- 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 % energibesparingar i processen vid betydligt lägre temperaturer
Ultraljudsavgasning av smält glas
Glastillverkning involverar två primära processer, glassmältning och glasraffinering. I glassmältningsprocessen blandas råmaterialen först till en sats och förs sedan in i en ugn där de värms upp till en hög temperatur (upp till nästan 1600 °C). Råmaterialen reagerar kemiskt för att bilda glaset. Glasraffinering utförs sedan för att eliminera glasbubblor 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 långdragen och energikrävande jämfört med ultraljudsavgasning av smält glas.
Vi har utvecklat en ultraljudsteknik för avgasning av smältgas som avsevärt ökar effektiviteten i denna process, vilket minskar 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 viktig 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 ett flertal kemiska reaktioner mellan de råvaror som skapar glaset. Flera av dessa kemiska reaktioner producerar stora mängder koldioxid och andra gaser. Vanligtvis producerar ett kilogram råmaterial 100 liter koldioxidgas .Svaveldioxid, syre, vätesulfid och andra gaser produceras också.
Avgasningsprocessen innefattar bubbelagglomerering, varigenom upplösta gaser diffunderar från smältan och bildar bubblor som stiger upp till ytan och stöts ut. Tiden detta tar beror på bubbeldiametern och smältans viskositet, vilket är en funktion av smältans temperatur.
Hur ultraljudsavgasning fungerar
Olika metoder har använts för att förbättra effektiviteten i raffineringsprocessen. Dessa sträcker sig från tillsats av finfördelningsmedel, vakuumfining och till och med användning av mikrogravitation. Tillämpningen av ultraljudsassisterad glasraffinering är dock mycket lovande. Det gör det möjligt att sänka raffineringstemperaturerna 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 chockvåg.
Gas löst i smältan diffunderar in i kavitationsbubblorna. Gasbubblor bildas på kavitationskärnorna. Dessa växer genom diffusion från smältan in i bubblan under ultraljudsoscillationer. De små bubblorna sammansmälter sedan under inverkan av Bjerknes- och Bernoulli -krafter och, när de är tillräckligt stora, flyter de upp till smältans yta och frigör gasen i bubblan till atmosfären. Processen assisteras av ultraljudsinducerat akustiskt flöde och strömning.
Praktiska överväganden
Vår nyligen utvecklade ultraljudsavgasningsprocess fungerar med hjälp av en ny ultraljudsgenerator och en patentskyddad keramisk sonotrod som kan behandla stora volymer av högvisköst smält glas vid temperaturer upp till 1 600 grader Celsius. Smältavgasning utförs i glasugnens förhärd. Högintensiva akustiska vibrationer produceras direkt i glassmältan genom att sonotroderna placeras i smältan.
Med den här uppställningen kan vi effektivt fördubbla storleken på gasbubblorna och uppnå samma förfiningsnivå vid betydligt lägre temperaturer, vilket minskar energikostnaderna med upp till 20 % och minskar miljöpåverkan.
Slutsats
Ultraljudsavgasning av glassmältor i förhärden i en glasugn är en banbrytande teknik med potential att avsevärt minska koldioxidavtrycket från den mycket energiintensiva glastillverkningsindustrin .