SK492000A3 - FURNACE FOR MELTING MATERIAL WITH HIGH MELTING POINT,ì (54) MENUFACTURING PROCESS THEREOF, USE OF FURNACE AND METHOD FORì ( - Google Patents

Description

PEC NA TAVENIE MATERIÁLU S VYSOKOU TEPLOTOU TAVENIA, SPÔSOB JEJ VÝROBY, POUŽITIE PECE A SPÔSOB REKUPERÁCIE KOVU Z PECE

Vynález sa týka tavenia termoplastických materiálov s vysokou teplotou tavenia, ako je sklo. Hlavne sa týka pece určenej na tavenie takýchto materiálov a jej použitia.

Doterajší stav techniky

Taká pec, v ktorej sa tavia materiály ako je sklo, musí byť riešená tak, aby jej steny vhodne izolovali taveninu kvôli zaisteniu dobrého tepelného výťažku a pri zabránení akémukoľvek vytekaniu roztaveného sk!?. t** vonkajšieho priestoru. Na tento účel má typická konštrukcia pece na vonkajšej strane dostatočnú hrúbku izolačného materiálu a na vnútornej strane povrchy zo žiaruvzdorného materiálu, odolávajúceho korózii pôsobením skla. Tieto žiaruvzdorné materiály sú osadené v peci vo forme dlaždíc alebo blokov, umiestnených vedľa seba, medzi ktorými je potrebné vytvárať spoje tesné voči prenikaniu roztavenej skloviny.

V úrovni dna pece spočívajú dlaždice zo žiaruvzdorného materiálu, ktoré majú zvýšenú tepelnú vodivosť, na izolačných blokoch materiálu, prostredníctvom netvarovanej vrstvy, ktorá zaisťuje vytvorenie dokonale vodorovnej základne. Jedná sa spravidla o betón na báze hydraulického spojiva, ukladaný za studená na izolačné bloky.

V princípe je teplotný profil v peci za prevádzky taký, že teplota pod žiaruvzdorným materiálom je blízka teplote kryštalizácie skla alebo je aspoň taká, že viskozita roztavenej skloviny sa stáva veľmi vysokou, takže ak roztavená sklovina prejde žiaruvzdorným materiálom, tuhne alebo kryštalizuje

31390/H (odskleňuje sa alebo devitrifikuje) v hornej úrovni izolačného materiálu a jej ďalšie unikanie je teda zastavené.

K takémuto priechodu skla môže dochádzať, hlavne keď sa vytvoria v žiaruvzdornom bloku trhliny v dôsledku napätí vyvolávaných tepcn.bu rozťažnosťou alebo keď bola špára medzi dvoma blokmi zle uzatvorená. K tomu môže dochádzať rovnako vtedy, keď sklo, prevedené v pevnom stave do pece, obsahuje kovové zvyšky. Keď sa totiž dostane kvapka roztaveného kovu na rozhranie medzi žiaruvzdorným materiálom a sklom, dochádza k zrýchleniu korózií žiaruvzdorných materiálov a môžu vznikať žily, ktorými roztavená sklovina rýchlo preniká k izolačnému materiálu.

Napriek všetkým opatreniam, ktoré možno uskutočniť, je možné niekedy pozorovať poruchy tesnosti pece, kedy dochádza k tomu, že roztavená sklovina môže dosahovať k izolačnému bloku s teplotou dostatočne vysokou na to, aby nestuhla a poškodzovala izoláciu. Hlavne vyvoláva vnikanie kovu, unášaného roztavenou sklovinou, do izolačných blokov, vážne poškodenie, pretože kov napadá izolačný materiál a vytvára kapsy, ktoré vyhlbuje a/alebo vypĺňa roztavená sklovina.

Je teda dôležité zabrániť vnikaniu roztavenej skloviny cez povrchy, tvoriace vnútorné steny pece, lebo riziká prenikania skloviny cez steny pece môžu súčasne ovplyvňovať výrobnú schopnosť pece a bezpečnosť jej použitia.

Vynález si teda kladie za úlohu znížiť tieto riziká a vytvoriť steny pece so zlepšenou tesnosťou, hlavne keď sa do roztavenej skloviny zavádzajú kovové zvyšky.

31390/H

Podstata vynálezu

Tento cieľ sa podľa vynálezu dosiahne hlavne tým, že aspoň časť vnútorných povrchov pece je pri ich stavbe opatrená obkladom, obsahujúcim žiaruvzdorný zrnitý materiál.

Pod pojmom žiaruvzdorný zrnitý materiál sa v zmysle vynálezu chápe, ako je bežné, žiaruvzdorný materiál v časticovej forme alebo vo forme zŕn, ktorý sa bežne môže získať drvením alebo mletím.

Vynález predstavuje pec na tavenie materiálu s vysokou teplotou tavenia, ako je sklo, s dnom a bočnými stenami, vymedzujúcimi taveninu z roztaveného materiálu, ktorej podstatou je, že aspoň časť povrchu dna a eventuálne bočných stien, ktorá je v styku s taveninou, je spočiatku tvorená aspoň jednou vrstvou, obsahujúcou zrnitý žiaruvzdorný materiál.

Pod znakom „na začiatku,, sa chápe, že uvedený povrch alebo časť povrchu má od začiatku funkcie pece (pred alebo tesne po jej zahriatí) vyššie uvedené usporiadanie. Vynález pre tento účel navrhuje spôsob výroby pece, ktorý bude popísaný nižšie.

Prekvapujúco sa ukázalo, že povrch steny, vytvorenej z časticového materiálu, ako je žiaruvzdorný zrnitý materiál, vykazuje zlepšenú tesnosť voči roztavenej sklovine ako povrch, tvorený jednoduchým ukladaním prefabrikovaných prvkov vedľa seba, ako dlaždíc.

Ďalej sa bude pri zmienke o roztavenom minerálnom materiáli, prítomnom v peci, hovoriť hlavne o sklovine. Pokiaľ nie je uvedené inak, označuje tento termín všeobecne akýkoľvek taviteľný minerálny materiál, prírodný alebo umelý, hlavne sklo, ale tiež horninu.

Problémom, spojeným s bežnou realizáciou vnútorných povrchov stien pri použití dlaždíc, ukladaných na základnú vrstvu rôznej povahy, je vznik trhlín v dôsledku napätí, vyvolávaných tepelnou rozťažnosťou. Pretože vrstvy majú rôzne súčinitele tepelnej rozťažnosti, ich odlišné vzájomné pohyby vyvolávaiú trenia, ktoré namáhajú dlaždice v ťahu, čo môže mať za následok, že sa v nich

31390/H vytvoria trhliny alebo že popraskajú. Na rozdiel od toho dovoľuje použitie časticového materiálu vytvoriť súvislú povrchovú vrstvu bez špár, ktorá má výbornú odolnosť voči napätiam z tepelnej rozťažnosti pece. Riziko tvorby trhlín je tak znížené a tesnosť proti roztavenej sklovine je zlepšená.

Žiaruvzdorný materiál môže všeobecne byť akéhokoľvek typu, odolávajúceho korózii vyvolávanej roztavenou sklovinou (kde miera odolnosti môže byť viac či menej zvýšená), hlavne typu na báze oxidu chrómu aíeó^ :._a báze oxidu zirkónia, kremíka a/alebo hliníka (typu AZS). Zrnitý materiál, použiteľný podľa vynálezu, sa môže získavať z recyklovaného žiaruvzdorného materiálu.

Granulometria zrnitého materiálu je premenlivá a môže byť s výhodou nižšia ako 50 mm, napríklad približne 1 až 50 mm. Môžu sa však rovnako použiť vyššie granulometrie ako 50 mm. Kvôli vyjasneniu je vhodné uviesť, že pod pojmom „jemný,, sa tu chápe zrnitý materiál, ktorého granulometria je nižšia ako približne 5 mm, ako „stredný,, sa tu chápe zrnitosť zrnitého materiálu, ktorého granulometria je 5 až 30 mm, ako „hrubý,, sa chápe zrnitý materiál, ktorého granulometria je 30 až 50 mm a ako „veľmi hrubý,, sa chápe zrnitý materiál, ktorého granulometria je vyššia ako 50 mm. Tieto granulometrie znamenajú najmenšiu veľkosť oka sita, dovoľujúcu preosievanie časticového materiálu.

Vo zvláštnom vyhotovení môže byť dotykový povrch skloviny tvorený v podstate zrnitým materiálom. Jeho granulometria sa môže s výhodou zvoliť v závislosti od povahy skla, prítomného v tavenine, hlavne jeho viskozity pri teplote steny a jeho povrchového napätia, aby zrnitý materiál nebol zmáčaný alebo aby bol len veľmi málo zmáčaný sklovinou a zabránilo sa teda vnikaniu skloviny do medzier medzi časticami zrnitého materiálu. Všeobecne je v tomto vyhotovení zrnitosť o to výhodnejšia, o čo jemnejšiu granulometriu častíc vykazuje, lebo takto vytvorená vrstva je o to kompaktnejšia. Zrnitý materiál môže s výhodou obsahovať zmes častíc rôznej granulometrie, prispôsobenej na dosiahnutie maximálneho vyplnenia alebo optimálnej kompaktnosti kvôli vytvoreniu tesnej vrstvy.

31390/H

V inom vyhotovení vynálezu, ktorému sa môže dávať z určitých hľadísk prednosť, obsahuje vrstva alebo aspoň jedna z vrstiev povrchu v dotyku so sklom okrem zrnitého materiálu minerálne spojivo, kompatibilné s roztavenou sklovinou, ktorá môže byť typu s chemickým alebo keramickým tuhnutím, hlavne minerálne spojivo na báze roztaveného oxidu alebo oxidov alebo skleného materiálu alebo materiálov. V tomto vyhotovení vrstvy sú medzery medzi časticami zrnitého materiálu aspoň sčasti vyplnené uvedeným spojivom kvôli vytvoreniu kompozitného materiálu. Spojivo je s výhodou spočiatku zmiešavané so zrnitým materiálom v časticovej forme v aspoň jev.'.cj z uvedených vrstiev.

Kompozitný materiál na báze žiaruvzdorného zrnitého materiálu a spojiva je dosť súvislý materiál, ktorý nedovoľuje alebo dovoľuje len málo prechod roztaveného materiálu, ako skloviny, medzi časticami zrnitého materiálu. Ide tiež o materiál, u ktorého je korózia pôsobením skloviny pomalá a ktorý má teda zlepšenú životnosť.

Granulometria zrnitého materiálu je v tomto vyhotovení menej dôležitá, pretože častice sú zadržiavané spojivom. Použitie relatívne jemného zrnitého materiálu však zostáva výhodné, pretože dovoľuje vytvárať kompaktnú vrstvu so zvýšeným kontaktným povrchom medzi časticami a spojivom, takže z kompozitnej vrstvy sa tvaruje veľmi tesná bariéra proti sklu a iným zvyškom, eventuálne prítomným v tavenine.

Vo zvláštnom vyhotovení vynálezu povrch dna (alebo aspoň časť povrchu dna) a eventuálne stien obsahuje iba jednu vrstvu, obsahujúcu žiaruvzdorný materiál. Granulometria tejto vrstvy je s výhodou nižšia ako 50 mm, hlavne 30 mm a obzvlášť nižšia ako 20 mm. S výhodou môže zrnitý materiál obsahovať zmes častíc s rôznou granulometriou, prispôsobený na dosiahnutie maximálneho vyplnenia alebo optimalizovanej kompaktnosti kvôli vytvoreniu tesnej vrstvy.

V určitých prípadoch použitia sa však dáva prednosť tomu, aby zrnitý materiál nebol príliš jemný, aby sa zabránilo akémukoľvek riziku vynášania zrnitého materiálu do roztavenej skloviny v dôsledku intenzívneho pohybu v roztavenej sklovine na povrchu dna a stien, ktoré by malo škodlivý vplyv na kvalitu roztaveného skla.

V obzvlášť výhodnom vyhotovení sa tak použije v dotyku s taveninou prvá vrstva, označovaná ako „kontaktná vrstva,,, obsahujúca prvý zrnitý materiál a pod touto kontaktnou vrstvou je uložená ďalšia vrstva, označovaná ako „vnútorná vrstva,,, obsahujúca ďalší zrnitý materiál, pričom granulometria zrnitého materiálu kontaktnej vrstvy je vyššia ako je granulometria zrnitého materiálu alebo zmesi zrnitých materiálov vnútornej vrstvy alebo každej vnútornej vrstvy.

Zrnitý materiál kontaktnej vrstvy je s výhodou taký, že nemôže óyi vynášaný miešaním taveniny a chráni vnútornú vrstvu pred týmto miešaním. V tomto prípade obsahuje vrstva, ktorá je v kontakte s taveninou, s výhodou zrnitý materiál, majúci granulometriu vyššiu ako 10 mm, hlavne približne 10 až 50 mm a obzvlášť 20 až 50 mm, pričom vnútorná vrstva alebo každá vnútorná vrstva s výhodou obsahuje zrnitý materiál s granulometriou nižšou ako 20 mm alebo 10 mm podľa prípadu, hlavne rádovo 1 až 10 mm a najvýhodnejšie najmenej 5 mm a prípadne zmes granulometrií.

Podľa zvláštneho vyhotovenia obsahuje uvedená aspoň jedna vnútorná vrstva minerálne spojivo, ako je uvedené vyššie, zatiaľ čo dotyková vrstva je tvorená v podstate relatívne hrubým zrnitým materiálom.

Keď obsahuje povrchová vrstva spojivo, zaisťujúce kohéziu medzi časticami zrnitého materiálu, môže byť toto spojivo vytvorené na báze rčz“;·-·minerálnych materiálov, hlavne na báze oxidov alebo na báze sklených materiálov ako je sklo, eventuálne čiastočne odsklenené, alebo horniny, ako je čadič. Sklo môže byť totožné alebo odlišné od skla, prítomného v tavenine. Môže sa jednať obzvlášť aspoň čiastočne o recyklované sklo (črepy) alebo eventuálne o sklo s vysokou hustotou, absorbujúce žiarenie v infračervenej oblasti.

31390/H

Spojivo môže byť s výhodou zvolené hlavne v závislosti od jeho viskozity pri teplote steny alebo jeho povrchového napätia, aby mohlo aspoň čiastočne uzatvárať (utesňovať) medzery medzi časticami zrnitého materiálu.

Vo výhodnom alternatívnom vyhotovení môže byť spojivo zvolené tak, že jeho hustota (hlavne pri teplote dna) je vyššia ako je hustota skla prítomného v peci. Vytvorí sa tak účinné fyzické oddelenie medzi sklom spojiva a roztavenou sklovinou, vytváranou v peci.

Rovnako výhodne môže byť spojivo zvolené tak, aby jeho viskozita bola vyššia ako viskozita skla prítomného v peci. Sklo spojiva tak má pri teplote dna dostatočne vysokú viskozitu na to, aby sa dobre pridržiavali častice zrnitého materiálu pri sebe a aby rozdiel viskozity bránil zmiešavaniu s roztavenou sklovinou vytváranou v peci.

Môže byť rovnako zaujímavé použiť ako spojivo odsklenené (devitrifikované) sklo.

Spojivo môže byť rovnako výhodne zvolené tak, aby jeho tepelná vodivosť bola nižšia ako tepelná vodivosť roztavenej skloviny, vytvorenej v peci. Tým, že sa tak zaistí, aby teplota pod vrstvou zrnitého materiálu bola nízka, môže sa spomaliť kinematika korózie materiálov tvoriacich pec, sklovinou.

V závislosti hlavne od povahy použitého žiaruvzdorného zrnitého materiálu môže byť minerálne spojivo viac alebo menej chemicky inertné voči zrnitému materiálu. Môže totiž dôjsť k tomu, že spojivo (sklo alebo iný spojivový materiál) reaguje so žiaruvzdorným zrnitým materiálom a vyvoláva jeho koróziu s prechodom prvkov oxidov žiaruvzdorného materiálu do spojivovej fá™ obohacovanie spojiva prvkami žiaruvzdorných oxidov má spravidla za následok, že sa zmenia charakteristické vlastnosti minerálneho spojiva v medzerách z hľadiska devitrifikácie a/alebo viskozity.

Zdá sa, že kohézia takto vytvorenej vrstvy je aspoň čiastočne viazaná na progresívnu zmenu chemického zloženia spojiva, ktorá vyvoláva zvýšenie viskozity a/alebo odsklenie spojiva pri teplote dna alebo steny, čím sa bráni tomu, aby sklo taveniny preniklo medzi častice žiaruvzdorného materiálu. Toto

31390/H obohacovanie skla (alebo iného materiálu) v medzerách je o to výraznejšie, o čo väčší je povrch umožňujúci výmenu so žiaruvzdorným materiálom, t.j. o čo je jemnejšia granulometria zrnitého materiálu.

Možno dávať prednosť tomu, aby u vrstvy, označovanej ako „dotyková vrstva,,, ktorá je priamo vystavená roztavenej sklovine, bol žiaruvzdorný zrnitý materiál relatívne odolný a necitlivý voči koróznemu napadnutiu sklom. S výhodou je žiaruvzdorný materiál odolný súčasne voči spojivovému sklu a sklu taveniny. Takto vytvorená kontaktná vrstva teda nie je alebo je veľmi málo vystavovaná transformácii počas funkcie pece a zaručuje hlavne vysokú a rovnomernú úroveň kvality skla, vyrábaného počas životnosti pece.

S výhodou obsahuje žiaruvzdorný zrnitý materiál, použitý pre túto kontaktnú vrstvu, oxid chrómu, s výhodou 10 %, hlavne najmenej 30 % hmotnosti a napríklad menej ako 60 %.

Ďalej možno uprednostniť, aby žiaruvzdorný materiál tzv. „dolnej,, vrstvy bol aspoň čiastočne napadnuteľný medzičasticovým spojivom, hlavne materiál obsahujúci oxid hlinitý. Je teda možné kombinovať dva účinky, a to prvý účinok, spočívajúci v tom, že sklo (alebo iné spojivo), obohatené žiaruvzdornými oxidmi je menej agresívne voči dolným konštrukčným úrovniam a druhý účinok, spočívajúci v tom, že sklo (alebo iné spojivo), obohatené žiaruvzdornými oxidmi, je viskóznejšie a menej podlieha pohybom, vyvolávaným konvekciou.

Zrnitý materiál, použitý pre túto vrstvu, sa môže s výhodou voliť medzi materiálmi typu AZS, hlavne recyklovanými, ku ktorým sa eventuálne pridáva obmedzené množstvo oxidu chrómu.

Je rovnako možné nastavovať voľbu spojivového skla zvlášť pre každú vrstvu, a to podľa jeho zloženia, pokiaľ ide o oxidy, a jeho viskozity, kvôli vhodnému vzájomnému pôsobeniu so zrnitým materiálom každej z vrstiev. Je možné prispôsobovať voľbu granulometrie a typu spojivového skla v závislosti od materiálu, určeného na tavenie v peci.

Kompozitná vrstva môže byť vytvorená rôznym spôsobom. Je hlavne možné rozprestierať na ploche zmes žiaruvzdorného zrnitého materiálu a

3I390/H minerálneho materiálu a táto zmes sa zahreje, napríklad pri spustení pece, kvôli vytvoreniu kompozitného materiálu alebo je možné najprv uložiť vrsľvu zrnitého materiálu a po tom vrstvu minerálneho materiálu, ktorý sa nechá roztaviť kvôli impregnovaniu zrnitého materiálu.

Vynález tak rovnako navrhuje spôsob výroby pece, ako sklárskej pece, pri ktorom sa vytvára dno a bočné steny, určené na vymedzovanie taveniny roztaveného materiálu, ktorého podstatou je, že sa na aspoň časti povrchu dna a eventuálne bočných stien, určenej na styk s taveninou, ukladá aspoň jedna vrstva, obsahujúca žiaruvzdorný zrnitý materiál, načo sa zvýši teplota pece a privádza sa materiál s vysokou teplotou tavenia, ako je sklo, kvôli vytváraniu taveniny.

V prvej fáze je možné ukladať minerálne spojivo v zmesi so zrnitým materiálom aspoň jednej vrstvy alebo vo vrstve, ležiacej nad vrstvou zrnitého materiálu. S výhodou sa v tejto prvej fáze ukladá na vrstvu, obsahujúcu spojiyo, ďalšia vrstva obsahujúca v podstate zrnitý materiál s granulometriou vyššou ako má spodná vrstva alebo vrstvy. Druhá fáza dovoľuje tavenie a/alebo tepelnú aktiváciu spojiva, takže sa tvorí najmenej jedna kompozitná vrstva.

Konštrukcia dna a/alebo stien môže byť prispôsobená podľa potrieb a hlavne vrstva alebo vrstvy, obsahujúce zrnitý materiál, môžu byť ukladané na tvarovanú alebo netvarovanú základnú vrstvu, vytvorenú najmä z dlaždíc alebo blokov zo žiaruvzdorného alebo izolačného materiálu. Pod pojmom tvarovaná sa chápe vrstva z tvarovaných prvkov, ktoré sú osadené do pece, na rozdiel od vrstvy získanej z beztvarého materiálu, ukladaného alebo rozprestieraného v peci. Hlavne je možné voliť medzi variantmi, kedy v jednom variante vrstva alebo vrstvy, obsahujúce zrnitý žiaruvzdorný materiál, môžu byť kladené na dlaždice alebo bloky zo žiaruvzdorného materiálu, používané zvyčajne na vytváranie kontaktného povrchu s taveninou, zatiaľ čo v druhom variante môžu byť vrstva alebo vrstvy, obsahujúce žiaruvzdorný zrnitý materiál, ukladané namiesto tradičného materiálu z blokov alebo dlaždíc, a to buď na vrstvu vyrovnávacieho betónu alebo priamo na izolačné bloky.

31390/H

Vrstva alebo vrstvy, obsahujúce zrnitý materiál, sa môžu tiež používať na vnútorných stenách pece v konkrétnych oblastiach, zvolených hlavne v závislosti od teploty pôsobiacej v tavenine a nad taveninou v uvažovaných « oblastiach alebo závislosti od kvality materiálu v tavenine v úrovni uvažovaných oblastí.

Keď sa požaduje ukladať vrstvu na báze žiaruvzdorného zrnitého materiálu na zvislej stene pece, je možné použiť prostriedky vhodné na pridržiavanie časticového materiálu na mieste pozdĺž zvislého stenového prvku alebo je možné časticový materiál ukladať voľne v sklone, za podmienky, že materiál má dostatočne malý sypný uhol na to, aby povrchová vrstva nemala príliš veľký sklon.

Toto druhé vyhotovenie sa môže ukázať ako obzvlášť výhodné, keď má pec malú výšku taveniny (najmä nižšiu ako 800 mm a hlavne 500 mm), pretože pri rozumnom sypnom uhle nezaberá naklonená stena príliš veľký objem.

Všeobecne môže byť kompozitný materiál na báze žiaruvzdorného ( zrnitého materiálu použitý vo všetkých typoch pece, s výhodou na vytváranie povrchu dna a eventuálne stien pece. Jeho použitie sa však môže meniť podľa typu pece.

V úrovni dna tak môže byť použitá vrstva, obsahujúca zrnitý materiál, po celom povrchu dna v prípade elektrickej pece, hlavne typu s ponornými elektródami, oproti tomu čo v peci vyhrievanej plameňom sa môže použiť iba v oblasti ukladania sklárskeho kmeňa do pece, zatiaľ čo vo výstupnej časti sú použité v kontakte s taveninou klasické dlaždice.

Všeobecne je výhodné, aby dno bolo opatrené vrstvou obsahujúcou žiaruvzdorný zrnitý materiál aspoň v oblasti pece, kde dochádza k privádzaniu materiálu, určeného na tavenie. Keď tak tento materiál obklopuje roztaviteľné zvyšky, hlavne kovové zvyšky, ktoré majú sklon sa ukladať na v spodnej časti taveniny v oblasti plnenia pece, je obklad povrchu podľa vynálezu dokonôie prispôsobený na prijímanie týchto zvyškov. Môže zrejme dovoľovať bráneniu

31390/H postupu týchto zvyškov smerom k dolným konštrukčným úrovniam stien, ako sú izolačné bloky.

Obklad povrchu steny podľa vynálezu má pozoruhodnú výhodu zrejme vtedy, keď materiál na roztavenie obsahuje kovové zvyšky, pretože v tomto zmysle odoláva lepšie ako bežný kontaktný žiaruvzdorný materiál korožii, vyvolávanej taveninou pri teplote blízkej jej teplote tavenia.

V sklárskej peci, ktorej povrch je vytvorený zbežných žiaruvzdorných dlaždíc, totiž prítomnosť roztaveného kovu v kvapalnom stave na povrchu dna vyvoláva v úrovni trojbodu sklená tavenina - roztavený kov - žiaruvzdorný materiál veľmi intenzívnu koróziu žiaruvzdorného materiálu. Konštatuje sa potom veľmi rýchle rozrušovanie prvkov, tvoriacich stenu, infiltráciou kovu. Táto nevýhoda sa neprejavuje alebo je značne znížená, keď sa vytvorí povrch steny podľa vynálezu.

Predmetom vynálezu je v tomto ohľade tiež použitie pece, popísanej vyššie, na tavenie recyklovaného skla, obsahujúceho kovové zvyšky.

Recyklované sklo môže mať rôzny pôvod a môže najmä pochádzať zo zrkadiel, dymových skiel pre automobilové vozidlá, hlavne pre zadné oiúia alebo z pozrkadlených alebo emailových skiel, najmä z okien automobilov alebo z recyklovaných obalov. Kovy, prítomné v stave kovových zvyškov v týchto spätne získavaných sklách môžu byť hlavne striebro, olovo, meď, cín alebo iné.

S prekvapením sa zistilo, že podľa granulometrie použitého zrnitého materiálu (pre dané minerálne spojivo) môže kvapalný kov, pochádzajúci z tavenia recyklovaného skla buď vnikať alebo nevnikať do povrchovej vrstvy alebo vrstiev. Kritická veľkosť častíc zrnitého materiálu závisí od povahy kovu, hlavne od jeho viskozity v roztavenom stave pri teplote dna, ako i od medzičasticového spojiva a skla, taveného do taveniny pece. Povrch steny pece tak môže byť prispôsobený na rekuperáciu kovu, oddeľovaného od roztaveného skla, keď je tento povrch priepustný pre tento kov.

Vynález preto ďalej navrhuje spôsob oddeľovania kovu, prítomr^Ah?

v recyklovanom skle, pričom pri spôsobe sa taví recyklované sklo v peci

31390/H popísanej vyššie, v ktorej zrnitý materiál, obsiahnutý v povrchovej vrstve dna, ktorá je v dotyku so sklovinou, má granulometriu prispôsobenú na to, aby táto vrstva bola priepustná pre uvedený kov.

V prvom vyhotovení je možné vytvoriť bezprostredne pod touto vrstvou priestor na rekuperáciu kvapalného kovu vytekajúceho z tejto vrstvy. Eventuálne je možné uložiť v hornej časti tohto priestoru perforovaný prvok mriežku, slúžiaci ako podpora kontaktnej vrstvy.

Podľa iného vyhotovenia je možné uložiť bezprostredne pod vyššie uvedenou vrstvou druhú vrstvu, označovanú ako „dolnú,, vrstvu, obsahujúcu zrnitý materiál, ktorého granulometria je prispôsobená na to, aby sa dolná vrstva stala nepriepustnou pre uvedený kov. Kov je tak zachytávaný na hranici medzi oboma vrstvami na báze zrnitého materiálu a postupne sa tu ukladá počas kampane použitia pece. Po jednej alebo viacerých kampaniach použitia stačí odobrať kryt povrchu dna, z ktorého je možné ľahko extrahovať rekuperovaný kov. Tento spôsob dovoľuje v rovnakom zariadení recyklovať znovu spracovávané sklo, zatiaľ čo sa samostatne rekuperuje kov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom popise na príkladoch vyhotovení s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje obr. 1 schematický pozdĺžny rez časťou pece podľa vynálezu, obr. 2 zväčšený detail dna pece z obr. 1 a obr. 3 schematický pozdĺžny rez inou pecou podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 a 3 sú znázornené iba prvky, potrebné na pochopenie vynálezu, a to bez ohľadu na mierku a vzájomné proporcie prvkov zariadenia. Na obr. 2 sú znázornené iba približné veľkosti prvkov zariadenia.

31390/H

Pec 1, znázornená na obr. 1, je tvorená v podstate dnom 2, bočnými stenami 3 a klenbou 4, pričom vymedzuje priestor pre taveninu 5, ako roztavené sklo. Obsahuje ďalej plniace prostriedky 6, ako dopravník, na prívod materiálu 7, ktorý sa má taviť, a výtokový kanál S roztaveného materiálu. Prostriedky, zaisťujúce tavenie privádzaného materiálu Z, nie sú znázornené. Privádzaný a tavený materiál môže byť tvorený recyklovaným sklom, ako sklenenými črepmi a/alebo práškovou oxidovou kompozíciou.

«

Dno 2 je tvorené v podstate súvrstvím, ktoré pozostáva smerom zvonku do vnútra zo steny vytvorenej z izolačných blokov Q, uložených v jednom alebo viacerých radoch (z ktorých je znázornený iba jeden), prípadne vrstvy 13 žiaruvzdorného betónu, na ktorých sú eventuálne uložené dosky 11 zo žiaruvzdorného materiálu a ďalej zo súvislej prvej vrstvy 12 a súvislej druhej vrstvy 13 zo žiaruvzdorného materiálu.

Detail vrstiev 12,13 je znázornený na obr. 2. Prvá vrstva 12 alebo dolná vrstva obsahuje žiaruvzdorný zrnitý materiál 14, hlavne typu AZS alebo oxidu chrómu, s relatívne jemnou granulometriou, hlavne nižšou ako 20 mm, s výhodou 10 mm, hlavne 5 mm, obklopovaného spojivom 15 na báze oxidov alebo skleneného materiálu ako skla.

Druhá vrstva 13 alebo dotyková vrstva obsahuje ďalší žiaruvzdorný materiál 13, majúci zloženie zhodné so zložením zrnitého materiálu 14, hlavne najmenej 10 mm, s výhodou najmenej 20 mm, ale s granulometriou väčšou ako má zrnitý materiál 14, pričom častice granulátu 13 sú obklopované minerálnym spojivom 1Z, majúcim zloženie zhodné so zložením kontaktnej vrstvy 12.

Vyhotovenie týchto vrstiev na povrchu dosiek 11 môže byť realizované rôznymi spôsobmi.

V prvom spôsobe výroby je dolná vrstva relatívne jemného zrnitého materiálu 14 uložená na dosky 11, načo sa na dolnú vrstvu uloží relatívne hrubá horná vrstva zrnitého materiálu 13. Potom sa všetko pokryje relatívne veľkou hrúbkou roztaviteľných črepov zo skleného materiálu, hlavne skla a

31390/H spustí sa pec. Tavenie črepov umožňuje impregnáciu vrstiev granulátu a postupné povliekanie častíc zrnitého materiálu 14,13, aby sa nakoniec získali vrstvy 12 a 13, v ktorých materiál roztavených črepov má úlohu spojiva a zaisťuje súdržnosť celku.

Sklo, tavené z črepov, postupne spolupôsobí s povrchom granulátu a plní sa prvkom alebo prvkami z oxidu alebo oxidov žiaruvzdorných materiálov, napríklad Al, Zr, Si v prípade zrnitého materiálu z AZS alebo chrómu v prípade zrnitého materiálu s obsahom chrómu. Sklo, obohatené žiaruvzdornými oxidmi, sa stáva viskóznejšie a môže eventuálne nakoniec devitrifikovať vo vo^rn'r^h medzičasticových priestoroch, pričom devitrifikovaná viskózna hmota bráni priechodu skla z taveniny 5 smerom k dolným vrstvám.

Podľa jedného variantu vyhotovenia môže byť medzi dve vrstvy zrnitého materiálu vložený deliaci prvok ako mriežka alebo sieť zo žiaruvzdorného kovu a eventuálne môže byť uložený na druhú vrstvu pomocný materiál tak, aby udržiaval zodpovedajúcu úroveň vrstiev.

Rovnaký postup s pridržiavajúcou mrežou by sa mohol použiť na pridržiavanie jednej z podobných vrstiev na bočných stenách 3.

V inom vyhotovení sa uloží vo vrstvách 12, 13 zrnitý materiál 14, 13, dôkladne zmiešaný so zodpovedajúcim spojivom 15 a 12. Keď sa zvýši teplota pece 1 kvôli jej spusteniu, zaistí roztavené spojivo súdržnosť zostavy obsahujúcej zrnitý materiál. Môže dôjsť k javu chemickej výmeny, popísai ic.hu v predchádzajúcom spôsobe výroby, s rovnakými účinkami.

Na obr. 2 je ďalej znázornený rozdiel správania oboch vrstiev 12,13 voči kovu 13, prítomnému v tavenine 5, hlavne keď je roztavovaný materiál 7 recyklované sklo, obsahujúce kovové zvyšky. Granulometria zrnitého materiálu 13 a kvalita skleneného spojiva 12 sú také, že vrstva 13 je priepustná pre kov

13. Naopak, granulometria zrnitého materiálu 14 a kvalita spojivového skla 15 sú také, že vrstva 12 je nepriepustná pre kov 13.

31390/H

Za prevádzky tak kov 13, prítomný v roztavenom stave v tavenine 5, tečie samotiažou k dnu 2, preniká vrstvou 13, pričom si vytvára cestu medzi časticami zrnitého materiálu 16 a je blokovaný na hranici medzi vrstvami 13 a 12, kde sa hromadí vo forme kvapiek, ktorých veľkosť progresívne rastie. Hrúbka vrstvy 13 je s výhodou určená tak, aby zaistila dostatočnú ukladaciu kapacitu pre kov v medzerách medzi zrnami na danú dobu kampane použitia.

Obr. 3 znázorňuje iné vyhotovenie vynálezu. Keď pec 2Q z obr. 3 obsahuje zhodné alebo ekvivalentné prvky s prvkami pece 1, sú tieto prvky opatrené rovnakými vzťahovými značkami.

Podstatné rozdiely vzhľadom k prvému vyhotoveniu sa týkajú konštrukcia dna a stien. Dno je tvorené troma vrstvami, obsahujúcimi žiaruvzdorný materiál. Prvou vrstvou je vnútorná vrstva 21 (analogická vnútornej vrstve 12 pece 1), ktorá obsahuje spojivo a relatívne jemný zrnitý materiál, majúci napríklad granulometriu v rozmedzí 0 až 5 mm, typu relatívne napadnuteľného spojivom na báze skla, napríklad typu AZS, a môže eventuálne obsahovať obmedzené množstvo oxidu chrómu. Táto vrstva je tesná voči sklu, a to hlavne preto, že jemný zrnitý materiál sa striasa do veľmi kompaktného stavu a sklo v medzerách sa nasýti žiaruvzdornými oxidmi vzhľadom k veľkému povrchu, na ktorom môže dochádza k výmene. Má úlohu hlavne betónu, z čoho vyplýva fakultatívna povaha vrstvy 13 zo žiaruvzdorného betónu.

Druhou vrstvou je stredná vrstva 22, obsahujúca spojivo a zrnitý materiál, ktorý je hrubší ako je zrnitý materiál vrstvy 21, napríklad majúcej granulometriu 10 až 30 mm a typu relatívne náchylného na napadnutie spojivom na báze skla, zhodný alebo odlišný od typu zrnitého materiálu vrstvy 21. V konkrétnom príklade môže byť tento zrnitý materiál typu AZS a môže obsahovať až 30 % oxidu chrómu. Vrstva 22 slúži na obohacovanie medzerového skla žiaruvzdornými oxidmi, aby ho urobila menej agresívnym, keď dosiahne dolnú vrstvu 21, a okrem toho tiež viskóznejším kvôli obmedzovaniu vedenia a difúzie agresívnych oxidov.

31390/H

Treťou vrstvou je horná vrstva 23 (ktorú možno prirovnať ku kontaktnej vrstve 13 pece 1), obsahujúca relatívne hrubý zrnitý materiál, napríklad s veľkosťou zrna najmenej 50 mm, z ktorého boli starostlivo odstránené jemné častice, typu odolného voči korózii vyvolávanej sklom, napríklad jednofázový a bohatý na oxid chrómu. V podstate slúži na blokovanie konvekcie na spodných vrstvách. Materiál nie je vynášaný prúdmi roztavenej skloviny a nie je zdrojom kazov vzhľadom na jeho vysokú granulometriu.

Zrnité materiály vrstiev 21, 22 a 23 môžu byť materiály pochádzajúce z recyklácie.

Každá stena je tvorená dolnou časťou, vytvorenou z izolačných blokov 2, uložených na pripadnú vrstvu 12 zo žiaruvzdorného betónu. Na tejto dolnej časti je osadená horná časť z blokov 3 zo žiaruvzdorného materiálu (aké 'sú použité na vytváranie stien pece 1). Povrch stien, obrátený k roztavenej sklovine, je opatrený obkladom, obsahujúcim žiaruvzdorný zrnitý materiál, ktorý plynulo nadväzuje na hornú vrstvu 23. Tento obklad je naklonený vzhľadom kzvislici v uhle, zodpovedajúcom sypnému uhlu časticového materiálu, určeného na vytváranie vrstvy 23- Je určený na izolovanie blokov 3 a 2 od sklenenej taveniny.

Alternatívne k prvému vyhotoveniu môžu byť vrstvy 21, 22 zo zrnitého materiálu vytvorené tak, že sa najprv pripraví zmes príslušného zrnitého materiálu a spoja na báze skla v časticovej forme, hlavne črepov, a postupne sa rozprestrie kompaktná vodorovná vrstva zmesi kvôli vytvoreniu prvej vrstvy 21 a kompaktná vodorovná vrstva zmesi kvôli vytvoreniu druhej vrstvy 22.

Horná vrstva 23 sa vytvára ukladaním vodorovnej vrstvy hrubého zrnitého materiálu, ktorá presahuje úroveň špáry medzi žiaruvzdorným blokom 3 a izolačným blokom 2, načo sa nakoniec uloží hrubý zrnitý materiál pozdĺž zvislých stien vo svahu.

Nakoniec sa rozhorúči pec kvôli vyvolaniu roztavenia spojiva alebo spojív a vytvoreniu zodpovedajúcich vrstiev 21 a 22- Potom je možné uložiť do pece

31390/H materiál s vysokou teplotou tavenia, ako sklo alebo črepy a pec sa tak sp'jTti. Zrnitý materiál vrstvy 22 je pritom zmáčaný taveninou, ktorá tvorí spojivo.

Tepelné výmeny medzi spojivom na báze skla a žiaruvzdorným materiálom môžu pokračovať po určitý čas počas temperovania alebo spúšťania pece, kým sa dosiahne stav zaisťujúci požadovanú tesnosť.

Vzhľadom na obklad na báze zrnitého materiálu na vnútorných stenách pece je možné zmenšiť hrúbku žiaruvzdorných blokov 2 a nahradiť vnútorné žiaruvzdorné bloky 2 pece 1 lacnejšími izolačnými blokmi 2 a výrazne znížiť náklady na pec, a to bez poškodenia tepelnej izolácie alebo zníženia odolnosti voči korózii.

Vynález, ktorý bol v danom prípade popísaný na príklade sklárskej taviacej pece, ktorej dno je po celej ploche opatrené najmenej dvoma vrstvami na báze zrnitého materiálu, nie je nijako obmedzený na toto vyhotovená. Údaje, uvedené v popise, môžu byť rozšírené na iné vyhotovenia, hlavne na prípady, kedy má dno inú konštrukciu (hlavne kedy nie sú prítomné izolačné bloky, betón a/alebo dosky), používa sa iba jediná vrstva na báze zrnitého materiálu, alebo sú vrstva alebo vrstvy uložené iba na časti dna.

V rámci vynálezu sú vhodné tiež iné usporiadania, aké sú bežné v peciach typu sklárskej pece.

31390/H pvm-£ooo

Claims (20)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pec (1, 20) na tavenie materiálu s vysokou teplotou tavenia, ako je sklo, s dnom (2) a bočnými stenami (3), vymedzujúcimi taveninu (5) z roztaveného materiálu, vyznačujúca sa tým, že aspoň časť povrchu dna (2) a eventuálne bočných stien (3), ktorá je v styku s taveninou (5), je na začiatku tvorená aspoň jednou vrstvou (12, 13; 21, 22, 23), obsahujúcou žiaruvzdorný zrnitý materiál (14,16).
2. 2. Pec podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že zrnitý žiaruvzdorný materiál (14,16) je materiál odolávajúci korózii pôsobením skla, hlavne materiál na báze oxidu chrómu alebo na báze oxidu zirkónia, kremíka a/alebo hliníka.
3. 3. Pec podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že uvedená vrstva alebo aspoň jedna z uvedených vrstiev (12, 13; 21, 22, 23) obsahuje okrem zrnitého materiálu (14, 16) minerálne spojivo (15, 17), s výhodou vytvorené z oxidu alebo zo skleného materiálu, ako je sklo, hlavne recyklované sklo.
4. 4. Pec podľa nároku 3, vyznačujúca sa tým, že uvedená vrstva alebo aspoň jedna z uvedených vrstiev (12, 13; 21, 22) je vytvorená zo zrnitého materiálu a spojiva, na začiatku zmiešaných v časticovej forme.
5. 5. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že spojivo alebo každé spojivo má mernú hmotnosť vyššiu ako roztavený materiál v tavenine (5).
6. 6. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že spojivo alebo každé spojivo má viskozitu vyššiu ako roztavený materiál

   I v tavenine (5).

   31390/H
7. 7. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že spojivo alebo každé spojivo má tepelnú vodivosť vyššiu ako roztavený materiál v tavenine (5).
8. 8. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúca sa tým, ze vyššie uvedený povrch alebo časť povrchu obsahuje jedinú vrstvu, obsahujúcu zrnitý materiál, majúci s výhodou granulometriu nižšiu ako 50 mm, hlavne nižšiu ako 20 mm.
9. 9. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúca sa tým, že vyššie uvedený povrch alebo časť povrchu obsahuje prvú vrstvu (13; 23), obsahujúcu prvý zrnitý materiál (16) v dotyku s taveninou, pod ktorou leží aspoň jedna dolná vrstva (12; 22, 21), obsahujúca dolný zrnitý materiál (14), pričom granulometria prvého zrnitého materiálu (16) je vyššia ako granulometria dolného zrnitého materiálu (14).
10. 10. Pec podľa nároku 9, vyznačujúca sa tým, že prvá vrstva (13; 23) obsahuje zrnitý materiál (16), majúci granulometriu aspoň 10 mm, hlavne približne 20 až 50 mm, a dolná vrstva (12; 22, 21) obsahuje zrnitý materiá! < majúci zrnitosť nižšiu ako 20 mm, hlavne približne 1 až 10 mm.
11. 11. Pec podľa nároku 9 alebo 10, vyznačujúca sa tým, že zrnitý materiál prvej vrstvy (23), ktorý je v styku s roztaveným materiálom, je typ odolávajúci korózii pôsobením skla a zrnitý materiál dolnej vrstvy alebo každej dolnej vrstvy (21, 22) je typ relatívne napadnuteľný sklom.
12. 12. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúca sa tým, že vrstva alebo vrstvy, obsahujúce zrnitý materiál (14, 16), sú uložené na základnú vrstvu, tvarovanú alebo netvarovanú, vytvorenú hlavne z dlaždíc (11) alebo blokov zo žiaruvzdorného alebo izolačného materiálu.
13. 13. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 12, vyznačujúca sa tým, že povrch aspoň jednej bočnej steny (3) je tvorený obkladom (23), obsahujúcim žiaruvzdorný zrnitý materiál a nakloneným vzhľadom k zvislému smeru.

    31390/H
14. 14. Pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 13, vyznačujúca sa tým, že povrch dna je opatrený vrstvou, obsahujúcou aspoň v časti pece, kam sa privádza materiál na tavenie, žiaruvzdorný zrnitý materiál.
15. 15. Spôsob výroby pece (1), ako sklárskej pece, pri ktorom sa vytvára dno (2) a bočné steny (3), určené na vymedzovanie taveniny (5) roztaveného

    I materiálu, vyznačujúci sa tým, že sa na aspoň časti povrchu dna (2) a eventuálne bočných stien (3), určenej na styk s taveninou (5), ukladá aspoň jedna vrstva (12, 13; 21, 22, 23), obsahujúca žiaruvzdorný zrnitý materiál (14, 16), načo sa zvýši teplota pece (1) a privádza sa materiál s vysokou teplotou tavenia, ako je sklo, kvôli vytvoreniu taveniny (5).
16. 16. Spôsob výroby pece podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že sa v prvej fáze ukladá minerálne spojivo (15, 17) v zmesi so zrnitým materiálom (14, 16) aspoň jednej vrstvy (21, 22) alebo vo vrstve, ležiacej nad vrstvou zrnitého materiálu (14, 16) a v druhej fáze sa vykoná tavenie spojiva (15, 17) a/alebo sa spojivo (15, 17) podrobuje tepelnej aktivácii kvôli vytváraniu aspoň jednej kompozitnej vrstvy (12,13; 21, 22).
17. 17. Spôsob výroby pece podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že sa v prvej fáze ukladá na vrstvu (22), obsahujúcu spojivo, ďalšia vrstva (23) obsahujúca v podstate zrnitý materiál s granulometriou vyššou ako je granulometria spodnej vrstvy alebo vrstiev.
18. 18. Použitie pece podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 17 na tavenie recyklovaného skla, obsahujúceho kovové zvyšky.
19. 19. Spôsob rekuperácie kovu (18), prítomného v recyklovanom skle, pri ktorom sa taví recyklované sklo v peci (1) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 15, pri ktorom zrnitý materiál (16), obsiahnutý vo vrstve (13) dna (2), ktorá je v kontakte so sklom, má granulometriu prispôsobenú na to, aby sa vyššie uvedená vrstva (13) stala priepustnou pre uvedený kov (18).
20. 20. Spôsob rekuperácie podľa nároku 19, vyznačujúci sa tým, že pec (1) obsahuje bezprostredne pod vyššie uvedenou povrchovou vrstvou (13)

    I dolnú vrstvu (12) obsahujúcu zrnitý materiál (14), ktorého granulometria je

    31390/H prispôsobená na to, aby sa dolná vrstva (12) stala nepriepustnou pre uvedený kov (18).