TW593181B - Process for preparing batch materials for the manufacture of glass - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 ________B7_____ 五、發明說明（1 ) 本發明係關於一種用以產製某些可用以製造玻璃之材 料的方法。 應瞭解本發明範圍中，所謂的”分批材料”是指所有能製 成玻璃的材料、天然礦石或人造產品、來自碎玻璃回的材 料··等’其可用於輸至玻璃爐中的組成物中。類似地，”玻 璃”是指廣義的玻璃，即，任何玻璃質底質、玻璃—陶瓷或 陶瓷材料。所謂的”產製”是指熔解此分批材料之不可或缺的 步驟’也可能是針對精煉/調整熔融玻璃以使其具有最終 形狀的所有後續/補助步驟，此最終形狀特別是平板玻璃（ 鑲嵌玻璃）、凹型形器皿（瓶狀容器和瓶子）、用於隔音或隔 熱的礦質毛絮形式的玻璃（玻璃絨或石棉），或甚至可能是用 於強化之所謂織線形式的玻璃。 本發明特別係關於產製含有大量鹼金屬（特別是鈉）的玻 璃所須的分批材料（如：用以製造平板玻璃的二氧化矽-碳 酸鈉-石灰型玻璃）。目前，此分批材料最常用以提供鈉的 是碳酸鈉Na2C〇3，這樣的選擇並非無缺點。這是因爲，一 方面’此化合物僅鈉爲玻璃的構成元素，所有含碳的部分 皆分解且在熔解時以C〇2形式釋出。另一方面，相較於其他 者，因爲其爲藉S〇lvay法（此方法包含數個製造步驟且並非 很節省能量）由氯化鈉和石灰得到的合成產物，所以此爲昂 貴的分批材料。 因此有許多方案建議不使用碳酸鹽而是使用矽酸鹽作 爲鈉來源，所用者可能是事先製得之鹼金屬（Na)和鹼土金 屬（Ca)的混合矽酸鹽。使用此類型的中間產物的優點在於一 ϋ ϋ ϋ ϋ^OJ· 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ψ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 __ B7 五、發明說明（2 ) 倂提供玻璃的數種構份及消除脫碳相。亦能夠加速熔解分 批材料並有利於其熔解期間內的均質化，此如專利案？!^ 1，211，〇98和FR-1，469，109中所示者。但是，此有著製造此矽 酸鹽的問題且未能提出完全令人滿意的合成法。 因此，本發明的目的是要提出一種產製此類型矽酸鹽 的新方法，其特別適合用於可信度、效率和成本皆可被接 受的工業產製中。 本發明的目的是一種以鹼金屬（如：Na、K)和/或以稀 土金屬（如：鈽（Ce))的矽酸鹽爲基礎的化合物之製法，此化 合物視情況地爲與鹼土金屬（如：Ca或Mg)和鹼金屬和/或 稀土金屬混合的矽酸鹽形式。此方法包括：藉由轉化二氧 化矽和該鹼金屬和/或該稀土金屬的一或多種鹵化物（特別 是氯化物，NaCl、KC1或CeCh)(和視情況使用的鹵化物，在 混合矽酸鹽的例子中特別是鹼土金屬氯化物）合成這些化合 物，此轉化所須的熱（至少一部分）由一或多個埋入式燃燒器 提供。 本發明中，一部分或所有的鹵化物可以被硫酸鹽或甚 至被硝酸鹽所取代，以作爲鹼/鹼土或稀土金屬的來源。 主要是硫酸鈉Na2S〇4。因此，在本發明中，那些不同的起 始物應被視爲對等物。 此處所謂”二氧化矽”是指任何二氧化矽（Si〇2)含量佔大 部份的化合物，即使其亦含有他種元素或他種次要化合物 ，使用砂型天然材料時，這是最常見的情況。 此處所謂的”埋入式燃燒器”是指燃燒器配置使得其形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- --------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 争 593181 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（3 ) 的”火燄”或由這些火燄產生的燃燒氣體在發生轉化作用的反 應器之間，在進行轉化反應的材料的確實物質之間。通常 ，它們的位置使其被充滿或者略突出於側壁或略突出於所 用反應器底面（爲加以簡化，此處吾等稱之爲火燄，即使嚴 格說來，其與在高處的燃燒器製得的”火燄”不同）。 本發明因此以特別明智的技巧解決以能夠將Gay-Lussac 和Thenard提出的化學轉化程序用於工業規模上，此化學轉 化程序即，將NaCl直接轉化成碳酸鈉，包含在有水存在時 ，NaCl與二氧化矽於高溫進行之根據下列反應式之反應： 2 NaCl + Si〇2 + H2〇—Na2Si〇3 + 2 HC1 此基本上包含藉由形成矽酸鹽而萃出碳酸鈉，因爲兩 相不互溶，所以此平衡總是朝NaCl分解的方向進行。 以硫酸鈉代替NaCl時，反應如下：

Na2S〇4 + Si〇2 + H2〇—Na2Si〇3 + H2S〇4 事實上，先形成S〇3，之後因爲以埋入式燃燒器燃燒生 成的熱和水而轉化成硫酸。 此處，此反應造成許多與產製反應物之最終混合物和 確保產製期間內重新補充相關的製程問題及與丟棄HC1(或 H2S00且不會使它們與所形成的矽酸鹽再度反應、萃取矽酸 鹽及能夠供應足夠熱能之困難相關的問題。 玉紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 593181 A7 _ B7 五、發明說明（4 ) 使用埋入式燃燒器來供應此熱能同時解決了這些困難 中的大部分。 事實上，已經有人建議利用埋入式燃燒器加熱以熔解 產製玻璃的材料以製造玻璃。例如，可以參考專利案1^-3,627,504、1^-3,260,587或1^-4,539,034。但是，本發明之 特定範圍內，使用這樣的燃燒器（即，自鹽合成矽酸鹽）非常 有利： 這是因爲的燃燒模式生成水，此水如所述這在所欲的 轉化中是不可或缺的。憑藉著埋入式燃燒器，因此能夠當 場製造至少一部分轉化所須的水（即使如此’在一些情況中 ，可能須添加額外的水）。亦確定水引至其他起始物中，即 ，二氧化矽和鹽（爲加以簡化，所謂的”鹽”是指鹼金屬、稀 土金屬及視情情況使用的鹼土金屬的氯化物型鹵化物’其 作爲起始反應物），此當然有利於促進反應； 此外，以埋入式燃燒器製得的燃燒在進行反應的材料 中造成環繞著各”火燄”或”多個火燄”強烈擾動和強烈對流和 /或各個噴出氣體自各個燃燒器噴出。因此，能夠確保反 應物間至少部分劇烈攪拌，必須要有此攪拌以確保各種反 應物（特別是固體（粉末）形式’如：二氧化矽和鹽）之間充分 混合； 單就熱的觀點，因爲埋入式燃燒器直接將熱供應於須 熱點（即，進行反應的產物物質中），因此降低能量的任何損 耗，且因爲他們有足夠的力量和效率使反應物能夠達到它 們熔解/轉化的相當高溫度，即，至少1 〇〇〇°c ’特別是約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 B7 五、發明說明（5 ) 120(TC，所以埋入式燃燒器亦特別有利。 此外，它們是一種對環境特別友善的加熱模式，能夠 儘可能地降低NCK-型氣體的散逸。 因此，可以得到下列結論：這些燃燒器於各混合階段 的效率（混合品質、良好熱轉移及當場生成反應物之一）意謂 著非常有利於轉化，亦不須達到極高的轉化溫度。 選擇用以輸至埋入式燃燒器中的氧化劑可以簡單地爲 空氣。但以富含氧之空氣形式的氧化劑，甚至是實質上僅 含氧形式爲佳。高氧濃度的有利原因在於：減少煙道氣體 積，此係就能量和避免過多參與反應的材料流化而噴至轉 化反應進行的上部結構或者反應器頂部處的觀點而言。此 外，所得的”火燄”較短、發散度較高，因此使其能夠能更迅 速地轉移至熔解/轉化的材料上。 埋入式燃燒器的燃料之選擇有兩種可能性，其可單獨 利用或倂用： 可以選擇液體燃料、燃油類型或氣體燃料、天然氣類 型（多爲甲烷）、丙烷或氫； 也可以使用固體形式的含碳燃料（如：煤）或任何含烴的 材料（如：氯化的聚合物）。 用於埋入式燃燒器的氧化劑之選擇和燃料之選擇影響 所得除了矽酸鹽之外之產物的本質。因此，燃燒器中輸入 氧和天然氣石時，發生下列兩種反應：（就最簡單之希望由 NaCl製得矽酸鈉的狀況來看，但也可以換成所有其他例子 ，製得矽酸鉀、矽酸鈽或含鈣或鎂的矽酸鹽··等）： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- tr— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - 593181 A7 ____Β7__ 五、發明說明（6 ) (a) 2 NaCl+ Si〇2 + H2〇—Na2Si〇3 + 2HC1 (b) C H 4 + 2 〇 2 — C 〇 2 + 2 H 2 〇 這兩種反應可以倂成單一反應： (c) 4 NaCl+ 2 Si〇2 + CH4 + 2 〇2 — 2 Na2Si〇3 + 4 HC1 + C〇2 使用氫作爲燃料而非使用天然氣時，不會有任何C〇2散 逸，總反應成爲 (d) 4 NaCl+ 2 SiCh + 2 H2 + 〇2 — 2 Na2Si〇3 + 4 HC1 使用含碳固態燃料時，通常使用氧型氧化劑，爲下列 反應： (e) 2 NaCl+ 3/2 〇2 + C + Si〇2 — Na2Si〇3 + Ch + C〇2 此時，所製得之轉化反應的副產物不再是HC1而是Cl2。 因此，由這些反應-平衡可以明顯看出：以本發明實施 之轉化程序亦生成含鹵的衍生物，最常是可資利用的含氯 衍生物，如：HC1或Ch(或H2S〇4)，其見於煙道氣中。有兩 種可能的操作方式： 一種方式是使它們以流出物形式被施以再處理。因此 ，可使用碳酸鈣CaC〇2中和HC1，其量製得CaCl2，其可資利 用（如：用以移除馬路上的雪）； 另一方式是考慮根據本發明之轉化程序，作爲於工業 上產製HC1或Cl2的程序，這些是化學工業上廣泛使用的基礎 化學品。（特定言之，以根據本發明之方法產製HC1或Cl2， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 11111 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - 593181 A7 B7 五、發明說明（7 ) 以此代替製造PVC或聚氯乙烯型氯化聚合物必須之藉電解而 得到氯的方式）。此處，之後必須自煙道氣中萃取它們’藉 此建立用於HC1或Ch的工業生產線，如：藉由直接在須要這 些類型之氯產物的化學工業位置增加用以實施根據本發明 之方法的設備。因此，利用所形成的氯化衍生物使得操作 者能夠進一步降低製備玻璃用之含鹼金屬之分批材料的成 本。 根據本發明產製的矽酸鹽用的第一個用途係關於玻璃 製造業：它們可以取代至少一部分提供鹼金屬或稀土金屬 的傳統分批材料，最特別地，以Na2Si〇3至少部分取代CaC〇3 。因此，本發明的矽酸鹽可用以輸入玻璃爐中，特定言之 ，此可以兩種不同方式達成： 第一個方式包括處理所形成的矽酸鹽以使得它們能夠 與用於玻璃爐之作爲能製成玻璃的分批材料相配伍：此因 此包含自反應器中萃出它們及通常將其”冷卻”成粉狀固相， 特別是使用玻璃製造業已知的技巧經由造粒步驟製成粉狀 。因此，矽酸鹽製造法和玻璃製造法之間完全獨立，形成 的矽酸鹽經適當成形及可能的儲存/轉運，之後才輸送至 玻璃爐中； 第二個方式包括使用根據本發明形成的”熱”矽酸鹽，即 ，使用的玻璃製造法中，在仍熔融時，增加製造要輸入玻 璃爐中的矽酸鹽的先前步驟。因此，可以在與玻璃爐連接 的反應器中製得此矽酸鹽，構成其”上游”區隔之一，以與熔 融的玻璃之精煉/調節所用之可能的”下游”區隔。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 B7 五、發明說明（8 ) 這兩種情況中，玻璃爐可以是傳統設計（如，使用埋入 式電極的電熔爐、以旁邊蓄電器操作的冠狀燃燒爐、末端 燃燒爐或玻璃製造工業已知之任何類型的爐，因此包括具 埋入式燃燒器的爐），其可能經設計’操作模式略經修飾以 適用於不含碳酸鹽或碳酸鹽量比標準熔解程序來得少的熔 解程序。 應注意到：矽酸鈉以外的某些矽酸鹽亦非常適用於本 發明。因此，本發明得以自KC1製造矽酸鉀，此爲用以製造 所謂的”混合鹼”玻璃（換言之，含有Na和K者）之至少比較經 濟、非常有利之含Si和K的分批材料。這些玻璃特別用以製 造觸控螢幕、電視螢幕的玻璃、鉛玻璃和用於電漿顯示板 的玻璃。 類似地，本發明使得操作者能夠更經濟地產製含有添 加物的特定玻璃（其中，氯化物價格比氧化物低廉）。以稀土 金屬（如：鈽）爲例，氧化鈽的存在使得玻璃有濾UV性，此 類型的稀土金屬亦含括於用於硬碟之具有高彈性模量之特 定玻璃之組成物中。本發明因此使得操作者能夠以中等成 本得到含Si和Ce的分批材料（矽酸铈）。 本發明的另一優點在於初時引入的二氧化矽在轉化成 矽酸鹽的期間內趨使某些去鐵（de-ironing)作用，因爲氯化 鐵具揮發性：藉由使用至少某些量的此矽酸鹽而由此矽酸 鹽製得的此玻璃因此會比完全未使用此矽酸鹽類型的玻璃 來得透明。就美觀和提高玻璃的太陽能係數（在”平版”玻璃 應用上）的觀點，此較有利。 I ϋ i^i ϋ .^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ♦ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 B7 五、發明說明（9 ) 除了用於玻璃爐作爲分批材料之外，根據本發明製得 的矽酸鹽（更特別是矽酸鈉）的第二個用途是用於淸潔劑工業 ，矽酸鈉Na2Si〇3常用於洗衣粉/淸潔劑組成物。 根據本發明形成的矽酸鹽（及視情況之氯化衍生物）的第 三個用途是製備特別的二氧化矽，一般稱爲”沉澱二氧化矽’ ，例如，用於混凝土組成物中。根據本發明形成的矽酸鹽 可以事實上經酸處理，有利地以亦藉根據本發明之轉化程 序形成的氫氯酸HC1處理，以使二氧化矽以具有特別顆粒尺 寸的顆粒形式沉澱：所欲顆粒尺寸通常約毫微米（如：1至 100毫微米）。 二氧化矽沉澱期間內亦形成的氯化鈉可以有利地回收 利用，最特別的是再度用來作爲根據本發明之產製矽酸鹽 的原料。此爲本發明之延伸，其中，以”粗”顆粒尺寸的二氧 化矽顆粒（例如：約1微米或更粗粒）爲起始物，再度得到二 氧化矽顆粒，但此顆粒小得多，此顆粒尺寸在工業用材料 方面的用途非常廣泛。 更特別地，第三個用途選用鹼金屬硫酸鹽而非氯化物 :吾等得到H2S〇4而非HC1，其用於形成的矽酸鈉之酸處理 。此種類型的酸用於化學工業以製造沉澱二氧化矽。此特 別情況中，此比HC1更有利，因爲其避免有任何殘餘的氯化 物存在二氧化矽中，所存在的氯化物爲腐蝕此產物的潛在 因素。 根據本發明之製備沉澱二氧化矽的方法可以下列步驟 表示： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 訂---- 593181 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) - 在配備埋入式燃燒器燃燒器的爐中反應（氧氣或氧 -氫氣），適當純度的二氧化矽砂和硫酸鈉及水以視燃燒生 成的水量而定地經控制方式加入。因此根據前述反應而形 成矽酸鈉。連續抽真空，所形成的SCh轉化成H2S〇4，其爲 回收的向下液流， - 之後回收的H2S〇4對以適當Si〇2/Na2〇模組製得的硫 酸鈉施以處理。二氧化矽沉澱物經過處理以根據其用途（橡 膠之添加物..等）而提供適當性質。 - 此反應期間內，再度形成硫酸鈉，其可經濃縮及 於配備埋入式燃燒器的爐中濃縮作爲鈉的來源。 可以看出此方法考慮酸及鈉來源而以”密閉迴路”連續操 作。其使得操作者能夠修飾二氧化矽的顆粒尺寸、僅消耗 砂和能量。可以回收利用來自廢煙和來自S〇3之凝結反應的 熱以製造，如，濃縮水溶液所須的蒸汽。 使用他種鹼而非鈉或他者（如：硫酸鹽或其硫酸鹽具熱 穩定性且可進行同類型反應的其他元素時，此類型的方法 施用方式非常類似。 此方法的另一有利應用係關於處理含氯廢料，最特別 是處理含氯和含碳廢料（如：氯化的聚合物（PVC..等））；根 據本發明，以埋入式燃燒器熔解可以熱解此廢料，最終燃 燒產物是C〇2和HC1，如前述者，此HC1可以經中和或者以此 形式使用。亦可注意到：這樣的廢料因此可以作爲含碳固 態燃料，其事實上可以使得注入燃燒器的燃料量得以減少 。（可含括其他類型的廢料（如：鑄造砂））。就經濟觀點，這 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -------- 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 一一 _ B7 五、發明說明（11) 些不同類型廢料之熱解亦有利，此乃因爲它們的處理成本（ 此爲另外的花費）可以自根據本發明製造矽酸鹽的成本中扣 除之故。對此廢料施以熱解處理之外，也可以使其變成玻 璃。 就化學觀點’根據本發明之方法，可以使得這些含有 氯和有機材料的廢料不具活性。砂和氯化物（或其對等物）可 以固態或液態廢料形式添加。也可以添加一些添加物（如： CaO、氧化鋁或其他氧化物）。因此，真正的玻璃化程序中 ，所得之經玻璃化處理的材料能夠穩定可能含於這些廢料 中的無機材料。所製得的酸可以回收於過濾煙的吸收槽中 且可再利用。就經濟觀點，此方法非常有利。一方面，所 用主要的熔融組份以鹽形式使用，至少一部分用於玻璃化 的能量由廢料本身供應。另一方面，能夠回收利用所形成 的酸。 可以混合不同類型的可燃廢料。 本發明的目的亦爲用以實施根據本發明之方法的設備 ，此設備以包含配備一或多個埋入式燃燒器和至少一個用 以於熔融材料下方引入二氧化矽和/或鹵化物（或對等物， 如：硫酸鹽或硝酸鹽）的裝置（特別是以一或多種進料螺旋分 批引入器形式引入的裝置）之反應器。較佳情況中，如前述 廢料之類的此固態或液態可燃物可以相同方式引至爐中。 因此能夠直接將產物引入以進行熔解/反應，在有時間反 應之前，至少起始反應物（特別是氯化鈉NaCl)能夠蒸汽化： 此方式確保液態或固態可燃物有足夠的時間汽化以使它們 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- ----訂--- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14 - 593181 A7 B7 五、發明說明（12 ) 完全燃燒。 較佳情況中，反應器壁（特別是與轉化程序中含括的各 種反應物/反應產物接觸處）備有襯有金屬墊的耐火材料。 此金屬必須要能夠忍受各種類型的侵飩（此處，特別是由 HC1引發者）。以鈦、與鈦同族的金屬或含鈦的合金爲佳。 較佳情況中，使所有元素位於反應器內，顯露於後者中， 以此類型金屬爲基礎，或其表面以此金屬塗層加以保護（分 批引入器和埋入式燃燒器）。較佳情況中，此反應器壁（特別 是位於後者內所有的金屬組件）與水箱型流體循環冷卻系統 相連。此壁亦可完全製自金屬，未使用或使用非常少的標 準耐火物用以構築玻璃爐。 此反應器壁定義，如，約略立方體、平面六面體或圓 柱凹槽（底部爲正方形、長方形或圓形）。或者，可以有引入 起始反應物的數個點，如：規則分佈於反應器側壁，特別 是數目與分批反應器數相同者。此多個供料點使得操作者 得以限制反應物的量，能夠在反應器中得到更均勻的混合 物。 根據本發明之反應器亦可配備多個用以處理氯化流出 物的裝置，特別是用以回收或中和Ch或HC1或H2S〇4類型流 出物的裝置和/或用以自氣態流出物中分離固體顆粒（特別 是以金屬氯化物爲基礎者）的裝置。這些裝置有利地置於煙 道中，用以萃取反應器中的煙道器。 最後，本發明亦係關於藉由熔解製造玻璃的材料（該熔 解所須的熱至少一部分來自埋入式燃燒器）而產製含二氧化 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------1T---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 593181 A7 B7 五、發明說明（13) 矽和Na2〇或K2〇類型鹼金屬氧化物或CeCh類型稀土金屬氧化 物之玻璃的方法。此處，本發明係基於含有Na或K類型鹼金 屬或Ce類型稀土金屬的分批材料至少一部分爲該元素的鹵 化物（特別是氯化物，如：NaCl、KC1或CeCU)形式。此爲本 發明的第二個主要特點，其中，如同在熔解製玻璃材料以 製得玻璃的真實程序中”當場”製得前述矽酸鹽一般。此情況 中，有著與前述在產製玻璃時另分別製造矽酸鹽之相同的 優點，即，玻璃中的鐵含量較少，製得的氯化（鹵化）衍生物 可資利用，廢料熱解或製成玻璃，此外，後者可能適合作 爲固態燃料..等。 現以下列附圖顯示的實施例之助而詳細解釋本發明： 附圖1 :產製根據本發明之矽酸鈉的設備圖。 此附圖未按尺寸比例，爲淸楚計，加以極度簡化。 主要元件對照表 1 反應器 2 底面 3 燃燒器 4 壁 5 耐火物 6 分批進料器 8 頂面 9 煙道 10 龍頭孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 B7 五、發明說明（14 ) 其顯示反應器1包含一個長方形底面2，其被規則地刺 穿，以配備燃燒器3列，這些燃燒器穿透底面並略穿入反應 器中。此燃燒器以經鈦覆蓋並以水冷卻爲佳。側壁亦以水 冷卻並包含電爐熔鑄耐火材料5層或者完全由以鈦爲基礎的 金屬製得。實施反應/熔解的材料層5使得進料螺旋分批進 料器6引領反應物穿過此層以下的側壁。 此包含燃燒器的底面的電爐熔鑄耐火物厚度大於側壁 。其亦被龍頭孔10貫穿以萃出矽酸鹽。 頂面8可以是懸空的平頂，製自富鋁紅柱石或氧化锆-富鋁紅柱石或AZS(氧化鋁-氧化锆-二氧化矽）型耐火材料或 任何耐HC1和/或NaCl的陶瓷材料。其設計成能夠讓含HC1 的煙道氣無法通過：一種確保此不滲透性的非限制性解決 方式含括使用由中空六角形孔構成的之具絕緣性的蜂窩形 陶瓷結構。因此藉由耐HC1低溫膠黏劑在背面上的片斷之間 達到不滲透性。因此保護此承載金屬的結構。煙道9亦由耐 HC1和耐NaCl材料（氧化物耐火材料、碳化矽、石墨）構築。 並使用一系統以分離容易凝聚的固態顆粒（金屬氯化物）及 HC1回收塔，此二者未示於附圖中。 一旦自反應器經由龍頭孔1 0萃取反應器中的砂酸鹽之 後，矽酸鹽被運至玻璃製造業或矽酸鈉淸潔劑工業使用的 造粒機（未示）中。 此方法的目的是要產製高度濃縮的矽酸鹽（矽酸鈉），此 藉著經由分批進料器將砂（二氧化矽）和NaCl的混合物引至反 應器中，藉已知方式以Na2〇與總（Si〇2 + Na2〇）莫耳比在50%範 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17- !!!#--------訂，丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A7 B7 五、發明說明（15 ) 圍內的方式定量。這兩種反應器亦可分別引入，且可視情 況所須地在他們進入反應器之前先預熱。 較佳情況中，燃燒器3和氧及天然氣或氫一起引入。 熔解/反應期間內的批料黏度和憑藉埋入式燃燒器技 巧得到的高反應速率使得操作者能夠得到高產量，如：至 少10噸/天。 總而言之，本發明之方法開啓了 一個以中等成本產製 矽酸鹽（特別是矽酸鈉、鉀和鈽）的新方法。本發明之範圍亦 包含使用製造鹼金屬矽酸鹽或稀土金屬矽酸鹽之相同的方 法來製造這些元素的鈦酸鹽、銷酸鹽和鋁酸鹽（視情況地與 矽酸鹽混合）。 因此，金屬（特定言之，屬過渡金屬的金屬，特別是週 期表IVB族金屬（如：Ti或Z〇或週期表第IIIA族金屬（如：A1) )可以部分取代矽。此取代的優點在於所得產物可溶解於水 中。這些產物選擇性地於水溶液中處理（特別是使用轉化期 間內形成的鹽酸），所形成的沉澱不再是二氧化矽顆粒沉澱 ，如前述者，變成相關的金屬氧化物顆粒，如：Ti〇2、Ζι·〇2 和Ah〇3，此顆粒通常爲毫微米尺寸，此與使用二氧化矽作 爲起始物時相同，且其於工業上有許多用途。因此可以使 用它們作爲聚合物和混凝土的塡料，可以將它們摻入陶瓷 或玻璃-陶瓷材料中。也可以利用它們的光催化性質：特別 是利用以〇2顆粒（其可摻入用於任何美化材料、鑲嵌玻璃.· 等具有防污性質的光催化塗層中）。 爲了要根據本發明產製這些鈦酸鹽、鉻酸鹽或鋁酸鹽 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 訂--- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18-

Claims (1)

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   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 , f B8 , C8 D8六、申請專利範圍 附件二：第891〇2〇25號專利申請案 修正後無劃線之中文申請專利範圍替換本 民國93年1月19日呈 1. 一種製造矽酸鈉或矽酸鉀之方法，該矽酸鹽視 情況地爲混合的鈉和鉀的砂.酸鹽形式，該方法係藉由轉化 二氧化矽和鈉和/或鉀之氯化物或硫酸鹽而達成，其特徵 在於：該轉化係在至少1 000°c，於一含有熔融物質以及含 有發生轉化反應的產物和所形成呈熔融形式之化合物之物 系中發生，且在於：該轉化所需的熱至少一部分由一或多 個在物系中造成擾動之埋入式燃燒器供應，送入該埋入式 燃燒器的氧化劑是空氣、富含氧的空氣或氧之形式。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該二氧化矽 和氯化物或硫酸鹽以及視情況地液態類型或固態類型之可 燃物，係在發生熔融之物質平面下引入。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該轉化所需的 熱係單單由一或多個埋入式燃燒器所供應。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中，送入該埋入式燃燒器的燃料是天然氣、燃料油或氫和 /或其中，固態類型或液體類型燃料係在接近該燃燒器處 供應。 5 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中該固態類型 或液態類型燃料係爲含有以聚合物爲底或以煤爲底之碳物 質。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 、11 593181 A8 B8 C8 * D8 六、申請專利範圍 6 · 如申請專利範圍第1項之方法，其中，埋入式燃 燒益產生的燃燒至少部分確保一氧化砂和氛化物或硫酸鹽 之攪拌。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，埋入式燃 燒器產生的燃燒至少部分產生轉化所需的水。 8· 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該轉化亦 產生氯化衍生物或H2S〇4。 9·如申請專利範圍第8項之方法，其中該可資利用 的氯化衍生物係爲HC1或C12。 10·如申請專利範圍第1項之方法，其中，所形成的 矽酸鹽經處理以使其能夠與作爲一或多種產製玻璃的材料 相配而用於玻璃爐，此處理包含一造粒步驟。 11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，形成的矽 酸鹽趁熱時輸入玻璃爐中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12. —種用以實施申請專利範圍第1至1 1項中任一項 方法的設備，其特徵在於其包含至少一個配備有一或多個 埋入式燃燒器（3)和至少一個用以在發生熔融的物質平面 下引入二氧化矽和/或鹵化物或硫酸鹽及視情況使用之液 態或固態類型可燃物的裝置之反應器（1),該裝置係爲一 或多個進料螺旋分批輸入器（6)的形式，其中，該反應器（ 1)設有用以處理氯化流出物的裝置，和/或用以自氣態流 出物中分離出固體顆粒的裝置。。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之設備，其中至少該側 壁（4)係結合一使用水類型流體循環之冷卻系統。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593181 A8 B8 ___^_ 六、申請專利範圍 1 4 ·如申請專利範圍第丨2項之設備，其中該耐火材料 係爲電鑄類型，或者該耐火材料係襯以一鈦類型或以此類 型金屬爲底之金屬襯裡。 1 5 ·如申請專利範圍第丨2項之設備，其中該處理氯化 流出物的裝置係爲回收HC1或Cl2，或爲中和HC1之裝置。 1 6.如申請專利範圍第丨2項之設備，其中該固體顆 粒係爲以金屬氯化物爲底者。 17.如申請專利範圍第1項之方法，其係用於產製供製 造玻璃之可形成玻璃的分批材料。 1 8*如申請專利範圍第1項之方法，其係用於產製供生 產淸潔劑的原料。 19.如申請專利範圍第1項之方法，其係用於產製供生 產沉澱二氧化矽的原料。 2 0.如申請專利範圍第1項之方法，其係用於將廢料製 成玻璃。 2 1 .如申請專利範圍第丨項之方法，其係用於處理被燃 料或類似碳氫化合物污染的砂。 22·如申請專利範圍第12項之設備，其係用於產製供 製造玻璃之可形成玻璃的分批材料。 23·如申請專利範圍第12項之設備，其係用於產製供 生產淸潔劑的原料。 24·如申請專利範圍第1 2項之設備，其係用於產製供 生產沉澱二氧化矽的原料。 25·如申請專利範圍第第1 2項之設備，其係用於將廢 本^尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4"ϋΤ"210Χ297公着) ^--— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   593181 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 料製成玻璃。 26. 如申請專利範圍第12項之設備，其係用於處理被 燃料或類似碳氫化合物污染的砂。 27. —種製造含二氧化矽和Na2〇及/或K2〇之玻璃的方 法，其藉由熔融可製成玻璃的材料，其至少在1 〇 〇 〇 °C，其 中該熔融所需的熱至少一部分來自一或多個在該熔融可製 玻璃之材料中造成擾動之埋入式燃燒器，其特徵在於：含 有N a及/或K之可製成玻璃的材料基本上係爲鈉或鉀的氯化 物或硫酸鹽形式，送入該埋入式燃燒器的氧化劑是空氣、 富含氧的空氣或氧之形式。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）