- Ultraschall-Entgasung von geschmolzenen Metallen bis 2.300°C und geschmolzenem Glas
- Montag - Freitag : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 Kopenhagen - Dänemark
20% Energieeinsparung im Prozess bei deutlich niedrigeren Temperaturen
Ultraschallentgasung von geschmolzenem Glas
Glasherstellung umfasst zwei Hauptprozesse: das Glasschmelzen und die Glasläuterung. Beim Glasschmelzen werden die Rohstoffe zunächst zu einem Gemenge gemischt und dann in einen Ofen eingebracht, wo sie auf eine hohe Temperatur (bis zu fast 1600 °C) erhitzt werden. Die Rohstoffe reagieren chemisch und bilden das Glas. Anschließend wird die Glasläuterung durchgeführt, um Gasblasen aus der Schmelze zu entfernen. Der letztgenannte Prozess ist von entscheidender Bedeutung für die Glasindustrie. Ziel ist es, die Größe und Anzahl der Blasen in der Schmelze auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren, bevor die Glasformgebungsverfahren durchgeführt werden. Der Prozess ist im Vergleich zur Ultraschallentgasung von Glasschmelzen langwierig und energieintensiv.
Wir haben eine Ultraschall-Gas-Schmelze-Entgasungstechnologie entwickelt, die die Effizienz dieses Prozesses deutlich erhöht, die Läuterungstemperatur senkt und bis zu 20 % der Energiekosten einspart. Hier beschreiben wir den Prozess und die Verbesserungen, die er gegenüber der herkömmlichen Glasläuterung bietet.
Das Entfernen von Gasblasen aus Glas während seiner Herstellung ist ein wesentlicher Bestandteil des Glasherstellungsprozesses. Dieser Teil des Prozesses wird als Läuterung bezeichnet, und es wurden viele alternative Methoden eingesetzt.
Ultraschallentgasung von Gläsern
Die Gasblasen entstehen als Teil des Glasschmelzprozesses, bei dem zahlreiche chemische Reaktionen zwischen den Rohstoffen ablaufen, aus denen das Glas hergestellt wird. Mehrere dieser chemischen Reaktionen erzeugen große Mengen an Kohlendioxid und anderen Gasen. Typischerweise entstehen aus einem Kilogramm Rohstoffe 100 Liter Kohlendioxidgas. Auch Schwefeldioxid, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und andere Gase werden freigesetzt.
Der Entgasungsprozess umfasst die Blasenagglomeration, bei der gelöste Gase aus der Schmelze diffundieren, um Blasen zu bilden, die an die Oberfläche steigen und ausgestoßen werden. Die dafür benötigte Zeit hängt vom Blasendurchmesser und der Viskosität der Schmelze ab, die eine Funktion der Schmelztemperatur ist.
Wie Ultraschallentgasung funktioniert
Verschiedene Methoden wurden eingesetzt, um die Effizienz des Läuterungsprozesses zu verbessern. Diese reichen von der Zugabe von Läuterungsmitteln über Vakuumläuterung bis hin zur Nutzung der Mikrogravitation. Die Anwendung der ultraschallunterstützten Glasläuterung ist jedoch äußerst vielversprechend. Sie ermöglicht es, die Läuterungstemperaturen von etwa 1.450 °C auf 1.300 °C zu senken, mit einer Gesamtenergieeinsparung von bis zu 20 %.
Wenn Ultraschallenergie im richtigen Frequenzbereich auf eine Glasschmelze angewendet wird, tritt akustische Kavitation auf. Kavitation ist ein Prozess, bei dem schnelle Druckänderungen kleine dampfgefüllte Blasen erzeugen, die kollabieren, wenn sie hohem Druck ausgesetzt werden, wodurch eine Schockwelle entsteht.
Im Schmelzbad gelöstes Gas diffundiert in die Kavitationsblasen. An den Kavitationskernen bilden sich Gasblasen. Diese wachsen durch Diffusion aus der Schmelze in die Blase während der Ultraschallschwingungen. Die winzigen Blasen koaleszieren dann unter dem Einfluss von Bjerknes und Bernoulli -Kräften und steigen, wenn sie groß genug sind, an die Oberfläche der Schmelze auf und setzen das in der Blase enthaltene Gas in die Atmosphäre frei. Der Prozess wird durch ultraschallinduzierte akustische Strömung und Streaming unterstützt.
Praktische Überlegungen
Unser kürzlich entwickelter Ultraschall- Entgasungsprozess arbeitet mit einem neuen Ultraschallgenerator und einer proprietären keramischen Sonotrode, die große Volumina hochviskoser Glasschmelze bei Temperaturen von bis zu 1.600 Grad Celsius behandeln kann. Die Schmelzentgasung erfolgt am Vorherd des Glasofens. Hochintensive akustische Schwingungen werden direkt in der Glasschmelze erzeugt, indem die Sonotroden in die Schmelze eingetaucht werden.
Mit diesem Aufbau können wir die Größe der Gasblasen effektiv verdoppeln und bei deutlich reduzierten Temperaturen den gleichen Läuterungsgrad erreichen, wodurch die Energiekosten um bis zu 20 % gesenkt und die Umweltbelastung verringert werden.
Fazit
Ultraschall- Entgasung von Glasschmelzen im Speiser eines Glasofens ist eine bahnbrechende Technologie mit dem Potenzial, den CO2-Fußabdruck der äußerst energieintensiven Glasindustrie erheblich zu reduzieren.