- Dégazage par ultrasons de métaux fondus jusqu'à 2.300°C et de verre fondu
- Lundi - Vendredi : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 Copenhague - Danemark
20% d'économies d'énergie dans le processus à des températures considérablement plus basses
Dégazage par ultrasons du verre fondu
La fabrication du verre fait appel à deux processus principaux : la fusion et l'affinage du verre. Dans le processus de fusion du verre, les matières premières sont d'abord mélangées dans un lot, puis introduites dans un four où elles sont chauffées à haute température (jusqu'à près de 1 600 °C). Les matières premières réagissent chimiquement pour former le verre. L'affinage du verre est ensuite effectué pour éliminer les bulles de verre de la masse fondue. Ce dernier processus est d'une importance capitale pour l'industrie du verre. L'objectif est de réduire la taille et le nombre de bulles dans la matière fondue à des niveaux acceptables avant que les opérations de formation du verre ne soient effectuées. Le processus est long et consomme beaucoup d'énergie par rapport au dégazage ultrasonique du verre en fusion.
Nous avons mis au point une technologie de dégazage par ultrasons du gaz de fusion qui augmente considérablement l'efficacité de ce procédé, en réduisant la température d'affinage et en économisant jusqu'à 20 % du coût énergétique. Nous décrivons ici le procédé et les améliorations qu'il apporte par rapport à l'affinage conventionnel du verre.
L'élimination des bulles de gaz du verre pendant sa fabrication est une partie essentielle du processus de fabrication du verre. Cette partie du processus est appelée affinage, et de nombreuses méthodes alternatives ont été employées.
Dégazage des verres par ultrasons
Les bulles de gaz se forment dans le cadre du processus de fusion du verre, qui implique de nombreuses réactions chimiques entre les matières premières qui créent le verre. Plusieurs de ces réactions chimiques produisent de grandes quantités de dioxyde de carbone et d'autres gaz. En général, un kilogramme de matières premières produit 100 litres de gaz carbonique. Du dioxyde de soufre, de l'oxygène, du sulfure d'hydrogène et d'autres gaz sont également produits.
Le processus de dégazage implique l'agglomération des bulles, par laquelle les gaz dissous diffusent à partir de la matière fondue pour former des bulles qui remontent à la surface et sont expulsées. Le temps que cela prend dépend du diamètre des bulles et de la viscosité de la matière fondue, qui est fonction de la température de la matière fondue.
Comment fonctionne le dégazage par ultrasons ?
Diverses méthodes ont été employées pour améliorer l'efficacité du processus de raffinage. Elles vont de l'ajout d'agents de collage au collage sous vide, en passant par l'utilisation de la microgravité. Cependant, l'application de l'affinage du verre assisté par ultrasons est très prometteuse. Elle permet d'abaisser les températures d'affinage d'environ 1 450 °C à 1 300 °C avec une économie d'énergie totale pouvant atteindre 20 %.
Lorsque l'énergie ultrasonore dans la bonne gamme de fréquences est appliquée à un verre fondu, une cavitation acoustique se produit. La cavitation est un processus dans lequel des changements rapides de pression produisent de petites bulles remplies de vapeur qui s'effondrent lorsqu'elles sont soumises à une pression élevée, générant une onde de choc.
Le gaz dissous dans la masse fondue se diffuse dans les bulles de cavitation. Des bulles de gaz se forment sur les noyaux de cavitation. Elles se développent par diffusion de la matière fondue dans la bulle pendant les oscillations ultrasoniques. Les minuscules bulles coalescent ensuite sous l'influence des forces de Bjerknes et de Bernoulli et, lorsqu'elles sont suffisamment grosses, elles flottent à la surface de la masse fondue, libérant le gaz contenu dans la bulle dans l'atmosphère. Le processus est assisté par un flux et un écoulement acoustique induit par les ultrasons.
Considérations pratiques
Notre processus de dégazage par ultrasons, récemment mis au point, utilise un nouveau générateur d'ultrasons et une sonotrode en céramique brevetée qui peut traiter de grands volumes de verre fondu très visqueux à des températures allant jusqu'à 1 600 degrés Celsius. Le dégazage de la matière fondue est effectué à l'avant-corps du four à verre. Des vibrations acoustiques de haute intensité sont produites dans le verre fondu directement en plaçant les sonotrodes dans la masse fondue.
Grâce à cette configuration, nous pouvons effectivement doubler la taille des bulles de gaz et atteindre le même niveau de raffinement à des températures considérablement réduites, ce qui permet de réduire les coûts énergétiques jusqu'à 20 % et l'impact sur l'environnement.
Conclusion
Le dégazage par ultrasons des verres fondus dans l'avant-corps d'un four de verrerie est une technologie révolutionnaire susceptible de réduire considérablement l'empreinte carbone de l'industrie de fabrication du verre, très gourmande en énergie.