202797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegek előállítására, vagy összetételük változtatására elektrokémiai úton
1 HU 202 797 B 2 A találmány tárgya eljárás üvegek előállítására vagy összetételük változtatására elektrokémiai úton. Az üveggyártás klasszikus és jelenleg is alkalmazott módja az, hogy kiindulási anyagokat, azaz az alap-, segéd- és adalékanyagokat a megfelelő előkészítés után a készítendő üvegnek megfelelő arányban összeolvasztják. A kiindulási anyagok oxidok (Si02, B203, A1203, Na2; K20, Lí20, CaO, NgO, PbO, Pb02, As203, Cu20 stb.), karbonátok (Na2C03, K2C03, Li2C03, stb), szulfátok (Na2S04, Li2S04, stb.), nitrátok fluoridok stb. Az üveg az olvasztás alatt végbemenő és azt kísérő kémiai reakciók során alakul ki. Bármi is a kíváut üvegtermék, az olvasztás folyamatának szigorúan meghatározott követelméuyek között kell végbemennie, mert csak így állítható elő homogén, jó minőségű üveg. Az üvegtermékeket egyszerűsített és kissé önkényes módon, mennyiségük, a velük szemben támasztott követelmények, illetve rendeltetésük és értékük, illetve áruk alapján a a következőképpen osztályozhatjuk: Olcsó tö- pl. öblösüveg, síküvegek, megáruk: Drágább, üvegek vagy nemesüvegek: pl. speciális ólomkristályok, díszüvegek Műszaki pl. optikai üvegek, száloptiüvegek: kai alapanyagok, vákuumtechnikai, elektronikai, híradástechnikai üvegek és üvegalapanyagok. Az ipar, a technika és a gazdaság fejlődésével a követelmények mindhárom csoporthoz tartozó termékekkel szemben növekedtek és szüntelenül tovább növekszenek. A növekvő igények egyaránt megkövetelik az üvegek tisztaságának fokozását, illetve a szennyeződések csökkentését, a fizikai és kémiai tulajdonságok javítását, illetve különleges tulajdonságok kialakítását, valamint az önköltség csökkentését, a gyártás gazdaságosságának növelését Az adott igények függvényében a komplex és egymásnak részben ellentmondó követelményeknek egyidejűleg eleget tenni nem lehet ezért kisebb-nagyobb mértékű kielégítésük egyik-másik egyéb igény rovására történik. A felhasználói igények a fenti csoportokban közös, illetve azonos és eltérő módokon is jelentkeznek. Az olcsó tömegáruknál a termelt mennyiségek nagyok. A fő követelmények: a reprodukálható összetétel és a fizikai és színtulajdonságok állandósága, illetve javítása. E követelmények teljesítése a tulajdonságok javítása nélkül is növekvő nehézségeket okoz annak következtében, hogy a jó minőségű nyersanyagok mennyisége szerte a világon csökken. Ezért a termelés állandó ellenőrzést igényel, és a fokozódó vastartalom miatt gyakori beavatkozást is követel. A közepes, az előző csoportnál kisebb mennyiségű nemes üvegeknél a fő követelmény a pontosan reprodukálható összetétel, amelyen belül fontos szerepet kapnak a különleges tulajdonságokat biztosító adalékanyagok. Minthogy ezek közül több illékony (pl. a PbO, As), bevitelük hatásfoka elmarad a kívánttól. A kisebb mennyiségű, magas árú műszaki üvegeknél, illetve üvegalapanyagoknál egyrészt nagy tisztaságú nyers- és segédanyagokra, másrészt pontos összetételre van szükség. Ezek az üvegek speciális komponenseket tartalmaznak (bór, lítium, stb.), amelyek bevitele nehéz. Közös követelmények tehát a reprodukálhatóan pontos összetétel, a minél kisebb szennyezőanyag-tartalom és a gazdaságosság. Speciális követelmények: meghatározott alkotók lehető legpontosabb bevitele, a szennyező anyagok minimálisra vagy nullára csökkentése, a változó oxidációs számú elemek oxidációs fokának szabályozása. A legolcsóbb tömegáruk csoportjánál is alapkövetelmény, hogy az alapanyag ne, vagy csak igen csekély mértékben tartalmazzon bizonyos szennyezéseket, elsősorban vasat és mangánt, mert ezek hagyományos módon nem távolíthatók el. Minthogy a nyersanyagok napjainkban növekvő mennyiségekben tartalmaznak ilyen szennyező anyagokat, mind nagyobb figyelem fordul hatásuk csökkentése irányába. E hatások kiküszöbölése azonban vagy többlet nátrium-karbonát vagy magasabb olvasztási hőmérsékletek alkalmazását igényli, ami egyrészt a költségeket növeli, másrészt egyéb gondokat okoz, például nehezíti az illékony összetevők arányának szabályozását Szennyező hatású lehet azonban maga az olvasztás művelete is, amely fűtéssel jár. A hagyományos eljárásoknál közvetett, külső fűtést alkalmaznak, ahol is ritkábban szén, gyakrabban gáz vagy olaj égetésével részben a láng sugárzó hatását, részben a füstgázok konvektiv hatását hasznosítják. E módszer előnye, hogy a fűtőanyag és a levegő keverési arányának változtatásával oxidáló vagy redukáló atmoszféra állítható elő, ami lehetővé teszi egyes üvegalkotók oxidációs számának bizonyos határok közötti szabályozását az olvadékban. Hátránya viszont e módszernek, hogy az égéstermékek oxidáló/redukáló hatása szennyezheti az alapanyagot, hogy a fűtés hatásfoka az alkalmazott rekuperátorok, illetve regenerátorok ellenére is gyenge, hogy az oxidációs szám, illetve a több vegyértékű elemek az üvegben egyidejűleg jelen levő különböző ionjainak aránya csak korlátok között és nem tetszőleges mértékteli szabályozható, és hogy az illékony alkotók viszonylag jelentős hányada távozhat az égéstermékekkel, végül hogy az utóbbiak közül több - például az ólomvegyületek - környezetszennyező is. A hátrányok csökkentése céljából törekszenek a tüzelőanyag/levegő arány pontosabb kézbentartására, ami azonban a költségeket növeli. Törekszenek tökéletesíteni a regenerátorok vagy rekuperátorok rendszerét is, valamint a tüzeléses fűtést közvetett elektromos fűtéssel kombinálni. Ezek a módszerek azonban növelik a beruházási költségeket, és jóllehet jelentősen javítják az energia felhasználásának hatásfokát, a fajlagos ráfordítások még mindig nem kielégítőek. A fenti hátrányok kiküszöbölésére már régóta alkalmazzák a váltakozóáramú közvetlen elektromos fűtést is. A módszer előnyei: a lényegesen jobb energiakihasználás, az égéstermékek szennyező hatásának teljes 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
