202797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegek előállítására, vagy összetételük változtatására elektrokémiai úton
1 HU 202 797 B 2 megfelelően homogén közegben mehessen végbe - elektrolitként kezelhetjük, amelyre jól alkalmazhatók az elektrokémia más területeken alaposan tanulmányozott és jól megismert törvényszerűségei. Ezek a találmányunk szerinti eljárással minden eddiginél jobban kezelhető, rugalmasabb eszközt kínálnak az üvegipari szakembernek céljai elérésére. Az elektrokémia törvényei és törvényszerűségei adottak, a „főreakciót” szükségszerűen „mellékreakciónak” kell kísérnie, azok azonban mégis kellő szabadságot kínálnak az üvegipari szakember számára a gyakorlatban jelentkező feladatok megoldására. A találmány szerinti eljárás egyaránt alkalmazható szakaszos és folytonos üzemben, azaz adagokban, például tégelyben vagy szakaszos üzemű kádban és folytonos üzemű kádban végzett olvasztásnál. A hagyományos rendszerek önmagukban ismert módokon alakíthatók át és tehetők a találmány szerinü eljárás végrehajtására alkalmasokká, a kádak kialakítására külön megkötés nincs, a berendezés találmányunknak nem tárgya. Szakaszos üzemű gyártást szemléltetünk az alábbi példával. A hagyományos módon összeállított és előkészített keveréket a hagyományos módon végzett felfűtés és olvasztás után, bármely módon, például mechanikus keverés közben elektrolizáljuk mindaddig, amíg az olvadt üvegben az ismert módok bármelyikével ellenőrzött koncentrációviszonyt el nem értük. Az egyenáramot ekkor kikapcsoljuk, és kapcsoló segítségével az áramkorlátozón keresztül a kívánt célnak megfelelően megválasztott anódra és katódra olyan váltakozó áramot kapcsolunk, amely az elektródokat megvédi a korróziótól. Folytonos üzemű gyártást mutatunk be az alábbiakban. Két kádtérre osztott cellát alkalmazunk. A hígfolyós üveg az üvegiparban szokásos módon, átömléssel kerül az egyik kádtérből a másikba. Az átömlés sebességét a betáplálás és az elvétel sebességével szabályozhatjuk a cella, illetve a kádterek méretének és az elektrolízis időtartamának megfelelően. Acéllá egyik teréből a másikba való átvezetéssel azt is biztosítjuk, hogy az első térben végrehajtott elektrolitikus folyamat irreverzíbilissé válik, így az üveg nem alakulhat vissza a másik térben végbemenő eljárás során. A beömlő és kiömlő, azaz a betápláló és elvételi nyílások a feladatnak, illetve az alkalmas áramlási irány kialakításának megfelelően felcserélhetők. Az elektrokémiában ismert módokon, párhuzamos vagy sorbakapcsolással több cellát is összekapcsolhatunk. A folytonos üzemű berendezés(ek) vagy a szakaszos üzemű berendezések kaszkád jellegű egymás után kapcsolása arra is lehetőséget ad, hogy azonos alapanyagból, különböző anyagok bevitelével különböző tulajdonságú termékeket azonos berendezésben állítsunk elő. Az anyagbevitel természetesen anyagkiválasztással és oxidációfok, illetve oxidációs szám változtatással is kombinálható. Mindez nem csupán a szabadsági fokok számát növeli, hanem az üzem gazdaságosságának abszolút és komplex javítását is lehetővé teszi, hiszen a keveréket nem kell újból felfűteni, csupán hőn kell tartani. Mód nyílik arra, hogy az olvadék kívánt mennyiségű kisebb hányadain hajtsuk végre a kívánt műveleteket. Megszűnnek az illékonyság miatt bekövetkező anyagveszteségek. Kiküszöbölődik a fűtőanyag okozta szennyeződés. Mód nyílik olyan üvegek előállítására, amiket a hagyományos technológiákkal eddig csak nehezen vagy egyáltalán nem lehetetett előállítani. Ezért a kedvező hatások összessége bőségesen kárpótol a találmányunk szerinti eljárás alkalmazásával együtt járó beruházási többletért. A találmányunk szerinti eljárásban tehát a hagyományos fűtési módszerek mellett, azokkal kombináltan, egyaránt alkalmazhatunk közvetlen váltakozó és egyenáramot A váltakozó áram rendeltetése ebben az esetben a hígfolyós állapot elérése és fenntartása (együtt az egyenáram hőhatásával) és az elektródok korrózióvédelme, míg az egyenáramé az elektrolízis. A váltakozó áramú fűtést azonban természetesen elhagyhatjuk. A váltakozó áramot vagy külön indifferens elektródon (ezt szemléltettük az egyszerűség kedvéért az ábrákon) vagy az egyenáramra szuperponálva, magán a katódon, illetve anódon át vezetjük az üvegen keresztül. Amint azonban azt már említettük, az áramköröket úgy alakítjuk ki, hogy azok egymástól függetlenül legyenek szabályozhatók. Az elektrolízis hőmérséklete az elektrokémiai folyamat szempontjából tulajdonképpen közömbös. A hőmérsékletet a keverék összetételének megfelelően úgy kell megválasztani, hogy az olvadék hígfolyós, könynyen keverhető, és benne az iondiffúzió elegendően gyors legyen. Általánosságban azt mondhatjuk, hogy a jelenleg szokásos üvegeket véve figyelembe, 1000- 1700 °C hőmérsékleten dolgozhatunk. Hangsúlyozni kívánjuk azonban, hogy a hőmérséklet értéke találmányunknak csupán annyiban jellemzője, hogy azon az üvegnek hígfolyósnak kell lennie. Az elektródokat a megelőzőekben írtak szerint, az adott cél függvényében választjuk meg. A reakcióban részt vevő elektród esetében az alkalmazandó elektród meghatározott. Anyagbevitel esetén az anód a beviendő fém vagy annak inert fémmel vagy fémekkel alkotott ötvözete. Anyagkiválasztás esetén a katód a kiválasztandó fém vagy annak inert fémmel vagy fémekkel alkotott olyan ötvözete, amelyen a kiválasztandó fém polarizációja, azaz az elektród nyugalmi és áramjárta potenciáljainak különbsége, kicsi. Oxidációs-redukciós folyamatoknál elektródként inert fémet alkalmazunk, amely az adott rendszer elektródfolyamataiban nem vesz részt. Alkalmasak erre a molibdén, a ruténium, a ródium, az arany, a platina, a grafit stb. Ára miatt előnyösnek találtuk a molibdént, amelynek fizikai tulajdonságai is megfelelőek. Elektródként olvadt állapotú fémet kell alkalmaz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6
