- Ultraschallentgasung von geschmolzenen Metallen bis zu 2.300°C und geschmolzenem Glas
- Montag - Freitag : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 Kopenhagen - Dänemark
20 % Energieeinsparung im Prozess bei deutlich niedrigeren Temperaturen
Ultraschall-Entgasung von geschmolzenem Glas
Die Glasherstellung umfasst zwei Hauptprozesse: die Glasschmelze und die Glasveredelung. Bei der Glasschmelze werden die Rohstoffe zunächst zu einem Gemenge vermischt und dann in einen Ofen gegeben, wo sie auf eine hohe Temperatur (bis zu fast 1600 °C) erhitzt werden. Die Rohstoffe reagieren chemisch und bilden das Glas. Anschließend wird das Glas geläutert, um Glasblasen aus der Schmelze zu entfernen. Der letztgenannte Prozess ist für die Glasindustrie von entscheidender Bedeutung. Ziel ist es, die Größe und Anzahl der Blasen in der Schmelze auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren, bevor die Glasformung durchgeführt wird. Das Verfahren ist im Vergleich zur Ultraschallentgasung von geschmolzenem Glas langwierig und energieintensiv.
Wir haben eine Ultraschall-Gasschmelze-Entgasungstechnologie entwickelt, die die Effizienz dieses Prozesses deutlich erhöht, die Läuterungstemperatur reduziert und bis zu 20 % der Energiekosten einspart. Hier beschreiben wir das Verfahren und die Verbesserungen, die es gegenüber der konventionellen Glaslüftung bietet.
Das Entfernen von Gasblasen aus dem Glas während seiner Herstellung ist ein wesentlicher Teil des Glasherstellungsprozesses. Dieser Teil des Prozesses wird als Läutern bezeichnet, und es wurden viele alternative Methoden eingesetzt.
Entgasung von Gläsern mit Ultraschall
Die Gasblasen bilden sich als Teil des Glasschmelzprozesses, bei dem zahlreiche chemische Reaktionen zwischen den Rohstoffen ablaufen, die das Glas erzeugen. Bei mehreren dieser chemischen Reaktionen entstehen große Mengen an Kohlendioxid und anderen Gasen. Typischerweise entstehen aus einem Kilogramm Rohstoffen 100 Liter Kohlendioxidgas. Schwefeldioxid, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und andere Gase werden ebenfalls erzeugt.
Der Entgasungsprozess beinhaltet eine Blasenagglomeration, bei der gelöste Gase aus der Schmelze diffundieren und Blasen bilden, die an die Oberfläche steigen und ausgetrieben werden. Wie lange dies dauert, hängt vom Blasendurchmesser und der Viskosität der Schmelze ab, die eine Funktion der Schmelzetemperatur ist.
Wie die Ultraschallentgasung funktioniert
Es wurden verschiedene Methoden eingesetzt, um die Effizienz des Raffinationsprozesses zu verbessern. Diese reichen von der Zugabe von Läutermitteln über die Vakuum-Läuterung bis hin zum Einsatz von Mikrogravitation. Vielversprechend ist jedoch die Anwendung der ultraschallunterstützten Glasmahlung. Sie ermöglicht eine Absenkung der Läutertemperaturen von ca. 1.450 °C auf 1.300 °C bei einer Gesamtenergieeinsparung von bis zu 20 %.
Wenn Ultraschallenergie im richtigen Frequenzbereich auf eine Glasschmelze einwirkt, tritt akustische Kavitation auf. Kavitation ist ein Prozess, bei dem durch schnelle Druckänderungen kleine dampfgefüllte Blasen entstehen, die bei hohem Druck kollabieren und eine Stoßwelle erzeugen.
In der Schmelze gelöstes Gas diffundiert in die Kavitationsblasen. An den Kavitationskernen bilden sich Gasblasen. Diese wachsen durch Diffusion aus der Schmelze in die Blase während der Ultraschallschwingungen. Die Bläschen koaleszieren dann unter dem Einfluss der Bjerknes- und Bernoulli-Kräfte und schwimmen, wenn sie groß genug sind, an die Oberfläche der Schmelze und geben das Gas innerhalb der Blase an die Atmosphäre ab. Unterstützt wird der Prozess durch die ultraschallinduzierte akustische Strömung und Strömung.
Praktische Überlegungen
Unser kürzlich entwickeltes Ultraschall-Entgasungsverfahren arbeitet mit einem neuen Ultraschallgenerator und einer patentrechtlich geschützten keramischen Sonotrode, die große Mengen hochviskosen geschmolzenen Glases bei Temperaturen von bis zu 1.600 Grad Celsius behandeln kann. Die Entgasung der Schmelze wird am Vorherd des Glasofens durchgeführt. Durch Einbringen der Sonotroden in die Schmelze werden hochintensive akustische Schwingungen in der Glasschmelze direkt erzeugt.
Mit diesem Aufbau können wir die Größe der Gasblasen effektiv verdoppeln und den gleichen Veredelungsgrad bei deutlich reduzierten Temperaturen erreichen, was die Energiekosten um bis zu 20 % senkt und die Umwelt entlastet.
Fazit
Die Ultraschall-Entgasung von Glasschmelzen im Vorherd eines Glasofens ist eine bahnbrechende Technologie, die das Potenzial hat, den Kohlenstoff-Fußabdruck der sehr energieintensiven Glasindustrie erheblich zu verringern.