- Ultralydsafgasning af smeltede metaller op til 2.300 °C og smeltet glas
- Mandag – fredag: 09:00 – 19:00
- Sialon Ceramics Aps – Østerbrogade 226, st. tv. – 2100 København – Danmark
20 % energibesparelser i processen ved betydeligt lavere temperaturer
Ultralydsafgasning af smeltet glas
Glasfremstilling omfatter to hovedprocesser: glassmeltning og glasraffinering. I glassmeltningsprocessen blandes råmaterialerne først til en batch og føres derefter ind i en ovn, hvor de opvarmes til en høj temperatur (op til næsten 1600 °C). Råmaterialerne indgår i en kemisk reaktion, hvorved glasset dannes. Derefter udføres glasraffinering for at fjerne glasbobler fra smelten. Sidstnævnte proces er af afgørende betydning for glasindustrien. Målet er at reducere størrelsen og antallet af bobler i smelten til et acceptabelt niveau, inden glasformningsprocesserne udføres. Processen er langvarig og energikrævende sammenlignet med ultralydsafgasning af smeltet glas.
Vi har udviklet en teknologi til afgasning af smeltet glas ved hjælp af ultralyd, som øger effektiviteten af denne proces betydeligt, sænker raffineringstemperaturen og medfører en besparelse på op til 20 % i energiomkostninger. Her beskriver vi processen og de fordele, den giver i forhold til konventionel glasraffinering.
Fjernelse af gasbobler fra glasset under fremstillingen er en væsentlig del af glasfremstillingsprocessen. Denne del af processen kaldes raffinering, og der er blevet anvendt mange forskellige metoder.
Ultralydsafgasning af glas
Gasboblerne dannes som en del af glassmeltningsprocessen, der indebærer en lang række kemiske reaktioner mellem de råmaterialer, der indgår i fremstillingen af glasset. Flere af disse kemiske reaktioner frembringer store mængder kuldioxid og andre gasser. Typisk frembringer et kilogram råmaterialer 100 liter kuldioxid. Der dannes desuden svovldioxid, ilt, svovlbrinte og andre gasser.
Afgasningsprocessen indebærer bobleagglomerering, hvorved opløste gasser diffunderer fra smeltemassen og danner bobler, der stiger op til overfladen og udledes. Den tid, dette tager, afhænger af boblernes diameter og smeltemassens viskositet, som er en funktion af smeltemassens temperatur.
Sådan fungerer ultralydsafgasning
Der er blevet anvendt forskellige metoder til at forbedre effektiviteten af raffineringsprocessen. Disse spænder fra tilsætning af klaringsmidler over vakuumklaring til endda anvendelse af mikrogravitation. Anvendelsen af ultralydsassisteret glasraffinering er imidlertid særdeles lovende. Den gør det muligt at sænke raffineringstemperaturerne fra omkring 1.450 °C til 1.300 °C med en samlet energibesparelse på op til 20 %.
Når der tilføres ultralydsenergi inden for det rette frekvensområde til en glassmeltemasse, opstår der akustisk kavitation. Kavitation er en proces, hvor hurtige trykændringer danner små, dampfyldte bobler, som kollapser, når de udsættes for højt tryk, og derved genererer en chokbølge.
Gas, der er opløst i smelten, diffunderer ind i kavitationsboblerne. Der dannes gasbobler på kavitationskernerne. Disse vokser ved diffusion fra smelten ind i boblen under ultralydssvingningerne. De små bobler smelter derefter sammen under påvirkning af Bjerknes- og Bernoulli-kræfterne, og når de er store nok, stiger de op til smeltens overflade, hvorved gassen i boblen frigives til atmosfæren. Processen understøttes af ultralydsinduceret akustisk strømning og strømning.
Praktiske overvejelser
Vores nyligt udviklede ultralydsafgasningsproces fungerer ved hjælp af en ny ultralydsgenerator og en specialudviklet keramisk sonotrode, der kan behandle store mængder smeltet glas med høj viskositet ved temperaturer på op til 1.600 grader Celsius. Afgasningen af smelten foregår i forkammeret til glasovnen. Der genereres akustiske vibrationer med høj intensitet direkte i glassmelten ved at placere sonotroderne i smelten.
Med denne opsætning kan vi reelt fordoble gasboblernes størrelse og opnå samme raffineringsgrad ved væsentligt lavere temperaturer, hvilket reducerer energiomkostningerne med op til 20 % og mindsker miljøpåvirkningen.
Konklusion
Ultralydsafgasning af glassmelt i forovnen i en glasovn er en banebrydende teknologi, der har potentiale til at reducere CO₂-aftrykket i den meget energiintensive glasindustri betydeligt.