具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法
2023-05-15 01:16:46
專利名稱：具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種顆粒狀玻璃材料的製造方法，特別係指一種具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法。
時下環保意識高漲，各種廢棄物的材料回收已成為資源回收的重要課題，其中，廢玻璃就是一種可以完全再生及再利用的材質，以臺灣為例，目前每年都產生極大量的廢玻璃，這些廢玻璃若能有效加以回收利用，則對環境保護與資源運用的效率皆有極大的幫助。然而，玻璃焚化不易融成灰盡，也無法生物分解，但由於玻璃性質與砂石極為接近，故已有許多將玻璃回收再利用於瓷磚、地磚、輕量骨材或建材、道路鋪裝、人造大理石等土木建材、或作為玻璃製品原材料的例子。
在廢玻璃處理工藝中，必須先按照廢玻璃來源的屬性進行分色處理，這是因為，最後所得的玻璃顆粒材料必須具有顏色的單一性方才具備較高的經濟價值。這些廢玻璃的回收利用，其處理方式一般皆在對廢玻璃來源進行初步的分類與分色後，再將其中的雜質(鐵、鋁、陶瓷等)去除，接著，將其碾碎與清洗，並稍加以初步的利角磨鈍，即可獲得可在利用的廢玻璃顆粒，這是最基本的廢玻璃處理過程，其要點僅在於分類、分色、與清洗的過程。此外，為讓回收的廢玻璃能儘可能擴大其利用價值，在初步處理之後，可再施以傳統窯爐熔解的方式，即，將回收的廢玻璃搗碎後，先進行初步的分類與分色處理，再將其以高溫熔解。此類現有的處理方法不外乎將分類過後的碎玻璃塊經由加熱、混合或揉作、冷卻、以及搗碎等工藝。這些現有工藝可簡述如下加熱，將碎玻璃塊置入融熔爐中，將其加熱至約達攝氏千度以上的高溫，以使玻璃塊成一流體融熔狀的玻璃漿。
混合或揉作，將藉由高溫狀下的漿體溫度，使置入的玻璃塊能快速的熔化成流體狀，此時，可依所需的成品顏色置入不同顏色的玻璃塊，接著，並將混合流動混合好的玻璃漿進一步融合，且進行不規則的快速揉作與攪拌，以便揉製成半硬化狀態。
徐冷，將成形後的玻璃放置在適當溫度的室內徐徐冷卻，以防止或除去應變。
一般用做工業材料與建材的玻璃原料是以塊狀的形式販售，故這些由廢玻璃所製成的玻璃原材料還必須經過成型與切割的過程，最後才分成不同的尺寸與顏色販售或者，或者，配合玻璃的用途，亦可將這些玻璃加以搗碎分製成細塊或顆粒狀的小塊體。
在上述現有方法中，使用傳統窯爐熔解的後制處理方式往往使得廢玻璃的回收成本過高，因為這些熔融工藝不僅步驟繁複而耗時，且其消耗的能量與設備成本亦十分高昂，故相對於使用非廢玻璃的原料來製作玻璃材料，使用廢玻璃所製成的玻璃材料在價格上無法具備充分的競爭力。若為降低廢玻璃回收後工藝的成本，而將後續的熔融工藝省去，則其所得的顆粒狀玻璃材料往往具有極為鋒利的銳角，極易造成使用者的割傷，故在應用上亦十分不實用與安全。
所以，亟需針對此一情形提出一改善的廢玻璃回收的後工藝，以便能達成資源回收的最高目標。本發明的目的是提供一種具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，以便降低回收成本，並能提供實用的回收後玻璃材料。
為實現上述目的，本發明提供一種具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其可將分類分色好、並已先行初步處理過的玻璃材料進行進一步的處理，以利回收廢玻璃的資源再利用，該方法包括以下步驟(1)將玻璃材料先加以初步碾碎成玻璃顆粒；(2)以震動與撞擊的方式初步去除玻璃顆粒的銳角，其中，玻璃顆粒系與一具有足夠硬度的耐火塊材料相混合，以便藉由其相互的碰撞而鈍化各玻璃顆粒的銳角；(3)加入一分離劑於玻璃顆粒之中並將一起攪拌，以便區隔各個玻璃顆粒使其不致於在後續之一加熱過程中相互沾粘或互熔；(4)對玻璃顆粒進行一熱處理，以使玻璃顆粒已初步磨鈍的銳角能進一步收縮；以及(5)將已收縮銳角的玻璃顆粒風乾與徐冷以強化玻璃顆粒的硬度。
利用本發明所提供的玻璃顆粒的處理工藝，可將回收的廢玻璃顆粒有效地去除銳角，如此所得的廢玻璃顆粒完全可作為各種建材與工藝用品等用途，充分達到廢玻璃資源回收的目標。而且，採用本發明所提供的廢玻璃處理工藝，可完全捨棄傳統窯爐熔融的廢玻璃處理工藝，故可大為簡化廢玻璃的處理過程，其處理的成本也大為降低，故廢玻璃的回收再利用能合乎經濟而大為可行，極有利於資源回收的推行。
下面結合附圖來描述本發明的優選實施例。附圖中
圖1的流程圖說明廢玻璃從回收開始的處理過程一直到本發明所提供的廢玻璃顆粒的處理工藝。
附圖標號說明1～前置處理工藝 2～玻璃顆粒處理工藝11～分類12～去除雜質13～碾碎14～清洗21～碾碎22～去除銳角23～篩選/分類 24～攪拌原物料25～收縮銳角26～二次篩選27～水洗28～熱風乾與徐冷如圖1所示，本發明所提供的廢玻璃顆粒製造方法指將廢玻璃先行處理之後所得的玻璃顆粒進一步的處理方法。一般而言，回收的廢玻璃必須先經過分類與分色的處理，此一廢玻璃回收的前置處理工藝1即如圖1所示，例如，這些廢玻璃的回收來源可為顯象管玻璃或特定顏色的飲料瓶等等。這些經過步驟11而分類分色好的廢玻璃材料(如平板、瓶屑、或顯象管破片等)為大小參差不齊的大塊碎片或碎塊，故尚需進一步在步驟12中過濾其中的雜質或雜物，這些雜質或雜物主要是一些摻雜其中的鐵、鋁等金屬物質或陶瓷碎片等，接著，在步驟13中，再將這些大塊的玻璃碎片或碎塊進一步加以粗碎化，以方便後續的處理，經過清洗步驟14後，即可將所得的廢玻璃顆粒進行後續處理。根據本發明的實施例，一玻璃顆粒處理工藝2即是將這些由回收廢玻璃所製成的玻璃顆粒在經過上述的前置處理工藝1後，進一步加以加工與修整，以便能符合作為顆粒狀玻璃材料的要求。
如圖1所示，在玻璃顆粒處理工藝2中，首先，在步驟21中，將前置處理工藝1中所得的玻璃顆粒加以初步的碾碎，將這些玻璃破片以一粗碎機(Jaw Crusher)加以粗略碾碎至直徑約為1-12mm的顆粒狀或塊狀玻璃。然後，在步驟22中，將這些粗碎後的玻璃顆粒與一耐火塊組成的材料相混合，並以一諸如震動機的機器藉由相互碰撞而鈍化各玻璃碎片的尖銳銳角。這是因為由前置處理工藝1所得的玻璃顆粒通常皆具備極為尖銳的銳角，且其形狀參差不齊，該耐火塊直徑約50-100mm並具有足夠的硬度，其與待處理的玻璃顆粒充分混合後，即可藉由與玻璃顆粒的相互碰撞而將其銳角磨鈍，所以，此步驟可將待處理的玻璃顆粒尺寸加以初步地平均化。接著，在步驟23中，將這些初步碾碎的玻璃顆粒以震動的方式(例如，利用一震動機)篩選不同尺寸的玻璃顆粒，在經過步驟21與22的處理後，由於玻璃顆粒的尺寸變小，故較有利於後續的熱處理，此乃因尺寸較小的玻璃顆粒其表面積也較小，故相應的熔點也較低，故熱處理的加熱溫度即不必過高，因為過高的加熱溫度不但耗費能源，且容易造成各個玻璃顆粒的相互粘結。接著在步驟23中則依照顏色等條件進一步將玻璃顆粒加以分類，並將分類好的玻璃顆粒置入儲存桶中，以待後續的處理。
接著，在步驟24中，將以上所得的玻璃顆粒摻入一如煅燒白土的分離劑，並在室溫下將其攪拌於一攪拌機中，其目的在於利用分離劑能使各玻璃顆粒不致直接接觸的效果。在本實施例中，所使用的玻璃顆粒與煅燒白土以1∶1的重量比進行攪拌，而且，在優選的條件下，將總重300kg左右的玻璃顆粒與煅燒白土連續攪拌達5分鐘以上，以便使煅燒白土能充分混合於各玻璃顆粒之間，以有效達到間隔各玻璃顆粒而使其不相直接接觸的目的，如此一來，在進行此一步驟的熱處理時，即可儘量降低各玻璃顆粒互粘的機率。
然後，步驟25將與煅燒白土充分混合的玻璃顆粒加以進一步的熱處理，在被加熱的玻璃顆粒中，凡是具有尖銳外形的部位由於其表面積小而熔點較高，故極易因加熱而熔化，而玻璃顆粒較為圓滑的部位因熔點較高則不致熔化，如此即可進一步收縮各玻璃顆粒的銳角而獲致使玻璃顆粒具有圓滑外形的效果。而且，由於在步驟24中已將玻璃顆粒充分混合以煅燒白土，故在加熱的過程中，不致因為局部的溫度過高而造成各玻璃顆粒的相互沾粘、或因互熔而相結合成另一尺寸較大的顆粒。然而即便如此，此步驟的加熱溫度仍不宜過高，在本實施例中，將待處理的玻璃顆粒輸送於一螺旋加熱機或感應加熱爐中，根據實驗的結果，該螺旋加熱機的優選溫度控制大約可分成(600±50)、(850±50)、(1050±50)、(800±50)℃四個加熱區段，受加熱處理的該玻璃顆粒系以540±50kg/hr的速率連續通過該四溫度區段，若送入螺旋加熱機中的玻璃顆粒的量過多，則會影響對其加熱的均勻度，玻璃顆粒的銳角即無法充分的收縮，此外，其加熱的總長度最好不要小於4米以下，以提供足夠的加熱時間。在收縮銳角之後，各玻璃顆粒的收縮程度各有不同，故所形成的顆粒大小亦有所不同，所以，在步驟26中，則以一震動機進行第二次的尺寸篩選。此外，在進行二次的尺寸篩選之前，剛從螺旋加熱機出來的玻璃顆粒並需先經過一保溫的輸送過程，此過程需要適度地將剛加熱完畢的玻璃顆粒保持在一定的溫度下，以免玻璃顆粒因驟冷而破碎。
接著，在步驟27中，將玻璃顆粒以一水洗機加以衝水清洗，以去除先前工藝所摻加的諸如煅燒白土等材料，該水洗機以溫度約為40-50℃的溫水衝洗其中的玻璃顆粒。然後，在步驟28中，將玻璃顆粒在一徐冷爐中進行一熱風乾與徐冷的過程。在此熱風乾與徐冷的過程中，徐冷爐的溫度基本上需高於室溫而低於步驟25的熱處理溫度，根據實驗的結果，在本實施例中，徐冷爐的溫度大約維持在30℃左右。藉由此一過程，可進一步強化加熱後玻璃顆粒的硬度。至此，即完成本實施例的一玻璃顆粒處理工藝，接著，將這些玻璃顆粒送入儲存桶中並進行後續的包裝即可。
利用本發明所提供的廢玻璃顆粒的後置處理工藝，可將回收的廢玻璃碎片或碎塊加工成有極高工業運用價值的玻璃顆粒，而且，其所製成的玻璃顆粒皆具有極為圓滑的表面與規格劃一的尺寸，故完全可符合工業、營造、與工藝等用途的需求。而且，採用本發明所提供的廢玻璃處理工藝，即可完全捨棄傳統窯爐以熔融方式進行的廢玻璃處理工藝，故可大為簡化廢玻璃的處理流程，其處理成本亦大為降低，因此，亦大為增進廢玻璃回收的經濟效益，極有利於資源回收的推行。
本發明的所製成的玻璃顆粒原料可廣泛運用於各個領域，例如，在建材方面，可用於建築物的裡外牆、室內外地面、與柏油路面等；在園藝方面，可應用於庭園造景、與盆載等；其它則可應用於工藝品的製作、與魚缸內裝飾等等。
以上藉由實施例所做的描述，是為方便說明本發明的內容，而非將本發明狹義地限制於該實施例。凡未背離本發明的精神所做的任何變更，皆屬本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其將分類分色好、並已先行初步處理過的玻璃材料進行進一步的處理，其特徵在於，該方法包括以下步驟(1)將該玻璃材料先加以初步碾碎成玻璃顆粒；(2)以震動與撞擊的方式初步去除該玻璃顆粒的銳角，其中，該玻璃顆粒與一具有足夠硬度的耐火塊材料相混合，以便藉由其相互的碰撞而鈍化各玻璃顆粒的銳角；(3)加入一分離劑於該玻璃顆粒之中並一起攪拌，以便區隔各個玻璃顆粒，使其不致於在後續的一加熱過程中相互沾粘或互熔；(4)對該玻璃顆粒進行一熱處理，以使該玻璃顆粒已初步磨鈍的銳角能進一步收縮；以及(5)將已收縮銳角的該玻璃顆粒進行一熱風與徐冷的過程以強化該玻璃顆粒。
2.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(1)中，該初步的碾碎是以一粗碎機將該玻璃材料粗碎至直徑約1-12mm左右的顆粒。
3.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在進行步驟(3)之前尚有一篩選步驟，以對已初步去除銳角的該玻璃顆粒進行尺寸的篩選。
4.如權利要求3所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在該篩選步驟中，是以震動的方式進行該玻璃的篩選。
5.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(3)中，該分離劑包括煅燒白土。
6.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(3)中，是將該玻璃顆粒與該分離劑大致上以1∶1的重量比加以持續攪拌。
7.如權利要求6所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(3)中，包括將大致上300kg重的該玻璃顆粒與該分離劑連續攪拌達5分鐘以上。
8.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(4)中，該熱處理的加熱長度共將其溫度大致上分成(600±50)、(850±50)、(1050±50)、(800±50)℃四個溫度區段。
9.如權利要求8所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，該加熱長度的總長不小於4米。
10.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(4)中，受加熱處理的該玻璃顆粒以540±50kg/hr的速率連續通過該四溫度區段。
11.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(4)之後，經過熱處理完畢的玻璃顆粒接著並經過一保溫的輸送過程。
12.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，該熱風乾與徐冷過程的環境溫度高於室溫且低於步驟(4)的加熱溫度。
13.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，該熱風乾與徐冷過程的環境溫度大約保持在30℃左右。
14.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在進行步驟(5)之前尚有一篩選步驟，該步驟系以震動方式進行該玻璃顆粒的尺寸篩選。
15.如權利要求1所述的具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法，其中，在步驟(5)之前，尚有一水洗過程，以去除上述各工藝中所添加的材料，且該水洗過程的水溫維持在大致40-50℃。
全文摘要
一種具有圓滑表面的顆粒狀玻璃材料的製造方法,包括:(1)將玻璃材料先加以初步碾碎成玻璃顆粒;(2)以震動與撞擊的方式初步去除玻璃顆粒的銳角,其中,該玻璃顆粒系與一具有足夠硬度的耐火塊材料相混合,以便藉由其相互的碰撞而鈍化各玻璃顆粒的銳角;(3)加入一分離劑於玻璃顆粒之中並將一起攪拌,以便區隔各個玻璃顆粒使其不致於在後續的一加熱過程中相互沾粘或互熔;(4)對玻璃顆粒進行一熱處理,以使其已初步磨鈍的銳角能進一步收縮;及(5)將已收縮銳角的玻璃顆粒風乾與徐冷以強化玻璃顆粒的硬度。
文檔編號B09B3/00GK1374155SQ01111240
公開日2002年10月16日 申請日期2001年3月8日 優先權日2001年3月8日
發明者吳春池 申請人:吳春池