[go: up one dir, main page]

RU2267464C2 - Process and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials, especially volcanic-origin materials - Google Patents

Process and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials, especially volcanic-origin materials Download PDF

Info

Publication number
RU2267464C2
RU2267464C2 RU2001134609/03A RU2001134609A RU2267464C2 RU 2267464 C2 RU2267464 C2 RU 2267464C2 RU 2001134609/03 A RU2001134609/03 A RU 2001134609/03A RU 2001134609 A RU2001134609 A RU 2001134609A RU 2267464 C2 RU2267464 C2 RU 2267464C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
materials
natural
boride
microwave
Prior art date
Application number
RU2001134609/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001134609A (en
Inventor
Милан Гаек (CZ)
Милан Гаек
Иржи Драгош (CZ)
Иржи Драгош
Вацлав Вольф (CZ)
Вацлав Вольф
Ярослав Возаб (CZ)
Ярослав Возаб
Original Assignee
Устав Хемицких Процесу Академиэ Вед Цеске Републики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CZ19992185A external-priority patent/CZ289191B6/en
Priority claimed from CZ2000968A external-priority patent/CZ2000968A3/en
Application filed by Устав Хемицких Процесу Академиэ Вед Цеске Републики filed Critical Устав Хемицких Процесу Академиэ Вед Цеске Републики
Publication of RU2001134609A publication Critical patent/RU2001134609A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267464C2 publication Critical patent/RU2267464C2/en

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

FIELD: chemical engineering.
SUBSTANCE: heat treatment is accomplished through microwave irradiation at frequency within 915 MHz to 2450 MHz and temperature ranging from ambient temperature to 1600°C in continuous or batch mode and in presence of inert additive selected from group including carbides, nitrides, and borides in amounts from 1 to 100 g per 1 kg glass or natural material. Relevant apparatus is comprised of microwave oven having outside housing provided with cover and internal body, and at least one double-emission microwave generator producing power 0.1 to 1 kW per 1 kg glass or natural material being treated within space between outside housing and internal body. The latter accommodates internal container.
EFFECT: enabled reliable and rapid heating over the total temperature range.
8 c, 1 dwg, 8 ex

Description

Область изобретенияField of Invention

Изобретение касается способа тепловой обработки стекла и природных материалов, особенно материалов вулканического происхождения. Под тепловой обработкой стеклянных материалов следует подразумевать плавление или переплавку стеклянного боя, стеклянной шихты или их смесей или закалку или формование стекла. Материалы вулканического происхождения, такие как базальт, гранит, мрамор, андезит, сиенит и т.д., подвергаются соответственно плавлению или переплавке или закалке и формованию с целью получения полезных товаров, таких как плитки для пола, плитки для стен, стержни, бруски, волокно, изоляционная стекловата, предметы искусства, различные изделия из стекла и т.д. Кроме того, изобретение касается аппарата, предназначенного для выполнения этого способа.The invention relates to a method for heat treatment of glass and natural materials, especially materials of volcanic origin. By heat treatment of glass materials should be meant the melting or re-melting of glass breakage, glass mixture or mixtures thereof, or tempering or molding of glass. Materials of volcanic origin, such as basalt, granite, marble, andesite, syenite, etc., are respectively melted or re-melted or quenched and molded in order to obtain useful products such as floor tiles, wall tiles, rods, bars, fiber, insulating glass wool, art objects, various glass products, etc. In addition, the invention relates to an apparatus for performing this method.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

В настоящее время плавление стекла или производство стекломассы или маточного стекла, а также плавление природных материалов, особенно вулканического происхождения, таких как базальт, осуществляется почти исключительно в печах для производства стекла или плавильных печах, которые нагреваются с помощью газовых горелок. Такие печи характеризуются большим весом и надежностью. Печь должна нагреваться как единое целое и должна быть обеспечена толстыми слоями изоляции из огнеупорной глины, что значительно влияет на ее подвижность, то есть возможность ее переноса с места на место, например, с целью демонстрации. Более того, сгорание больших количеств газа приводит к образованию значительного количества опасных дымоходных газов, влияющих на окружающую среду, а также к сильному излучению тепла в районе рабочего места, что создает неприятные условия во время работы. Были сделаны попытки заменить такие стеклоплавильные печи на электропечи, т.е. печи, нагреваемые за счет электричества, но вследствие специфических требований к параметрам, таким как температура, выход стекла, потребление энергии, эти попытки привели к ограниченному использованию электропечей, в основном, по экономическим причинам. Потребность в быстром плавлении стекла или природных материалов с помощью классических способов нагревания сталкивается с основной проблемой чрезвычайно низкой теплопроводности таких материалов. Кроме того, определенные виды стекла или материалов, особенно те, которые содержат железо, например, сваренное стекло или базальт, эффективно отражают инфракрасное излучение, так что температурный профиль резко уменьшается с поверхности внутрь материала, в результате чего толщина материала должна быть ограничена.Currently, the melting of glass or the production of glass or mother glass, as well as the melting of natural materials, especially of volcanic origin, such as basalt, is carried out almost exclusively in glass furnaces or melting furnaces that are heated by gas burners. Such furnaces are characterized by high weight and reliability. The furnace should be heated as a whole and should be provided with thick layers of insulation from refractory clay, which significantly affects its mobility, that is, the possibility of its transfer from place to place, for example, for demonstration purposes. Moreover, the combustion of large quantities of gas leads to the formation of a significant amount of hazardous chimney gases that affect the environment, as well as to the strong emission of heat in the area of the workplace, which creates unpleasant conditions during operation. Attempts have been made to replace such glass melting furnaces with electric furnaces, i.e. furnaces heated by electricity, but due to specific requirements for parameters such as temperature, glass output, energy consumption, these attempts led to limited use of electric furnaces, mainly for economic reasons. The need for quick melting of glass or natural materials using classical heating methods faces the main problem of the extremely low thermal conductivity of such materials. In addition, certain types of glass or materials, especially those containing iron, such as welded glass or basalt, effectively reflect infrared radiation, so that the temperature profile decreases sharply from the surface into the material, as a result of which the thickness of the material should be limited.

Попытки использовать микроволновую технологию столкнулись с серьезными трудностями, поскольку большинство видов стекла прозрачны для микроволн, то есть стекло не поглощает микроволны при обычной температуре, и его приходится активировать каким-либо способом, то есть делать стекло способным поглощать микроволны. Также известно, что при определенной температуре - около 500°С и более, положительно заряженные частицы щелочных ионов, совершающие колебательные движения в отрицательно заряженных междоузлиях, начинают вести себя как осциллирующие диполи, что является основным условием для поглощения микроволн. Предварительное нагревание может осуществляться, например, путем электрического нагревания, для чего, конечно, требуется комбинированная печь, то есть печь, в которой предусмотрено электрическое и микроволновое нагревание, конструкция которой является сравнительно дорогой и ограниченной по вместимости. Некоторые авторы использовали для предварительного нагревания прозрачных материалов, таких как асбест и кизельгур, различные добавки, способные поглощать микроволны, например, порошковое железо, трихлорид железа или буру (F.G. Wihsmann, R. Kokoschko, К. Forkel, "Glassmaker and Ceramicmaker" 46, 75 (1996)). Однако эти вещества оказались не подходящими в качестве добавок для стеклянных материалов, поскольку они реагируют со стекломассой и изменяют состав и структуру стекла в нежелательную сторону. Другие авторы использовали для предварительного нагревания шихты поглощающую микроволны пленку или гидратировали материал перед его плавлением (М.Р. Knox, GI.J. Copley, "Glass technology" 38, 91 (1997)). Ни один из этих способов активации не является идеальным, поскольку использование поглощающей микроволны пленки препятствует прониканию микроволн в шихту, и нагревание с помощью излучения распространяется так же, как и в случае классических процессов нагревания. С другой стороны, для большинства типов стекла ни гидратирование, ни увлажнение не дают возможности нагреть шихту до необходимой температуры.Attempts to use microwave technology encountered serious difficulties, since most types of glass are transparent to microwaves, that is, glass does not absorb microwaves at ordinary temperature, and it has to be activated in some way, that is, to make glass capable of absorbing microwaves. It is also known that at a certain temperature - about 500 ° C or more, positively charged particles of alkaline ions, which vibrate in negatively charged internodes, begin to behave like oscillating dipoles, which is the main condition for the absorption of microwaves. Preheating can be carried out, for example, by electric heating, which, of course, requires a combination furnace, that is, a furnace in which electric and microwave heating is provided, the design of which is relatively expensive and limited in capacity. Some authors have used for preheating transparent materials such as asbestos and kieselguhr, various additives that can absorb microwaves, such as powdered iron, iron trichloride or borax (FG Wihsmann, R. Kokoschko, K. Forkel, Glassmaker and Ceramicmaker 46, 75 (1996)). However, these substances were not suitable as additives for glass materials, since they react with the glass melt and change the composition and structure of glass in an undesirable direction. Other authors used a microwave-absorbing film to preheat the charge or hydrated the material before melting it (M. P. Knox, GI. J. Copley, Glass technology 38, 91 (1997)). None of these activation methods is ideal, since the use of a microwave absorbing film prevents the penetration of microwaves into the charge, and heating by radiation propagates in the same way as in the case of classical heating processes. On the other hand, for most types of glass, neither hydration nor humidification makes it possible to heat the mixture to the required temperature.

В соответствии с ЕР-Ф1-0-349 405 микроволны используются для предварительного нагревания или собственно нагревания материалов, таких как оксиды, стекло и определенные металлы, вызывающие коррозию внутренней облицовки печи, которые подвержены индукционному нагреванию. Для того чтобы обеспечить предварительное нагревание материалов, которые не поглощают микроволны, в шихту добавляют стекло, содержащее оксиды железа, которые благодаря их высокой способности поглощать микроволны способствуют нагреванию материалов, не поглощающих микроволны. Однако такой способ неприемлем для большинства типов стекла или натуральных материалов, поскольку оксид железа существенно влияет на требуемое качество конечных продуктов.In accordance with EP-F1-0-349, 405 microwaves are used to preheat or actually heat materials, such as oxides, glass and certain metals, which corrode the inside of the furnace lining, which are subject to induction heating. In order to provide preheating of materials that do not absorb microwaves, glass containing iron oxides is added to the charge, which, due to their high ability to absorb microwaves, promotes heating of materials that do not absorb microwaves. However, this method is unacceptable for most types of glass or natural materials, since iron oxide significantly affects the required quality of the final products.

Целью данного изобретения является новый способ тепловой обработки стеклянных материалов и природных материалов, особенно вулканического происхождения, который позволяет плавить, переплавлять или закаливать такие материалы при особых условиях благодаря применению микроволновой технологии с полным диапазоном требуемых температур и применим для всех типов материалов независимо от их состава и структуры.The aim of this invention is a new method of heat treatment of glass materials and natural materials, especially of volcanic origin, which allows you to melt, remelt or harden such materials under special conditions due to the use of microwave technology with a full range of required temperatures and is applicable to all types of materials regardless of their composition and structure.

Другой целью данного изобретения является аппарат для выполнения вышеназванного способа, работающий как в прерывистом, так и в непрерывном режиме.Another objective of the present invention is an apparatus for performing the above method, operating both in discontinuous and in continuous mode.

Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с вышесказанным обрабатываемый материал подвергается воздействию микроволнового излучения с частотой от 915 МГц до 2450 МГц и температуры в интервале от температуры окружающей среды до 1600°С, в режиме прерывистого или непрерывного производства в присутствии инертной добавки, выбранной из группы, состоящей из карбидов, нитридов или боридов в количестве от 1 до 100 г на 1 кг стекла или природного материала.In accordance with the foregoing, the processed material is exposed to microwave radiation with a frequency from 915 MHz to 2450 MHz and a temperature in the range from ambient temperature to 1600 ° C, in the mode of discontinuous or continuous production in the presence of an inert additive selected from the group consisting of carbides, nitrides or borides in an amount of from 1 to 100 g per 1 kg of glass or natural material.

В отдельных случаях количество инертной добавки варьируют от 5 до 50 г на 1 кг стекла или природного материала.In some cases, the amount of inert additive varies from 5 to 50 g per 1 kg of glass or natural material.

С целью обеспечения надежного и быстрого нагревания во всем диапазоне температур стекло или природный материал, подлежащий плавлению и/или переплавке, содержит инертную добавку, выбранную из группы, включающей карбиды, нитриды или бориды в количестве от 1 до 100 г, предпочтительно от 5 до 50 г на 1 кг стекла или природного материала.In order to ensure reliable and rapid heating over the entire temperature range, glass or a natural material to be melted and / or melted contains an inert additive selected from the group comprising carbides, nitrides, or borides in an amount of from 1 to 100 g, preferably from 5 to 50 g per 1 kg of glass or natural material.

В частности, инертная добавка выбирается из группы, состоящей из карбида вольфрама - WC, карбида кремния - SiC, карбида бора - В4С, карбида титана - TiC или нитрида ванадия - VN, нитрида бора - BN, нитрида кремния - Si3N4, или борида титана - TiB2, борида ниобия - NbB2, борида ванадия - VB2, борида вольфрама - WB2, борида циркония - ZrB2 и борида алюминия - AlB2 или их смеси.In particular, the inert additive is chosen from the group consisting of tungsten carbide - WC, silicon carbide - SiC, boron carbide - B 4 C, titanium carbide - TiC or vanadium nitride - VN, boron nitride - BN, silicon nitride - Si 3 N 4 or titanium boride - TiB 2 , niobium boride - NbB 2 , vanadium boride - VB 2 , tungsten boride - WB 2 , zirconium boride - ZrB 2 and aluminum boride - AlB 2, or mixtures thereof.

Стеклянный материал может включать стеклянный бой из обычных отходов стекла любых видов или стеклянную шихту всех типов или смеси стеклянного боя и стеклянной шихты, а природный материал может включать базальт, гранит, мрамор, андезит и другие материалы, поглощающие микроволновое излучение.The glass material may include glass battle from ordinary waste glass of any kind or a glass charge of all types or a mixture of glass battle and a glass charge, and natural material may include basalt, granite, marble, andesite and other materials that absorb microwave radiation.

Предназначенный для выполнения способа аппарат состоит по существу из микроволновой печи, включающей наружный корпус, снабженный крышкой, и внутренний корпус, и, по крайней мере, одного микроволнового генератора с двойной эмиссией и общей мощностью от 0,1 до 1 кВт на 1 кг обрабатываемого стекла или природного материала, расположенного в промежуточном пространстве между наружным и внутренним корпусом, и резервуара, размещенного внутри внутреннего корпуса.The apparatus intended to carry out the method consists essentially of a microwave oven, including an outer casing provided with a lid and an inner casing, and at least one microwave generator with double emission and a total power of 0.1 to 1 kW per 1 kg of processed glass or natural material located in the intermediate space between the outer and inner case, and the tank, located inside the inner case.

Внутреннее пространство печи предпочтительно заполнено теплоизоляционным материалом, имеющим жаростойкость до 1750°С, выбранным из группы, состоящей из оксида алюминия - корунда и оксида кремния - кварца, а крышка печи имеет, по крайней мере, один закрытый выключатель и горловину для наполнения, включающую бесконтактный инфракрасный датчик, передающий сигнал на термометр, и контроллер, снабженный микропроцессором для контроля генератора микроволн. Для осуществления непрерывного процесса резервуар имеет сбоку или внизу выпускное отверстие. Мобильность печи обеспечивается за счет колес для транспортировки, смонтированных на наружном корпусе оболочке.The interior of the furnace is preferably filled with heat-insulating material having a heat resistance of up to 1750 ° C., selected from the group consisting of alumina — corundum and silica — quartz, and the furnace lid has at least one closed switch and a filler neck including a non-contact an infrared sensor that transmits a signal to the thermometer, and a controller equipped with a microprocessor to control the microwave generator. To carry out a continuous process, the tank has an outlet at the side or bottom. The mobility of the furnace is ensured by wheels for transportation mounted on the outer casing of the shell.

В соответствии с изобретением способ и аппарат основаны на применении энергии микроволн для избирательного нагревания стекла, стеклянных материалов, природных материалов, особенно вулканического происхождения, таких как базальт, гранит, мрамор и т. д. Применяемая технология гарантирует, что только материал, подлежащий нагреванию, будет одинаково нагреваться во всем своем объеме, тогда как окружающее пространство останется не подверженным нагреванию. В этом случае поступающая энергия используется исключительно для плавления, переплавки или закалки требуемого материала, и нет необходимости нагревать всю печь.In accordance with the invention, the method and apparatus are based on the use of microwave energy for the selective heating of glass, glass materials, natural materials, especially of volcanic origin, such as basalt, granite, marble, etc. The technology used ensures that only the material to be heated will be equally heated in its entire volume, while the surrounding space will remain unaffected by heat. In this case, the incoming energy is used exclusively for melting, smelting or hardening the required material, and there is no need to heat the entire furnace.

Другое преимущество изобретения вытекает из применения инертных материалов (например, карбида кремния) в качестве добавок к стекломассе или шихте. Такие инертные материалы являются сильными поглотителями микроволн даже при температуре окружающей среды, в то время как свойства стекла или природных материалов остаются неизменными. В этом случае любой вид стекла может быть расплавлен независимо от степени поглощения стеклом микроволн, а также от состава и размера частиц, содержащихся в любой стеклянной шихте или природных материалах, особенно вулканического происхождения, содержащих, например, металл. Процесс плавления чрезвычайно ускоряется и определяется только жаростойкостью керамического тигля. Металлический или графитовый тигли не могут использоваться из-за их неблагоприятного взаимодействия с микроволнами.Another advantage of the invention arises from the use of inert materials (for example, silicon carbide) as additives to the molten glass or charge. Such inert materials are strong absorbers of microwaves even at ambient temperature, while the properties of glass or natural materials remain unchanged. In this case, any type of glass can be melted, regardless of the degree of absorption by the glass of microwaves, as well as on the composition and size of particles contained in any glass charge or natural materials, especially of volcanic origin, containing, for example, metal. The melting process is extremely accelerated and is determined only by the heat resistance of the ceramic crucible. Metallic or graphite crucibles cannot be used due to their adverse interaction with microwaves.

Любые нежелательные явления, такие как потеря материала или его окисление кислородом воздуха, полностью устраняются в процессе микроволнового плавления. Требуемые свойства обрабатываемого материала полностью сохраняются и даже могут изменяться путем контролируемого изменения режима плавления. Например, благодаря соответствующему применению энергии микроволн в процессе плавления стеклянной шихты может быть получено стекло с различными свойствами, которое не может быть получено в классических стеклоплавильных печах (например, что касается его морфологии, микроструктуры или механической прочности и т. п.).Any undesirable effects, such as loss of material or its oxidation by atmospheric oxygen, are completely eliminated during microwave melting. The required properties of the processed material are fully preserved and can even be changed by a controlled change in the melting mode. For example, due to the appropriate use of microwave energy in the process of melting a glass charge, glass with various properties can be obtained that cannot be obtained in classical glass melting furnaces (for example, with regard to its morphology, microstructure or mechanical strength, etc.).

Преимущества данного изобретения, основанные на применении технологии микроволнового нагревания, включающей модифицированную микроволновую печь, могут быть кратко сформулированы следующим образом:The advantages of this invention, based on the application of microwave heating technology, including a modified microwave oven, can be summarized as follows:

быстрое и объемное нагревание - объемное нагревание означает почти равномерное нагревание микроволнами материалов от центра массы до ее внешней границы в отличие от классического нагревания;fast and volumetric heating - volumetric heating means almost uniform heating by microwaves of materials from the center of mass to its outer boundary, in contrast to classical heating;

избирательное нагревание - избирательное нагревание означает, что нагревается только материал, требующий нагревания, в то время как окружающие его материалы остаются холодными;selective heating - selective heating means that only the material requiring heating is heated, while the materials surrounding it remain cold;

печь не нуждается в постоянной подаче энергии - печь может быть включена или выключена в любое время, то есть нет необходимости в ее непрерывной работе;the furnace does not need a constant supply of energy - the furnace can be turned on or off at any time, that is, there is no need for its continuous operation;

низкое потребление электроэнергии приводит к существенно более низкой стоимости производства, что обусловлено вышеуказанными особенностями;low electricity consumption leads to a significantly lower cost of production, due to the above features;

безвредные условия работы - не образуются опасные газообразные продукты сгорания, не повышается температура на рабочем месте.harmless working conditions - dangerous gaseous products of combustion are not formed, the temperature at the workplace does not increase.

К тому же, кроме простого плавления печь может использоваться для переплавки. закалки или формования различных стеклянных материалов, плавления нескольких образцов стекла, например, служащих цели цветного декорирования или обработки расплавленных природных материалов для производства полезных товаров, таких как плитки для пола, плитки для стен, стержни, бруски, волокно, изоляционная стекловата, предметы искусства и т.д.In addition, in addition to simple melting, the furnace can be used for remelting. tempering or molding various glass materials, melting several glass samples, for example, serving the purpose of color decorating or processing molten natural materials to produce useful products such as floor tiles, wall tiles, rods, bars, fiber, insulating glass wool, art objects and etc.

Приложенный чертеж показывает схематичный вертикальный разрез одной возможной реализации аппарата в соответствии с данным изобретением.The attached drawing shows a schematic vertical section of one possible implementation of the apparatus in accordance with this invention.

Описание предпочтительной реализацииDescription of Preferred Implementation

Пример 1Example 1

5 кг раздробленного прозрачного стеклянного боя с размером частиц от 2 до 6 мм и 100 г уплотненного карбида вольфрама (WC) загружали в керамический тигель вместимостью 4 литра (л), после чего этот тигель помещали в микроволновую печь. После закрытия крышки печи содержимое тигля нагревали посредством микроволнового излучения с частотой 2450 МГц и мощностью 4 кВт до расплавления шихты. Стеклянный расплав поддерживали при температуре 1200±50°С и осуществляли формовку различных полезных предметов.5 kg of crushed transparent glass battle with a particle size of 2 to 6 mm and 100 g of compacted tungsten carbide (WC) were loaded into a ceramic crucible with a capacity of 4 liters (l), after which this crucible was placed in a microwave oven. After closing the lid of the furnace, the contents of the crucible were heated by microwave radiation with a frequency of 2450 MHz and a power of 4 kW until the charge was melted. The glass melt was maintained at a temperature of 1200 ± 50 ° C and various useful objects were molded.

Пример 2Example 2

2 кг смеси, содержащей свинцовую кристаллическую шихту и 50 г уплотненного карбида вольфрама (WC), загружали в керамический тигель вместимостью 4 литра, затем тигель помещали в микроволновую печь. После закрытия крышки печи содержимое тигля нагревали посредством микроволнового излучения с частотой 2450 МГц и мощностью 2 кВт до расплавления стекла, после чего этот стеклянный расплав переплавляли при температуре 1450°С, а затем при температуре 1200±20°С. В дальнейшем стеклянный расплав поддерживали при этой температуре и использовали для производства различных полезных предметов.2 kg of a mixture containing a lead crystalline charge and 50 g of compacted tungsten carbide (WC) were loaded into a ceramic crucible with a capacity of 4 liters, then the crucible was placed in a microwave oven. After closing the furnace lid, the contents of the crucible were heated by microwave radiation with a frequency of 2450 MHz and a power of 2 kW until the glass melted, after which this glass melt was melted at a temperature of 1450 ° C, and then at a temperature of 1200 ± 20 ° C. Subsequently, the glass melt was maintained at this temperature and used to produce various useful objects.

Пример 3Example 3

Процесс производства стекла в соответствии с примером 2 повторяли по существу при тех же условиях за исключением того, что в качестве добавок использовали один за другим следующие вещества: карбид вольфрама - WC, карбид кремния - SiC, карбид бора - В4С, карбид титана - TiC или нитрид ванадия - VN, нитрид бора - BN, нитрид кремния - Si3N4, или борид титана - TiB2, борид ниобия - NbB2, борид ванадия - VB2, борид вольфрама - WB2, борид циркония - ZrB2 и борид алюминия - AlB2.The glass production process in accordance with Example 2 was repeated essentially under the same conditions, except that the following substances were used one after another as additives: tungsten carbide — WC, silicon carbide — SiC, boron carbide — B 4 C, titanium carbide — TiC or vanadium nitride - VN, boron nitride - BN, silicon nitride - Si 3 N 4 , or titanium boride - TiB 2 , niobium boride - NbB 2 , vanadium boride - VB 2 , tungsten boride - WB 2 , zirconium boride - ZrB 2 and aluminum boride - AlB 2 .

Пример 4Example 4

10 кг стеклянного боя, полученного из отходов стеклянной упаковки, такой как бутылки, банки и т. д., и 200 г уплотненного карбида вольфрама (WC) помещали внутрь керамического резервуара объемом 10 литров, снабженного боковым или располагающимся на дне резервуара выпускным отверстием. Резервуар помещали в микроволновую печь, которую закрывали и включали с наибольшей мощностью. Стеклянный бой расплавлялся и переплавлялся под действием микроволнового излучения, и расплав стекла извлекали через располагающееся на дне или сбоку выпускное отверстие для дальнейшей обработки. Печь снабжали вводным и выводным приспособлениями таким образом, что весь процесс мог осуществляться в непрерывном режиме.10 kg of glass breakage obtained from the waste of glass packaging, such as bottles, cans, etc., and 200 g of compacted tungsten carbide (WC) were placed inside a 10 liter ceramic tank equipped with a side outlet or located at the bottom of the tank. The tank was placed in a microwave oven, which was closed and turned on with the highest power. The glass break was melted and remelted under the influence of microwave radiation, and the molten glass was removed through an outlet located on the bottom or side for further processing. The furnace was equipped with input and output devices in such a way that the whole process could be carried out continuously.

Пример 5Example 5

5 кг размельченного базальтового стекла с размером частиц от 0,2 до 60 мм помещали в керамический тигель вместимостью 4 литра, и этот тигель помещали в микроволновую печь. После того как печь закрывали, шихту в тигле нагревали с помощью микроволнового излучения с частотой 2450 МГц и мощностью 4 кВт до полного расплавления шихты при температуре 1600°С и затем температуру снижали до 1200°С. Расплавленный базальт затем поддерживали при температуре 1200±20°С и в дальнейшем использовали для производства различных полезных предметов.5 kg of crushed basalt glass with a particle size of 0.2 to 60 mm was placed in a ceramic crucible with a capacity of 4 liters, and this crucible was placed in a microwave oven. After the furnace was closed, the charge in the crucible was heated using microwave radiation with a frequency of 2450 MHz and a power of 4 kW until the charge was completely melted at a temperature of 1600 ° C and then the temperature was reduced to 1200 ° C. The molten basalt was then maintained at a temperature of 1200 ± 20 ° C and subsequently used for the production of various useful objects.

Пример 6Example 6

8 кг размельченного базальта с размером частиц от 0,2 до 60 мм помещали в керамический тигель, имеющий вместимость 10 литров, и этот тигель помещали в микроволновую печь. После того как печь закрывали, шихту в тигле нагревали с помощью микроволнового излучения с частотой 915 МГц до полного расплавления шихты при температуре 1400°С и затем температуру снижали до 1200°С. Расплавленный базальт поддерживали при температуре 1200°С и в дальнейшем из него путем протягивания формировали волокно или путем продувания - изоляционную стекловату.8 kg of crushed basalt with a particle size of 0.2 to 60 mm was placed in a ceramic crucible having a capacity of 10 liters, and this crucible was placed in a microwave. After the furnace was closed, the mixture in the crucible was heated using microwave radiation with a frequency of 915 MHz until the mixture was completely melted at a temperature of 1400 ° C and then the temperature was reduced to 1200 ° C. The molten basalt was maintained at a temperature of 1200 ° C and subsequently fiber was formed from it by drawing or by blowing - insulating glass wool.

Пример 7Example 7

30 кг природного материала, выбранного из группы, состоящей из базальта, гранита, мрамора, необязательно в смеси с добавками, выбранными из группы карбидов, нитридов и боридов в количестве от 1 до 10% от веса с целью ускорения плавления, помещали в керамический резервуар вместимостью 20 литров. Материал плавили, воздействуя на него микроволновой энергией, и сохраняли расплавленным при температуре от 1400 до 1450°С, а затем извлекали через выпускное отверстие, находящееся на дне. Одновременно количество извлеченного расплавленного материала компенсировали по существу непрерывной подачей сырья, причем скорость поступления нового материала контролировали с целью сохранить по существу постоянным объем расплавленного материала в резервуаре.30 kg of natural material selected from the group consisting of basalt, granite, marble, optionally mixed with additives selected from the group of carbides, nitrides and borides in an amount of 1 to 10% by weight in order to accelerate melting, were placed in a ceramic tank with a capacity of 20 liters. The material was melted by exposing it to microwave energy and kept molten at a temperature of 1400 to 1450 ° C, and then removed through an outlet located at the bottom. At the same time, the amount of molten material recovered was compensated for by a substantially continuous supply of raw materials, the feed rate of the new material being controlled to keep the volume of molten material in the tank substantially constant.

Пример 8Example 8

Работающая в прерывистом или, наоборот, в непрерывном режиме печь по производству стекла включает наружный корпус 8.2 и внутренний корпус 8.1. Внутренний корпус обозначает теплоизоляционное внутреннее пространство, которое заполняется изоляционным огнеупорным материалом 3 - оксидом алюминия (корундом). Этот материал прозрачен для микроволн даже при высоких температурах. Генераторы микроволн, называемые магнетронами 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, смонтированы на внутреннем корпусе 8.1 и располагаются в промежуточном пространстве между внутренним корпусом 8.1 и наружным корпусом 8.2. В этом промежуточном пространстве расположены вентиляторы 4 для охлаждения магнетронов 1.1-1.4. Верхняя часть печи имеет крышку 10 с выступающей вверх горловиной наполнения 7. Эта горловина наполнения 7 соединена через трубопровод 12 с резервуаром 11, предназначенным для накопления материала шихты. Крышка 10, кроме того, имеет два закрытых выключателя 9.1, 9.2. Горловина наполнения 7 соединена с инфракрасным датчиком 5, который соединен с термометром и контроллером температуры 6, оборудованным микропроцессором для контроля за работой печи. Дно наружной оболочки 8.2 оборудовано колесами 14, предназначенными для транспортировки. Резервуар 2, предназначенный для приема шихты, находится в изоляционном пространстве, причем его верхняя часть соединена с горловиной наполнения 7, тогда как его дно соединено с выпускным отверстием 13.Operating in intermittent or, conversely, in continuous mode, the glass furnace includes an outer casing 8.2 and an inner casing 8.1. The inner casing indicates a heat-insulating inner space, which is filled with insulating refractory material 3 - aluminum oxide (corundum). This material is transparent to microwaves even at high temperatures. Microwave generators, called magnetrons 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, are mounted on the inner casing 8.1 and are located in the intermediate space between the inner casing 8.1 and the outer casing 8.2. In this intermediate space there are fans 4 for cooling magnetrons 1.1-1.4. The upper part of the furnace has a lid 10 with an upwardly facing filler neck 7. This filler neck 7 is connected through a pipe 12 to a tank 11 for accumulating charge material. The cover 10, in addition, has two closed switches 9.1, 9.2. The filling neck 7 is connected to an infrared sensor 5, which is connected to a thermometer and a temperature controller 6, equipped with a microprocessor to monitor the operation of the furnace. The bottom of the outer shell 8.2 is equipped with wheels 14 for transportation. The tank 2, intended for receiving the charge, is located in the insulating space, and its upper part is connected to the neck of the filling 7, while its bottom is connected to the outlet 13.

По крайней мере четыре генератора микроволн - магнетроны 1.1-1.4 - установлены для генерирования микроволновой энергии с частотой 2450 МГц с одиночной или двойной эмиссией, для того чтобы обеспечить, насколько это возможно, однородность электромагнитного поля. Общую мощность микроволн можно установить в зависимости от количества материала шихты в пределах от 2 до 6 кВт, предпочтительно 4 кВт на 10-15 кг шихты. Температуру расплавленного материала измеряют с помощью бесконтактного инфракрасного датчика 5 и регулируют с помощью термометра, связанного с контроллером 6, оборудованным микропроцессором, контролирующим работу печи. Механические закрытые выключатели 9.1 и 9.2, предусмотренные на крышке 10, предотвращают микроволновое излучение в окружающее печь пространство, когда печь открывается, при этом они прекращают поступление энергии к магнетронам 1.1-1.4.At least four microwave generators - magnetrons 1.1-1.4 - are installed to generate microwave energy with a frequency of 2450 MHz with single or double emission, in order to ensure, as far as possible, the uniformity of the electromagnetic field. The total microwave power can be set depending on the amount of charge material in the range from 2 to 6 kW, preferably 4 kW per 10-15 kg of charge. The temperature of the molten material is measured using a non-contact infrared sensor 5 and controlled by a thermometer connected to a controller 6 equipped with a microprocessor that controls the operation of the furnace. Mechanical closed switches 9.1 and 9.2 provided on the lid 10 prevent microwave radiation into the space surrounding the furnace when the furnace opens, while they stop the energy from being transferred to the magnetrons 1.1-1.4.

При работе печи материал шихты поступает непрерывно или прерывисто из резервуара 11, предназначенного для накопления материала шихты, через трубопровод 12 в резервуар 2, где материал шихты плавится и переплавляется и потом извлекается непрерывно или прерывисто через выпускное отверстие 13.When the furnace is in operation, the charge material is supplied continuously or intermittently from the reservoir 11, intended for accumulation of the charge material, through the pipe 12 to the tank 2, where the charge material is melted and remelted and then removed continuously or intermittently through the outlet 13.

Промышленное применениеIndustrial application

Данное изобретение может использоваться для плавления и производства всех типов стекла и природных материалов, особенно вулканического происхождения, независимо от степени, с которой эти материалы способны поглощать микроволны. Описанный в изобретении способ в сочетании с микроволновой печью может использоваться на стекольных заводах для лабораторных целей (например, для приготовления обычных, модифицированных или новых типов стекла), для художественных целей (создания предметов искусства, копий и т. д.), для декоративных целей (декорирование исходных образцов различными видами цветного стекла).This invention can be used for melting and producing all types of glass and natural materials, especially of volcanic origin, regardless of the degree to which these materials are capable of absorbing microwaves. The method described in the invention in combination with a microwave oven can be used in glass factories for laboratory purposes (for example, for the preparation of ordinary, modified or new types of glass), for artistic purposes (creating objects of art, copies, etc.), for decorative purposes (decorating the original samples with various types of colored glass).

В кратком изложении изобретение может использоваться на стекольных заводах, в лабораториях, студиях, художественных студиях, домашних стекольных мастерских и подобных производствах и в похожих приспособлениях для плавления и обработки базальта и сходных материалов для получения изоляционной стекловаты, волокон или полезных предметов, таких как напольные или настенные плитки, включая, без всяких ограничений, вазы, чаши и статуи. Благодаря мобильности микроволновой печи описанные в изобретении способ и печь могут использоваться на выставках и ярмарках для демонстрации производства стеклянных изделий и других товаров из природных материалов, как часть в продвижении на рынок продукции изготовителя, а также для целей обучения и тренировки в профессиональных школах прикладного и декоративного искусства.In summary, the invention can be used in glass factories, laboratories, studios, art studios, home glass workshops and similar industries and in similar devices for melting and processing basalt and similar materials to produce insulating glass wool, fibers or useful objects such as floor or wall tiles, including but not limited to vases, bowls, and statues. Due to the mobility of the microwave oven, the method and oven described in the invention can be used at exhibitions and fairs to demonstrate the production of glass products and other goods from natural materials, as part of marketing the manufacturer’s products, as well as for education and training in vocational and decorative schools art.

Claims (8)

1. Способ обработки стеклянных материалов и природных материалов, особенно вулканического происхождения, отличающийся тем, что обрабатываемый материал подвергают воздействию микроволнового излучения с частотой в интервале 915 - 2450 МГц, и температуры в интервале от температуры окружающей среды до 1600°С в режиме прерывистого или непрерывного процесса производства и в присутствии инертной добавки, выбранной из группы, включающей карбиды, нитриды или бориды в количестве от 1 до 100 г на 1 кг стекла или природного материала.1. The method of processing glass materials and natural materials, especially of volcanic origin, characterized in that the processed material is exposed to microwave radiation with a frequency in the range of 915 - 2450 MHz, and temperatures in the range from ambient to 1600 ° C in intermittent or continuous mode the production process and in the presence of an inert additive selected from the group comprising carbides, nitrides or borides in an amount of from 1 to 100 g per 1 kg of glass or natural material. 2. Способ тепловой обработки стекла и природных материалов по п.1, отличающийся тем, что частота микроволнового излучения составляет 915 МГц или 2450 МГц, а количество инертной добавки составляет от 5 до 50 г на 1 кг стекла или природного материала.2. The method of heat treatment of glass and natural materials according to claim 1, characterized in that the frequency of microwave radiation is 915 MHz or 2450 MHz, and the amount of inert additive is from 5 to 50 g per 1 kg of glass or natural material. 3. Способ тепловой обработки стекла и природных материалов по п.2, отличающийся тем, что инертная добавка выбирается из группы, включающей карбид вольфрама WC, карбид кремния SiC, карбид бора B4C, карбид титана TiC или нитрид ванадия VN, нитрид бора BN, нитрид кремния Si3N4 или борид титана TiB2, борид ниобия NbB2, борид ванадия VB2, борид вольфрама WB2, борид циркония ZrB2 и борид алюминия AlB2 или их смесь.3. The method of heat treatment of glass and natural materials according to claim 2, characterized in that the inert additive is selected from the group comprising tungsten carbide WC, silicon carbide SiC, boron carbide B 4 C, titanium carbide TiC or vanadium nitride VN, boron nitride BN , silicon nitride Si 3 N 4 or titanium boride TiB 2 , niobium boride NbB 2 , vanadium boride VB 2 , tungsten boride WB 2 , zirconium boride ZrB 2 and aluminum boride AlB 2, or a mixture thereof. 4. Способ тепловой обработки стекла и природных материалов по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что стеклянный материал включает бой обычных отходов стекла любых видов, или стеклянную шихту всех типов, или смесь стеклянного боя и стеклянной шихты, а природный материал включает базальт, гранит, мрамор, андезит, сиенит и другие материалы, поглощающие микроволновое излучение.4. The method of heat treatment of glass and natural materials according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the glass material includes the battle of ordinary waste glass of any kind, or a glass charge of all types, or a mixture of glass battle and a glass charge, and the natural material includes basalt, granite, marble, andesite, syenite and other materials that absorb microwave radiation. 5. Аппарат для выполнения способа по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что он состоит в основном из микроволновой печи, включающей наружный корпус (8.2), имеющий крышку (10), и внутренний корпус (8.1) и, по крайней мере, один генератор микроволн (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) с двойной эмиссией и общей мощностью от 0,1 до 1 кВт на 1 кг обрабатываемого стекла или природного материала, расположенный в промежуточном пространстве между наружным корпусом (8.2) и внутренним корпусом (8.1), и резервуар (2), расположенный внутри внутреннего корпуса (8.1), причем внутреннее пространство печи заполняют теплоизоляционным материалом с жаростойкостью до 1750°С, выбранным из группы, состоящей из оксида аллюминия - корунда или оксида кремния - кварца.5. The apparatus for performing the method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it consists mainly of a microwave oven, including an outer casing (8.2) having a lid (10), and an inner casing (8.1) and, at least at least one microwave generator (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) with double emission and a total power of 0.1 to 1 kW per 1 kg of processed glass or natural material, located in the intermediate space between the outer casing (8.2) and the inner casing ( 8.1), and a tank (2) located inside the inner case (8.1), and the inner space The furnaces are filled with heat-insulating material with heat resistance up to 1750 ° C, selected from the group consisting of aluminum oxide - corundum or silicon oxide - quartz. 6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что крышка печи (10) имеет, по крайней мере, один закрытый выключатель (9.1 и 9.2) и горловину для наполнения (7), включающую бесконтактный инфракрасный датчик (5), передающий сигнал на термометр и контроллер (6), снабженный микропроцессором для контроля генератора микроволн.6. The apparatus according to claim 5, characterized in that the furnace lid (10) has at least one closed switch (9.1 and 9.2) and a filler neck (7), including a non-contact infrared sensor (5) that transmits a signal to a thermometer and controller (6) equipped with a microprocessor to control the microwave generator. 7. Аппарат по п.5 или 6, отличающийся тем, что резервуар (2) имеет выходное отверстие (13), располагающееся на боковой стенке или на дне этого резервуара.7. The apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the reservoir (2) has an outlet (13) located on the side wall or at the bottom of this reservoir. 8. Аппарат по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что наружный корпус (8.2) снабжен колесами, предназначенными для транспортировки.8. The apparatus according to any one of paragraphs.5-7, characterized in that the outer casing (8.2) is equipped with wheels intended for transportation. Приоритет по пп.1, 3, 5, 6, 8 - 17.06.1999, № PV 1999-2185.Priority according to claims 1, 3, 5, 6, 8 - 06/17/1999, No. PV 1999-2185. Приоритет по пп.2, 7 - 17.03.2000, № PV 2000-968.Priority according to claims 2, 7 - 03/17/2000, No. PV 2000-968. Приоритет по пп.4 - 25.05.2000, № PV 2000-1935.Priority according to claims 4 - 05.25.2000, No. PV 2000-1935.
RU2001134609/03A 1999-06-17 2000-06-12 Process and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials, especially volcanic-origin materials RU2267464C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZPV1999-2185 1999-06-17
CZ19992185A CZ289191B6 (en) 1999-06-17 1999-06-17 Melting process of glass-making materials and glass oven for making the same
CZPV2000-968 2000-03-17
CZ2000968A CZ2000968A3 (en) 2000-03-17 2000-03-17 Process for melting glass materials and glass furnace for making the same
CZPV2000-1935 2000-05-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001134609A RU2001134609A (en) 2003-08-27
RU2267464C2 true RU2267464C2 (en) 2006-01-10

Family

ID=35872663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001134609/03A RU2267464C2 (en) 1999-06-17 2000-06-12 Process and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials, especially volcanic-origin materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267464C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526034C2 (en) * 2012-04-13 2014-08-20 Юрий Георгиевич Мещеряков Method of producing foamed porous aggregates
RU2802941C1 (en) * 2023-01-25 2023-09-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Induction furnace for melting volcanic rock

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2122859A (en) * 1982-07-05 1984-01-18 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to microwave heating
EP0349405A1 (en) * 1988-06-27 1990-01-03 Commissariat A L'energie Atomique Process and installation for the microwave melting of a material corrosive at an elevated temperature
RU2031132C1 (en) * 1993-09-16 1995-03-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Донмет" Method of remelting of complex-alloyed alloy waste
DE19541133A1 (en) * 1995-10-29 1997-04-30 Witega Angewandte Werkstoff Forschung Gemeinnuetzige Gmbh Adlershof Phosphate glass melting process for production of homogeneous structure
US5822879A (en) * 1996-04-23 1998-10-20 Commissariat A L'energie Atomique Method and oven for homogeneously melting by microwaves with oscillation of stationary waves for vitrifying materials and gas outlet flow

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2122859A (en) * 1982-07-05 1984-01-18 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to microwave heating
EP0349405A1 (en) * 1988-06-27 1990-01-03 Commissariat A L'energie Atomique Process and installation for the microwave melting of a material corrosive at an elevated temperature
RU2031132C1 (en) * 1993-09-16 1995-03-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Донмет" Method of remelting of complex-alloyed alloy waste
DE19541133A1 (en) * 1995-10-29 1997-04-30 Witega Angewandte Werkstoff Forschung Gemeinnuetzige Gmbh Adlershof Phosphate glass melting process for production of homogeneous structure
US5822879A (en) * 1996-04-23 1998-10-20 Commissariat A L'energie Atomique Method and oven for homogeneously melting by microwaves with oscillation of stationary waves for vitrifying materials and gas outlet flow

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526034C2 (en) * 2012-04-13 2014-08-20 Юрий Георгиевич Мещеряков Method of producing foamed porous aggregates
RU2802941C1 (en) * 2023-01-25 2023-09-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Induction furnace for melting volcanic rock

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6938441B1 (en) Method and apparatus for heat treatment of glass material and natural materials specifically of volcanic origin
US6909075B2 (en) Method and apparatus for heat treatment of raw materials
JP2000510434A (en) Method and apparatus for producing thick wall ceramic products
US6311522B1 (en) Process for casting and forming slag products
WO1998045654A9 (en) Process and apparatus for the preparation of thick-walled ceramic products
EA006623B1 (en) Method and apparatus for melting metals
AU1765699A (en) Method and installation for refining silicon
KR900009460A (en) Operation method of glass melting furnace
CN108660287A (en) A kind of LF stoves steel scrap adding set and adding method
US20040099010A1 (en) Method and device for melting glass material
RU2267464C2 (en) Process and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials, especially volcanic-origin materials
JP5383688B2 (en) Method and apparatus for producing silicon
NO781528L (en) PROCEDURE AND DEVICE AT HEAT TEMPERATURE REACTOR
CN106277886A (en) A kind of flyash melts the method for recycling
KR20100053394A (en) Sarira melting-production machine based on microwave heating
CZ2000968A3 (en) Process for melting glass materials and glass furnace for making the same
CZ20001935A3 (en) Heat treatment process of natural materials of volcanic origin
CZ289191B6 (en) Melting process of glass-making materials and glass oven for making the same
RU2742681C1 (en) Furnace unit for the production of x-ray protective glass
CA2278099C (en) Process for casting and forming slag products
Gonterman et al. Plasma melting technology and applications
JPS6039758Y2 (en) Crucible for microwave heating
RU2001134609A (en) Method and apparatus for heat treatment of glass materials and natural materials, especially materials of volcanic origin
ANWAR et al. A MICROWAVE BASED LOW COST, ECO-FRIENDLY DEVICE FOR HIGH TEMPERATURE REACTIONS IN UNDERGRADUATE LABORATORIES
JP2008272562A (en) Asbestos melt-treating method and device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110613