- Ultraljudsavgasning av smälta metaller upp till 2.300°C och smält glas
- Måndag - Fredag : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 Köpenhamn - Danmark
20% energibesparing i processen vid avsevärt lägre temperaturer
Ultraljudsavgasning av smält glas
Glastillverkning omfattar två primära processer, glassmältning och glasraffinering. I glassmältningsprocessen blandas råmaterialen först till en sats och förs sedan in i en ugn där de värms till hög temperatur (upp till nästan 1600 °C). Råmaterialen reagerar kemiskt för att bilda glaset. Glasraffinering utförs sedan för att eliminera gasbubblor från smältan. Den senare processen är av avgörande betydelse för glasindustrin. Målet är att minska storleken och antalet bubblor i smältan till acceptabla nivåer innan glasformningsoperationer utförs. Processen är tidskrävande och energiintensiv jämfört med ultraljudsavgasning av smält glas.
Vi har utvecklat en ultraljudsteknik för avgasning av smält metall som avsevärt ökar effektiviteten i denna process, sänker raffineringstemperaturen och sparar upp till 20 % av energikostnaden. Här beskriver vi processen och de förbättringar den erbjuder jämfört med konventionell glasraffinering.
Att avlägsna gasbubblor från glas under tillverkningen är en väsentlig del av glastillverkningsprocessen. Denna del av processen kallas raffinering, och många alternativa metoder har använts.
Ultraljudsavgasning av glas
Gasbubblorna bildas som en del av glassmältningsprocessen, som involverar många kemiska reaktioner mellan råmaterialen som skapar glaset. Flera av dessa kemiska reaktioner producerar rikliga mängder koldioxid och andra gaser. Vanligtvis producerar ett kilogram råmaterial 100 liter koldioxidgas. Svaveldioxid, syre, vätesulfid och andra gaser produceras också.
Avgasningsprocessen innebär bubbelagglomerering, varvid lösta gaser diffunderar från smältan för att bilda bubblor som stiger till ytan och avlägsnas. Tiden detta tar beror på bubbeldiametern och smältans viskositet, vilken är en funktion av smälttemperaturen.
Hur ultraljudsavgasning fungerar
Olika metoder har använts för att förbättra effektiviteten i raffineringsprocessen. Dessa sträcker sig från tillsats av klarningsmedel, vakuumraffinering och till och med användning av mikrogravitation. Tillämpningen av ultraljudsassisterad glasraffinering är dock mycket lovande. Den gör det möjligt att sänka raffinerings temperaturen från cirka 1 450 °C till 1 300 °C med en total energibesparing på upp till 20 %.
När ultraljudsenergi inom rätt frekvensområde appliceras på en glassmälta uppstår akustisk kavitation. Kavitation är en process där snabba tryckförändringar producerar små ångfyllda bubblor som kollapsar när de utsätts för högt tryck och genererar en stötvåg.
Gas upplöst i smältan diffunderar in i kavitationsbubblorna. Gasbubblor bildas på kavitationskärnorna. Dessa växer genom diffusion från smältan in i bubblan under ultraljudssvängningar. De små bubblorna koalescerar sedan under påverkan av Bjerknes och Bernoulli krafter och, när de är tillräckligt stora, flyter de upp till smältans yta och släpper ut gasen i bubblan till atmosfären. Processen underlättas av ultraljudsinducerat akustiskt flöde och strömning.
Praktiska överväganden
Vår nyligen utvecklade ultraljuds avgasning process fungerar genom att använda en ny ultraljudsgenerator och en proprietär keramisk sonotrod som kan behandla stora volymer av mycket viskös smält glas vid temperaturer upp till 1 600 grader Celsius. Smältavgasning utförs i förhärden av glasugnen. Högintensiva akustiska vibrationer produceras direkt i glassmältan genom att placera sonotroderna i smältan.
Med denna uppställning kan vi effektivt fördubbla storleken på gasbubblorna och uppnå samma nivå av raffinering vid betydligt lägre temperaturer, vilket minskar energikostnaderna med upp till 20% och minskar påverkan på miljön.
Slutsats
Ultraljuds avgasning av glassmältor i förhärden i en glasugn är en banbrytande teknik med potential att avsevärt minska koldioxidavtrycket från den mycket energikrävande glastillverkningsindustrin.