Способ получения гранул из порошковых материалов

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Настоящее изобретение относится к способу получения гранул посредством влажного способа с применением порошковых материалов, в частности сырьевых материалов для производства стекла. Способ по изобретению содержит следующие последовательные стадии: (i) порошковые материалы, которые должны быть гранулированы, делятся по меньшей мере на две порции, первую и вторую порции; (ii) связующая жидкость добавляется к первой порции порошковых материалов;(iii) полученная первая смесь агломерируется в грануляторе, как, например, с получением гранул(a); (iv) вторая порция порошковых материалов добавляется в гранулятор; и (v) полученная новая смесь агломерируется в грануляторе, как, например, с получением гранул (b). С помощью указанного последовательного способа грануляции получают гранулы с уровнем влажности,который гарантирует устойчивость указанных гранул и простоту обращения с указанными гранулами, благодаря исключению стадии сушки.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АГК ГЛАСС ЮРОП (BE); АРК ИНТЕРНЕШНЛ (FR) Область изобретения Настоящее изобретение относится к способу изготовления гранул из порошковых материалов, в особенности из сырья для получения стекла (или материалов, способных превращаться в стекло). Более конкретно, изобретение относится к усовершенствованному способу влажной грануляции порошковых материалов для изготовления стекла, в котором полученные гранулы предназначены для последующей загрузки в плавильную печь. Описание решений известного уровня техники В производстве стекла стоимость энергоресурсов представляет значительную часть общих производственных затрат. Для снижения потребления энергии при производстве стекла, в частности, посредством улучшения кинетики плавления сырья в печи (скорости плавления, гомогенности) ранее были предложены различные виды способов, среди которых наиболее известны предварительный нагрев сырьевых материалов остаточным теплом газов, исходящих от печи, и/или грануляция упомянутых сырьевых материалов. В частности, грануляция представляет собой предпочтительный способ, так как она позволяет удовлетворительным образом уменьшить сложность нагрева порошковых сырьевых материалов внутри печи, что является результатом низкой теплопередачи, а также преждевременного расплавления наиболее плавких компонентов шихты. Расплавление и/или переплав сырьевых материалов, способных превращаться в стекло, в виде гранул является более быстрым и в то же время обеспечивает расплавленному стеклу лучшую гомогенность. Более того, очевидно проще работать с гранулами, чем с исходным веществом в виде порошка. Более того, способ грануляции более предпочтителен, так как он позволяет предотвратить риск отделения различных составляющих либо во время хранения в контейнерах или бункерах под воздействием гравитации, либо на ленте конвейера в результате вибраций; и рассеивание так называемых "тонких" частиц превращаемого в стекло сырьевого материала (пыли) и все соответствующие последствия этого,сказывающиеся на выходе плавильной печи, а также на сроке службы свода печи. Более того, этот недостаток имеет воздействие на окружающую среду, так как измельчнная пыль может создать проблемы,связанные с загрязнением воздуха. Классическая грануляция порошковых материалов проводится известным образом, в грануляторе,посредством добавления к сырью в виде порошка для производства стекла связующей жидкости, обычно воды, в которую часто добавляют каустическую соду в качестве добавки. Эта связующая жидкость необходима для формирования гранул, так как она выступает в качестве смазывающего вещества и способствует агломерации смеси. Это то, что относится к "влажной грануляции". Обычно для эффективной грануляции порошковых материалов применяется содержание воды в диапазоне от 7 до 14 мас.% по отношению к загруженному гранулируемому материалу, и оптимально оно составляет более 10 мас.%. Были протестированы несколько вариантов с учетом природы и количества связующей добавки, способа, которым связующая жидкость добавляется в порошковый материал, и т.д. (см., в частности, патенты FR 1556285, US 3969100 и US 4031175). Тем не менее, в процессе влажной грануляции, как только гранулы сформированы, они должны быть высушены для того, чтобы гарантировать их стабильность при последующей обработке, а также для предотвращения их разрушения при загрузке в плавильную печь, в результате сильного испарения содержащейся в гранулах воды. Содержание воды в сырьевых материалах, используемых для изготовления стекла и предназначенных для загрузки в плавильную печь в виде гранул, обычно составляет от 2 до 6 мас.%. Стадия сушки "влажных" гранул проходит, например, в сушильной камере в виде вращающегося барабана или в сушилке с псевдоожиженным слоем и позволяет получить "сухие" гранулы с оптимальным содержанием воды. Традиционный способ получения сухих гранул с применением процесса влажной грануляции, в силу вышесказанного, нуждается в двух весьма различных стадиях (грануляции и сушки) и, следовательно,необходим гранулятор, не зависящий от сушильной камеры, так же как и вытекающие из этого дополнительные стадии (перемещение). Таким образом, данный процесс обладает некоторыми недостатками,связанными преимущественно с перемещением. На самом деле дополнительные стадии, касающиеся перемещения от гранулятора к сушке, являются достаточно сложными. Порошковые материалы, к которым добавляется связующая жидкость, сильно "прилипают", и с влажными гранулами, промежуточными продуктами в этом способе тяжело обращаться и удалять их из гранулятора; влажные гранулы обладают низкой прочностью, и потому они часто разрушаются во время транспортировки в сушильную камеру, а также во время сушки. Вдобавок, основным недостатком данного способа является энергия, необходимая для сушки влажных гранул, и она снижает выигрыш в энергии, полученный в конкретном случае вследствие грануляции стеклянных сырьевых материалов для получения стекла. Также имеется один комплект оборудования для грануляции и сушки, но эти две стадии все же не могут проводиться одновременно и должны проводиться последовательно. Даже если была возможность преодолеть хотя бы частично недостатки, связанные с обращением и транспортировкой, данный вид оборудования ни в коем случае не устраняет главный недостаток, связанный с затратами энергии на сушку. Цели изобретения Целью изобретения, в частности, является устранение недостатков известного уровня техники посредством решения технической проблемы (технических проблем), т.е. потребления энергии и дополнительных манипуляций, требуемых для стадии сушки. Более конкретно, целью настоящего изобретения по меньшей мере в одном из его вариантов выполнения является обеспечение эффективного способа влажной грануляции, который позволит исключить стадию сушки вместе с описанными выше недостатками. Еще одной целью изобретения по меньшей мере в одном из его вариантов выполнения является обеспечение такого способа влажной грануляции, который позволяет получать гранулы с таким уровнем влажности, который гарантирует их стабильность и простоту обращения, а также относительно низкое остаточное содержание тонких негранулированных частиц. Наконец, целью настоящего изобретения является предоставление упрощенного и экономичного решения недостатков известного уровня техники. Сущность изобретения Согласно конкретному варианту выполнения изобретения изобретение относится к способу изготовления гранул из порошковых материалов. Согласно изобретению способ изготовления гранул из порошковых материалов содержит следующие последовательные стадии: порошковые материалы, которые должны быть гранулированы, делятся по меньшей мере на две порции: первую порцию и вторую порцию; связующая жидкость добавляется к указанной первой порции порошковых материалов; полученная таким образом первая смесь агломерируется в грануляторе с получением гранул (а); вторая порция порошковых материалов добавляется в указанный гранулятор; полученная новая смесь агломерируется в грануляторе с получением гранул (b). Таким образом, в результате способа по изобретению может быть предоставлено решение, позволяющее исключить недостатки способа влажной грануляции известного уровня техники, и указанные технические проблемы могут быть решены. На самом деле авторы показали, что стадию сушки, традиционно применяемую согласно известному уровню техники, можно исключить при помощи организации стадии грануляции особым способом. Следовательно, изобретение основывается на полностью новом и патентоспособном подходе, т.к. оно позволяет получать гранулы, обладающие необходимым содержанием влаги, в грануляторе в конце способа по изобретению, без необходимости дополнительной стадии сушки, приводящей к соответствующим недостаткам. Согласно способу по изобретению порошковые материалы, которые подвергаются грануляции, разделяются по меньшей мере на две порции: первую порцию и вторую порцию. В одном из конкретных вариантов выполнения изобретения первая порция порошковых материалов обладает составом, идентичным составу второй порции порошковых материалов. В этом случае способ изготовления гранул согласно изобретению относится к "гомогенной грануляции". В еще одном конкретном варианте выполнения изобретения первая порция порошковых материалов обладает отличным от второй порции порошковых материалов составом. В этом случае способ изготовления гранул согласно изобретению относится к "гетерогенной грануляции". В этом виде грануляции,следовательно, существует возможность выборочно комбинировать конкретные компоненты порции порошковых материалов внутри одной и той же гранулы. В конкретном случае, когда порошковые материалы формируются из материалов, способных превращаться в стекло, этот вид гетерогенной грануляции позволяет в дальнейшем улучшить некоторые параметры расплавления, как, например, дополнительное повышение эффективности плавления или более значительное снижение сепарационного действия. На самом деле, селективная разбивка на порции сырьевых материалов, способных превращаться в стекло, позволяет контролировать маршруты реакций в трехкомпонентной системе CaO-Na2O-SiO2, как описано в патентной заявке US 2005/0022557 А 1. В данной заявке некоторые сырьевые материалы комбинируются в первую порцию гранул, а другие сырьевые материалы комбинируются во вторую порцию гранул. Две порции гранул затем просто объединяются перед загрузкой в печь. Этот способ селективной разбивки на порции тем самым приводит к двум отдельным грануляциям и, следовательно, увеличивает число проводимых стадий и манипуляций. Предпочтительно способ изготовления гранул согласно изобретению позволяет осуществить гетерогенную грануляцию порошковых сырьевых материалов за одну операцию грануляции, с формированием гранул, каждая из которых содержит по меньшей мере две различные и локализованные композиции сырьевых материалов внутри них. Другие признаки и преимущества изобретения должны стать более ясными после следующей части описания, где приводятся предпочтительные варианты выполнения изобретения, представленные для иллюстрации и не являющиеся ограничивающими. Описание варианта выполнения изобретения Способ по изобретению представляет собой способ получения гранул из порошковых материалов. Под порошковым материалом понимается соединение, которое находится в виде порошка и содержит значительную часть так называемых "тонких" частиц. Средний диаметр этих тонких частиц обычно меньше 100 мкм. Согласно изобретению порошковые материалы, которые подвергаются грануляции, обладают содержанием воды в диапазоне от 0 до около 4 мас.%. Порошковые материалы, подвергающиеся грануляции, предпочтительно имеют содержание воды между 0 и около 1 мас.%. Согласно конкретному варианту выполнения изобретения порошковые материалы формируются из сырьевых материалов, предназначенных для изготовления стекла в плавильной печи, или материалов,способных превращаться в стекло. Как правило, такие материалы, способные превращаться в стекло,содержат, среди прочего, другие вещества, кварцевый песок, известняк, доломит, оксид алюминия, полевой шпат, карбонат натрия. Другие компоненты также часто присутствуют в этих материалах, способных превращаться в стекло, как, например, пигменты (оксиды железа, кобальта, хрома) и так называемые способствующие образованию элементы (PbO, MgO, ZnO, BaO). В случае данного варианта выполнения гранулы, полученные с помощью способа по изобретению, предназначены для последующей загрузки в плавильную печь либо сразу после их изготовления, либо после периода хранения. В соответствии с изобретением порошковые материалы, подвергающиеся грануляции, делятся по меньшей мере на две порции: первую порцию и вторую порцию. Предпочтительно, чтобы первая порция порошковых материалов составляла по меньшей мере 25 мас.% от гранулируемых порошковых материалов. Также предпочтительно, чтобы она составляла максимум 75 мас.% от гранулируемых порошковых материалов. Грануляция в соответствии с изобретением может проводиться на грануляторе любого известного типа, как, например, барабанный гранулятор, дисковой гранулятор или гранулятор-смеситель, такой как гранулятор-смеситель лопастного типа, турбинного типа, двухконусного типа, ленточного типа и т.д. Связующая жидкость, применяемая в настоящем изобретении, предпочтительно содержит воду. Предпочтительно она также содержит одну или более добавок. Примерами подходящих упомянутых связующих жидкостей являются водный раствор каустической соды, силиката натрия или другой натриевой соли. Особенно предпочтителен водный раствор силиката натрия. Связующая жидкость может сначала быть добавлена к первой порции сырьевых материалов в смесителе. Полученная таким образом влажная смесь затем подается в гранулятор. В соответствии с изобретением связующая жидкость предпочтительно добавляется непосредственно к первой порции порошковых материалов в грануляторе. Связующая жидкость по изобретению может быть добавлена к первой порции порошковых материалов классическим образом, посредством атомизации или распыления в гранулятор. Количество связующей жидкости, добавляемое к первой порции порошковых материалов, находится в диапазоне между 8 и 20 мас.% от указанной первой смеси. Количество связующей жидкости, добавляемое к первой порции порошковых материалов, предпочтительно находится в диапазоне между 8 и 16 мас.% от указанной первой смеси. Связующая жидкость и первая порция порошковых материалов образуют внутри гранулятора указанную первую смесь. Согласно изобретению первая смесь, полученная из связующей жидкости и первой порции порошковых материалов, утрамбовывается в грануляторе. В ходе этой стадии смесь активно перемешивается,порошковые материалы агломерируются и, таким образом, формируются гранулы, называемые "влажными" (по сравнению с гранулами (b), полученными на последней стадии способа), гранулы (а). Смесь может быть нагрета (обычно до температуры, например, между 70 и 80 С) перед уплотнением. Когда влажные гранулы (а) сформированы, вторая порция порошковых материалов добавляется в гранулятор к упомянутым гранулам (а). Гранулы (а) и вторая порция порошковых материалов образуют указанную новую смесь внутри гранулятора. В соответствии с изобретением новая смесь, полученная из гранул (b) и второй порции порошковых материалов, агломерируется в грануляторе. Гранулы (b), называемые "сухими" (по сравнению с гранулами (а, формируются в результате этой стадии. Новая смесь может также быть нагрета (обычно до температуры, например, между 70 и 85 С) перед уплотнением. Гранулы (b) в соответствии с изобретением обладают средним содержанием воды в диапазоне между 2 и 6 мас.%, что идеально для манипуляций с ними и их механической устойчивости. Гранулы (b) предпочтительно обладают содержанием воды в диапазоне между 3 и 5 мас.%. Гранулы (b) согласно настоящему изобретению варьируются по размеру в диапазоне от 0,1 до 8 мм. Под размером понимается наибольший размер гранулы. В варианте выполнения изобретения первая порция порошковых материалов обладает отличным от второй порции порошковых материалов составом, таким образом, осуществляется гетерогенная грануляция. В данном варианте гомогенные гранулы (а) состава А сначала формируются из первой порции порошковых материалов состава А. Вторая порция порошковых материалов состава В затем добавляется в гранулятор, и получаются гетерогенные гранулы (b). Они сформированы из "ядра", обладающего составом А, окруженного оболочкой состава В. В соответствии с этим вариантом выполнения изобретения партия гранулируемых порошковых материалов может быть разделена на более чем две порции с целью получения гетерогенных гранул, обладающих ядром, окруженным несколькими различными оболочками. Другие преимущества и признаки станут более понятны после описания неограничивающих примерных вариантов выполнения способа по изобретению. Примеры согласно изобретению Пример 1 (гомогенная грануляция) - гранулы были изготовлены в соответствии со способом по изобретению, при следующем составе порошковых материалов: Начальное содержание воды исходного сырья меньше 1 мас.%. Сырь было разделено на две порции с одинаковыми составами: первая порция составляла 45 мас.% от исходного сырья, и вторая порция составляла 55 мас.% от исходного сырья. Первая порция была загружена в вращающийся барабанный гранулятор. Водный раствор силиката натрия Na2OxSiO2H2O, где х = от 3,4 до 2,5 мас.%, был добавлен в гранулятор посредством распыления,в то время как гранулятор был в режиме вращения. Количество добавленного силиката натрия составляло 10 мас.% относительно смеси раствора и первой порции сырьевого материала, период вращения гранулятора составлял около 10 мин. Таким образом, были получены "влажные" гранулы. Вторая порция была затем загружена к первым гранулам, сформированным в грануляторе, пока гранулятор был в режиме вращения. В этот раз период вращения гранулятора составлял около 2 мин. Таким образом, были получены гранулы, обладающие средним содержанием воды 4,5 мас.%. Их размер варьировался от около 0,1 до около 5 мм. Они обладали хорошей стабильностью и удовлетворительной прочностью при обращении и во время хранения с течением времени. Более того, количество "тонких" частиц, представленных в грануляторе в конце способа грануляции, было очень низким. Пример 2 (гетерогенная грануляция) - гранулы были получены с помощью того же способа, что и в примере 1, но при следующем составе порошковых материалов: Начальное содержание воды в исходном сырье меньше 1 мас.%. Первая порция сырьевых материалов, составляющая 34 мас.% от исходного сырья, имела следующий состав: Количество добавленного 2,5 мас.% водного раствора силиката натрия составляло 12 мас.% от смеси раствора и первой порции сырьевых материалов. Оставшаяся вторая порция, составляющая мас.% от исходного сырья, имеет отличный от первой порции состав: Таким образом, получены гетерогенные гранулы со средним содержанием воды около 4 мас.% и варьирующиеся по размеру в интервале от около 0,1 до около 4 мм. Эти гранулы состоят из ядра, состоящего из песка и известняка, окруженного оболочкой, состоящей преимущественно из песка и карбоната натрия. Количество тонких частиц, присутствующих в грануляторе в конце процесса грануляции, также очень мало. На самом деле, исходная партия порошковых материалов обладала высоким процентным содержанием тонких частиц (средний диаметр 100 мкм), порядка 50 мас.%. После грануляции в соответствии с изобретением это процентное содержание составляло около 8 мас.% от конечных гранул примера 2. Примеры 1 и 2 ясно показывают, что изобретение обеспечивает эффективный способ влажной грануляции, который уменьшает и на самом деле исключает необходимость стадии сушки. Были получены гранулы с содержанием воды, идеальным для легкой работы с ними и их механической устойчивости, а также с относительно низким остаточным содержанием тонких негранулированных частиц, с применением только гранулятора без сушилки. Также стало возможно получить гетерогенные гранулы, которые обеспечивают селективное формирование партий, применяя единственную операцию грануляции. Подразумевается, что данное изобретение не ограничено приведенными выше примерными вариантами выполнения изобретения, и различные варианты выполнения настоящего изобретения могут также применяться без выхода за рамки изобретения, определенные формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения гранул из порошковых материалов, отличающийся тем, что он содержит следующие последовательные стадии: порошковые материалы, которые должны быть гранулированы, делятся по меньшей мере на две порции: первую порцию и вторую порцию; связующая жидкость добавляется к указанной первой порции порошковых материалов; полученная таким образом первая смесь агломерируется в грануляторе с получением гранул (а); вторая порция порошковых материалов добавляется в указанный гранулятор; полученная новая смесь агломерируется в грануляторе с получением гранул (b),где указанная первая порция порошковых материалов составляет самое большее 75 мас.% от порошковых материалов, которые должны быть гранулированы, и где гранулы (b) имеют содержание воды в интервале между 2 и 6 мас.%. 2. Способ по предшествующему пункту, отличающийся тем, что порошковые материалы формируются из сырьевых материалов, предназначенных для получения стекла в плавильной печи. 3. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанная первая порция порошковых материалов составляет по меньшей мере 25 мас.% от порошковых материалов, которые должны быть гранулированы. 4. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что связующая жидкость содержит воду. 5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что связующая жидкость содержит одну или более добавок. 6. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество добавляемой связующей жидкости находится в интервале между 8 и 20 мас.% от первой смеси. 7. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество добавляемой связующей жидкости находится в интервале между 8 и 16 мас.% от первой смеси. 8. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что гранулы (b) имеют содержание воды в интервале между 3 и 5 мас.%. 9. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанная первая порция порошковых материалов имеет состав, идентичный составу указанной второй порции порошковых материалов. 10. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанная первая порция порошковых материалов имеет состав, отличный от состава указанной второй порции порошковых материалов.