WO2025099024A1 - Composition and process for producing glass - Google Patents
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- C03C2203/00—Production processes
- C03C2203/10—Melting processes
Definitions
- the present invention relates to a raw material composition, comprising recycled materials comprising organic matter, suitable for the production of a boron-containing glass. It further relates to a method for producing glass, as well as a glass obtained by such a method. It also relates to a method for manufacturing a mineral wool, as well as a mineral wool obtained by such a method.
- the production of glass typically comprises a step of melting a composition of raw materials (or “verifiable mixture of materials”) followed, where appropriate, by various steps aimed at refining and conditioning the bath of molten material with a view to the final shaping of the glass, in particular in the form of hollow glass (flasks, bottles), continuous glass fibers, known as textile threads, used in particular in reinforcement, or in the form of mineral wool (in particular rock wool or glass wool) used for thermal and/or acoustic insulation applications.
- one solution is to reduce or eliminate organic matter from the recycling materials, for example by combustion or by separation/washing methods, before their introduction into the melting furnaces.
- the organic matter content of recycling materials such as cullet
- these strategies make it possible to obtain recycling materials considered to be of good quality for the glass industry, i.e. containing little organic matter.
- they require additional facilities, significantly reducing the economic and environmental attractiveness of these recycling materials.
- Another strategy is to add solid oxidants to the glassmaking mixture, with the aim of oxidizing the organic matter before it causes foaming.
- the oxidants used cause NOx and SOx gas emissions, enrich the glass in minor elements, sometimes coloring, and can reduce biosolubility.
- the present invention aims to provide a raw material composition that can be implemented in a glass production process that makes it possible to maximize recycling capacity while avoiding all or part of the drawbacks set out above.
- the present invention relates to a raw material composition, suitable for the production of a glass having a boron CB content, expressed in the form of B2O3, from 0.5 to 14% by weight (for example, from 0.5 to 9%, from 0.5 to 8%, from 1 to 12%, from 2 to 10%, from 5 to 14%, from 7 to 13%, from 8 to 12%, from 1 to 7%, from 4 to 7%, from 0.5 to 7%, from 1.5 to 6%, or from 1.5 to 3.5% by weight), characterized in that said composition comprises recycling materials comprising organic matter and has a loss on ignition LOI such that:
- LOI and CB are expressed as mass percentages in the equations involving them.
- the Applicant has in fact demonstrated that the presence of boron in the composition of raw materials accentuates the foaming phenomenon. Without wishing to be bound by any theory, it is assumed that the presence of boron tends to stabilize the foam and/or slow down the elimination of the foam generated by the presence of organic compounds in the composition of raw materials. The presence of boron thus promotes the accumulation of foam and increases the disturbances linked to this phenomenon.
- the invention takes this discovery into account to maximize the quantity of recycling material, in particular lower quality recycling material, i.e. comprising a significant quantity of organic matter, which can be introduced into the furnace while reducing, or even avoiding, the foaming phenomenon.
- the loss on ignition of a raw material composition denoted LOI
- the loss on ignition of a raw material i e.g., a recycling material i
- the LOL of a raw material i corresponds to the mass variation, expressed as a percentage of dry matter mass, resulting from heating the raw material up to
- the loss on ignition LOL of a raw material i can be determined in accordance with ISO/TR 12389:2009.
- the loss on ignition LOL of a raw material i can be defined as the ratio (
- - ML is the mass of the dry raw material i (typically obtained after drying said raw material i at 105°C for at least 3 hours), and
- - M2i is the mass of the raw material i obtained after heating said dry raw material i at 550°C for at least 3 hours.
- a grinding step is advantageously carried out after the drying step (e.g. drying at 105°C) and before the heating step at 550°C.
- the loss on ignition LOI of a raw material composition is the weighted average of the losses on ignition LOL of the raw materials i of the composition, said LOI of the composition being expressed relative to the final glass weight (i.e. glass obtained from said raw material composition). More particularly, the loss on ignition LOI of a raw material composition can be defined by the following equation (Eq 2): [Eq 2]
- - LOL is the loss on ignition of raw material i (obtained as indicated above), expressed in %
- - Mli is the mass of the dry raw material i (typically obtained after drying said raw material i at 105°C for at least 3 hours)
- - M2i is the mass of the raw material i obtained after heating said dry raw material i at 550°C for at least 3 hours
- the LOI of a 110 kg composition comprising 30 kg (by dry weight) of a recycling material i having an LOL of 0.25% and 35 kg (by dry weight) of a recycling material) having an LOIj of 0.20% (the other raw materials in the composition having an LOL of zero), and making it possible to obtain 100 kg of final glass, is: [(30/100)*0.25 + (35/100)*0.20],
- the raw material composition typically comprises at least 10%, for example at least 20%, preferably at least 30%, more preferably at least 35%, or even at least 40%, and typically up to 70%, preferably up to 80%, or even up to 90%, by weight of recycling materials.
- the raw material composition comprises 10 to 90%, preferably 15 to 80%, more preferably 20 to 50%, by weight of recycling materials.
- the recycling materials may comprise from 0.01 to 30% (for example from 0.02 to 25%, from 0.05 to 15% or from 10 to 30%), more preferably from 0.05 to 2% by weight of organic materials.
- Recycling materials can be of different natures such as mineral fiber waste, in particular mineral wool, flat glass, bottles, also called household cullet, or composite materials combining glass and plastic materials.
- Flat glass waste generally in the form of cullet, can come from building or automobile glazing, in particular glazing laminated with a polymer sheet.
- Mineral fibers can be textile or reinforcing fibers, possibly sized, or mineral wools, such as glass wools or rock wools typically used in thermal or acoustic insulation.
- Mineral wool waste can come from production sites (factories) of said wools, from construction sites (construction, deconstruction, or demolition) and/or from recycling channels allowing the recovery of said wools in final products, whether or not they are used. They can include, typically up to 10%, of an organic binder.
- the recycling materials can be a cullet obtained by melting waste fibers or mineral wools.
- the recycling materials can be a cullet obtained by melting waste in a submerged burner furnace.
- the recycling materials are chosen from cullets, in particular household cullet and laminated glass cullet.
- the raw material composition may contain one or more sources of recycling materials.
- the raw material composition comprises several sources of recycling materials. It is thus possible to adjust the organic matter content provided by the recycling materials in the raw material composition, for example by combining lower quality recycling materials (in particular recycling materials having a high LOI) with higher quality recycling materials (in particular recycling materials having a low LOI), to satisfy the LOI as defined in the present invention.
- This is particularly advantageous in that it allows the recovery of lower quality recycling materials, the use of which generally remains limited due to the risks associated with the foaming phenomenon, without however reducing the total proportion of materials of recycling introduced into the raw material composition.
- the recycling materials introduced into the raw material composition comprise, in certain embodiments, at least 30%, preferably at least 50%, by weight of a recycling material having an LOL of at least 0.05%, preferably at least 0.1%, or even at least 0.5%.
- composition of raw materials is preferably such that:
- Conventional raw materials may be present in the composition of raw materials, in particular to adjust the composition of the glass produced.
- These conventional raw materials may in particular be in the form of pure oxides, salts (such as sodium carbonate, potash, or borax), natural raw materials (silica sands, dolomite, limestone, waste rock, slag, bauxite, feldspar, anorthosite, felith, etc.) which are already combinations of oxides.
- the chemical composition, expressed as oxides, of the glass produced is not particularly limited. However, it includes a boron content CB, expressed as form of B2O3 of at least 0.5%, preferably at least 1%, more preferably at least 1.5%, and up to 14%, preferably up to 7%, more preferably up to 6% by weight, or even up to 3.5%.
- a boron content CB expressed as form of B2O3 of at least 0.5%, preferably at least 1%, more preferably at least 1.5%, and up to 14%, preferably up to 7%, more preferably up to 6% by weight, or even up to 3.5%.
- the produced glass may have a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
- AI2O3 0 to 30%, preferably 0 to 10%
- B2O3 0.5 to 14% (e.g., 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%,
- the produced glass has a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
- - B2O3 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%), - A12O3: 0 to 8%, preferably 1 to 6%,
- - K20 0 to 5%, preferably 0.5 to 2%
- the produced glass has a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
- - MgO 0 to 5%, preferably less than 3%
- - Fe2O3 0 to 2%, preferably less than 1%.
- - K2O 0 to 10%, preferably 0 to 2%
- - Fe2O3 0 to 15%, preferably 0 to 10%
- - B2O3 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%).
- the glass produced may have a composition, expressed in the form of oxides, comprising the following constituents, in percentages by weight: a) - SiO2: 50 to 75%,
- - B2O3 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%); or, b) - SiO2: 35 to 55%,
- - B2O3 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 8%, 0.5 to 6% or 0.5 to 4%).
- the produced glass may have a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
- SiO2 30 to 50%
- A12O3 10 to 22%
- the flame furnace consists of one or more burners, each of which can be overhead (the flames are arranged above the molten material bath and heat it by radiation) or submerged (the flames are created directly within the molten material bath).
- the or each burner can be fueled by various fuels such as natural gas or fuel oil.
- the furnace is a hybrid fusion furnace.
- Another object of the present invention is a glass obtained by the production method as described above.
- the d50 indicates the value at which 50% of the particles - by number - have a size less than or equal to this value, and 50% of the particles - by number - have a size greater than this value.
- the d50 can be determined by laser particle sizing.
- the "size" of a particle refers to the particle's Feret diameter, which is defined as the maximum distance between two parallel lines between which the particle can geometrically fit.
- the glass according to the invention when in the form of cullet, may in particular be an intermediate cullet with a view to forming another glass, for example by mixing with other raw materials.
- the intermediate cullet may or may not be cooled, before the formation of said other glass.
- the molten mixture is formed into mineral wool.
- Another object of the present invention is a method of manufacturing mineral wool, comprising:
- the particular and preferred modes described above for the composition of raw materials and for the glass production process apply to the mineral wool manufacturing process as well as to the mineral wool obtained by this process.
- the mineral wool typically has a composition such as those described above for said produced glass.
- the mixture of molten material (or equivalently “molten mixture”, or even “molten material bath”) is immediately fiberized, to obtain mineral wool.
- the molten material mixture is cooled and transformed into cullet, which is subsequently (subsequently) melted again to be fiberized to obtain mineral wool.
- the step of fiberizing the melt mixture can be carried out by internal or external centrifugation, preferably by internal centrifugation.
- External centrifugation refers in particular to centrifugation during which the material to be fiberized is poured in the molten state onto the peripheral band of rotating centrifugation wheels, is accelerated by these wheels, detaches from them, and is partly transformed into fibers under the effect of centrifugal force, a gas stream being emitted tangentially to the peripheral band of the wheels so as to take charge of the fiberized material by separating it from the non-fiberized material and conveying it to a receiving member.
- external centrifugation reference may be made to patent applications
- Internal centrifugation consists of introducing a stream of the molten stretchable material into a centrifuge, also called a fiberizing plate, rotating at high speed.
- a fiberizing plate can alternatively be equipped with a bottom or not and is pierced at its periphery by a very large number of orifices through which the material is projected in the form of filaments under the effect of centrifugal force.
- Another object of the present invention is a mineral wool obtained by the manufacturing process as described above.
- the three target glass compositions described in Table 1 below are selected by a furnace operator.
- the operator has raw materials such as dolomite, sand, sodium carbonate, borax, raw limestone, feldspar, and recycled materials (e.g. recycled cullet).
- raw materials such as dolomite, sand, sodium carbonate, borax, raw limestone, feldspar, and recycled materials (e.g. recycled cullet).
- the mixture of raw materials according to the invention described in Table 2 is melted.
- a comparative mixture is also melted.
- the mixture of raw materials according to the invention described in Table 4 is melted.
- a comparative mixture is also melted.
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Abstract
Description
COMPOSITION ET PROCEDE DE PRODUCTION DE VERRE COMPOSITION AND PROCESS FOR PRODUCING GLASS
La présente invention concerne une composition de matières premières, comprenant des matériaux de recyclage comprenant de la matière organique, adaptée à la production d’un verre comprenant du bore. Elle concerne en outre un procédé de production de verre, ainsi qu’un verre obtenu par un tel procédé. Elle concerne également un procédé de fabrication d’une laine minérale, ainsi qu’une laine minérale obtenue par un tel procédé. The present invention relates to a raw material composition, comprising recycled materials comprising organic matter, suitable for the production of a boron-containing glass. It further relates to a method for producing glass, as well as a glass obtained by such a method. It also relates to a method for manufacturing a mineral wool, as well as a mineral wool obtained by such a method.
La production d’un verre comprend typiquement une étape de fusion d’une composition de matières premières (ou « mélange de matières verifiable ») suivie, le cas échéant, de différentes étapes visant à affiner et conditionner le bain de matière fondue en vue de la mise en forme définitive du verre, notamment sous forme de verre creux (flacons, bouteilles), de fibres de verre continues, dits fils textiles, utilisés notamment dans le renforcement, ou encore sous forme de laine minérale (en particulier laine de roche ou laine de verre) utilisée pour applications d'isolation thermique et/ou acoustique. The production of glass typically comprises a step of melting a composition of raw materials (or “verifiable mixture of materials”) followed, where appropriate, by various steps aimed at refining and conditioning the bath of molten material with a view to the final shaping of the glass, in particular in the form of hollow glass (flasks, bottles), continuous glass fibers, known as textile threads, used in particular in reinforcement, or in the form of mineral wool (in particular rock wool or glass wool) used for thermal and/or acoustic insulation applications.
Il est connu de recycler des déchets verriers, notamment sous forme de calcin, en réintroduisant ces déchets dans les procédés de production de verre. La présence de matières organiques dans ces matériaux de recyclage tels que les calcins, notamment les calcins ménagers (verre de bouteille en particulier) ou issus de déchets de verres feuilletés, peut cependant affecter les performances de fusion de la composition de matières premières. Un phénomène dit de « moussage » peut en effet être observé lorsque la composition de matières premières comprend une quantité importante de matières organiques. Ce phénomène, particulièrement observé dans le cas d’une fusion au moins en partie électrique, provoque la formation d’une couche de mousse à la surface du bain fondu. La couche de mousse agit comme un écran thermique. Les transferts thermiques sont ainsi limités, ce qui a pour effet de perturber la fusion de la composition de matières premières nouvellement introduite dans le four et/ou le contrôle des températures au sein du bain de matière fondue. It is known to recycle glass waste, particularly in the form of cullet, by reintroducing this waste into glass production processes. The presence of organic matter in these recycling materials such as cullet, particularly household cullet (bottle glass in particular) or cullet from laminated glass waste, can however affect the melting performance of the raw material composition. A phenomenon known as "foaming" can in fact be observed when the raw material composition includes a significant amount of organic matter. This phenomenon, particularly observed in the case of at least partly electric melting, causes the formation of a layer of foam on the surface of the molten pool. The layer of foam acts as a heat shield. Heat transfer is thus limited, which has the effect of disrupt the melting of the newly introduced raw material composition into the furnace and/or the control of temperatures within the molten material bath.
Pour éviter ces inconvénients, une solution consiste à réduire ou éliminer les matières organiques des matériaux de recyclage, par exemple par combustion ou par des méthodes de séparation/lavage, avant leur introduction dans les fours de fusion. Par exemple, la teneur en matières organiques des matériaux de recyclage, tel que le calcin, peut être réduite en éliminant au moins une partie des particules fines, typiquement celles d’une taille inférieure à 10 mm, avant introduction dans le four de fusion. Ces stratégies permettent d’obtenir des matériaux de recyclage considérés comme de bonne qualité pour l’industrie verrière, c’est-à- dire contenant peu de matières organiques. Elles nécessitent cependant des installations supplémentaires réduisant sensiblement l’attrait non seulement économique mais aussi environnemental de ces matériaux de recyclage. Une autre stratégie consiste à ajouter des oxydants solides dans le mélange vitrifiable, dans le but d’oxyder les matières organiques avant qu’elles ne causent le moussage. Toutefois, en plus d’être une stratégie coûteuse, les oxydants utilisés causent des émissions de gaz NOx et SOx, enrichissent le verre en éléments mineurs, parfois colorants, et peuvent diminuer la biosolubilité. To avoid these drawbacks, one solution is to reduce or eliminate organic matter from the recycling materials, for example by combustion or by separation/washing methods, before their introduction into the melting furnaces. For example, the organic matter content of recycling materials, such as cullet, can be reduced by removing at least some of the fine particles, typically those smaller than 10 mm, before introduction into the melting furnace. These strategies make it possible to obtain recycling materials considered to be of good quality for the glass industry, i.e. containing little organic matter. However, they require additional facilities, significantly reducing the economic and environmental attractiveness of these recycling materials. Another strategy is to add solid oxidants to the glassmaking mixture, with the aim of oxidizing the organic matter before it causes foaming. However, in addition to being a costly strategy, the oxidants used cause NOx and SOx gas emissions, enrich the glass in minor elements, sometimes coloring, and can reduce biosolubility.
Il existe donc un besoin de pouvoir utiliser davantage de matériaux de recyclage comprenant des matières organiques dans les procédés de production de verre sans toutefois perturber le fonctionnement des fours de fusion. There is therefore a need to be able to use more recycled materials including organic matter in glass production processes without disrupting the operation of melting furnaces.
Dans ce contexte, la présente invention a pour objectif de proposer une composition de matières premières pouvant être mise en œuvre dans un procédé de production de verre qui permette de maximiser la capacité de recyclage tout en évitant tout ou partie des inconvénients exposés ci -avant. Ainsi, la présente invention concerne une composition de matières premières, adaptée à la production d’un verre ayant une teneur CB en bore, exprimé sous forme de B2O3, de 0,5 à 14% en poids (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, de 5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7%, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 % en poids), caractérisée en ce que ladite composition comprend des matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et présente une perte au feu LOI telle que : In this context, the present invention aims to provide a raw material composition that can be implemented in a glass production process that makes it possible to maximize recycling capacity while avoiding all or part of the drawbacks set out above. Thus, the present invention relates to a raw material composition, suitable for the production of a glass having a boron CB content, expressed in the form of B2O3, from 0.5 to 14% by weight (for example, from 0.5 to 9%, from 0.5 to 8%, from 1 to 12%, from 2 to 10%, from 5 to 14%, from 7 to 13%, from 8 to 12%, from 1 to 7%, from 4 to 7%, from 0.5 to 7%, from 1.5 to 6%, or from 1.5 to 3.5% by weight), characterized in that said composition comprises recycling materials comprising organic matter and has a loss on ignition LOI such that:
[Eq l] [Eq l]
LOI < 0,22 . LOI < 0.22 .
(l+0,37CB) (l+0.37C B )
Dans la présente demande, la LOI et la CB sont exprimées en pourcentages massiques dans les équations les impliquant. In this application, LOI and CB are expressed as mass percentages in the equations involving them.
La Demanderesse a en effet mis en évidence que la présence de bore dans la composition de matières premières accentue le phénomène de moussage. Sans vouloir être lié à une quelconque théorie, il est supposé que la présence de bore tende à stabiliser la mousse et/ou ralentir l’élimination de la mousse générée par la présence de composés organiques dans la composition de matières premières. La présence de bore favorise ainsi l’accumulation de la mousse et augmente les perturbations liées à ce phénomène. L’invention tient compte de cette découverte pour maximiser la quantité de matériau de recyclage, notamment de matériau de recyclage de qualité inférieure, c’est-à-dire comprenant une quantité importante de matières organiques, qu’il est possible d’introduire dans le four tout en réduisant, voire évitant, le phénomène de moussage. The Applicant has in fact demonstrated that the presence of boron in the composition of raw materials accentuates the foaming phenomenon. Without wishing to be bound by any theory, it is assumed that the presence of boron tends to stabilize the foam and/or slow down the elimination of the foam generated by the presence of organic compounds in the composition of raw materials. The presence of boron thus promotes the accumulation of foam and increases the disturbances linked to this phenomenon. The invention takes this discovery into account to maximize the quantity of recycling material, in particular lower quality recycling material, i.e. comprising a significant quantity of organic matter, which can be introduced into the furnace while reducing, or even avoiding, the foaming phenomenon.
La perte au feu d’une composition de matières premières, notée LOI, et la perte au feu d’une matière première i (par exemple, un matériau de recyclage i), notée LOL, sont représentatives de la quantité de matières organiques contenue respectivement dans la composition de matières premières et dans la matière première i. La LOL d’une matière première i correspond à la variation de masse, exprimée en pourcentage en masse de matière sèche, résultant du chauffage de la matière première jusqu’àThe loss on ignition of a raw material composition, denoted LOI, and the loss on ignition of a raw material i (e.g., a recycling material i), denoted LOL, are representative of the quantity of organic matter contained respectively in the raw material composition and in the raw material i. The LOL of a raw material i corresponds to the mass variation, expressed as a percentage of dry matter mass, resulting from heating the raw material up to
550°C. 550°C.
La perte au feu LOL d’une matière première i peut être déterminée conformément à la norme ISO/TR 12389:2009. The loss on ignition LOL of a raw material i can be determined in accordance with ISO/TR 12389:2009.
Plus particulièrement, la perte au feu LOL d’une matière première i peut être définie comme le rapport (|M2i-ML| / ML ) x 100 (exprimée en %) où : More specifically, the loss on ignition LOL of a raw material i can be defined as the ratio (|M2i-ML| / ML ) x 100 (expressed in %) where:
- ML est la masse de la matière première i sèche (typiquement obtenue après séchage ladite matière première i à 105 °C pendant au moins 3 heures), et - ML is the mass of the dry raw material i (typically obtained after drying said raw material i at 105°C for at least 3 hours), and
- M2i est la masse de la matière première i obtenue après chauffage de ladite matière première i sèche à 550°C pendant au moins 3 heures. - M2i is the mass of the raw material i obtained after heating said dry raw material i at 550°C for at least 3 hours.
Lorsque la matière première n’est pas sous la forme d’une poudre, une étape de broyage est avantageusement mise en œuvre après l’étape de séchage (e.g. séchage à 105°C) et avant l’étape de chauffage à 550°C. When the raw material is not in powder form, a grinding step is advantageously carried out after the drying step (e.g. drying at 105°C) and before the heating step at 550°C.
La perte au feu LOI d’une composition de matières premières est la moyenne pondérée des pertes au feu LOL des matières premières i de la composition, ladite LOI de la composition étant exprimée par rapport au poids de verre final (i.e. verre obtenu à partir de ladite composition de matières premières). Plus particulièrement, la perte au feu LOI d’une composition de matières premières peut être définie par l’équation suivante (Eq 2) : [Eq 2] |Mlj — M2 où : The loss on ignition LOI of a raw material composition is the weighted average of the losses on ignition LOL of the raw materials i of the composition, said LOI of the composition being expressed relative to the final glass weight (i.e. glass obtained from said raw material composition). More particularly, the loss on ignition LOI of a raw material composition can be defined by the following equation (Eq 2): [Eq 2] |Mlj — M2 Or :
- LOL est la perte au feu de la matière première i (obtenue comme indiquée ci-dessus), exprimée en %, - Mli est la masse de la matière première i sèche (typiquement obtenue après séchage de ladite matière première i à 105°C pendant au moins 3 heures), et - LOL is the loss on ignition of raw material i (obtained as indicated above), expressed in %, - Mli is the mass of the dry raw material i (typically obtained after drying said raw material i at 105°C for at least 3 hours), and
- M2i est la masse de la matière première i obtenue après chauffage de ladite matière première i sèche à 550°C pendant au moins 3 heures, - M2i is the mass of the raw material i obtained after heating said dry raw material i at 550°C for at least 3 hours,
- Mverre est la masse de verre final. - Mverre is the final glass mass.
Par exemple, la LOI d’une composition de 110 kg comprenant 30 kg (en poids sec) d’un matériau de recyclage i ayant une LOL de 0,25% et 35 kg (en poids sec) d’un matériau de recyclage) ayant une LOIj de 0,20% (les autres matières premières de la composition ayant une LOL nulle), et permettant d’obtenir 100 kg de verre final, est : [(30/100)*0,25 + (35/100)*0,20], For example, the LOI of a 110 kg composition comprising 30 kg (by dry weight) of a recycling material i having an LOL of 0.25% and 35 kg (by dry weight) of a recycling material) having an LOIj of 0.20% (the other raw materials in the composition having an LOL of zero), and making it possible to obtain 100 kg of final glass, is: [(30/100)*0.25 + (35/100)*0.20],
La composition de matières premières comprend typiquement au moins 10%, par exemple au moins 20%, de préférence au moins 30%, plus préférentiellement au moins 35%, voire au moins 40%, et typiquement jusqu’à 70%, de préférence jusqu’à 80%, voire jusqu’à 90%, en poids de matériaux de recyclage. Dans certains modes de réalisation, la composition de matières premières comprend 10 à 90%, de préférence 15 à 80%, plus préférentiellement 20 à 50%, en poids de matériaux de recyclage. Les matériaux de recyclage peuvent comprendre de 0,01 à 30 % (par exemple de 0,02 à 25%, de 0,05 à 15% ou de 10 à 30 %), plus particulièrement de 0,05 à 2 % en poids de matières organiques. The raw material composition typically comprises at least 10%, for example at least 20%, preferably at least 30%, more preferably at least 35%, or even at least 40%, and typically up to 70%, preferably up to 80%, or even up to 90%, by weight of recycling materials. In some embodiments, the raw material composition comprises 10 to 90%, preferably 15 to 80%, more preferably 20 to 50%, by weight of recycling materials. The recycling materials may comprise from 0.01 to 30% (for example from 0.02 to 25%, from 0.05 to 15% or from 10 to 30%), more preferably from 0.05 to 2% by weight of organic materials.
Les matériaux de recyclage peuvent être de différentes natures telles que des déchets de fibres minérales, notamment de laines minérales, de verre plat, de bouteilles, aussi appelé calcin ménager, ou encore des matériaux composites associant du verre et des matériaux plastiques. Les déchets de verre plat, généralement sous forme de calcin, peuvent provenir de vitrages de bâtiment ou d’automobiles, notamment de vitrages feuilletés avec une feuille polymère. Les fibres minérales peuvent être des fibres textiles ou de renforcement, éventuellement ensimées, ou des laines minérales, telles que des laines de verre ou des laines de roche typiquement utilisées dans l’isolation thermique ou acoustique. Les déchets de laines minérales peuvent être issus de sites de production (usines) desdites laines, de chantiers (construction, déconstruction, ou démolition) et/ou de filières de recyclage permettant de récupérer de lesdites laines dans des produits finaux, qu’ils soient ou non usagés. Ils peuvent comprendre, typiquement jusqu’à 10%, d’un liant organique. Les matériaux de recyclage peuvent être un calcin obtenu par fusion de déchets de fibres ou laines minérales. Les matériaux de recyclage peuvent être un calcin obtenu par fusion de déchets dans un four à brûleurs immergés. Recycling materials can be of different natures such as mineral fiber waste, in particular mineral wool, flat glass, bottles, also called household cullet, or composite materials combining glass and plastic materials. Flat glass waste, generally in the form of cullet, can come from building or automobile glazing, in particular glazing laminated with a polymer sheet. Mineral fibers can be textile or reinforcing fibers, possibly sized, or mineral wools, such as glass wools or rock wools typically used in thermal or acoustic insulation. Mineral wool waste can come from production sites (factories) of said wools, from construction sites (construction, deconstruction, or demolition) and/or from recycling channels allowing the recovery of said wools in final products, whether or not they are used. They can include, typically up to 10%, of an organic binder. The recycling materials can be a cullet obtained by melting waste fibers or mineral wools. The recycling materials can be a cullet obtained by melting waste in a submerged burner furnace.
Dans certains modes de réalisation, les matériaux de recyclage sont choisis parmi le calcin, tel que le calcin ménager ou le calcin de verre feuilleté, les déchets de fibres ou laines minérales, et une combinaison d’au moins deux de ces matériaux. In some embodiments, the recycling materials are selected from cullet, such as household cullet or laminated glass cullet, fiber or mineral wool waste, and a combination of at least two of these materials.
De préférence, les matériaux de recyclage sont choisis parmi les calcins, notamment le calcin ménager et le calcin de verre feuilleté. Preferably, the recycling materials are chosen from cullets, in particular household cullet and laminated glass cullet.
La composition de matières premières peut contenir une ou plusieurs sources de matériaux de recyclage. Dans certains modes de réalisation, la composition de matières premières comprend plusieurs sources de matériaux de recyclage. Il est ainsi possible d’ajuster la teneur en matières organiques apportée par les matériaux de recyclage dans la composition de matières premières, en combinant par exemple des matériaux de recyclage de qualité inférieure (en particulier des matériaux de recyclage ayant une LOI élevée) avec des matériaux de recyclage de meilleure qualité (en particulier des matériaux de recyclage ayant une LOI basse), pour satisfaire la LOI telle que définie dans la présente invention. Cela est particulièrement avantageux en ce qu’il permet de valoriser des matériaux de recyclage de qualité inférieure, dont l’utilisation reste en général limitée du fait des risques liés au phénomène de moussage, sans toutefois diminuer la proportion totale de matériaux de recyclage introduite dans la composition de matières premières. A ce titre, les matériaux de recyclage introduits dans la composition de matières premières comprennent, dans certains modes de réalisation, au moins 30 %, de préférence au moins 50 %, en poids d’un matériau de recyclage présentant une LOL d’au moins 0,05 %, de préférence au moins 0,1 %, voire au moins 0,5%. The raw material composition may contain one or more sources of recycling materials. In some embodiments, the raw material composition comprises several sources of recycling materials. It is thus possible to adjust the organic matter content provided by the recycling materials in the raw material composition, for example by combining lower quality recycling materials (in particular recycling materials having a high LOI) with higher quality recycling materials (in particular recycling materials having a low LOI), to satisfy the LOI as defined in the present invention. This is particularly advantageous in that it allows the recovery of lower quality recycling materials, the use of which generally remains limited due to the risks associated with the foaming phenomenon, without however reducing the total proportion of materials of recycling introduced into the raw material composition. As such, the recycling materials introduced into the raw material composition comprise, in certain embodiments, at least 30%, preferably at least 50%, by weight of a recycling material having an LOL of at least 0.05%, preferably at least 0.1%, or even at least 0.5%.
De façon générale, la composition de matières premières est de préférence telle que : Generally, the composition of raw materials is preferably such that:
[Eq 3] 0,04 [Eq 3] 0.04
LOI LAW
(l+0,37CB) ’ mieux encore, telle que : (l+0.37C B ) ' better still, such that:
[Eq 4] [Eq 4]
LOI > 0,09 , LOI > 0.09 ,
(l+0,37CB) où, dans les équations 3 et 4, LOI et CB sont telles que définies sont ci-dessus. (l+0.37C B ) where, in equations 3 and 4, LOI and CB are as defined above.
Des matières premières classiques, issues notamment de ressources naturelles, peuvent être présentes la composition de matières premières, notamment pour ajuster la composition du verre produit. Ces matières premières classiques peuvent en particulier être sous la forme d’oxydes purs, de sels (tels que le carbonate de sodium, la potasse, ou le borax), de matières premières naturelles (sables siliciques, dolomie, calcaire, stériles, scories, bauxite, feldspath, anorthosite, félithe, etc.) qui sont déjà des combinaisons d’oxydes. Conventional raw materials, particularly from natural resources, may be present in the composition of raw materials, in particular to adjust the composition of the glass produced. These conventional raw materials may in particular be in the form of pure oxides, salts (such as sodium carbonate, potash, or borax), natural raw materials (silica sands, dolomite, limestone, waste rock, slag, bauxite, feldspar, anorthosite, felith, etc.) which are already combinations of oxides.
La composition chimique, exprimée sous forme d’oxydes, du verre produit n’est pas particulièrement limitée. Elle comprend cependant une teneur CB en bore, exprimée sous forme de B2O3 d’au moins 0,5%, de préférence au moins 1%, plus préférentiellement au moins 1,5%, et jusqu’à 14%, de préférence jusqu’à 7%, plus préférentiellement jusqu’à 6% en poids, voire jusqu’à 3,5%. The chemical composition, expressed as oxides, of the glass produced is not particularly limited. However, it includes a boron content CB, expressed as form of B2O3 of at least 0.5%, preferably at least 1%, more preferably at least 1.5%, and up to 14%, preferably up to 7%, more preferably up to 6% by weight, or even up to 3.5%.
Dans certains modes de réalisation, le verre produit peut présenter une composition, exprimée sous forme d’oxydes, comprenant les constituants suivants, en pourcentages en poids : In some embodiments, the produced glass may have a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
SiO2 30 à 80%, SiO 2 30 to 80%,
AI2O3 0 à 30%, de préférence 0 à 10 %, AI2O3 0 to 30%, preferably 0 to 10%,
CaO+MgO 2 à 45% CaO+MgO 2 at 45%
Na20+I<20 0 à 30%, Na 2 0 + I < 2 0 0 at 30%,
Fe2O3 0 à 20%, et Fe 2 O3 0 to 20%, and
B2O3 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, deB2O3 0.5 to 14% (e.g., 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%,
5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7% en poids, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 %). 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%).
Dans certains modes de réalisation, le verre produit présente une composition, exprimée sous forme d’oxydes, comprenant les constituants suivants, en pourcentages en poids : In some embodiments, the produced glass has a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
- SiO2 : 50 à 75%, de préférence 60 à 70%, - SiO2: 50 to 75%, preferably 60 to 70%,
- Na2O : 10 à 25%, de préférence 10 à 20%, - Na2O: 10 to 25%, preferably 10 to 20%,
- CaO : 5 à 15%, de préférence 5 à 10%, - CaO: 5 to 15%, preferably 5 to 10%,
- MgO : 1 à 10%, de préférence 2 à 5%, - MgO: 1 to 10%, preferably 2 to 5%,
- CaO et MgO représentant ensemble de préférence 5 à 20%, - CaO and MgO together preferably representing 5 to 20%,
- B2O3 : 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, de 5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7% en poids, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 %), - A12O3 : 0 à 8%, de préférence 1 à 6%, - B2O3: 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%), - A12O3: 0 to 8%, preferably 1 to 6%,
- K20 : 0 à 5%, de préférence 0,5 à 2%, - K20: 0 to 5%, preferably 0.5 to 2%,
- Na2O et K2O représentant ensemble de préférence 6 à 20% (voire 12 à 20%), - Na2O and K2O together preferably representing 6 to 20% (or even 12 to 20%),
- Fe2O3 : 0 à 3%, de préférence moins de 2%, de préférence encore moins de 1%. - Fe2O3: 0 to 3%, preferably less than 2%, more preferably less than 1%.
Dans certains modes de réalisation, le verre produit présente une composition, exprimée sous forme d’oxydes, comprenant les constituants suivants, en pourcentages en poids : In some embodiments, the produced glass has a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
- SiO2 : 65 à 80%, de préférence 70 à 75%, - SiO2: 65 to 80%, preferably 70 to 75%,
- Na2O : 5 à 20%, de préférence 8 à 15%, - Na2O: 5 to 20%, preferably 8 to 15%,
- CaO : 5 à 20%, de préférence 8 à 15%, - CaO: 5 to 20%, preferably 8 to 15%,
- A12O3 : 0 à 10%, de préférence moins de 5%, - A12O3: 0 to 10%, preferably less than 5%,
- MgO : 0 à 5%, de préférence moins de 3%, - MgO: 0 to 5%, preferably less than 3%,
- B2O3 : 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, de 5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7% en poids, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 %), et - B2O3: 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%), and
- Fe2O3 : 0 à 2%, de préférence moins de 1%. - Fe2O3: 0 to 2%, preferably less than 1%.
Dans certains modes de réalisation, le verre produit présente une composition, exprimée sous forme d’oxydes, comprenant les constituants suivants en pourcentages en poids : In some embodiments, the produced glass has a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents in weight percentages:
- SiO2 : 69 à 80%, de préférence 70 à 75%, - SiO2: 69 to 80%, preferably 70 to 75%,
- Na2O: 8 à 20%, de préférence 10 à 20%, - Na2O: 8 to 20%, preferably 10 to 20%,
- CaO: 5 à 20%, de préférence 5 à 15%, - CaO: 5 to 20%, preferably 5 to 15%,
- MgO : 1 à 10%, de préférence 2 à 7%, - MgO: 1 to 10%, preferably 2 to 7%,
- A12O3 : 0 à 5%, de préférence 0,5 à 3%, - A12O3: 0 to 5%, preferably 0.5 to 3%,
- K2O : 0 à 10%, de préférence 0 à 2%, - Fe2O3 : 0 à 15%, de préférence 0 à 10%, - K2O: 0 to 10%, preferably 0 to 2%, - Fe2O3: 0 to 15%, preferably 0 to 10%,
- B2O3 : 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, de 5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7% en poids, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 %). - B2O3: 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%).
Dans certains modes de réalisation, le verre produit peut présenter une composition, exprimée sous forme d’oxydes, comprenant les constituants suivants, en pourcentages en poids : a) - SiO2 : 50 à 75%, In certain embodiments, the glass produced may have a composition, expressed in the form of oxides, comprising the following constituents, in percentages by weight: a) - SiO2: 50 to 75%,
- A12O3 : 0 à 8%, - A12O3: 0 to 8%,
- CaO+MgO : 5 à 20%, - CaO+MgO: 5 to 20%,
- Fe2O3 : 0 à 3%, - Fe2O3: 0 to 3%,
- Na2O+K2O : 6 à 20%, - Na2O+K2O: 6 to 20%,
- B2O3 : 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, de 5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7% en poids, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 %) ; ou, b) - SiO2 : 35 à 55%, - B2O3: 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7% by weight, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5%); or, b) - SiO2: 35 to 55%,
- A12O3 : 16 à 27%, - A12O3: 16 to 27%,
- CaO+MgO : 3 à 30%, - CaO+MgO: 3 to 30%,
- Fe2O3 : 0 à 15%, - Fe2O3: 0 to 15%,
- Na2O+K2O : 5 à 17%, - Na2O+K2O: 5 to 17%,
- B2O3 : 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 8%, de 0,5 à 6% ou de 0,5 à 4%). - B2O3: 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 8%, 0.5 to 6% or 0.5 to 4%).
Dans certains modes de réalisation, le verre produit peut présenter une composition, exprimée sous forme d’oxydes, comprenant les constituants suivants, en pourcentages en poids : In some embodiments, the produced glass may have a composition, expressed as oxides, comprising the following constituents, in weight percentages:
SiO2 : 30 à 50%, A12O3 : 10 à 22%, SiO2: 30 to 50%, A12O3: 10 to 22%,
CaO+MgO : 20 à 45%, CaO+MgO: 20 to 45%,
Fe2O3 : 0 à 20%, Fe2O3: 0 to 20%,
Na2O+K2O : 0 à 10%, Na2O+K2O: 0 to 10%,
B2O3 : 0,5 à 14% (par exemple, de 0,5 à 8%, de 0,5 à 6% ou de 0,5 à 4%). B2O3: 0.5 to 14% (for example, 0.5 to 8%, 0.5 to 6% or 0.5 to 4%).
Dans la présente demande, les compositions sont exprimées sous forme d’oxyde par convention. En particulier, si l’on exprime la teneur (totale) en oxyde de fer sous la forme Fe2O3, cela ne signifie pas que cet oxyde de fer est nécessairement et exclusivement présent sous la forme ferrique. L’oxyde de fer peut être présent à la fois sous ses formes ferrique (Fe2O3) et ferreuse (FeO), et c’est par pure convention que l’on désigne par Fe2O3 la teneur totale en oxyde de fer. In the present application, the compositions are expressed in oxide form by convention. In particular, if the (total) iron oxide content is expressed in the form Fe2O3, this does not mean that this iron oxide is necessarily and exclusively present in the ferric form. Iron oxide can be present in both its ferric (Fe2O3) and ferrous (FeO) forms, and it is purely by convention that the total iron oxide content is designated by Fe2O3.
Dans les différentes compositions décrites ci-dessus pour le verre produit, la somme des teneurs en SiÛ2 et AI2O3 est typiquement de 50 à 80% en poids. In the different compositions described above for the glass produced, the sum of the SiO2 and AI2O3 contents is typically 50 to 80% by weight.
Dans les différentes compositions décrites ci-dessus pour le verre produit, la teneur totale en SiCh, AI2O3, CaO, MgO, Na2Û, K2O, Fe2Û3, et B2O3 est typiquement supérieure à 80%, voire supérieure à 90%, ou encore supérieure à 95% en poids. In the various compositions described above for the glass produced, the total content of SiCh, AI2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Fe2O3, and B2O3 is typically greater than 80%, or even greater than 90%, or even greater than 95% by weight.
La composition chimique de la composition de matières premières, exprimée sous forme d’oxydes sur la base de la partie minérale de la composition de matières premières, est sensiblement identique de celle du verre produit. The chemical composition of the raw material composition, expressed as oxides based on the mineral part of the raw material composition, is substantially identical to that of the produced glass.
Des agents oxydants sont parfois utilisés dans les mélanges de matières vitrifiables pour oxyder les matières organiques. De préférence, la composition de matières premières selon l’invention ne comprend pas plus de 2 %, de préférence pas plus de 1%, voire même pas plus de 0,5%, notamment pas plus de 0,1% en poids d’agents oxydants. Mieux encore, la composition de matières premières ne comprend pas d’agents oxydants. Des exemples de tels agents oxydants sont notamment un sulfate (e.g. sulfate de sodium), un nitrate (e.g. nitrate de sodium), ou encore le dioxyde de manganèse (i.e. Mn02). Oxidizing agents are sometimes used in glass-forming material mixtures to oxidize organic materials. Preferably, the raw material composition according to the invention does not comprise more than 2%, preferably not more than 1%, or even not more than 0.5%, in particular not more than 0.1% by weight of oxidizing agents. Better still, the composition of raw materials does not comprise oxidizing agents. Examples of such oxidizing agents are in particular a sulfate (e.g. sodium sulfate), a nitrate (e.g. sodium nitrate), or even manganese dioxide (i.e. MnO2).
Un autre objet de la présente invention est un procédé de production de verre ayant une teneur CB en bore, exprimé sous forme de B2O3, de 0,5 à 14% en poids (par exemple, de 0,5 à 9%, de 0,5 à 8%, de 1 à 12%, de 2 à 10%, de 5 à 14%, de 7 à 13%, de 8 à 12%, de 1 à 7%, de 4 à 7%, de 0,5 à 7%, de 1,5 à 6%, ou de 1,5 à 3,5 % en poids), comprenant les étapes suivantes :Another object of the present invention is a method for producing glass having a boron CB content, expressed as B2O3, of 0.5 to 14% by weight (e.g., 0.5 to 9%, 0.5 to 8%, 1 to 12%, 2 to 10%, 5 to 14%, 7 to 13%, 8 to 12%, 1 to 7%, 4 to 7%, 0.5 to 7%, 1.5 to 6%, or 1.5 to 3.5% by weight), comprising the following steps:
- l’alimentation d’un four avec une composition de matières premières telle que définie dans dans la présente demande ; et - feeding a furnace with a composition of raw materials as defined in this application; and
- la fusion de ladite composition dans le four pour obtenir un bain de matière fondue. - melting said composition in the furnace to obtain a bath of molten material.
Il est bien entendu que les modes particuliers et préférés décrits ci-dessus pour la composition de matières premières (incluant également les modes sur le verre produit) s’appliquent au procédé de production du verre ainsi qu’au verre produit par ce procédé. It is understood that the particular and preferred methods described above for the composition of raw materials (including also the methods on the produced glass) apply to the process of producing glass as well as to the glass produced by this process.
La composition de matières premières décrite ci-dessus peut être introduite et fondue dans tout type de four verrier, tel qu’un four à flammes, un four à fusion au moins en partie électrique, et/ou un four à fusion hybride. La composition de matières premières peut être introduite en enfournement par le dessus ou immergé. The raw material composition described above can be introduced and melted in any type of glass furnace, such as a flame furnace, an at least partly electric melting furnace, and/or a hybrid melting furnace. The raw material composition can be introduced by top loading or submerged.
Le four à flammes comprend un ou plusieurs brûleurs, qui peuvent être chacun aérien (les flammes sont disposées au-dessus du bain de matière fondue et le chauffent par rayonnement) ou immergé (les flammes sont créées directement au sein du bain de matière fondue). Le ou chaque brûleur peut être alimenté par divers combustibles tels que le gaz naturel ou le fioul. The flame furnace consists of one or more burners, each of which can be overhead (the flames are arranged above the molten material bath and heat it by radiation) or submerged (the flames are created directly within the molten material bath). The or each burner can be fueled by various fuels such as natural gas or fuel oil.
Par « fusion électrique », on entend que le mélange vitrifiable est fondu par effet Joule, au moyen d’électrodes immergées dans le bain de matière fondue, à l’exclusion de toute utilisation d’autres moyens de chauffage, tels que des flammes. Le mélange vitrifiable est normalement réparti de manière homogène sur la surface du bain de matière fondue à l’aide d’un dispositif mécanique, et constitue ainsi un écran thermique limitant la température au- dessus du bain de matière fondue, si bien que la présence d’une superstructure n’est pas toujours nécessaire. Les électrodes peuvent être suspendues de manière à plonger dans le bain de matière fondue par le dessus, être installées dans la sole, ou encore être installées dans les parois latérales de la cuve. Les deux premières options sont généralement préférées pour les cuves de grandes dimensions afin de répartir au mieux le chauffage du bain de matière fondue. Les électrodes sont de préférence en molybdène, voire éventuellement en oxyde d’étain. Le passage de l’électrode en molybdène à travers la sole se fait de préférence par l’intermédiaire d’un porte-électrode en acier refroidi à l’eau. By "electric melting" is meant that the glass mixture is melted by the Joule effect, using electrodes immersed in the molten bath, excluding any use of other heating means, such as flames. The glass mixture is normally distributed homogeneously over the surface of the molten bath using a mechanical device, and thus constitutes a thermal shield limiting the temperature above the molten bath, so that the presence of a superstructure is not always necessary. The electrodes can be suspended so as to immerse themselves in the molten bath from above, installed in the floor, or installed in the side walls of the tank. The first two options are generally preferred for large tanks in order to best distribute the heating of the molten bath. The electrodes are preferably made of molybdenum, or possibly even tin oxide. The passage of the molybdenum electrode through the sole is preferably done via a water-cooled steel electrode holder.
Le four à fusion hybride met à la fois en œuvre au moins un brûleur et des électrodes. The hybrid melting furnace uses at least one burner and electrodes.
Dans certains modes particuliers, le four est un four à fusion au moins en partie électrique. In certain particular modes, the furnace is a melting furnace which is at least partly electric.
Dans certains modes particuliers, le four est un four à fusion hybride. In some special modes, the furnace is a hybrid fusion furnace.
Un autre objet de la présente invention est un verre obtenu par le procédé de production tel que décrit ci-dessus. Another object of the present invention is a glass obtained by the production method as described above.
En sortie de four, le mélange de matière fondue peut être mis en forme, par exemple, il peut être mis sous la forme de verre creux (e.g. flacons, bouteilles), de fibres de verre continues (dits fils textiles, qui sont en particulier utilisés dans le renforcement), sous forme de laine minérale (qui est en particulier utilisée pour applications d'isolation thermique et/ou acoustique) ou encore sous forme de calcin. At the outlet of the furnace, the molten material mixture can be shaped, for example, it can be shaped into hollow glass (e.g. flasks, bottles), continuous glass fibers (so-called textile threads, which are particularly used in reinforcement), in the form of mineral wool (which is particularly used for thermal and/or acoustic insulation applications) or in the form of cullet.
Dans certains modes de réalisation, le verre selon l’invention est sous forme de calcin, notamment calcin chaud (typiquement un bain de verre fondu) ou calcin froid (c’est-à-dire sous forme solide, par exemple des particules de verre broyé ou granulé à l’eau). Dans certains modes de réalisation, le verre produit est sous forme de calcin ayant un d50 compris entre 1 et 50 mm, de préférence entre 1 et 25 mm, mieux encore entre 1 et 10 mm, voire entre 1 et 5 mm. In certain embodiments, the glass according to the invention is in the form of cullet, in particular hot cullet (typically a bath of molten glass) or cold cullet (i.e. in solid form, for example particles of ground or granulated glass in water). In certain embodiments, the glass produced is in the form of cullet having a d50 of between 1 and 50 mm, preferably between 1 and 25 mm, better still between 1 and 10 mm, or even between 1 and 5 mm.
Le d50 indique la valeur pour laquelle 50% des particules - en nombre - ont une taille inférieure ou égale à cette valeur, et 50% des particules - en nombre - ont une taille supérieure à cette valeur. Le d50 peut être déterminé par granulométrie laser. La « taille » d’une particule fait référence au diamètre de Féret de la particule, qui est défini comme la distance maximale entre deux droites parallèles entre lesquelles la particule peut géométriquement s’inscrire. The d50 indicates the value at which 50% of the particles - by number - have a size less than or equal to this value, and 50% of the particles - by number - have a size greater than this value. The d50 can be determined by laser particle sizing. The "size" of a particle refers to the particle's Feret diameter, which is defined as the maximum distance between two parallel lines between which the particle can geometrically fit.
Le verre selon l’invention, lorsqu'il est sous forme de calcin, peut en particulier être un calcin intermédiaire en vue de former un autre verre, par exemple par mélange avec d’autres matières premières. Le calcin intermédiaire peut être refroidi ou non, avant la formation dudit autre verre. The glass according to the invention, when in the form of cullet, may in particular be an intermediate cullet with a view to forming another glass, for example by mixing with other raw materials. The intermediate cullet may or may not be cooled, before the formation of said other glass.
Dans un mode préféré, le mélange fondu est mis sous la forme d’une laine minérale. In a preferred embodiment, the molten mixture is formed into mineral wool.
Ainsi, un autre objet de la présente invention est un procédé de fabrication d’une laine minérale, comprenant : Thus, another object of the present invention is a method of manufacturing mineral wool, comprising:
- les étapes d’alimentation et fusion du procédé de production de verre tel que décrit ci- dessus, permettant d’obtenir un bain de matière fondue, et - le fibrage du bain de matière fondue. - the feeding and melting steps of the glass production process as described above, making it possible to obtain a bath of molten material, and - the fiberization of the molten material bath.
Il est bien entendu que les modes particuliers et préférés décrits ci-dessus pour la composition de matières premières et pour le procédé de production de verre s’appliquent au procédé de fabrication de laine minérale ainsi qu’à la laine minérale obtenue par ce procédé. En particulier, la laine minérale a typiquement une composition telle que celles décrites ci-dessus pour ledit verre produit. It is understood that the particular and preferred modes described above for the composition of raw materials and for the glass production process apply to the mineral wool manufacturing process as well as to the mineral wool obtained by this process. In particular, the mineral wool typically has a composition such as those described above for said produced glass.
Dans un mode particulier, le mélange de matière fondue (ou de manière équivalente « mélange fondu », ou encore « bain de matière fondue ») est immédiatement fibré, pour l’obtention d’une laine minérale. In a particular mode, the mixture of molten material (or equivalently “molten mixture”, or even “molten material bath”) is immediately fiberized, to obtain mineral wool.
Dans un autre mode particulier, le mélange de matière fondue est refroidi et transformé en calcin, qui est ultérieurement (de manière subséquente) de nouveau fondu pour être fibré pour l’obtention d’une laine minérale. In another particular mode, the molten material mixture is cooled and transformed into cullet, which is subsequently (subsequently) melted again to be fiberized to obtain mineral wool.
L’étape de fibrage du mélange de matière fondue peut être mise en œuvre par centrifugation interne ou externe, de préférence par centrifugation interne. The step of fiberizing the melt mixture can be carried out by internal or external centrifugation, preferably by internal centrifugation.
La centrifugation externe renvoie notamment à une centrifugation au cours de laquelle la matière à fibrer est déversée à l’état fondu sur la bande périphérique de roues de centrifugation mues en rotation, est accélérée par ces roues, s’en détache, et est transformée pour partie en fibres sous l’effet de la force centrifuge, un courant gazeux étant émis tangentiellement à la bande périphérique des roues de manière à prendre en charge la matière fibrée en la séparant de la matière non fibrée et à l’acheminer vers un organe récepteur. On peut par exemple se référer, pour la centrifugation externe, aux demandes de brevetExternal centrifugation refers in particular to centrifugation during which the material to be fiberized is poured in the molten state onto the peripheral band of rotating centrifugation wheels, is accelerated by these wheels, detaches from them, and is partly transformed into fibers under the effect of centrifugal force, a gas stream being emitted tangentially to the peripheral band of the wheels so as to take charge of the fiberized material by separating it from the non-fiberized material and conveying it to a receiving member. For example, for external centrifugation, reference may be made to patent applications
EP195725, EP 0465310 ou EP 0439385. La centrifugation interne consiste à introduire un filet de la matière étirable à l’état fondu dans un centrifugeur, encore appelé assiette de fibrage, tournant à grande vitesse. Une telle assiette de fibrage peut alternativement être équipée ou non d’un fond et est percée à sa périphérie par un très grand nombre d’orifices par lesquels la matière est projetée sous forme de filaments sous l’effet de la force centrifuge. Au moyen d’un brûleur de forme annulaire, ces filaments sont alors soumis à l’action d’un courant annulaire gazeux d’étirage à température et vitesse élevées (pouvant atteindre 1000°C voire 1200 °C pour la température, et 250 m/s pour la vitesse, en fonction du produit souhaité) longeant la paroi du centrifugeur qui les amincit et les transforme en fibres. Ce type de centrifugation est notamment décrit dans les brevets EP 0189354 ou EP 0519797. EP195725, EP 0465310 or EP 0439385. Internal centrifugation consists of introducing a stream of the molten stretchable material into a centrifuge, also called a fiberizing plate, rotating at high speed. Such a fiberizing plate can alternatively be equipped with a bottom or not and is pierced at its periphery by a very large number of orifices through which the material is projected in the form of filaments under the effect of centrifugal force. By means of an annular burner, these filaments are then subjected to the action of an annular gaseous drawing current at high temperature and speed (which can reach 1000°C or even 1200°C for the temperature, and 250 m/s for the speed, depending on the desired product) along the wall of the centrifuge which thins them and transforms them into fibers. This type of centrifugation is notably described in patents EP 0189354 or EP 0519797.
Un autre objet de la présente invention est une laine minérale obtenue par le procédé de fabrication tel que décrit ci-dessus. Another object of the present invention is a mineral wool obtained by the manufacturing process as described above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lumière des exemples suivants, qui sont donnés à titre purement illustratif et n’ont pas pour but de limiter la portée de l’invention, définie par les revendications annexées. Other features and advantages of the invention will become apparent in light of the following examples, which are given purely for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the invention, defined by the appended claims.
Exemples Examples
Les trois compositions cibles de verre décrites dans le Tableau 1 ci-dessous sont sélectionnées par un opérateur de four. The three target glass compositions described in Table 1 below are selected by a furnace operator.
[Tableau 1] [Table 1]
Afin d’obtenir ces compositions cibles, l’opérateur dispose de matières premières telles que la dolomie, le sable, le carbonate de sodium, le borax, le calcaire cru, le feldspath, et de matériaux de recyclage (e.g. calcin recyclé). In order to obtain these target compositions, the operator has raw materials such as dolomite, sand, sodium carbonate, borax, raw limestone, feldspar, and recycled materials (e.g. recycled cullet).
Pour obtenir la composition cible 1, le mélange de matières premières selon l’invention décrit dans le tableau 2 est fondu. Un mélange comparatif est également fondu. To obtain the target composition 1, the mixture of raw materials according to the invention described in Table 2 is melted. A comparative mixture is also melted.
[Tableau 2] [Table 2]
* Calcin ayant une LOF de 0,25% Pour obtenir la composition cible 2, le mélange de matières premières selon l’invention décrit dans le tableau 3 est fondu. Un mélange comparatif est également fondu. * Cullet with a LOF of 0.25% To obtain the target composition 2, the mixture of raw materials according to the invention described in Table 3 is melted. A comparative mixture is also melted.
[Tableau 3] [Table 3]
* Calcin ayant une LOL de 0,35% *Calcin with an LOL of 0.35%
Pour obtenir la composition cible 3, le mélange de matières premières selon l’invention décrit dans le tableau 4 est fondu. Un mélange comparatif est également fondu. To obtain the target composition 3, the mixture of raw materials according to the invention described in Table 4 is melted. A comparative mixture is also melted.
[Tableau 4] [Table 4]
* Calcin ayant une LOL de 0,5% *Calcin with an LOL of 0.5%
Un bon contrôle du moussage est observé lors de la fusion des mélanges de matières premières selon l’invention, présentant une LOI inférieure à la LOI limite imposée par la relation LOI < (0,22/(l+0,37CB)). Good foaming control is observed when melting the raw material mixtures according to the invention, exhibiting an LOI lower than the limit LOI imposed by the relationship LOI < (0.22/(l+0.37C B )).
Au contraire, la fusion des mélanges comparatifs, qui présentent une LOI trop élevée au regard de la teneur en bore, génère un moussage important. On the contrary, the fusion of comparative mixtures, which have an LOI that is too high in relation to the boron content, generates significant foaming.
Claims
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