PL193607B1 - Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych orazmateriałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego i urządzenie do obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego - Google Patents

Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych orazmateriałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego i urządzenie do obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego

Info

Publication number
PL193607B1
PL193607B1 PL00352861A PL35286100A PL193607B1 PL 193607 B1 PL193607 B1 PL 193607B1 PL 00352861 A PL00352861 A PL 00352861A PL 35286100 A PL35286100 A PL 35286100A PL 193607 B1 PL193607 B1 PL 193607B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
glass
materials
natural
mhz
heat treatment
Prior art date
Application number
PL00352861A
Other languages
English (en)
Other versions
PL352861A1 (pl
Inventor
Milan Hajek
Jiri Drahos
Vaclav Volf
Jaroslav Vosab
Original Assignee
Ustav Chemickych Procesu Akade
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CZ19992185A external-priority patent/CZ289191B6/cs
Priority claimed from CZ2000968A external-priority patent/CZ2000968A3/cs
Priority claimed from CZ20001935A external-priority patent/CZ288978B6/cs
Application filed by Ustav Chemickych Procesu Akade filed Critical Ustav Chemickych Procesu Akade
Publication of PL352861A1 publication Critical patent/PL352861A1/pl
Publication of PL193607B1 publication Critical patent/PL193607B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/023Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by microwave heating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

1. Sposób obróbki cieplnej materia lów szklanych oraz materia lów naturalnych zw laszcza pochodzenia wulkanicz- nego, znamienny tym, ze przetwarzany materia l jest pod- dawany promieniowaniu mikrofalowemu o cz estotliwo sci w zakresie od 1 MHz do 10 GHz i temperaturze w zakresie od temperatury otoczenia do 1800°C we wsadowym lub ci ag lym procesie produkcyjnym w obecno sci oboj etnych dodatków z grupy zawieraj acej w egliki, azotki lub borki w ilo sci od 1 do 100 g na 1 kg szk la lub materia lu naturalnego. 6. Urz adzenie do obróbki cieplnej materia lów szklanych oraz materia lów naturalnych zw laszcza pochodzenia wul- kanicznego, znamienny tym, ze sk lada si e zasadniczo z pieca mikrofalowego zawieraj acego pow lok e zewn etrzn a (8.2) zaopatrzon a w pokryw e (10) i pow lok e wewn etrzn a (8.1) oraz przynajmniej jeden generator mikrofalowy (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) o podwójnej emisji i mocy ca lkowitej od 0,1 do 1 kW na l kg przetwarzanego szk la lub materia lu naturalne- go, usytuowany zasadniczo w przestrzeni po sredniej po- mi edzy pow lok a zewn etrzn a (8.2), a pow lok a wewn etrzn a (8.1) i zbiornik (2) umieszczony we wn etrzu pow loki we- wn etrznej (8.1). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Dziedzina techniki
Wynalazek dotyczy sposobu obróbki cieplnej materiałów szklanych i naturalnych, zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego. Jako obróbkę cieplną materiałów szklanych rozumie się topienie lub rafinowanie stłuczek szklanych, wsadów szklanych lub ich mieszanek lub utwardzanie względnie formowanie szkła. Materiały pochodzenia wulkanicznego takie jak bazalt, granit, marmur, andezyt, sjenit itp. podlegają odpowiednio topieniu lub rafinowaniu lub utwardzaniu dla otrzymania towarów użytkowych jak kafelki podłogowe, kafelki ścienne, pręty, sztabki, włókna, wełny izolacyjne, przedmioty artystyczne, różne wyroby szklane itp. Dodatkowo, wynalazek dotyczy urządzenia do realizacji tego sposobu.
Opis stanu techniki
W chwili obecnej topienie szkła lub wytwarzanie szkła topionego lub masy szklanej, jak również topienie naturalnych materiałów zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego, jak bazalt, przeprowadza się prawie wyłącznie w piecach szklarskich lub piecach do przetapiania, podgrzewanych palnikami gazowymi. Piece te mają masywną konstrukcję i znaczną wagę. Piece te podgrzewa się w całości i muszą być wyposażone w grubą warstwę izolacyjną - szamot, co znacząco wpływa na ich mobilność, czyli możliwość przemieszczania z miejsca na miejsce, na przykład w trakcie ekspozycji na wystawach. Ponadto spalanie znacznych ilości gazów powoduje powstawanie poważnych ilości niebezpiecznych gazów kominowych, zanieczyszczających środowisko, a także silnego ciepła promieniowania w obszarze miejsca pracy, stwarzając nieprzyjazne warunki pracy. Podejmowane były próby zastąpienia wymienionych pieców szklarskich piecami ogrzewanymi elektrycznie, ale z uwagi na specyficzne parametry wymagań takie jak temperatura, produkcja szkła i zużycie energii, próby te doprowadziły do ograniczonego stosowania, głównie ze względów ekonomicznych. Wymagania dotyczące szybkiego przetapiania szkła lub materiałów naturalnych przy pomocy klasycznych metod podgrzewania napotkały na zasadniczy problem stosunkowo niskiej przewodności termicznej tych materiałów. Ponadto, pewne rodzaje szkła lub materiałów, zwłaszcza te, które zawierają żelazo, jak szkło ochronne lub bazalt, skutecznie odbijają promieniowanie podczerwone tak, że profil temperatury jest ostro zmniejszający się od powierzchni do wnętrza takiego materiału, co ogranicza grubość materiału wsadowego.
Próby wykorzystania technologii mikrofalowej napotkały na poważne trudności, ponieważ większość typów szkła jest zasadniczo przeźroczysta dla mikrofali, to znaczy szkło nie absorbuje mikrofali w temperaturze otoczenia i musi być uaktywnione pewnymi sposobami, to znaczy wprawione w stan podatności na absorpcję mikrofalową. Wiadomym jest także, że w pewnej temperaturze około 500°C lub więcej, dodatnio naładowane cząsteczki jonów alkalicznych wibrując w ujemnie naładowane pozycje międzywęzłowe zaczynają działać jak oscylujące dipole, co jest podstawowym warunkiem absorpcji mikrofalowej. Wstępne podgrzewanie może być realizowane, na przykład, przez podgrzewanie elektryczne, co oczywiście wymaga pieców hybrydowych, to znaczy pieców wyposażonych w kombinowane podgrzewanie elektryczne i mikrofalowe, których konstrukcja jest relatywnie kosztowna oraz ograniczona pojemnością. Niektórzy autorzy stosowali do podgrzewania przeźroczystych materiałów, jak azbest i diatomit, różnych dodatków podatnych na absorpcję mikrofalową, na przykład sproszkowanego żelaza, trójchlorku żelaza lub boraksu (F.G. Wihsmann, R. Kokoschko, K. Forkel, „Glassmaker and Ceramicmaker” 46 75 (1996)). Jednakże materiały te okazały się być nieodpowiednie jako dodatki do materiałów szklanych, ponieważ reagują z masą szklaną, w sposób niepożądany zmieniając skład i strukturę szkła. Inni autorzy stosowali do wstępnego podgrzewania wsadu okryć absorbujących mikrofale lub hydratyzowali materiał przed topieniem (M.P. Knox, G.J. Copley, „Glass technology” 38, 91 (1977)). Te metody wzbudzania też okazały się niedoskonałe, ponieważ przez użycie absorbującego fale okrycia mikrofalom utrudnia się przenikanie do wsadu, a ciepło jest rozprowadzane przez promieniowanie, jak w przypadku klasycznego procesu podgrzewania. Z drugiej strony, w większości typów szkła ani uwodnienie ani namoczenie nie zapewnia wystarczających warunków do podgrzania wsadu do wymaganej temperatury.
Zgodnie z EP-A1-0 349 405 stosuje się mikrofale do podgrzewania wstępnego lub nagrzewania takich materiałów jak tlenki, szkło i pewne metale wywołujące korozyjny efekt na okładzinie pieca, kiedy są poddawane nagrzewaniu indukcyjnemu. W celu umożliwienia wstępnego nagrzewania materiałów, które nie są podatne na mikrofale, dodawane jest do wsadu szkło zawierające tlenek żelaza, który dzięki swojej wysokiej mikrofalowej absorpcji zapewnia podgrzewanie pozostałych materiałów nie podatnych na mikrofale. Jednakże proces ten jest nieprzydatny do produkcji większości typów
PL 193 607 B1 szkła lub produktów opartych na materiałach naturalnych, ponieważ tlenek żelaza znacznie narusza wymagania jakości produktów finalnych.
Celem wynalazku jest dostarczenie nowej metody obróbki cieplnej szkła lub materiałów naturalnych, zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego, która umożliwia przetapianie, rafinowanie lub utwardzanie tych materiałów w specyficznych warunkach, wykorzystujących technologię mikrofalową w całym zakresie wymaganych temperatur i dla wszystkich typów materiałów, niezależnie od ich składu i struktury.
Innym celem wynalazku jest dostarczenie urządzenia do wykorzystania wymienionej metody zarówno w procesie ciągłym jak i wsadowym.
Istota wynalazku
Stosownie do powyższego, przetwarzany materiał jest poddawany promieniowaniu mikrofalowemu o częstotliwości w zakresie od 1 MHz do 10 GHz i temperaturze w zakresie od temperatury otoczenia do 1800°C, we wsadowym lub ciągłym procesie produkcyjnym, w obecności obojętnych dodatków z grupy zawierającej węgliki, azotki lub borki w ilości od 1 do 100 g na 1 kg szkła lub materiału naturalnego.
Bardziej ściśle, częstotliwość promieniowania mikrofalowego zawarta jest w zakresie od 1 do
100 MHz, lub od 500 MHz do 10 GHz.
W konkretnych przypadkach częstotliwość promieniowania mikro falowego może wynosić 27 MHz lub 896 MHz, lub 915 MHz lub 2450 MHz a ilość obojętnych dodatków od 5 do 50 g na 1 kg materiału szklanego lub naturalnego.
Dla zapewnienia bezpiecznego i szybkiego nagrzewania w całym zakresie temperatur szkło lub materiał naturalny, będący przedmiotem procesu przetapiania i/lub rafinacji, zawiera obojętne dodatki wybrane z grupy zawierającej węgliki, azotki lub borki w ilości od 1 do 100 g, najkorzystniej 5 do 50 g na 1 kg szkła lub materiału naturalnego.
W szczególności, obojętny dodatek jest wybrany z grupy składającej się z węglika wolframu WC, węglika krzemu -SiC, węglika czteroboru -B4C, węglika tytanu -TiC lub azotka wanadu -VN, azotka boru -BN, azotka krzemu -Si3N4 lub borka tytanu -TiB2, borka niobu -NB2, borka wanadu -VB2, borka wolframu -WB2, borka cyrkonu -ZrB2, i borka glinu -AlB2 lub ich mieszanek.
Materiał szklany może zawierać stłuczkę powszechnych odpadów szklanych wszelkiego rodzaju lub wsady szklarskie wszystkich typów lub mieszanki stłuczki i szkła i wsadów szklanych, natomiast materiał naturalny może zawierać bazalt, granit, marmur, andezyt, sjenit i inne materiały pochłaniające promieniowanie mikrofalowe.
Urządzenie do wykorzystania niniejszej metody składa się zasadniczo z pieca mikrofalowego, zawierającego powłokę zewnętrzną zaopatrzoną w pokrywę i powłokę wewnętrzną oraz przynajmniej jeden generator mikrofalowy o podwójnej emisji i mocy całkowitej od 0,1 do 1 kW na 1 kg przetwarzanego szkła lub materiału naturalnego, usytuowany zasadniczo w przestrzeni pośredniej pomiędzy powłoka zewnętrzną i powłoką wewnętrzną oraz zbiornik umieszczony we wnętrzu powłoki wewnętrznej.
Wewnętrzna przestrzeń pieca jest korzystnie wypełniona materiałem izolującym ciepło o odporności cieplnej do 1750°C, wybranym z grupy składającej się z tlenku glinu - korundu lub tlenku krzemu - kwarcu, a pokrywa pieca jest zaopatrzona przynajmniej w jeden wyłącznik bezpieczeństwa i szyjkę załadowczą włączającą bezkontaktowy sensor podczerwieni z połączeniem do przekazywania jego sygnału do termometru i sterownika wyposażonego w mikroprocesor do sterowania generatorem mikrofalowym. W celu zapewnienia ciągłości procesu zbiornik jest zaopatrzony w boczny lub dolny upust. Łatwość przemieszczania pieca zabezpieczają kółka montowane do powłoka zewnętrznej.
Sposób i urządzenie według wynalazku oparte są na wykorzystaniu energii mikrofalowej do selektywnego podgrzewania szkła, materiałów szklanych, materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego jak bazalt, granit marmur itp. Stosowana technologia może zapewnić, że tylko materiał przeznaczony do podgrzania jest poddany efektowi cieplnemu jednolicie w całej objętości, podczas kiedy przyległa przestrzeń nie zostaje poddana ogrzewaniu. Tym sposobem dostarczona energia wykorzystana jest wyłącznie do przetapiania, rafinacji lub utwardzania przerabianego materiału, natomiast nie jest konieczne ogrzewanie całego korpusu pieca.
Inna korzyść wynalazku wynika z zastosowania obojętnych materiałów (na przykład węglika krzemu) jako dodatków do masy szklarskiej względnie do wsadu. Materiały te są silnie absorbujące mikrofale nawet w temperaturze otoczenia, nie wpływając na zmianę właściwości szkła lub materiału naturalnego. Tym sposobem każde rodzaje szkła mogą być topione, niezależnie od stopnia, w jakim szkło jest podatne na absorpcję mikrofalową, jak również niezależnie od składu szkła i wielkości cząstek, włączając wszelkie wsady lub materiały naturalne zwłaszcza pochodzenia organicznego, zawierające
PL 193 607 B1 przykładowo metal. Proces topienia jest znacząco przyspieszony i jest zdeterminowany tylko przez odporność termiczną ceramicznego tygla. Metalowy lub grafitowy tygiel nie może być używany z uwagi na ich niekorzystne współdziałanie z mikrofalami.
W mikrofalowym procesie topienia wyeliminowane zostały wszystkie niepożądane zjawiska, takie jak utrata materiału lub jego utlenienie przez tlen zawarty w powietrzu. Wymagane właściwości przetwarzanego materiału zostały całkowicie zachowane, ale mogą być zmienione przez kontrolowaną modyfikację reżimu przetapiania. Na przykład, przez odpowiednie zastosowanie energii mikrofalowej w procesie topienia wsadu szklanego może być otrzymane szkło o różnych właściwościach, które nie mogłoby być uzyskane w klasycznym piecu szklarskim (na przykład z uwagi na jego morfologię, mikrostrukturę lub własności mechaniczne itp.).
Korzyści wynalazku wynikające z zastosowania technologii podgrzewania mikrofalowego w powiązaniu ze zmodyfikowanym piecem mikrofalowym można podsumować następująco:
nagrzewanie szybkie i objętościowe - w odróżnieniu do nagrzewania klasycznego nagrzewanie objętościowe oznacza efekt mikrofali do nagrzewania materiałów prawie jednolicie od środka do obrzeża;
nagrzewanie selektywne - nagrzewanie selektywne oznacza, iż tylko żądany materiał jest podgrzewany, podczas gdy otoczenie pozostaje chłodne;
piec nie musi ciągle pobierać energii - piec może być włączany lub wyłączany w każdym czasie, to znaczy nie musi działać ciągle;
niskie zużycie energii powodujące wyraźnie niższe koszty eksploatacji - korzyść ta wynika z poprzednich cech;
nieszkodliwość warunków pracy - nie są generowane żadne gazy szkodliwe, jak również nie wzrasta temperatura miejsca pracy;
Ponadto, niezależnie od celu zwykłego przetapiania, piec może być użyty do rafinacji, utwardzania lub formowania różnych materiałów szklanych, wytapiania różnych próbek szklanych na przykład w celu uzyskania kolorowej dekoracji lub przetwarzania stopionego materiału naturalnego dla wytworzenia użytecznych przedmiotów takich jak kafelki podłogowe, kafelki ścienne, pręty, sztabki, włókna wełny izolacyjnej, przedmioty artystyczne itp.
Objaśnienie rysunków
Towarzyszący rysunek przedstawia schematyczny przekrój pionowy jednej z możliwych postaci aparatu według wynalazku.
Opis preferowanych przykładów wykonania
P r z y k ł a d 1 kg pokruszonej przeźroczystej stłuczki szklanej o wielkości cząstek od 2 do 6 mm i 100 g zagęszczonego węglika wolframu (WC) nasypano do ceramicznego tygla o wielkości 4 litrów (1) pojemności, po czym tygiel wstawiono do pieca mikrofalowego. Po zamknięciu pokrywy pieca zawartość tygla była podgrzana przy pomocy promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 2450 MHz i mocy 4 kW aż do roztopienia się wsadu. Roztopione szkło było utrzymane w temperaturze 1200 ± 50°C i przetwarzane w formowanie różnych użytecznych rzeczy.
P r z y k ł a d 2 kg mieszanki składającej się wsadu szkła ołowiowego i 50 g zagęszczonego węglika wolframu (WC) nasypano do ceramicznego tygla o wielkości 4 litrów, następnie tygiel wstawiono do pieca mikrofalowego. Po zamknięciu pokrywy pieca zawartość tygla została podgrzana przy pomocy promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 2450 MHz i mocy 2 kW aż szkło zostało stopione, a następnie roztopione szkło zostało rafinowane w temperaturze 1450°C a później 1200 ± 20°C. Przetopione szkło było następnie utrzymywane w tej temperaturze i wykorzystane w produkcji różnych użytecznych rzeczy.
P r z y k ł a d 3
Proces szklarski według przykładu 2 był powtórzony w zasadzie w podobnych warunkach z wyjątkiem tego, że jako dodatków zastosowano jeden po drugim następujące komponenty: węglik wolframu -WC, węglik krzemu -SiC, węglik boru -B4C, węglik tytanu -TiC lub azotek wanadu -VN, azotek boru -BN, azotek krzemu -Si3N4 lub borek tytanu -TiB2, borek niobu -NB2, borek wanadu -VB2, borek wolframu -WB2, borek cyrkonu ZrB2 i borek glinu AlB2.
PL 193 607 B1
P r z y k ł a d 4 kg stłuczki szklanej pochodzącej z odpadowych opakowań szklanych jak butelki, słoje itp. oraz 200 g zagęszczonego węglika wolframu (WC) umieszczono we wnętrzu ceramicznego zbiornika 10 litrowej pojemności wyposażonego w boczny lub denny upust. Zbiornik umieszczono w piecu mikrofalowym, który zamknięto i włączono na największą moc. Stłuczka szklana została przetopiona i rafinowana na skutek promieniowania mikrofalowego, a roztopione szkło zostało upuszczone przez boczny lub denny upust do dalszego przetwarzania. Piec został wyposażony w zespół wlotowy i wylotowy w związku, z czym cały proces mógł być prowadzony w sposób ciągły.
P r z y k ł a d 5 kg stłuczonego szkliwa bazaltowego o wielkościach cząstek od 0,2 do 60 mm załadowano do ceramicznego tygla o pojemności 4 litrów i wstawiono tygiel do pieca mikrofalowego. Po zamknięciu pieca wsad w tyglu został podgrzany przy pomocy promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 2450 MHz i mocy 4 kW do całkowitego stopienia się wsadu w temperaturze 1600°C, następnie zredukowanej do 1200°C. Roztopiony bazalt był następnie utrzymywany w 1200 ± 20°C i przerabiany dalej w róż ne użyteczne rzeczy.
P r z y k ł a d 6 kg pokruszonego bazaltu o wielkości cząstek od 0,2 do 60 mm zostało załadowane do ceramicznego tygla mającego pojemność 10 litrów i tygiel został wstawiony do pieca mikrofalowego. Po zamknięciu pieca wsad w tyglu został poddany podgrzewaniu przy pomocy promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 915 MHz dopóki nie uległ kompletnemu stopieniu w temperaturze 1400°C, a nastę pnie temperaturę obniżono do 1200°C. Roztopiony bazalt był następnie utrzymywany w temperaturze 1200°C, po czym formowany metodą ciągnienia w włókna lub metodą rozdmuchiwania w weł n ę izolacyjną .
P r z y k ł a d 7 kg materiałów naturalnych wybranych z grupy składającej się z bazaltu, granitu, marmuru, dodatkowo w mieszance z dodatkami wybranymi z grupy węglików, azotków i borków w ilości 1 do 10% wagowej, w celu przyspieszenia topienia zostały załadowane do ceramicznego zbiornika o pojemności 20 litrów. Materiał został przetopiony w wyniku działania energii mikrofalowej i utrzymany w stanie roztopionym w temperaturze od 1400 do 1450°C, a nastę pnie upuszczony przez upust denny. Równocześnie ilość upuszczonego, roztopionego materiału była uzupełniana poprzez zasadniczo ciągłe podawanie surowców w czasie, którego szybkość przesuwu była kontrolowana w celu utrzymania w miarę stałej objętości roztopionego materiału w zbiorniku.
P r z y k ł a d 8
Szklarski piec wsadowy lub alternatywnie piec szklarski o ruchu ciągłym zawiera zewnętrzna powłokę 8.2 i wewnętrzną powłokę 8.1. Wewnętrzna powłoka 8.1 definiuje wewnętrzną, termicznie odporną przestrzeń, która jest wypełniona izolacyjnym materiałem ogniotrwałym 3, tlenkiem glinu - korundem. Materiał ten jest przepuszczalny dla mikrofali nawet w wysokich temperaturach. Na wewnętrznej powłoce 8.1 zamontowane są mikrofalowe generatory zwane magnetronami 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, wchodzące do przestrzeni pośredniej pomiędzy wewnętrzną powłoką 8.1 a powłoką zewnętrzną 8.2. W tej przestrzeni pośredniej są umieszczone wentylatory 4 do schładzania magnetronów 1.1 - 1.4. Górna część pieca szklarskiego jest wyposażona w pokrywę 10 posiadającą pionowo wchodzącą szyjkę wsadową 7. Szyjka wsadowa 7 jest połączona poprzez przewód 12 do zasobnika 11 materiału wsadowego. Pokrywa 10 jest ponadto wyposażona w dwa wyłączniki bezpieczeństwa 9.1, 92. Szyjka wsadowa 7 jest sprzęgnięta z sensorem podczerwieni 5, podłączonym do termometru i sterownika temperatury 6, wyposażonym w mikroprocesor do sterowania pracą pieca. Dno zewnętrznej powłoki 8.2 jest wyposażone w kółka transportowe 14. Zbiornik 2 przyjmujący materiał wsadowy jest usytuowany w izolowanej przestrzeni i ma górną część połączona z szyjką wsadową 7 oraz dolną połączona z upustem 13.
Przynajmniej cztery mikrofalowe generatory - magnetrony 1.1 - 1.4 są zainstalowane do generowania energii mikrofalowej o częstotliwości 2450 MHz z pojedynczą lub podwójną emisją, w celu dostarczenia w miarę możliwości jednorodnego pola elektromagnetycznego. Całkowita moc mikrofali może być regulowana w stosunku do ilości naturalnego materiału wsadowego w zakresie od 2 do 6 kW na 10 do 15 kg wsadu, najkorzystniej 4 kW na 10 do 15 kg wsadu. Temperatura topionego materiału jest mierzona przez bezkontaktowy sensor podczerwieni 5 i regulowana przez termometr połączony ze sterownikiem 6 wyposażonym w sterujący procesem mikroprocesor. Mechaniczne wyłączniki bezpieczeństwa 9.1 i 9.2 usytuowane na pokrywie 10, poprzez wyłączenie zasilania do magnetronów
PL 193 607 B1
1.1 - 1.4. zapobiegają rozprzestrzenianiu się mikrofalowego promieniowania w otoczenie pieca, kiedy piec jest otwarty.
W czasie pracy, materiał wsadowy jest dostarczany w sposób ciągły lub półciągły z zasobnika 11 do zbiornika 2 poprzez szyjkę wsadową 7, gdzie materiał wsadowy jest topiony i rafinowany, a następnie upuszczany w sposób ciągły lub półciągły poprzez upust 13.
Przemysłowe stosowanie
Wynalazek może być wykorzystany do przetapiania wszystkich typów materiałów szklanych i naturalnych, zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego niezależnie od stopnia, w jakim te materiały są zdolne absorbować mikrofale. Proces według wynalazku w powiązaniu z piecem mikrofalowym może być stosowany w fabrykach szklarskich do celów laboratoryjnych (na przykład do przygotowania zwyczajnych, modyfikowanych lub nowych typów szkieł) do celów artystycznych (produkcja przedmiotów artystycznych, replik itp.) do celów dekoracyjnych (dekorowanie podstawowych kształtów różnymi rodzajami kolorowego szkła). Podsumowując, wynalazek może być stosowany w hutach szkła, laboratoriach, studiach, pracowniach artystycznych, miejscowych sklepach szklarskich i temu podobnych zakładach oraz w podobnych urządzeniach do przetapiania i przetwarzania bazaltu i temu podobnych materiałów, do produkcji wełny izolacyjnej, włókien lub elementów użytkowych jak kafelki ścienne i podłogowe, włączając bez ograniczeń wazy, czary i statuetki. Dzięki łatwości przemieszczania pieca mikrofalowego wynaleziony proces i piec mogą być wykorzystane na pokazach i targach podczas demonstracji wytwarzania produktów szklanych oraz innych wyrobów z materiałów naturalnych, jako część promocji wytwarzania tych produktów, jak również do celów nauczania i ćwiczenia w szkołach zawodowych sztuki artystycznej i stosowanej.

Claims (10)

1. Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego, znamienny tym, że przetwarzany materiał jest poddawany promieniowaniu mikrofalowemu o częstotliwości w zakresie od 1 MHz do 10 GHz i temperaturze w zakresie od temperatury otoczenia do 1800°C we wsadowym lub ciągłym procesie produkcyjnym w obecności obojętnych dodatków z grupy zawierającej węgliki, azotki lub borki w ilości od 1 do 100 g na 1 kg szkła lub materiału naturalnego.
2. Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych według zastrz. 1, znamienny tym, że częstotliwość promieniowania mikro falowego jest w zakresie od 1 do 100 MHz, lub od 500 MHz do 10 GHz.
3. Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że częstotliwość promieniowania mikro falowego jest 27 MHz lub 896 MHz, lub 915 MHz lub 2450 MHz a ilość obojętnych dodatków jest od 5 do 50 g na 1 kg materiału szklanego lub naturalnego.
4 Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych według zastrz. 3, znamienny tym, że obojętny dodatek jest wybrany z grupy składającej się z węglika wolframu -WC, węglika krzemu -SiC, węglika czteroboru -B4C, węglika tytanu -TiC lub azotka wanadu -VN, azotka boru -BN, azotka krzemu -Si3N4 lub borka tytanu -TiB2, borka niobu -NB2, borka wanadu -VB2, borka wolframu -WB2, borka cyrkonu -ZrB2, i borka glinu -AlB2 lub ich mieszanek.
5. Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych według któregokolwiek z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że materiał szklany zawiera stłuczkę powszechnych odpadów szklanych wszelkiego rodzaju lub wsad składników szklarskich wszystkich typów lub mieszanki stłuczki i szkła i zestawu składników szklarskich a materiał naturalny zawiera bazalt, granit, marmur, andezyt sjenit i inne materiały pochłaniające promieniowanie mikrofalowe.
6. Urządzenie do obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego, znamienny tym, że składa się zasadniczo z pieca mikrofalowego zawierającego powłokę zewnętrzną (8.2) zaopatrzoną w pokrywę (10) i powłokę wewnętrzną (8.1) oraz przynajmniej jeden generator mikrofalowy (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) o podwójnej emisji i mocy całkowitej od 0,1 do 1 kW na 1 kg przetwarzanego szkła lub materiału naturalnego, usytuowany zasadniczo w przestrzeni pośredniej pomiędzy powłoką zewnętrzną (8.2), a powłoką wewnętrzną (8.1) i zbiornik (2) umieszczony we wnętrzu powłoki wewnętrznej (8.1).
PL 193 607 B1
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że wewnętrzna przestrzeń pieca jest wypełniona materiałem izolującym ciepło o odporności cieplnej do 1750°C, wybranym z grupy składającej się z tlenku glinu - korundu lub tlenku krzemu - kwarcu.
8. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, znamienne tym, że pokrywa (10) pieca jest zaopatrzona przynajmniej w jeden wyłącznik bezpieczeństwa (9.1 i 9.2) i szyjkę wsadową (7), włączającą bezkontaktowy sensor podczerwieni (5) z połączeniem do przekazywania jego sygnału do termometru i sterownika (6), wyposażonego w mikroprocesor do sterowania generatorem mikrofalowym.
9. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 6 do 8, znamienne tym, że zbiornik (2) jest zaopatrzony w boczny lub dolny upust (13).
10. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 6 do 9, znamienne tym, że powłoka zewnętrzna (82) jest zaopatrzona w kółka transportowe.
PL00352861A 1999-06-17 2000-06-12 Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych orazmateriałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego i urządzenie do obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego PL193607B1 (pl)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19992185A CZ289191B6 (cs) 1999-06-17 1999-06-17 Způsob tavení sklářských materiálů a sklářská pec k jeho provádění
CZ2000968A CZ2000968A3 (cs) 2000-03-17 2000-03-17 Způsob tavení sklářských materiálů a sklářská pec k jeho provádění
CZ20001935A CZ288978B6 (cs) 2000-05-25 2000-05-25 Způsob tepelného zpracování přírodních materiálů vulkanického původu
PCT/CZ2000/000042 WO2000078684A1 (en) 1999-06-17 2000-06-12 Method and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials specifically of volcanic origin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL352861A1 PL352861A1 (pl) 2003-09-08
PL193607B1 true PL193607B1 (pl) 2007-02-28

Family

ID=27179642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL00352861A PL193607B1 (pl) 1999-06-17 2000-06-12 Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych orazmateriałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego i urządzenie do obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6938441B1 (pl)
EP (1) EP1228008B1 (pl)
JP (1) JP2003519612A (pl)
KR (1) KR20020021644A (pl)
AT (1) ATE259336T1 (pl)
DE (1) DE60008285T2 (pl)
MX (1) MXPA01013022A (pl)
NO (1) NO20016126L (pl)
PL (1) PL193607B1 (pl)
PT (1) PT1228008E (pl)
SK (1) SK284512B6 (pl)
WO (1) WO2000078684A1 (pl)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ291581B6 (cs) * 2001-11-16 2003-04-16 Ústav chemických procesů Akademie věd ČR Způsob homogenizace taveniny a zařízení k provádění tohoto způsobu
US6909075B2 (en) 2002-09-20 2005-06-21 Leroy Eclat Ag Method and apparatus for heat treatment of raw materials
WO2006059576A1 (ja) * 2004-12-01 2006-06-08 Nippon Sheet Glass Company, Limited ガラスの製造方法とガラス製造装置
PL209165B1 (pl) * 2005-11-03 2011-07-29 Aton Ht Społka Akcyjna Sposób utylizacji materiałów zawierających azbest i urządzenie do utylizacji materiałów zawierających azbest
US20070220922A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Bauer Jon F Method for making glass fibers
US20080028989A1 (en) * 2006-07-20 2008-02-07 Scott Kevin Palm Process for removing organic contaminants from non-metallic inorganic materials using dielectric heating
WO2008116122A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 World Minerals, Inc. Mineral ore expanion using microwave energy
US7802451B2 (en) * 2007-08-15 2010-09-28 Atomic Energy Council - Institute Of Nuclear Energy Research Manufacturing device for producing mineral fibers from incinerator ashes and its plasma-vitrified slag
US20090217705A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Filippov Andrey V Temperature control of glass fusion by electromagnetic radiation
US10364176B1 (en) 2016-10-03 2019-07-30 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass precursor gel and methods to treat with microwave energy
US10479717B1 (en) 2016-10-03 2019-11-19 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass foam
US10427970B1 (en) 2016-10-03 2019-10-01 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass coatings and methods to deposit same
US11319235B2 (en) * 2019-10-01 2022-05-03 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass manufacturing process
DE102021112145A1 (de) 2021-05-10 2022-11-10 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Glas mittels Mikrowellenstrahlung im Einlegebereich

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3673288A (en) * 1970-09-17 1972-06-27 Dolomite Brick Corp Of America Microwave method for tempering tar-bonded refractory bricks
US4126651A (en) * 1975-09-02 1978-11-21 Valentine Match Plate Company Production of plaster molds by microwave treatment
GB1589466A (en) * 1976-07-29 1981-05-13 Atomic Energy Authority Uk Treatment of substances
US4219361A (en) * 1978-06-09 1980-08-26 Special Metals Corporation Method of improving the susceptibility of a material to microwave energy heating
US4399544A (en) * 1980-06-27 1983-08-16 Energy Fibers Int'l. Corp. High temperature electronic furnace apparatus and methods of operation
JPH01183432A (ja) * 1988-01-18 1989-07-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 石英ガラス管の加熱方法
FR2633377B1 (fr) * 1988-06-27 1990-08-31 Commissariat Energie Atomique Procede et installation de fusion par micro-ondes d'un materiau corrosif a chaud
JPH077102B2 (ja) * 1988-10-21 1995-01-30 動力炉・核燃料開発事業団 廃棄物処理用溶融炉及びその加熱方法
FR2672044B1 (fr) * 1991-01-25 1993-10-01 Saint Gobain Vitrage Internal Procede pour l'emaillage d'un substrat en verre et composition d'email utilisee.
JP3036574B2 (ja) * 1994-06-24 2000-04-24 節一 笠井 廃棄物を原料とするセラミックスの製造方法
DE19541133A1 (de) * 1995-10-29 1997-04-30 Witega Angewandte Werkstoff Forschung Gemeinnuetzige Gmbh Adlershof Phosphatglasschmelzverfahren
GB9600895D0 (en) 1996-01-17 1996-03-20 Coutts Duncan R Improved method and apparatus for melting a particulate material
FR2747672B1 (fr) 1996-04-23 1998-05-15 Commissariat Energie Atomique Procede et four de fusion homogene par micro-ondes a oscillation d'ondes stationnaires pour la vitrification de materiaux
US6408649B1 (en) * 2000-04-28 2002-06-25 Gyrotron Technology, Inc. Method for the rapid thermal treatment of glass and glass-like materials using microwave radiation

Also Published As

Publication number Publication date
SK284512B6 (sk) 2005-05-05
ATE259336T1 (de) 2004-02-15
KR20020021644A (ko) 2002-03-21
EP1228008A1 (en) 2002-08-07
SK16902001A3 (sk) 2002-06-04
NO20016126L (no) 2002-02-12
JP2003519612A (ja) 2003-06-24
PL352861A1 (pl) 2003-09-08
PT1228008E (pt) 2004-06-30
US6938441B1 (en) 2005-09-06
DE60008285T2 (de) 2004-12-16
DE60008285D1 (de) 2004-03-18
EP1228008B1 (en) 2004-02-11
WO2000078684A1 (en) 2000-12-28
NO20016126D0 (no) 2001-12-14
MXPA01013022A (es) 2003-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL193607B1 (pl) Sposób obróbki cieplnej materiałów szklanych orazmateriałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego i urządzenie do obróbki cieplnej materiałów szklanych oraz materiałów naturalnych zwłaszcza pochodzenia wulkanicznego
US6909075B2 (en) Method and apparatus for heat treatment of raw materials
EP1446624B1 (en) Method for melting metals
US6311522B1 (en) Process for casting and forming slag products
AU2002363728A1 (en) Method and apparatus for melting metals
JP6907184B2 (ja) 電気誘導加熱及び溶融によるバサルトの処理
EP1296897A1 (en) Method and device for melting glass material
US20100284887A1 (en) Method and device for producing silicon
CN106277886A (zh) 一种粉煤灰熔融资源化利用的方法
Mandal et al. Microwave Preparation of SiO2-B2O3-Na2O-K2O-CaO-Fe2O3-TiO2 Glass System
RU2267464C2 (ru) Способ и аппарат для тепловой обработки стеклянных материалов и природных материалов, особенно материалов вулканического происхождения
RU2082684C1 (ru) Способ получения продукта из стеклообразующего расплава и устройство для его осуществления (варианты)
CN120225471A (zh) 生产玻璃的装置和工艺
CZ289191B6 (cs) Způsob tavení sklářských materiálů a sklářská pec k jeho provádění
CZ2000968A3 (cs) Způsob tavení sklářských materiálů a sklářská pec k jeho provádění
CN206772019U (zh) 熔炼设备及熔炼系统
CZ20001935A3 (cs) Způsob tepelného zpracování přírodních materiálů vulkanického původu
CA2278099C (en) Process for casting and forming slag products
RU2742681C1 (ru) Печной агрегат для производства рентгенозащитного стекла
Gonterman et al. Plasma melting technology and applications
RU16144U1 (ru) Установка для плавки оксидов
Hristov et al. Sinthesis and Properties of Marble-Like Glass-Ceramics Using of Ash from Thermal Power Plants
ANWAR et al. A MICROWAVE BASED LOW COST, ECO-FRIENDLY DEVICE FOR HIGH TEMPERATURE REACTIONS IN UNDERGRADUATE LABORATORIES
CZ294897B6 (cs) Způsob a zařízení pro kontinuální výrobu vláken z přírodních a příbuzných surovin zvláště vulkanického původu
AU2007234641A1 (en) Method and apparatus for melting metals

Legal Events

Date Code Title Description
RECP Rectifications of patent specification
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20090612