從粉末狀材料製造粒料的方法

2023-05-31 04:32:41 1

專利名稱：從粉末狀材料製造粒料的方法
從粉末狀材料製造粒料的方法
1.發明領域本發明涉及從粉末狀材料，特別是用於玻璃製造的原材料(或可玻璃化的材料) 製造粒料的方法。更具體而言，本發明涉及用於玻璃製造的粉末狀材料的溼法造粒的改善的方法，其中打算將所獲得的粒料填入熔化爐中。2.現有技術的解決方案在玻璃製造中，能量成本佔總生產成本的非常大的部分。為了降低玻璃生產中的能耗，尤其是通過改善爐中原材料的熔化動力學(熔化速度、同質性)進行，迄今已提出了各種方法，其中用從爐排出的餘熱預加熱原材料和/或將所述原材料造粒是最公知的。特別地，造粒是一種有利的方法，因為它允許令人滿意地減少加熱爐內部粉末原材料的困難， 該困難源自於感應熱的差的傳遞並且也由於裝料的最易熔化成分的過早熔化。處於粒料形式的可玻璃化原材料的熔化和/或澄清是快速的，同時還賦予熔化的玻璃更好的同質性。 此外，明顯的是，相比粉末裝料的處理，粒料的處理是更容易的。另一方面，造粒方法是更加有利的，因為它允許避免-要麼在儲存過程中在貯倉或在漏鬥中在重力作用下，要麼在傳送帶上由于振動， 各種成分分離的風險；和-可玻璃化的原材料的所謂「細」顆粒(灰塵)的散布，其對熔化爐的產量同時也對爐的拱形爐頂的壽命的全部後果。此外，該缺點可以對環境具有影響，因為散布的灰塵可以產生空氣汙染的問題。以已知的方式，通過向粉末形式的玻璃原材料添加粘結劑液體(通常是水)在造粒機中進行常規的粉末狀材料造粒，常常向其添加添加劑例如苛性鈉。該粘結劑液體對於允許粒料的形成是必要的，因為它作為潤滑劑並且允許混合物的團聚。因而，這稱為「溼法
造粒」。為有效的粉末狀材料的造粒所通常施用的水含量，相對於待造粒的裝料而言為 7-14重量％，且理想地高於10重量％。關於粘結劑添加劑的性質、數量，向粉末狀材料添加粘結劑液體的方法等已檢測了數個備選方案(尤其是參見專利FR1556^5、US 3969100 和US 4031175)。然而，在溼法造粒操作中，一旦形成，就必須隨後將粒料進行乾燥以便保證其以後運輸的穩定性，而且還為了避免在將其填入熔化爐時由於它們包含的水的突然蒸發造成的其爆裂。用於玻璃製造和打算以粒料形式填入熔化爐中的原材料的水含量通常約為 2-6重量％。「溼」粒料的乾燥步驟在例如旋轉滾筒或流化床類型的乾燥機中進行，並且允許獲得具有理想水含量的「幹」粒料。因此，使用溼法造粒操作的生產幹粒料的常規方法需要兩個非常不同的步驟(造粒和乾燥)並且由此要求獨立於乾燥機的造粒機，以及由此所致的額外的運輸步驟(轉移)。因此，該方法具有某些缺點，主要地從運輸的角度而言。這是因為，與從造粒機至乾燥機的轉移的額外處理步驟是複雜的-粉末狀材料(向其中添加液體粘結劑)強烈地「粘著」，並且溼粒料、該過程中的中間產品，難以操作和從造粒機中取出；-溼粒料具有低強度的因此它們在其轉移至乾燥機的過程中以及也在其乾燥過程中經常碎裂。而且，該方法的重大缺點是為了乾燥所述溼粒料所必需的能量，這將減少由於在用於玻璃的原材料的特殊情形中的造粒所獲得的能量增益。還存在允許造粒和乾燥的單一系列設備，然而，這兩個步驟仍不能同時進行，並且必須是連續的。即使它可至少部分地克服與運輸和轉移有關的缺點，該類型的設備在任何情況下也不能夠避免與乾燥本身相關的主要能耗缺點。3.發明目的本發明的目的尤其在於通過解決技術問題，即能耗和由乾燥步驟所要求的附加運輸，來改進現有技術的缺點。更具體而言，本發明的目的在至少一個其實施方案中是提供運輸法造粒的有效方法，其允許避免乾燥步驟以及其前述的缺點。本發明的另一個目的在至少一個其實施方案中是提供溼法造粒的方法，其能夠獲得具有一定溼度程度的粒料，該粒料保證了其穩定性和其運輸便利性以及相對低的殘留比例的精細非造粒的顆粒。最後，本發明的目的還是對於現有技術的缺點提供簡化和經濟的解決方案。4.發明概述根據一個特別的實施方案，本發明涉及從粉末狀材料製造粒料的方法。根據本發明，從粉末狀材料製造粒料的方法包括下述連續步驟-將待造粒的粉末狀材料分為至少兩個部分第一部分和第二部分；-向粉末狀材料的所述第一部分添加粘結劑液體；-將如此獲得的第一混合物在造粒機中進行團聚以獲得粒料(a)；-向所述造粒機添加粉末狀材料的第二部分；-將所獲得的新混合物在造粒機中進行團聚以獲得粒料(b)。因此，由於本發明的方法，可對現有技術的溼法造粒方法的缺點提供解決方法，並且可解決所提出的技術問題。實際上，發明人證明了可通過以特殊的方式對實際造粒步驟進行排序來取消現有技術中常規使用的乾燥步驟。因此，本發明基於全新和創造性的方法，因為它允許在本發明的方法結束時，在造粒機中獲得具有適當溼度含量的粒料，而無需藉助於額外乾燥的步驟，該乾燥步驟伴隨有所得的缺點。根據本發明的方法，將待造粒的發明材料分為至少兩個部分第一部分和第二部分。在本發明的一個特別的實施方案中，粉末狀材料的第一部分具有與粉末狀材料的第二部分的組成相同的組成。在這種情況下，用於製造根據本發明的粒料的方法稱為「同質
造粒」。在本發明的另一個特別的實施方案中，粉末狀材料的第一部分具有與粉末狀材料的第二部分的組成不同的組成。在這種情況下，製造根據本發明的粒料的方法被稱為「異質造粒」。因而，在該類型的造粒中，可在同一粒料內選擇性地組合一批粉末狀材料的特殊組分。在其中粉末狀材料由可玻璃化材料形成的特別情況下，該類型的異質造粒允許進一步改善某些熔合參數，例如熔合效率的額外增加或分離作用的更顯著的減少。實際上，如在專利申請US2005/0022557 Al中所說明的那樣，可玻璃化原材料的選擇性分批允許存在於三元體系CaO-Na2O-SiO2中的反應途徑得到控制。在該申請中，將某些原材料組合在第一批粒料中，而將其他原材料組合在第二批粒料中。隨後，在被放入爐中之前，將兩批粒料簡單地組合。因此，該選擇性分批的方法允許兩種不同的造粒並因此增多了待進行的步驟和運輸的數目。有利地，根據本發明的粒料製造方法允許在形成粒料的單一造粒操作中獲得粉末狀原材料的異質造粒，所述粒料各自在其中具有至少兩種不同和局部化的原材料的組成。在閱讀作為簡單示例性和非限制性實施例給出的優選實施方案的下文描述後，本發明的其他特徵和優點將變得更清楚。5.本發明的實施方案的描述本發明的方法是從粉末狀材料製造粒料的方法。將粉末狀材料理解為意指處於粉末形式並包含相當比例的所謂「精細」顆粒的化合物。這些精細顆粒的平均直徑通常小於約100微米。根據本發明，待造粒的粉末狀材料具有約0重量％ -4重量％的水含量。優選地， 待造粒的粉末狀材料具有0重量％ -約1重量％的水含量。根據一個特別的實施方案，由打算用於在熔化爐中製造玻璃的原材料或可玻璃化的材料形成粉末狀材料。通常，這些可玻璃化的材料包含石英砂、石灰石、白雲石、氧化鋁、長石、碳酸鈉以及其他物質。其他成分也經常存在於這些可玻璃化的材料中，例如顏料 (鐵、鈷、鉻的氧化物等)和所謂形成元素0^0、MgO、ZnO, BaO等)。在該實施方案的情況下，打算隨後將通過本發明的方法所獲得的粒料填入熔化爐中，要麼在其製造之後立即填入要麼在儲存期間後填入。根據本發明，將待造粒的粉末狀材料分為至少兩部分第一部分和第二部分。優選地，粉末狀材料的第一部分佔待造粒的粉末狀材料的至少25重量％。還優選地，它佔待造粒的粉末狀材料的至多75重量％。根據本發明的造粒可以在任何類型的造粒機中實施，例如滾筒造粒機、盤式造粒機或混合造粒機例如葉片型、渦輪型、雙錐型的、帶型等混合造粒機。優選地，在發明中所使用的粘結劑液體包含水。優選地，它還包含一種或多種添加齊U。要引用的合適粘結劑液體的例子是苛性鈉、矽酸鈉或其它鈉鹽的水溶液。特別優選矽酸鈉的水溶液。可以首先向混合機中的粉末狀材料的第一部分添加粘結劑液體。隨後，將如此獲得的溼混合物傳送到造粒機。根據本發明優選地，直接向造粒機中的粉末狀材料的第一部分添加粘結劑液體。可以常規地通過霧化或噴入造粒機中向粉末狀材料的第一部分添加根據本發明的粘結劑液體。向粉末狀材料的第一部分添加的粘結劑液體的量為所述第一混合物的8-20重量％。優選地，向粉末狀材料的第一部分添加的粘結劑液體的量為所述第一混合物的8-16
重量％。粘結劑液體和粉末狀材料的第一部分在造粒機中形成所述第一混合物。根據本發明，將從粘結劑液體和粉末狀材料的第一部分獲得的第一混合物在造粒機中壓實。在該步驟期間，劇烈地混合該混合物，使粉末狀材料團聚，並由此形成所謂的 「溼」(與在該方法的最後步驟中獲得的粒料(b)相比)的粒料(a)。在壓實之前，可以加熱該混合物(常規地，例如在70-85°C之間)。在形成溼粒料(a)時，向造粒機中的所述粒料(a)添加粉末狀材料的第二部分。粒料(a)和粉末狀材料的第二部分在造粒機中形成所述新混合物。根據本發明，使從粒料(b)和粉末狀材料的第二部分獲得的新混合物在造粒機中團聚。由於該步驟，形成了稱為「幹」(與粒料(a)相比較)的粒料(b)。在壓實之前，還可以加熱該新混合物(常規地，例如在70-85°C之間)。根據本發明的粒料(b)具有2-6重量％的平均水含量，這就其運輸和機械穩定性而言是理想的。優選地，粒料(b)具有3-5重量％的水含量。根據本發明的粒料(b)的尺寸為0. I-Smm不等。尺寸理解為意指粒料的最大尺度。在本發明的一個實施方案中，粉末狀材料的第一部分具有與粉末狀材料的第二部分的組成不同的組成，因而進行異質造粒。在該實施方案中，首先從具有組成A的粉末狀材料的第一部分形成組成A的同質粒料(a)。然後，向造粒機添加具有組成B的粉末狀材料的第二部分，並因而獲得異質粒料(b)。它們由具有組成A的芯材形成，該芯材被具有組成B 的殼體所包圍。根據本發明的該實施方案，可以將待造粒的粉末狀材料的批料分為多於兩個部分從而獲得具有芯材的異質粒料，該芯材被幾種不同的殼體包圍。其他有利的細節和特徵將在下面從對根據本發明方法的非限制性例示實施方案的描述中變得清楚。實施例(根據本發明)實施例1(同質造粒)_根據本發明的方法，從下面的粉末狀材料的批料製造粒料
權利要求
1.從粉末狀材料製造粒料的方法，其特徵在於，它包括下述的相繼步驟 -將待造粒的粉末狀材料分為至少兩個部分第一部分和第二部分；-向粉末狀材料的所述第一部分添加粘結劑液體；-將如此獲得的第一混合物在造粒機中進行團聚以獲得粒料(a)；-向所述造粒機添加粉末狀材料的第二部分；-將所獲得的新混合物在造粒機中進行團聚以獲得粒料(b)。
2.根據前一權利要求的方法，其特徵在於，所述粉末狀材料由打算在熔化爐中用於玻璃製造的原材料形成。
3.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，粉末狀材料的所述第一部分佔待造粒的粉末狀材料的至少25重量％。
4.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，粉末狀材料的所述第一部分佔待造粒的粉末狀材料的至多75重量％。
5.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所述粘結劑液體包含水。
6.根據前一權利要求的方法，其特徵在於，所述粘結劑液體包含一種或多種添加劑。
7.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所添加的粘結劑液體的量為第一混合物的8-20重量％。
8.根據前一權利要求的方法，其特徵在於，所添加的粘結劑液體的量為第一混合物的 8-16重量％。
9.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所述粒料(b)具有2-6重量％的水含重。
10.根據前一項權利要求的方法，其特徵在於，所述粒料(b)具有3-5重量％的水含量。
11.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，粉末狀材料的所述第一部分具有與粉末狀材料的所述第二部分的組成相同的組成。
12.根據權利要求1至10之一的方法，其特徵在於，粉末狀材料的所述第一部分具有與粉末狀材料的所述第二部分的組成不同的組成。
全文摘要
本發明涉及從粉末狀材料，特別是從用於玻璃製造的原材料溼法製造粒料的方法。本發明包括下述的連續步驟(i)將粒料粉末狀材料分為至少兩個部分，第一部分和第二部分；(ii)向粉末狀材料的第一部分添加粘結劑液體；(iii)將所獲得的第一混合物在造粒機中進行團聚以便獲得粒料(a)；(iv)在造粒機中添加粉末狀材料的第二部分；和(v)將所獲得的新混合物在造粒機中進行團聚以便獲得粒料(b)。這種順序的造粒方法允許獲得具有一定程度的粒料，這保證了其穩定性和其處理便利性，而消除了乾燥步驟。
文檔編號B01J2/00GK102458634SQ201080024705
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月2日 優先權日2009年6月3日
發明者B·舍爾頓, R·德拉瓦爾 申請人:Arc國際公司, 旭硝子歐洲玻璃公司