. It is thus possible directly into the mass of products undergoing melting/reaction to introduce at least those of the starting reactants which are capable of evaporation before they have time to react: one thinks here more particularly of sodium chloride NaCl. In this way, sufficient residence time is ensured for the liquid or solid combustible substances to achieve complete combustion.

Fortrinnsvis er veggene i reaktoren og særlig de som er ment for kontakt med de forskjellige reaktanter/reaksjonsprodukter som er involvert i omdanningen, tilveiebragt med ildfaste materialer foret med en metallforing. Metallet må være i stand til å motstå de forskjellige typer korrosive angrep og særlig det som forårsakes av HC1. Titan, et metall fra samme familie, eller en legering inneholdende titan, er foretrukket. Fortrinnsvis tar man sikte på at alle elementer inne i reaktoren eller som rager inn i denne, er basert på denne type metall eller er beskyttet på overflaten med et belegg av dette metall (satsifyllere og nedsenkede brennere). Det er fordelaktig at veggene i reaktoren og særlig alle metalldeler i denne, er forbundet med et fluidsirkulasjonskjølesystem av vannkassetypen. Veggene kan også helt til holdent være laget av metall uten noen eller med meget få standard ildfaste materialer benyttet for konstruksjon av glassovnen Preferably, the walls of the reactor and especially those intended for contact with the various reactants/reaction products involved in the transformation, are provided with refractory materials lined with a metal lining. The metal must be able to resist the various types of corrosive attack and especially that caused by HC1. Titanium, a metal from the same family, or an alloy containing titanium, is preferred. Preferably, it is aimed that all elements inside the reactor or that protrude into it, are based on this type of metal or are protected on the surface with a coating of this metal (satsifillers and submerged burners). It is advantageous that the walls of the reactor, and in particular all metal parts therein, are connected with a fluid circulation cooling system of the water box type. The walls can also be completely made of metal with no or very few standard refractory materials used for the construction of the glass furnace

Veggene i reaktoren definerer f.eks et egnet hulrom av parallelle pipedisk eller sylindrisk form (med kvadratisk, rektangulær eller rund bunn). Fortrinnsvis er det tilveiebragt flere punkter for innføring av utgangsreaktantene, f.eks fordelt på regulær måte i sideveggene av reaktoren og særlig i form av et visst antall satsifyllere. Denne multiplisitet av tilførselspunkter tillater at mengdene reaktanter i hver er begrenset og dette gir en meget mer homogen blanding i reaktoren. The walls of the reactor define, for example, a suitable cavity of parallel pipe disk or cylindrical shape (with a square, rectangular or round bottom). Preferably, several points are provided for the introduction of the output reactants, e.g. distributed in a regular manner in the side walls of the reactor and particularly in the form of a certain number of batch fillers. This multiplicity of supply points allows the quantities of reactants in each to be limited and this gives a much more homogeneous mixture in the reactor.

Reaktoren ifølge oppfinnelsen kan også være utstyrt med forskjellige midler for å behandle klorerte avløp og særlig for gjenvinning eller nøytralisering av avløp av O2-eller HC1 typen eller også H2SO4typen, og/eller med midler for å separere de faste partikler og særlig de som er basert på metallklorider, fra gassformige avløp. Disse midler blir fortrinnsvis anbragt i avløpene som trekker brenngassene fra reaktoren. The reactor according to the invention can also be equipped with different means for treating chlorinated waste water and in particular for recycling or neutralizing waste water of the O2 or HC1 type or also the H2SO4 type, and/or with means for separating the solid particles and especially those based on metal chlorides, from gaseous effluents. These means are preferably placed in the drains that draw the combustion gases from the reactor.

Til slutt er en gjenstand for oppfinnelsen også en fremgangsmåte for fremstilling av glass inneholdende silika og alkalimetalloksyder av Na20- eller K20-typen og/eller jordalkalimetalloksider av CaO- eller MgO-typen og/eller sjeldne jordartsoksider av CeC«2-typen, ved smelting av vitrifiserbare materialer der tilføringen av varme som er nødvendig for smeltingen kommer i det minste fra nedsenkede brennere, hvis flamme eller flammer utvikles innen selve massen av materialene under omdanning, hvori fremgangsmåten videre omfatter at de vitrifiserbare materialer inneholdende alkalimetaller av Na eller K, eller jordalkalimetall av Ca eller Mg eller sjeldne jordartsmetaller av Ce, i det minste delvis er i form av halogenider, særlig klorider eller sulfater eller nitrater av nevnte elementer, så som NaCl, KC1, CeCU eller Na2S04. Finally, an object of the invention is also a method for producing glass containing silica and alkali metal oxides of the Na20 or K20 type and/or alkaline earth metal oxides of the CaO or MgO type and/or rare earth oxides of the CeC«2 type, by melting of vitrifiable materials where the supply of heat necessary for the melting comes at least from submerged burners, the flame or flames of which are developed within the mass of the materials being converted, wherein the method further comprises that the vitrifiable materials containing alkali metals of Na or K, or alkaline earth metal of Ca or Mg or rare earth metals of Ce, at least partly in the form of halides, especially chlorides or sulphates or nitrates of said elements, such as NaCl, KC1, CeCU or Na2SO4.

I dette tilfellet ligger oppfinnelsen i det faktum at satsmaterialene inneholdende alkalimetaller av Na- eller K-typen eller jordalkalimetall typen eller sjeldne jordarter av Ce-typen, i det minste delvis foreligger i form av halogenider og særlig klorider av disse elementer, f.eks NaCl, KC1 eller CeCLteller sulfater eller nitrater. Dette er det andre hovedaspekt ved oppfinnelsen der alt skjer som om silikatet, beskrevet tidligere som "in situ", ble fremstilt under den virkelige prosess med smelting av de vitrifiserbare materialer for å produsere glass. Den økonomiske fordel ved å erstatte alt eller deler særlig av natriumkarbonatet med NaCl er klart. I dette tilfellet er de samme fordeler som de som er nevnt ovenfor i forbindelse med silikatfremstilling uavhengig av glassfremstilling, nemlig spesielt det lavere jerninnhold i glasset, mulig anvendelse av klorerte (halogenerte) derivater som fremstilles, pyrolyse eller vitrifisering av avfall idet det siste i tillegg eventuelt er egnet som fast brennstoff, og så videre. In this case, the invention lies in the fact that the batch materials containing alkali metals of the Na or K type or alkaline earth metal type or rare earth species of the Ce type are at least partially present in the form of halides and especially chlorides of these elements, e.g. NaCl , KC1 or CeCL count sulfates or nitrates. This is the second main aspect of the invention where everything happens as if the silicate, described earlier as "in situ", was produced during the actual process of melting the vitrifiable materials to produce glass. The economic advantage of replacing all or part of the sodium carbonate with NaCl is clear. In this case, the same advantages as those mentioned above in connection with silicate production are independent of glass production, namely in particular the lower iron content in the glass, the possible use of chlorinated (halogenated) derivatives that are produced, pyrolysis or vitrification of waste, the latter in addition possibly suitable as solid fuel, and so on.

Oppfinnelsen skal forklares i større detalj ved hjelp av den vedlagte figur: The invention shall be explained in greater detail with the help of the attached figure:

Figur 1 som viser et skjematisk anlegg for fremstilling av natriumsilikat ifølge oppfinnelsen. Figuren er ikke nødvendigvis i målestokk og er ekstremt forenklet for illustrasjonens skyld. Figuren viser en reaktor 1 omfattende en såle 2 av rektangulær form som regelmessig er gjennomhullet for å kunne utstyres med rekker av brennere 3 som passerer gjennom bunnen og rager lett inn i reaktoren. Brennerene er fortrinnsvis dekket med titan og avkjøles med vann. Sideveggene er også avkjølt med vann og omfatter et belegg av elektrostøpt ildfast materiale 5 eller består helt til holdent av titanbasert metall. Nivået 5 av material som undergår reaksjon/smelting er slik at matskruesatsifyllerene 6 fører inn reaktantene gjennom sideveggene under dette nivå. Figure 1 showing a schematic plant for the production of sodium silicate according to the invention. The figure is not necessarily to scale and is extremely simplified for the sake of illustration. The figure shows a reactor 1 comprising a sole 2 of rectangular shape which is regularly perforated in order to be equipped with rows of burners 3 which pass through the bottom and project slightly into the reactor. The burners are preferably covered with titanium and cooled with water. The side walls are also cooled with water and comprise a coating of electrocast refractory material 5 or consist entirely of titanium-based metal. The level 5 of material undergoing reaction/melting is such that the feed screw batch fillers 6 introduce the reactants through the side walls below this level.

Sålen med brennerene kan ha en større tykkelse av elektrostøpte ildfaste materialer enn sideveggene. Det er også gjennomhullet av et tappehull 10 for avtrekking av silikat. The sole with the burners can have a greater thickness of electrocast refractory materials than the side walls. It is also pierced by a drain hole 10 for the extraction of silicate.

Taket 8 kan være et opphengt flatt tak bestående av ildfaste materialer av mulitt- eller zirkonia-mulitt- eller AZS (aluminium-zirkonia-silika) typen eller av et hvilket som helst kjeramisk materiale som er resistent mot HC1 og/eller NaCl. Det er konstruert for å være ugjennomtrengelig for brenngassen inneholdende HC1: en ikke begrensende løsning som garanterer denne impermeabilitet består i å benytte en kjeramisk bikube-konstruksjon bestående av hule, heksagonale deler hvori det er anbragt en isolasjon. Impermeabiliteten oppnås derfor mellom delen på den bakre overflate ved hjelp av en HC1 resistent lavtemperaturmastiks. Denne beskytter således metallet som bærer strukturen. Skorstenen 9 er også konstruert fra HC1- og NaCl-resistente materialer (ildfaste oksydmaterialer, silisiumkarbid, grafitt). Den er ustyrt med et system for separering av de faste partikler som vil kunne kondensere (metallklorider) og med et HCl-gjennvinningstårn, idet disse ikke er vist. The roof 8 can be a suspended flat roof consisting of refractory materials of the mullite or zirconia-mullite or AZS (aluminium-zirconia-silica) type or of any ceramic material which is resistant to HC1 and/or NaCl. It is designed to be impermeable to the fuel gas containing HC1: a non-limiting solution that guarantees this impermeability consists in using a ceramic beehive construction consisting of hollow, hexagonal parts in which an insulation is placed. The impermeability is therefore achieved between the part on the rear surface by means of an HC1 resistant low temperature mastic. This thus protects the metal that supports the structure. The chimney 9 is also constructed from HC1- and NaCl-resistant materials (refractory oxide materials, silicon carbide, graphite). It is uncontrolled with a system for separating the solid particles that will be able to condense (metal chlorides) and with an HCl recovery tower, as these are not shown.

Når først silikatet er trukket av fra reaktoren via tappehullet 10 transporteres dette til en ikke vist granulater av den type som benyttes i glassfremstillingsindustrien eller i natriumsilikatdetergensindustrien. Once the silicate has been withdrawn from the reactor via the drain hole 10, this is transported to a not shown granulate of the type used in the glass manufacturing industry or in the sodium silicate detergent industry.

Gjenstanden for prosessen er å fremstille et silikat som er meget konsentrert uttrykt ved natrium idet dette kvantifiseres på i og for seg kjent måte ved molforhold mellom Na20: (SiC«2 + Na20) i nærheten av 50 % ved, til reaktoren og via satsifyllerene, å føre inn en blanding av sand (silika) og NaCl. Disse to reaktanter kan også innføres separat og kan eventuelt ha vært forvarmet før de innføres i reaktoren. The object of the process is to produce a silicate which is very concentrated expressed in terms of sodium, as this is quantified in a manner known per se by the molar ratio between Na20: (SiC«2 + Na20) in the vicinity of 50% at, to the reactor and via the batch fillers, to introduce a mixture of sand (silica) and NaCl. These two reactants can also be introduced separately and may possibly have been preheated before they are introduced into the reactor.

Fortrinnsvis mates brennerene 3 med oksygen og med naturgass eller hydrogen. The burners 3 are preferably fed with oxygen and with natural gas or hydrogen.

Viskositeten for satsen under smelting/reaksjon og den høye reaksjonshastighet som oppnås på grunn av de nedsenkede brennere, gjør det mulig å oppnå høye spesifikke avtrekkingshastigheter, nevnes skal en størrelsesorden på f.eks minst 10 tonn per dag. The viscosity of the batch during melting/reaction and the high reaction rate achieved due to the submerged burners make it possible to achieve high specific withdrawal rates, an order of magnitude of, for example, at least 10 tonnes per day should be mentioned.

Som en konklusjon åpner oppfinnelsens fremgangsmåte nye veier for fremstilling av silikater og mer spesielt natrium-, kalium- og seriumsilikater, til moderate omkostninger. Det ligger også innenfor foreliggende oppfinnelses kontekst mutadis mutandi å benytte den samme prosess for fremstilling ikke bare av alkalimetallsilikater eller sjeldne jordartssilikater men også slike titanater, zirkonater og aluminater (eventuelt blandet med silikater). As a conclusion, the method of the invention opens up new avenues for the production of silicates and more particularly sodium, potassium and cerium silicates, at moderate costs. It is also within the context of the present invention mutadis mutandi to use the same process for the production not only of alkali metal silicates or rare earth silicates but also such titanates, zirconates and aluminates (possibly mixed with silicates).

Således kan et metall i det minste delvis erstatte silisium, særlig et metall som tilhører overgangsmetallene og allerhelst de i kolle IVB i det periodiske system, f.eks Ti eller Zr, eller metallene i kolonne IIA i det periodiske system som Al. Fordelen ved en slik erstatning er at det oppnådde produkt er oppløselig i vann. Denne selektive oppslutning av disse produkter i vandig oppløsning, særlig ved bruk av saltsyre som dannes under omdanningen, resulterer i precipitering av partikler ikke lenger av silika som nevnt tidligere i teksten, men tilsvarende metalloksydpartikler som Ti02, Zr02og AI2O3, hvilke partikler generelt har nanometriske dimensjoner og som kan ha tallrike anvendelser i industrien. Det er således mulig å benytte disse som fyllstoffer i polymerer og betonger og å innarbeide dem i kjeramer eller i glasskjerammaterialer. Det er også mulig å eksploatere deres fotokatalytiske egenskaper: særlig ment er Ti02partikler (som kan innarbeids i fotokatalytiske belegg med antismussegenskaper for arkitekturmaterialer, vinduer osv). Thus, a metal can at least partially replace silicon, especially a metal belonging to the transition metals and most preferably those in column IVB in the periodic table, for example Ti or Zr, or the metals in column IIA in the periodic table such as Al. The advantage of such a substitution is that the product obtained is soluble in water. This selective digestion of these products in aqueous solution, especially when using hydrochloric acid which is formed during the conversion, results in the precipitation of particles no longer of silica as mentioned earlier in the text, but corresponding metal oxide particles such as Ti02, Zr02 and Al2O3, which particles generally have nanometric dimensions and which can have numerous applications in industry. It is thus possible to use these as fillers in polymers and concretes and to incorporate them into ceramics or glass ceramic materials. It is also possible to exploit their photocatalytic properties: TiO2 particles (which can be incorporated into photocatalytic coatings with anti-fouling properties for architectural materials, windows, etc.) are particularly intended.

For å fremstille disse titanater, zirkonater eller aluminater ifølge oppfinnelsen transponeres prosessen som beskrevet ovenfor for fremstilling av silikater, idet man går ut fra halogenider av NaCl-typen og fra metalloksyder av de involverte metaller (TiC«2, Zr02, AI2O3, etc). To produce these titanates, zirconates or aluminates according to the invention, the process as described above for the production of silicates is transposed, starting from halides of the NaCl type and from metal oxides of the metals involved (TiC«2, Zr02, AI2O3, etc).

Alternativt er det mulig direkte og som metallholdig utgangsprodukt for omdanningen, å benytte halogenidet av metallet og ikke lenger oksydet. Dette kan spesielt være et klorid som TiCLt, ZrCLteller AICI3(idet det også er mulig som metallholdig utgangsprodukt å benytte en blanding av et oksyd og et klorid av metallet). I dette tilfellet kan materialet inneholdende alkalimetallene være av den samme NaCl-type halogenid som benyttes for fremstilling av silikat idet saltet eventuelt er supplert med eller erstattet av soda når det er natriumalkalimetall som er involvert. Alternatively, it is possible to use the halide of the metal and no longer the oxide directly and as a metal-containing starting product for the conversion. This can in particular be a chloride such as TiCLt, ZrCLteller AICI3 (since it is also possible to use a mixture of an oxide and a chloride of the metal as a metal-containing starting product). In this case, the material containing the alkali metals can be of the same NaCl-type halide that is used for the production of silicate, the salt possibly being supplemented with or replaced by soda when sodium alkali metal is involved.

På samme måte som tilfellet er med "precipitert silika" kan denne utvidelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen sees som et middel for å modifisere og særlig å redusere partikkelstørrelsen for et metalloksyd for å tilveiebringe det for andre anvendelsesmuligheter i industrien. As is the case with "precipitated silica", this extension of the process of the invention can be seen as a means of modifying and particularly reducing the particle size of a metal oxide to provide it for other industrial applications.

Man skal videre merke seg at oppfinnelsen gjør det mulig å resirkulere avfall. Dette kan særlig benyttes for å rense/behandle sand som er forurenset av oljespill ved å samle denne forurensede sand som et utgangsmateriale for silika innenfor oppfinnelsens rammeverk, som gir to hovedfordeler: for det første kommer sanden sammen med det organiske, brennbare avfall (brennstoff, hydrokarbonforbindelser) It should also be noted that the invention makes it possible to recycle waste. This can in particular be used to clean/treat sand contaminated by oil spills by collecting this contaminated sand as a starting material for silica within the framework of the invention, which provides two main advantages: firstly, the sand comes together with the organic, combustible waste (fuel, hydrocarbon compounds)

for det andre er dette en enkel måte for rensing av kyster og strender for forurenset sand når alle andre metoder for rengjøring er for lang eller for kostbar. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater således total eliminering av brennstoff. For denne type anvendelse er det fordelaktig å fremstille jordalkalimetallsilikater eller silikater som for det meste består av jordalkalimetaller: på samme måte som for å gjøre klor/organisk avfall inert som nevnt ovenfor er det økonomisk mer interessant å benytte råstoffer med jordalkalimetaller enn råstoffer med alkalimetaller. secondly, this is a simple way of cleaning coasts and beaches of polluted sand when all other methods of cleaning are too long or too expensive. The method according to the invention thus allows total elimination of fuel. For this type of application, it is advantageous to produce alkaline earth metal silicates or silicates that mostly consist of alkaline earth metals: in the same way as for making chlorine/organic waste inert as mentioned above, it is economically more interesting to use raw materials with alkaline earth metals than raw materials with alkali metals.

Claims

1. Process for the production of compounds based on one or more silicates of alkali metals such as Na or K and/or alkaline earth metals such as Ca, Mg and/or rare earth metals such as Ce, possibly in the form of mixed silicates that combine at least two of these elements, by converting silica and of halides, in particular of one or more chlorides, sulfates or nitrates of said alkali metals and/or said alkaline earth metals and/or said rare earth metals, such as NaCl, KC1 or CeClt, characterized by the addition of the heat necessary for the transformation at least partly provided by one or more submerged burners (3) whose flame or flames are developed within the mass of the materials (5) during the transformation.

2. Method according to claim 1, characterized in that the submerged burner(s) (3) are fed with an oxidizing agent in the form of air, oxygen-enriched air or oxygen.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the submerged burner(s) (3) are fed with a fuel in the form of natural gas, fuel oil or hydrogen.

4. Method according to any of the preceding claims, characterized in that fuel in solid or liquid form is allowed near the burner or burners (3).

5. Method according to claim 4, characterized in that the fuel in the soluble liquid form contains carbon materials based on polymers, possibly chlorinated, and the fuel in the solid form is based on coal.

6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the combustion created by the submerged burner or burners at least partially ensures the stirring of silica and/or halide(s) or sulfate(s) or nitrate(s).

7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the combustion created by the submerged burner or burners (3) at least partially generates the water necessary for the conversion.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the conversion also generates halogenated derivatives, in particular usable chlorinated derivatives, such as HC1 or Cb or H2SO4.

9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the silicate or silicates formed are treated for compatibilization for use as one or more vitrifiable raw material(s) for a glass furnace, the treatment particularly comprising a granulation step.

10. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the silicate or silicates formed feed a glass furnace hot.

11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the silicate of Na is produced by converting silica and Na sulfate.

12. Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising at least one reactor (1) equipped with one or more submerged burners (3) and at least one means for introducing silica and/or halide or halides, sulphates or nitrates and possibly solid or liquid fuel, characterized in that the reactor (1) is equipped with means for treating chlorinated effluents or H2SO4, in particular means for recovering HC1 or CI2, or neutralizing HC1 and/or means for separating solid particles from the gaseous effluents, for example based on metal chloride.

13. Apparatus according to claim 12, characterized in that the treatment agents are found in a chimney (9) which emits the combustion gases from the reactor.

14. Apparatus according to any one of claims 12 to 13, characterized in that the means of introduction are located below the level of the materials being melted (5), in particular in the form of a screw feeder or fillers (6).

15. Apparatus according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the walls (2,4) in the reactor (1) and in particular those which are to be in contact with various reactants/reaction products in the transformation, are equipped with refractory materials, for example of electrocast type or with refractory materials lined with a metal lining of the titanium or zirconium type or based on this type of metal, and preferably at least in the case of the side walls (4) is combined with a cooling system that uses the circulation of fluid of the water type.

16. Apparatus according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the walls of the reactor (1) define a substantially cubic, parallelepiped or cylindrical cavity.

17. Use of the method according to one of claims 1 to 11 for the production of vitrifiable raw materials for the production of glass.

18. Application of the method according to one of claims 1 to 11 for the production of raw materials and in particular sodium silicate for the production of detergents.

19. Application of the method according to one of claims 1 to 11 for the production of raw materials and in particular sodium silicate, for the production of precipitated silica, more particularly from silica and sodium sulphate.

20. The application according to claim 19, in which sodium silicate is produced by converting silica and sodium sulfate in a furnace where the necessary addition of heat required for the conversion is at least partially provided by one or more submerged burners (3), in which the generated SO3 is converted to sulfuric acid which is recovered and which serves to attack the sodium silicate to make the precipitated silica with the formation of sodium sulfate, which is recycled in the furnace.

21. Use according to one of claims 19 or 20, in which the precipitated silica is used as a filler in rubber for tires.

22. Application of the method according to one of claims 1 to 11, for vitrification/inerting waste of the organochlorine waste type, preferably by converting silica and raw materials containing at least alkaline earth metals.

23. Use of the method according to one of claims 1 to 11 for the retreatment of sand that is contaminated with fuel oil or other hydrocarbon-containing compounds, preferably by converting silica and raw material that at least contains alkaline earth metals.

24. Process for the production of glass containing silica and alkali metal oxides of the Na20 or K20 type and/or alkaline earth metal oxides of the CaO or MgO type and/or rare earth oxides of the CeCv type, by melting vitrifiable materials where the supply of heat necessary for the melting comes at least partially from one or more submerged burners (3), whose flame or flames develop within the mass of the materials being converted, characterized in that the vitrifiable materials containing alkali metals of Na or K, or alkaline earth metals of Ca or Mg or rare earth metals of Ce , at least partly in the form of halides, in particular chlorides or sulphates or nitrates of said elements, such as NaCl, KC1, CeCl4 or Na2S04.