LU93215B1 - Procédé pour la préparation d'un bain fondu à base de silice - Google Patents
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Claims (23)
1. Procédé pour la préparation d’un bain de silice fondue comprenant au moins 35 % en poids de silice, de préférence au moins 40 % en poids de silice, plus particulièrement au moins 45 % en poids ou au moins 50 % en poids de silice dans lequel on alimente une fine poudre de silice sous le niveau du bain fondu bouillonnant, dans un four de fusion par combustion submergée comportant au moins un brûleur submergé agencé dans le fond du four à fusion.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la fine poudre de silice consiste en des cendres volantes et/ou des cendres de balle de riz.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit au moins un brûleur submergé est commandé de manière à maintenir le bain fondu dans un état turbulent de telle sorte que le volume du bain fondu turbulent est au moins 8 %, de préférence au moins 10 %, plus particulièrement au moins 15 % plus élevé que le niveau qu’aurait le bain si aucun brûleur ne brûle.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 - 3 opéré de telle sorte qu’aucune couche de mousse significative ne se forme en surface du bain fondu.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 - 4 dans lequel on introduit un agent de fluxage dans le bain fondu, de préférence en combinaison avec la fine poudre de silice.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel l’agent de fluxage est choisi parmi l’oxyde de sodium, l’oxyde de potassium, l’oxyde de lithium, l’oxyde de plomb, l’oxyde de zinc, l’oxyde de calcium, l’oxyde de baryum, l’oxyde de magnésium, l’oxyde de strontium et l’oxyde de bore, ainsi que des combinaisons de ceux-ci.
7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel on ajoute l’agent de fluxage en une quantité comprise entre 0,5 et 25 % en poids de la composition, de préférence entre 0,5 et 20 % en poids, ou entre 1,0 et 15 % en poids.
8. Procédé selon l’une des revendications précédentes comportant l’alimentation dans le four de fusion de matière première vitrifiable additionnelle.
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel on alimente la matière vitrifiable additionnelle au-dessus du niveau de bain fondu dans le four de fusion.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9 dans lequel on alimente la matière vitrifiable additionnelle en-dessous du niveau du bain fondu bouillonnant, avantageusement en-dessous du niveau du bain fondu.
11. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on soutire du four de fusion au moins une partie du bain fondu et on en permet la vitrification après refroidissement afin de produire un produit vitrifié.
12. Procédé selon la revendication 11 dans lequel le produit vitrifié est encore traité de façon appropriée en vue de la préparation de compositions de béton, d’éléments de construction, de constructions de routes, ou en vue de l’utilisation comme matière première dans des procédés de fabrication de verre, plus particulièrement des procédés de fusion de verre.
13. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel les parois de la chambre de fusion sont refroidies, par exemple moyennant de doubles parois d’acier séparées par du liquide de refroidissement circulant, de préférence de l’eau, l’énergie récupérée par le liquide de refroidissement étant de préférence recyclée, et les parois internes du four de fusion n’étant pas recouvertes de matériau réfractaire.
14. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on récupère de la chaleur des gaz de fumées chauds et/ou du liquide de refroidissement.
15. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel une partie au moins du bain fondu est soutirée de manière continue ou discontinue du four de fusion.
16. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on effectue la combustion submergée de manière à générer dans le bain fondu une configuration de flux substantiellement toroïdale qui présente un axe central de révolution substantiellement vertical et qui comporte à la surface du bain fondu des flux en majeure partie orientés vers le centre et vers l’intérieur, le bain fondu se déplaçant vers le bas à proximité de l’axe de révolution central vertical et est renvoyé en un mouvement ascendant vers la surface du bain, définissant ainsi une configuration de flux substantiellement toroïdale.
17. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’étape de fusion comprend la fusion de la fine poudre de silice, dans un four à combustion submergée, en soumettant le bain fondu à une configuration de flux qui, lorsqu’elle est simulée par ordinateur moyennant l’analyse de la dynamique des fluides, présente une configuration substantiellement toroïdale comportant des vecteurs de flux convergeant centralement vers l’intérieur à la surface du bain fondu, l’axe central de révolution du toroïde étant substantiellement vertical.
18. Procédé selon la revendication 13 dans lequel les vecteurs de flux changent d’orientation et s’orientent vers l’extérieur et ensuite vers le haut.
19. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel des brûleurs à combustion submergée sont agencés au fond du four de fusion, dans une zone de brûleurs substantiellement annulaire, de préférence sur un cercle de brûleurs.
20. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel les brûleurs sont agencés à une distance entre brûleurs adjacents d’environ 250 - 1250 mm, avantageusement de 500 - 900 mm, de préférence d’environ 600 - 800, et plus particulièrement d’environ 650 - 750 mm.
21. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel chaque axe de brûleur et/ou vecteur de vitesse du bain fondu en mouvement ascendant au-dessus ou à proximité des brûleurs submergés est légèrement incliné par rapport à la verticale, par exemple d’un angle s 1 °, > 2°, £ 3° ou â 5° et/ou £ 30°, de préférence 15°, plus particulièrement s 10°, notamment vers le centre du four de fusion.
22. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel chaque axe central de brûleur est incliné d’un angle de turbulence par rapport à un plan vertical passant par un axe central vertical du four de fusion et le centre du brûleur, l’angle de turbulence étant > 1°, > 2°, > 3°, > 5° et/ou S 30°, < 20°, < 15° ou S 10°.
23. Four de fusion à combustion submergée(l) comportant une chambre de fusion (3), un dispositif de soutirage de bain fondu (9) et une cheminée pour l'évacuation des gaz de fumée, des brûleurs (21, 22, 23, 24, 25, 26) agencés sous le niveau du bain fondu dans le fond du four de fusion, et un dispositif d’alimentation (10) de la matière fine ou pulvérulente agencé sous le niveau du bain fondu et/ou entre le niveau de bain fondu et le niveau de bouillonnement, les brûlèurs étant agencés et commandés de manière à maintenir une turbulence suffisante dans le bain fondu dans les conditions de fonctionnement normal, de telle sorte que le volume de bain fondu est accru d’au moins 8 %, de préférence d’au moins 10 %, plus particulièrement d’au moins 15 % par rapport au volume qu’aurait le bain fondu à la même température, sans que les brûleurs ne brûlent.
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