- Dégazage par ultrasons des métaux en fusion jusqu'à 2 300 °C et du verre en fusion
- Du lundi au vendredi : 9h00 - 19h00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. TV. - 2100 Copenhague - Danemark
Économies d'énergie de 20 % par procédé à des températures considérablement plus basses
Dégazage ultrasonique du verre en fusion
La fabrication du verre comprend deux étapes principales : la fusion et le raffinage. Lors de la fusion, les matières premières sont mélangées puis introduites dans un four où elles sont chauffées à haute température (près de 1 600 °C). La réaction chimique entre les matières premières donne naissance au verre. Le raffinage permet ensuite d'éliminer les bulles d'air du verre en fusion. Cette étape est cruciale pour l'industrie verrière. L'objectif est de réduire la taille et le nombre de bulles à des niveaux acceptables avant les opérations de mise en forme. Ce procédé est long et énergivore, contrairement au dégazage par ultrasons du verre en fusion.
Nous avons mis au point une technologie de dégazage par ultrasons du verre fondu qui accroît considérablement l'efficacité du procédé, en réduisant la température de raffinage et en permettant des économies d'énergie allant jusqu'à 20 %. Nous décrivons ici le procédé et les avantages qu'il apporte par rapport au raffinage conventionnel du verre.
L'élimination des bulles de gaz du verre lors de sa fabrication est une étape essentielle du processus verrier. Cette étape, appelée raffinage, a fait l'objet de nombreuses méthodes alternatives.
Dégazage ultrasonique des verres
Les bulles de gaz se forment lors de la fusion du verre, un processus qui implique de nombreuses réactions chimiques entre les matières premières qui le composent. Plusieurs de ces réactions produisent d'importantes quantités de dioxyde de carbone et d'autres gaz. En général, un kilogramme de matières premières produit 100 litres de dioxyde de carbone. Du dioxyde de soufre, de l'oxygène, du sulfure d'hydrogène et d'autres gaz sont également produits.
Le dégazage repose sur l'agglomération de bulles : les gaz dissous diffusent depuis le bain de fusion pour former des bulles qui remontent à la surface et sont expulsées. La durée de ce processus dépend du diamètre des bulles et de la viscosité du bain de fusion, laquelle est fonction de sa température.
Comment fonctionne le dégazage par ultrasons
Diverses méthodes ont été employées pour améliorer l'efficacité du procédé d'affinage. Celles-ci comprennent l'ajout d'agents d'affinage, l'affinage sous vide et même l'utilisation de la microgravité. Cependant, l'application de l'affinage du verre assisté par ultrasons est particulièrement 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 %.
Lorsqu'on applique des ultrasons dans la gamme de fréquences appropriée à un verre en fusion, il se produit une cavitation acoustique. La cavitation est un phénomène au cours duquel des variations rapides de pression produisent de petites bulles remplies de vapeur qui implosent sous l'effet d'une pression élevée, générant ainsi une onde de choc.
Le gaz dissous dans le bain de fusion diffuse dans les bulles de cavitation. Ces bulles se forment sur les noyaux de cavitation et grossissent par diffusion du bain de fusion vers la bulle elle-même lors des oscillations ultrasoniques. Sous l'effet des forces de Bjerknes et Bernoulli et, lorsqu'elles sont suffisamment grandes, remontent à la surface du bain de fusion, libérant ainsi le gaz qu'elles contiennent dans l'atmosphère. Ce processus est favorisé par les flux et courants acoustiques induits par les ultrasons.
Considérations pratiques
Notre de dégazage , utilise un nouveau générateur ultrasonique et une sonotrode en céramique exclusive. Il permet de traiter de grands volumes de verre en fusion à haute viscosité, jusqu'à 1 600 °C. Le dégazage est effectué à l'avant du four à verre. Des vibrations acoustiques de haute intensité sont produites directement dans le verre en fusion par immersion des sonotrodes.
Grâce à cette configuration, nous pouvons doubler efficacement la taille des bulles de gaz et atteindre le même niveau de raffinement à des températures nettement inférieures, ce qui permet de réduire les coûts énergétiques jusqu'à 20 % et de diminuer l'impact sur l'environnement.
Conclusion
Le dégazage ultrasonique des verres en fusion dans le foyer avant d'un four à verre est une technologie révolutionnaire qui a le potentiel de réduire considérablement l'empreinte carbone de l'industrie verrière, très énergivore.