- Ultrasone ontgassing van gesmolten metalen tot 2.300 °C en gesmolten glas
- Maandag - vrijdag: 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226, 1e verdieping - 2100 Kopenhagen - Denemarken
20% energiebesparing in het proces bij aanzienlijk lagere temperaturen
Ultrasone ontgassing van gesmolten glas
Bij de glasproductie zijn twee hoofdprocessen betrokken: het smelten en het verfijnen van glas. Bij het smelten van glas worden de grondstoffen eerst tot een mengsel samengevoegd en vervolgens in een oven gebracht, waar ze tot een hoge temperatuur (tot bijna 1600 °C) worden verhit. De grondstoffen gaan een chemische reactie aan, waardoor het glas ontstaat. Vervolgens vindt het glasverfijningsproces plaats om luchtbellen uit de smelt te verwijderen. Dit laatste proces is van cruciaal belang voor de glasindustrie. Het doel is om de grootte en het aantal luchtbellen in de smelt terug te brengen tot aanvaardbare niveaus voordat de glasvormingsbewerkingen worden uitgevoerd. Het proces is tijdrovend en energie-intensief in vergelijking met ultrasone ontgassing van gesmolten glas.
We hebben een ultrasone ontgassingstechnologie voor gesmolten glas ontwikkeld die de efficiëntie van dit proces aanzienlijk verhoogt, waardoor de raffinagetemperatuur daalt en tot 20% op de energiekosten kan worden bespaard. Hier beschrijven we het proces en de verbeteringen die het biedt ten opzichte van conventionele glasraffinage.
Het verwijderen van gasbellen uit glas tijdens de productie is een essentieel onderdeel van het glasproductieproces. Dit onderdeel van het proces wordt ‘verfijning’ genoemd, en er zijn tal van alternatieve methoden toegepast.
Ultrasone ontgassing van glas
De gasbellen ontstaan tijdens het smeltproces van glas, waarbij talrijke chemische reacties plaatsvinden tussen de grondstoffen waaruit het glas wordt gevormd. Bij een aantal van deze chemische reacties komen grote hoeveelheden kooldioxide en andere gassen vrij. Doorgaans komt er bij één kilogram grondstoffen 100 liter kooldioxide vrij. Daarnaast ontstaan er ook zwaveldioxide, zuurstof, waterstofsulfide en andere gassen.
Het ontgassingsproces omvat de agglomeratie van bellen, waarbij opgeloste gassen uit de smelt diffunderen en bellen vormen die naar het oppervlak stijgen en worden afgevoerd. De tijd die dit in beslag neemt, hangt af van de diameter van de bellen en de viscositeit van de smelt, die weer afhankelijk is van de smelttemperatuur.
Hoe ultrasone ontgassing werkt
Er zijn diverse methoden toegepast om de efficiëntie van het raffinageproces te verbeteren. Deze variëren van het toevoegen van klaringsmiddelen en vacuümklaring tot zelfs het gebruik van microzwaartekracht. De toepassing van ultrasone glasraffinage is echter zeer veelbelovend. Hierdoor kunnen de raffinagetemperaturen worden verlaagd van ongeveer 1.450 °C naar 1.300 °C, wat een totale energiebesparing van maximaal 20% oplevert.
Wanneer ultrasone energie binnen het juiste frequentiebereik op een glassmelt wordt toegepast, treedt akoestische cavitatie op. Cavitatie is een proces waarbij snelle drukveranderingen kleine, met damp gevulde belletjes doen ontstaan, die bij blootstelling aan hoge druk instorten en daarbij een schokgolf genereren.
Gas dat in de smelt is opgelost, diffundeert in de cavitatiebellen. Op de cavitatiekernen vormen zich gasbellen. Deze groeien doordat er tijdens ultrasone trillingen gas vanuit de smelt in de bel diffundeert. De minuscule bellen smelten vervolgens samen onder invloed van de krachten van Bjerknes en Bernoulli en drijven, wanneer ze groot genoeg zijn, naar het oppervlak van de smelt, waarbij het gas in de bel vrijkomt in de atmosfeer. Dit proces wordt ondersteund door ultrasoon geïnduceerde akoestische stroming en stromingen.
Praktische overwegingen
Ons recent ontwikkelde ultrasone ontgassingsproces maakt gebruik van een nieuwe ultrasone generator en een eigen ontwikkelde keramische sonotrode, waarmee grote hoeveelheden zeer viskeus gesmolten glas bij temperaturen tot 1.600 graden Celsius kunnen worden behandeld. Het ontgassen van de smelt vindt plaats in de vooroven van de glasoven. Door de sonotrodes rechtstreeks in de smelt te plaatsen, worden er in de glassmelt akoestische trillingen met hoge intensiteit opgewekt.
Met deze opstelling kunnen we de grootte van de gasbellen in feite verdubbelen en hetzelfde raffinagelevel bereiken bij aanzienlijk lagere temperaturen, waardoor de energiekosten met maximaal 20% dalen en de impact op het milieu wordt verminderd.
Conclusie
Ultrasone ontgassing van glassmelt in de vooroven van een glasoven is een baanbrekende technologie die de CO₂-voetafdruk van de zeer energie-intensieve glasindustrie aanzienlijk kan verminderen.