【手続補正書】
【提出日】平成16年10月4日(2004.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  ガラス製造用バッチ原料の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  Ｎａ、Ｋのようなアルカリ金属、および／またはＣａ、Ｍｇのようなアルカリ土類金属および／またはＣｅのような希土類の１つ以上のケイ酸塩にもとづく化合物、任意にはこれらの元素の少なくとも２つを組み合わせる混合ケイ酸塩の形の化合物を、シリカと、ＮａＣｌ、ＫＣｌもしくはＣｅＣｌ４のような、該アルカリ金属および／または該アルカリ土類金属および／または該希土類の、ハロゲン化物または硫酸塩または硝酸塩、特に１つ以上のハロゲン化物との転化によって製造する方法において、この転化のために必要な熱が、１つ以上の浸漬バーナによって、少なくとも部分的に供給されることを特徴とする、化合物の製造方法。
【請求項２】  浸漬バーナが、空気、酸素富化空気もしくは酸素の形の酸化剤を供給されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】  浸漬バーナが、天然ガス、燃料油もしくは水素の形の燃料を供給されること、および／または固体型もしくは液体型燃料、特にポリマー、多分塩素化ポリマーを主原料とする炭素材料を含む燃料が該バーナの近くに供給されることを特徴とする、請求項１もしくは２記載の方法。
【請求項４】  少なくとも部分的に浸漬バーナによって作られる燃焼が、シリカおよびハロゲン化物の撹拌を確実にすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】  少なくとも部分的に浸漬バーナによって作られる燃焼が、転化に必要とされる水を生成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】  転化が、ハロゲン化誘導体、特にＨＣｌもしくはＣｌ２、またはＨ２ＳＯ４のような、利用しうる塩化誘導体をさらに生成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】  生成されるケイ酸塩が、ガラス炉用の１つ以上のガラス化しうるバッチ原料としての使用に適合しうるようにするために処理されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】  生成されるケイ酸塩が、ガラス炉に熱間供給されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】  １つ以上の浸漬バーナ（３）、ならびにシリカおよび／またはハロゲン化物（５）もしくは硝酸塩もしくは硫酸塩、および任意に液体もしくは固体型可燃物を、溶融を受ける原料の水準よりも下で導入するための少なくとも１つの手段、特に１つ以上の供給スクリューバッチ投入器（６）の形態の少なくとも１つの手段を備えてなる少なくとも１つの反応器（１）からなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するための装置。
【請求項１０】  反応器（１）の壁（２，４）、特に転化に関する種々の反応物／反応生成物と接触するようにされている反応器（１）の壁（２，４）が、たとえば電鋳型の耐火材料、またはチタンもしくはジルコニウム型の金属ライニングで内張りされた耐火物耐火物材料を備え、またはこれらのタイプの金属にもとづいており、そして好ましくは、少なくとも側壁（４）に関して、水タイプの流体の循環を用いる冷却システムと結合されていることを特徴とする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】  反応器（１）の壁が、およそ立方体、平行六面体もしくは円筒形キャビティを画定していることを特徴とする、請求項９もしくは１０記載の装置。
【請求項１２】  反応器（１）が、塩化流出物を処理するための手段、特にＨＣｌもしくはＣｌ２またはＨ２ＳＯ４を回収するための手段、またはＨＣｌを中和するための手段、および／または固体粒子、たとえば気相流出物からの金属塩化物にもとづく固体粒子を分離するための手段を備えてなることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】  ガラス製造用のガラス化しうるバッチ原料を製造するための、請求項１〜８のいずれかに記載の方法または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１４】  界面活性剤製造用の原料、特にケイ酸ナトリウムＮａ２ＳｉＯ３を製造するための、請求項１〜８のいずれかに記載の方法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１５】  特にシリカおよび硫酸ナトリウムから、沈降シリカの製造用原料、特にケイ酸ナトリウムを製造するための、請求項１〜８のいずれかに記載の方法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１６】  好ましくはシリカと少なくともアルカリ土類金属を含む原料との転化によって、廃棄物、特に有機塩素型の廃棄物をガラス化するための、請求項１〜８のいずれかに記載の方法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１７】  好ましくはシリカと少なくともアルカリ土類金属とを含む原料の転化によって、燃料もしくは類似の炭化水素化合物で汚染された砂を処理するための、請求項１〜８のいずれかに記載の方法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１８】  シリカと、Ｎａ２ＯもしくはＫ２Ｏの型のアルカリ金属酸化物および／またはＣａＯもしくはＭｇＯ型のアルカリ土類金属酸化物および／またはＣｅＯ２型の希土類酸化物とを含むガラスを、ガラス化しうる原料の溶融によって得、ここで該溶融のために必要とされる熱を少なくとも部分的に浸漬バーナによって供給する、ガラスの製造方法において、ＮａもしくはＫ型のアルカリ金属、またはＣｅ型の希土類、またはアルカリ土類金属を含む、ガラス化しうる原料が、少なくとも部分的に、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｅＣｌ４、またはＮａ２ＳＯ４のような、該元素のハロゲン化物、特に塩化物、硫酸塩または硝酸塩の形であることを特徴とする、ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ガラスの製造に用いられうるある種の材料を製造する方法に関する。
【０００２】
本発明に関連して、「バッチ原料」（“ｂａｔｃｈ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ”）は、ガラス炉に供給するための組成物に使用されうるすべての原料、ガラス化しうる（ｖｉｔｒｉｆｉａｂｌｅ）原料、天然鉱石もしくは合成生成物、カレット（ｃｕｌｌｅｔ）の回収から生じる原料等を意味すると理解されるべきである。同様に、「ガラス」（“ｇｌａｓｓ”）は、最も広い意味のガラス、すなわち任意のガラス状マトリックス、ガラスセラミックもしくはセラミック材料を意味すると理解されるべきである。「製造」（“ｍａｎｉｆａｃｔｕｒｅ”）という用語は、バッチ原料を溶融する不可欠の段階、ならびに最終的な形状、特に板ガラス（グレージング）（ｇｌａｚｉｎｇ）、中空容器（ｈｏｌｌｏｗｗａｒｅ）（フラスコおよびビン）、断熱もしくは防音性のために使用される無機ウール（ｍｉｎｅｒａｌ  ｗｏｏｌ）（ガラスウールもしくは岩綿）の形態のガラス、または多分補強に用いられるいわゆる紡織糸（ｔｅｘｔｉｌｅ  ｙａｒｎｓ）の形態のガラスを得る目的で、溶融ガラスを精製／調節することを意図した多分すべての次の／補足な段階を意味する。
【０００３】
本発明は、有意のアルカリ金属、特にナトリウムの含量を有するガラス、たとえば板ガラス（ｆｌａｔ  ｇｌａｓｓ）の製造のために用いられるシリカ−ソーダ−石灰ガラス型のガラスを製造するのに必要なバッチ原料に特に関する。現在、ナトリウムを供給するのにもっとも一般に用いられるバッチ原料は、炭酸ナトリウムＮａ２ＣＯ３であるが、その選択は、不利がないわけではない。なぜなら、一方において、この化合物はガラスの構成成分としてナトリウムのみを供給し、すべての炭素含有部分は、溶融中にＣＯ２の形で分解し、放出される。他方において、それは他と比較して高価なバッチ原料である。なぜなら、それは塩化ナトリウムおよび石灰からソルベー（Ｓｏｌｖａｙ）法によって得られる合成生成物であり、その合成方法は多数の製造段階を含み、あまり省エネルギー的ではないからである。
【０００４】
したがって、ナトリウム源として、炭酸塩ではなく、ケイ酸塩、場合によっては予め調製されたアルカリ金属（Ｎａ）およびアルカリ土類金属（Ｃａ）の混合されたケイ酸塩の形態のケイ酸塩を用いるために、種々の解決策がすでに提案されている。この種類の中間生成物の使用は、ガラスの構成成分を組み合わせて供給し、脱炭素の段階を省くという利点を有する。さらに、それは、全体としてバッチ原料の溶融を速めることを可能にし、またたとえばフランス特許１，２１１，０９８号および１，４６９，１０９号明細書に示されるように、溶融の間にそれらの均一化を促進することを可能にする。しかしながら、この解決法は、このケイ酸塩の製造の問題をもたらし、必ずしも十分に満足すべき合成法を提案しない。
【０００５】
したがって本発明の目的は、すべて受け入れられる確実性、効率およびコストを有する工業的製造を提供するのに特に適した、この種類のケイ酸塩の新規な製造方法を明らかにすることである。
【０００６】
本発明の主題は、第１に、Ｎａ、Ｋのようなアルカリ金属、および／またはＭｇもしくはＣａのようなアルカリ土類金属、および／またはＣｅのような希土類のケイ酸塩を主原料とする化合物を製造する方法である。ここでこのケイ酸塩は、任意にアルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類の中の少なくとも２つの元素を組み合わせている混合ケイ酸塩、特にアルカリ金属を、アルカリ土類金属および／または希土類と組み合わせているケイ酸塩の形である。この方法は、シリカと、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、もしくはＣｅＣｌ４型の、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属および／または希土類の１つ以上のハロゲン化物、特に塩化物（任意に、これらのいくつかを含むケイ酸塩の場合には、ハロゲン化物、特にアルカリ土類金属塩化物）との転化によって、これらの化合物を合成することからなる。ここでこの転化に必要な熱は、少なくとも部分的に、一つ以上の浸漬バーナによって供給される。
【０００７】
本発明の枠組みにおいて、アルカリ／アルカリ土類もしくは希土類の供給源としてのハロゲン化物の一部もしくは全部は、硫酸塩によって、もしくは硝酸塩によってさえ、置換されうる。特に硫酸ナトリウムＮａ２ＳＯ４でありうる。したがって、これらの異なる出発原料（ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩）は、本発明において同等と考えられ、相互に交換可能に用いられる。
【０００８】
「シリカ」（“ｓｉｌｉｃａ”）という用語は、大部分、シリカ（酸化ケイ素）ＳｉＯ２を含む化合物を意味することがここでは理解されるべきである。これは、他の元素もしくは他の少量の化合物を含んでいてもよく、このことは特に砂タイプの天然原料が使用される場合に該当する。
【０００９】
「浸漬バーナ」（“ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  ｂｕｒｎｅｒｓ”）は、発生する「炎」（“ｆｌａｍｅｓ”）もしくはこの炎から得られる燃焼ガスが、転化が起きる反応器内の、転化される原料の実際の広がり（ｍａｓｓ）内においてに現れるようにして作られたバーナをここでは意味すると理解されるべきである。通常、それらは、使用される反応器の側壁もしくは底部と同じ高さに（ｂｅ  ｆｌｕｓｈ）なるように、またはそれらからわずかに突き出す（ｐｒｏｊｅｃｔ）ようにして配置される（ここで炎について非常に単純化して言及しているが、それらは厳密にいえば、頭上バーナ（ｏｖｅｒｈｅａｄ  ｂｕｒｎｅｒｓ）によって作られるものとは同一ではない。）。
【００１０】
このように、本発明は、ゲイリュサック（Ｇａｙ−Ｌｕｓｓａｃ）およびテナール（Ｔｈｅｎａｒｄ）によってすでに提案された化学的転化、すなわちＮａＣｌの炭酸ソーダへの直接転化を工業的規模で利用できるように、特に妥当な技術的解決策をもたらす。水の存在下において高温で、ＮａＣｌのシリカとの反応は、次の反応を伴う：
２ＮａＣｌ＋ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ  →  Ｎａ２ＳｉＯ３＋２ＨＣｌ
その原理は、ケイ酸塩を生成することによって該ソーダを抽出することにあり、その２つの相は混和しないので、平衡はいつもＮａＣｌの分解の方向に移る。
【００１１】
硫酸ナトリウムがＮａＣｌの代わりに使用されると、反応は次のようになる：
Ｎａ２ＳＯ４＋ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ  →  Ｎａ２ＳｉＯ３＋Ｈ２ＳＯ４
実際には、ＳＯ３が最初に生成され、ついで熱および浸漬バーナでの燃焼で生成する水によって、ＳＯ３が硫酸に転化される。
【００１２】
これまで、この反応は、反応物の密接な混合物を製造すること、およびこれらが製造中に再補給されることを確実にすることの困難さに関して、ならびに生成されたケイ酸塩と再び反応させることなしにＨＣｌ（もしくはＨ２ＳＯ４）を排出すること、ケイ酸塩を取り出すこと、および十分な熱エネルギーを供給できるようにすることの困難さに関して、かなりの工程上の問題を引き起した。
【００１３】
この熱エネルギー供給するための浸漬バーナの使用は、これらの困難の大部分を同時に解決する。
【００１４】
実際に、ガラス化しうる材料を溶融してガラスを製造するために、浸漬バーナによる加熱を使用することがすでに提案されている。たとえば、米国特許第３，６２７，５０４号、３，２６０，５８７号もしくは４，５３９，０３４号明細書で言及がなされている。しかしながら、本発明の特殊な関連、すなわち塩からのケイ酸塩の合成において、そのようなバーナの使用は非常に有利である：
【００１５】
−これは、この態様の燃焼が水を生成し、上述のようにこの水が望ましい反応に必須であるからである。このように、浸漬バーナによって、転化に必要な水を、少なくとも部分的にその場で製造することが可能である（ある場合には、水を追加して供給する必要があっても）。さらに、他の出発原料、すなわちシリカおよび塩に水を導入することが確実になり（簡潔のために、用語「塩」（“ｓａｌｔｓ”）は、出発反応物として使用される、アルカリ金属、希土類、そして任意にアルカリ土類金属の塩化物型のハロゲン化物を意味するように使用される）、もちろんこれは反応を促進するために好都合である；
【００１６】
−さらに、浸漬バーナによって生じる燃焼は、反応をうける原料内で、炎のまわりに強い乱流および強い対流運動、および／または各バーナから生じるガスの噴出を生じる。したがって、反応物間の強い撹拌を少なくとも部分的に確実にし、その撹拌はシリカおよび塩のように特に固体（粉末）形態で導入された種々の反応物間の密接な混合を確実にするために必要である；
【００１７】
−さらに、浸漬バーナは、必要とされる場所、すなわち反応をうける生成物の広がりの中に、直接に熱を供給し、したがってエネルギー損失を最小にするので、そしてまた、それらは十分に強力で有効であり、反応物を、溶融／転化に必要な比較的高い温度、すなわち、少なくとも１０００℃、特に約１２００℃の温度にすることができるので、厳密に熱的見地から、特に有利である。
【００１８】
−さらに、それらはＮＯｘ型のガスのいかなる放出をも断然減少させるので、特に環境的に好ましい加熱の態様である。
【００１９】
したがって、あらゆる水準でのこれらのバーナの有効性（混合の品質、優れた熱交換、および反応物の１つがその場で生成すること）は、転化が非常に促進されることを意味すると結論付けられる。これは必ずしも非常な高温を必要としない。
【００２０】
浸漬バーナに供給されるために選ばれる酸化剤は、単に空気であってもよい。しかしながら、酸素富化空気の形、および実質的に酸素だけの形の酸化剤が好適である。高い酸素濃度は、下記の種々の理由で有利である：煙道ガス（ｆｌｕｅ  ｇａｓ）の量が減少する。これはエネルギーの観点から好ましく、また転化が起る反応器の上部構造もしくは屋根に対して原料を投げ出させうるような、反応を受ける原料が過度に流動する危険を回避する。さらに、得られる「炎」が比較的短かく、放射性が高く、それによって溶融／転化をうける原料へ、エネルギーを比較的速く移動させる。
【００２１】
浸漬バーナ用燃料の選択に関して、２つのアプローチが可能であり、それらは代替的、もしくは組み合わされうる：
【００２２】
−燃料油型の液状燃料、または天然ガス型（大部分はメタン）、プロパンもしくは水素を選ぶことができる；
−さらに、炭素を含む固体状燃料、たとえば石炭、または炭化水素、任意に塩素化ポリマーを含む材料を使用することもできる。
【００２３】
浸漬バーナのための酸化剤の選択および燃料の選択は、ケイ酸塩以外の得られる生成物の性質に影響する。このように、バーナが酸素および天然ガスを供給されると、模式的に次の２つの反応が起こる：
【００２４】
（ＮａＣｌからケイ酸ナトリウムを製造するのに望まれる最も簡単な場面から開始しているが、ケイ酸カリウム、ケイ酸セリウム、またはＣａまたはＭｇ等を含むケイ酸を作る場合等の、すべての他の場合にあてはめることができる。）：
（ａ）２ＮａＣｌ＋ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ  →  Ｎａ２ＳｉＯ３＋２ＨＣｌ
（ｂ）ＣＨ４＋２Ｏ２  →  ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ
【００２５】
これらの２つの反応は、単一の反応に結合されうる；
（ｃ）４ＮａＣｌ＋２ＳｉＯ２＋ＣＨ４＋２Ｏ２
→  ２Ｎａ２ＳｉＯ３＋４ＨＣｌ＋ＣＯ２
【００２６】
水素が天然ガスよりも燃料として用いられると、もはやＣＯ２の放出はなく、全体の反応は次のように記載される：
（ｄ）４ＮａＣｌ＋２ＳｉＯ２＋２Ｈ２＋Ｏ２  →  ２Ｎａ２ＳｉＯ３＋４ＨＣｌ
【００２７】
酸素型の酸化剤とともに常に、炭素を含有する固体型燃料が使用されると、次の反応が記載される：
（ｅ）２ＮａＣｌ＋３／２Ｏ２＋Ｃ＋ＳｉＯ２
→  Ｎａ２ＳｉＯ３＋Ｃｌ２＋ＣＯ２
【００２８】
したがって、ここで転化の副生物として生成されるものは、ＨＣｌではなく塩素Ｃｌ２である。
【００２９】
したがって、本発明によって期待される転化は、ハロゲン含有誘導体、特にＨＣｌもしくはＣｌ２（もしくはＨ２ＳＯ４）のような、利用しうる塩素含有誘導体も発生させ、それらは煙道ガス中に見出されることが、これらの種々の反応収支から明らかである。２つの操作法が可能である：
【００３０】
−１つはそれらを流出物として再処理することにある。このように、ＨＣｌを炭酸カルシウムで中和することは可能である。これは、多分使用しうるであろう（たとえば、道路から雪を取り除くために）ＣａＣｌ２を製造することになる；
【００３１】
−他の方法は、工業的規模でＨＣｌもしくはＣｌ２（又はＨ２ＳＯ４）を製造する手段として、本発明による転化を考えることにある。これらの化合物は基礎化学薬品であり、化学産業で広く使用されている（特に、ＰＶＣすなわちポリ塩化ビニル型の塩素化ポリマーの製造の製造に必要な電解的に製造される塩素を、本発明によって製造されたＨＣｌもしくはＣｌ２で置き代えることが可能である。）。したがって、この場合、たとえば、これらの型の塩素化製品を必要とする化学産業の場所に、直接に本発明による方法を実施するための装置を組み入れることによって、それらを煙道ガスから抜き出して（ｅｘｔｒａｃｔ）、ＨＣｌもしくはＣｌ２の工業的生産ラインを作ることが必要である。このように、生成する塩素化誘導体を利用することは、ガラス製造のために必要なアルカリ金属を含むバッチ原料のコストをさらに低下させることを可能にする。
【００３２】
本発明によって製造されたケイ酸塩の第１の販路（ｏｕｔｌｅｔ）は、ガラス製造業に関係する：それらは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を供給する従来のバッチ原料を少なくとも部分的に置き換えること、特にナトリウムに関してＣａＣＯ３をＮａ２ＳｉＯ３で少なくとも部分的に置き換えることによって少なくとも部分的に置き換えることができる。
【００３３】
本発明のケイ酸塩は、したがって、ガラス炉に供給するために使用され得、これは特に２つの異なる方法でなされる：
【００３４】
−第１の方法は、生成したケイ酸塩を処理して、ガラス炉用のガラス化しうるバッチ原料として適合するようにすることからなる；したがって、これは、それらを反応器から抜き出し、通常それらを「冷間」（“ｃｏｌｄ”）で、特にガラス製造分野で知られている方法を用いて粒状化段階を通して、粉末状固相にすることを伴う。したがって、ガラス炉に供給される前のケイ酸塩の適切な成形、および成形されたケイ酸塩の可能な貯蔵／輸送によって、ケイ酸塩製造工程とガラス製造工程との間に完全な分離がある；
【００３５】
−第２の方法は、本発明によって生成されたケイ酸塩を「熱間」（“ｈｏｔ”）で使用すること、すなわち、まだ溶融している状態でガラス炉に供給されるケイ酸塩を製造する前段階を有するガラス製造工程を使用することにある。このように、ケイ酸塩は、ガラス炉に接続された反応器内で製造され得る。この反応器は、溶融した後のガラスを精製／調節することを意図した存在しうる「下流」（“ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ”）区画の反対側で、「上流」（“ｕｐｓｔｒｅａｍ”）区画の一つを構成する。
【００３６】
これらの２つの状況において、ガラス炉は従来の設計でよく（たとえば、浸漬電極を使用する電気溶融炉、横向きのリジェネレータで操作するクラウン（ｃｒｏｗｎ）焼成炉、または浸漬バーナを有する炉を含むガラス製造産業で知られる種々の型の炉）、任意に設計および操業態様を少し変更して、炭酸塩がない、もしくは標準的な溶融工程よりも炭酸塩が少ない溶融工程に適したものにすることができる。
【００３７】
ケイ酸ナトリウム以外のある種のケイ酸塩を本発明によって製造することも、大いに有利であることに留意すべきである。このように、本発明は、ＫＣｌからケイ酸カリウムを製造することを可能にする。これは、「混合アルカリ」ガラスと呼ばれるガラス、すなわちＮａとＫを含むガラスを製造するためのＳｉおよびＫを含むバッチ原料として、少なくとも経済的に非常に有利である。これらのガラスは、タッチスクリーン、テレビスクリーン用ガラス、鉛ガラスおよびプラズマディスプレーパネル用ガラスを製造するのに特に使用されている。
【００３８】
同様に、本発明は、塩化物が酸化物よりも安価である添加物を含有する特殊ガラスの比較的経済的な製造法を可能にする。これはセリウムのような希土類の場合であり、酸化セリウムの存在は、ガラスにＵＶ遮蔽の性質を付与する。またこの種類の希土類は、ハードディスクのための、高い弾性率を有する特殊ガラス組成物にも含有される。このように、本発明は、適度な価格でＳｉおよびＣｅ−ケイ酸セリウム−を含むバッチ原料を有することを可能にする。
【００３９】
本発明のもう一つの付加的利点は、塩化鉄が揮発性であるので、初めに導入されたシリカは、ケイ酸塩への転化の間に、ある程度の脱鉄されるということである：少なくともある量のこのケイ酸塩を使用することによって、このケイ酸塩から製造されたガラスは、この種類のケイ酸塩を全く使用しないガラスよりも、比較的透明になり易い。これは美感的見地からは有利であり、ガラスの太陽光ファクター（ｓｏｌａｒ  ｆａｃｔｏｒ）を増加させ易い（「板ガラス」の用途で）。
【００４０】
本発明によって製造されるケイ酸塩、とくにケイ酸ナトリウムの第２の販路（ガラス炉用のバッチ原料として使用されるもの以外の）は、界面活性剤産業であり、ケイ酸ナトリウムＮａ２ＳｉＯ３は、洗浄粉末／界面活性剤組成物において使用されることが多い。
【００４１】
本発明によって生成されるケイ酸塩（および任意に塩化物誘導体）の第３の販路は、たとえばコンクリート組成物中に用いられる「沈降シリカ」（“ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄ  ｓｉｌｉｃａｓ”）と普通呼ばれる、特殊なシリカの製造である。本発明によって生成されるケイ酸塩は、実際に、本発明による転化によって同じく生成される塩酸ＨＣｌによって有利に酸攻撃を受けて、特定の粒径を有する粒子の形態のシリカを沈降させることができる：意図される粒径は通常、ナノメータのオーダ（たとえば１〜１００ｎｍ）である。
【００４２】
シリカの沈降の間に生成された塩化ナトリウムも、有利に再生され得、特に本発明によるケイ酸製造のための原料として役立つ。これは、本発明の延長であり、「粗い」粒径（たとえば、１μｍ以上）の粒状シリカから開始して、粒状シリカが再び得られるが、再び得られる粒状シリカの粒径はかなり小さい。この制御およびこの粒径は、産業で使用される材料の非常に幅広い用途への道を開く。
【００４３】
特にこの第３の販路のためには、塩化物よりもアルカリ金属硫酸塩を選ぶことがおもしろい：これによれば、ＨＣｌよりも、生成されるケイ酸ナトリウムの酸攻撃に役立つＨ２ＳＯ４が得られる。沈降シリカを製造するために化学産業で使用されるのは、この種の酸である。Ｈ２ＳＯ４は、この特定の場合にはＨＣｌよりも有利である。なぜならば、Ｈ２ＳＯ４は、この生成物の潜在的な腐食源となる、シリカ中の残渣塩化物の存在を避けるからである。
【００４４】
本発明によって沈降シリカを製造する方法は、次の段階を、模式的に示しうる。
【００４５】
−浸漬バーナ（特に酸素ガスもしくは酸素−水素ガス）を備えた炉における、適切な純度のシリカ砂と硫酸ナトリウムとの間の反応。制御された方法で添加されるべき水の量は、燃焼によって発生する水の量に依存する。ケイ酸ナトリウムは、上述の反応によって生成される。ケイ酸ナトリウムは連続的に排出され、生成されたＳＯ３はＨ２ＳＯ４に転化され、下流で回収される。
【００４６】
−適切なＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ比で生成されたケイ酸ナトリウムは、適当な条件（特にｐＨに関して）において、回収された硫酸によって攻撃される。これによってシリカが沈降し、そしてその用途（例えばゴム、タイヤ等のための充填材）に応じた適切な性質を付与するために処理される。
【００４７】
−この反応の間に、ケイ酸ナトリウムが再び生成され、浸漬バーナを備えた炉で濃縮され、ナトリウム源として回収されうる。
【００４８】
この反応は、酸およびナトリウム源に関する限り、「閉じられた輪」（“ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ”）の中で連続的に行なわれる。それは「シリカのふるい」として機能し、砂およびエネルギーを消費するだけである。排煙およびＳＯ３の凝縮からの熱は、たとえば水性溶液を濃縮するのに必要な蒸気を製造するために、熱交換器で回収される。
【００４９】
この種の方法は、ナトリウム以外の他のアルカリ金属（または硫酸以外の誘導体）、または他の元素を使用するときに、非常に類似した方法で適用され、その硫酸塩は熱的に安定で、同一の種類の反応に会う。
【００５０】
該方法のもう一つの有利な適用は、塩素含有廃棄物、特に塩素化ポリマー（ＰＶＣ等）のような塩素および炭素含有廃棄物の処理（最も特に、ガラス化による不活性化）に関する；本発明によれば、浸漬バーナによる溶融は、最終焼焼生成物としてのＣＯ２、Ｈ２ＯおよびＨＣｌを伴ってこの廃棄物を熱分解することができる。ここでこのＨＣｌ（またはＨ２ＳＯ４も）は、前述のとおり、場合によっては中和され、もしくはそのまま利用される。さらに、このような廃棄物は、炭素含有固体燃料としても役立ち得、実際にバーナに注入される燃料の量を減少させうることに注目すべきである（鋳物砂のような、他の種類の廃棄物が含まれうる）。これらの種々の種類の廃棄物の熱分解は、経済的見地から、ここで再び有利である。なぜなら、さらに必要な処理のコストが、本発明によってケイ酸塩を製造するコストから差引かれるからである。実際に廃棄物を熱分解のではなく、廃棄物をガラス化することができる。
【００５１】
このような有機塩素廃棄物の不活性化についての詳細を下記に示す：砂および塩素もしくはその同等物に、有機塩素タイプの固体もしくは液体の廃棄物が添加されうる。石灰、アルミナ（例えば比較的安価な原料であるクレイ）、もしくは他の酸化物のようないくらかの添加剤も添加されうる。したがって、それは実際のガラス化であり、得られるガラス状の材料は、これらの廃棄物中に含まれる可能性のある無機材料をコーティングし、安定化させうる。その後、このガラス化した材料を廃棄することができる。生成する酸は、煙（ｆｕｍｅ）をろ過する吸収塔で回収され得、そして再生されうる。この方法は経済的見地からは非常に有利である。一方において、使用される多くの溶融成分が塩からもたらされ、またガラス化に必要なエネルギーの少なくとも一部が、廃棄物自身によってもたらされる。他方において、これは生成された酸、特にＨＣｌを再生することを可能にする。
【００５２】
異なった種類の燃焼しうる廃棄物を、混合することができる。この用途のために、ケイ素塩中のアルカリ土類金属を富化することが、あるいはケイ素塩をアルカリ土類金属のケイ酸塩のみでつくることが、比較的適切である。これは、廃棄物を不活性にすることを意図しており、高品質ガラスを製造することを意図するものではない。これらのアルカリ土類金属を含有する原料は、アルカリ金属を含有するものより安価であるので、主にアルカリ土類金属ケイ酸塩を使うことが有利である。
【００５３】
本発明の主題は、さらに、本発明による方法を実施するための装置であり、その装置は好ましくは１つ以上の浸漬バーナ、ならびに溶融原料の水準より下に、特に１つ以上の、供給スクリューバッチ投入器の形態で、シリカおよび／またはハロゲン化物（もしくは硫酸塩もしくは硝酸塩のような同等物）を導入するための少なくとも一つの手段、を備えた反応器を含む。優先的に、上述の有機塩素含有廃棄物のような、固体もしくは液体の可燃物を、同様に炉内に導入されうる。反応時間の前に、溶融／反応される生成物の広がりの中に、蒸発しうる出発反応物を少なくとも直接に導入することが可能である：特に塩化ナトリウムＮａＣｌが考慮される。それらの完全な燃焼を得るために、液体もしくは固体可燃物の十分な時間の滞留（ｓｅｊｏｕｒｎ）時間をこのように確実にする。
【００５４】
好適には、反応器の壁は、特に転化に伴う種々の反応物／反応生成物と接触するようにされており、金属ライニングで内張りされた耐火性材料を備える。金属は、特にここではＨＣｌによって起こされる種々の腐食性攻撃に耐えることができなければならない。チタン、同一族の金属、もしくはチタンを含む合金、またはジルコニウムもしくはジルコニウムを含む合金が好適である。有利には、設備は、反応器の内側をすべてその元素で製造され得、後者においては、この種類の金属を主成分とするか、もしくはこの金属の被覆によって表面を保護されるべきであることが明らかとなる（バッチ投入器および浸漬バーナ）。反応器の壁および特に後者の内側のすべての金属部分にとって、ウォータボックス型（ｗａｔｅｒ−ｂｏｘ  ｔｙｐｅ）の流体循環冷却システムと結合しているのが好ましい。さらに壁は、ガラス炉の建設のために用いられる標準的な耐火物を全くもしくはほとんど用いないで、完全に金属でつくられうる。
【００５５】
反応器の壁は、たとえば立方体、平行六面体、もしくは円筒形のキャビティ（正方形、長方形もしくは円形の底面を有する）を画定している。有利には、出発反応物を導入する複数の箇所は、たとえば反応器の側壁に、通常の仕様で、とくにある数のバッチ投入器の形態で分布されて、設けられうる。この供給点の多さは、それらのそれぞれでの反応物の量を制限させ、反応器内で比較的均一な混合を得ることを可能にする。
【００５６】
本発明による反応器は、さらに、塩化流出物を処理するための種々の手段、特にＣｌ２もしくはＨＣｌ、またはＨ２ＳＯ４型の流出物を回収もしくは中和するための手段、および／または固体粒子、特に気体流出物からの金属塩化物を主体とする固体粒子を分離するための手段を備えていてもよい。これらの手段は、煙道に配置されるのが有利であり、反応器からの煙道ガスを抽出する。
【００５７】
最後に、本発明の主題は、さらに、ガラス化しうる原料を溶融することによって、シリカと、Ｎａ２ＯもしくはＫ２Ｏ型のアルカリ金属酸化物、および／またはＭｇＯもしくはＣａＯ型のアルカリ土類金属酸化物および／またはＣｅＯ２型の希土酸化物とを含むガラスを製造する方法である。ここでは、溶融に必要とされる熱は、少なくとも部分的に浸漬バーナに由来する。ここで本発明では、ＮａもしくはＫ型のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはＣｅ型の希土を含むバッチ原料が、少なくとも部分的に、ＮａＣｌ、ＫＣｌもしくはＣｅＣｌ４のような、該元素のハロゲン化物、特に塩化物、または硫酸塩、または硝酸塩の形態である。これは本発明の第２の主要な態様であり、そこではガラスを製造するためにガラス化しうる原料を溶融する実際の工程の間に、上述のように「その場で」ケイ酸が製造されるようにして、すべてが起る。特に、ＮａＣｌで炭酸ナトリウムの全部もしくは一部を置き換えることの経済的利点は明らかである。この場合、ガラス製造と独立に、ケイ酸塩製造に関して、上述のようないくつかの利点がある。すなわちガラス中の比較的少ない鉄含量、得られる塩素化（ハロゲン化）誘導体の利用可能性、廃棄物の熱分解もしくはガラス化という利点を有する。さらに後者は、固体燃料として作用するのにふさわしい場合がある。
【００５８】
本発明は、次の図面によって例示される態様の助力で詳細に説明される。
【００５９】
図１は、本発明によってケイ酸ナトリウムを製造するための模式的な装置を示す。
【００６０】
この図は必ずしも縮尺によるものではなく、はっきりとさせるために非常に単純化されている。
【００６１】
反応器１は、規則的に孔をあけられた四角形の底部２を含み、バーナ３の列がその孔に設けられており、バーナ３は底部２を突きとおして、反応器にわずかに入りこんでいる。バーナは好ましくはチタンで被覆されており、水で冷却されている。側壁も水で冷却され、電鋳耐火物の被覆を含むか、または完全にチタンにもとづく金属で作製されている。反応／溶融を受ける原料の水準５は、側壁を通して供給スクリューバッチ投入器６が反応物がこの水準より下で導入するようにされる。
【００６２】
バーナを含む底部は、側壁よりも厚い電鋳耐火物を有していてもよい。底部はさらに、ケイ酸塩を抜き出すためのタップ孔１０を開けられる。
【００６３】
屋根８は、ムライトもしくはジルコニア−ムライトもしくはＡＺＳ（アルミニウム−ジルコニア−シリカ）型の耐火性材料、またはＨＣｌおよび／またはＮａＣｌに耐性のあるセラミック材料で作られている、つり下げられた平屋根であってもよい。これはＨＣｌを含む煙道ガスに対して不透過性であるように設計されている：この不透過性を確実にするための非制限的な解決策は、中空の六角ピースと、その中に配置される隔離物（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）とからなるハニカム状セラミック構造を用いることにある。したがって不透過性は、耐ＨＣｌ性低温マスティック（ｍａｓｔｉｃ）によって背面上のピース間で得られる。このように、それは金属支持構造を保護する。煙道９も、耐ＨＣｌ性および耐ＮａＣｌ性材料（酸化物耐火物、炭化ケイ素、黒鉛）で製造される。凝縮しやすい固体粒子（金属塩化物）を分離するためのシステム、およびＨＣｌ回収塔が設けられる（これらは図示されない。）。
【００６４】
ケイ酸塩がタップ孔１０によって反応器から抜き出されると、ガラス製造産業もしくはケイ酸ナトリウム界面活性剤産業で用いられる種類の造粒機（図示せず）に運ばれる。
【００６５】
この方法の目的は、ナトリウムが高度に濃縮されたケイ酸塩を、バッチ投入器で砂（シリカ）およびＮａＣｌの混合物を反応器に導入することによって製造することである。ここでこのケイ酸塩は、合計（ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ）に対するＮａ２Ｏのモル比が、公知の方法で定量したときに約５０％である。これらの２つの反応物は別々に導入すること、およびそれらを反応器に導入する前に任意に予熱することができる。
【００６６】
好ましくは、バーナ３は、酸素と、天然ガスもしくは水素とを導入される。
【００６７】
溶融／反応時のバッチの粘度および浸漬バーナ技術によって得られる高い反応速度は、大きい比生産量（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｄｒａｗ）を得ること、すなわちたとえば少なくとも１０トン／日の大きさのオーダーを与えることを可能にする。
【００６８】
最後に、本発明の方法は、ケイ酸塩、とくにケイ酸ナトリウム、カリウムおよびセリウム（またはアルカリ土類のケイ酸塩）を製造する新らしい道を開くものである。必要な変更を加えて（ｍｕｔａｔｉｓ  ｍｕｔａｎｄｉｓ）同一の方法を、ケイ酸塩ではなく、これらの元素のチタン酸塩、ジルコニウム酸塩およびアルミン酸塩（任意にケイ酸塩との混合）を製造するのに用いることも、本発明の範囲内に当たる。
【００６９】
このように、金属、特に遷移金属に属する金属、さらにはＴｉもしくはＺｒのような周期律表ＩＶＢ族に属する金属、またはＡｌのような周期律表ＩＩＩＡ族ので、少なくとも部分的にケイ素を置換してもよい。このような置換の利点は、水に溶解性である生成物が得られることである。特に、転化の間に生成される塩酸を用いることによって、水溶液中でのこれらの生成物の選択的攻撃は、上述のようにシリカ粒子の沈降をもたらすのではなく、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびＡｌ２Ｏ３のような対応する金属酸化物粒子の沈降をもたらす。それらの粒子は、シリカで開始された場合と同様に、通常ナノの大きさであり、産業において多くの適用があり得る。したがって、それらをポリマーおよびコンクリート中に充填剤として使用することも、それらをセラミックもしくはガラス−セラミック材料に組み入れることもできる。特にＴｉＯ２粒子を意図する場合、さらにそれらの光触媒的性質を利用することもできるこれは建築材料、グレージング（ｇｌａｚｉｎｇ）等のための耐汚染性（ｕｎｔｉｓｏｉｌｉｎｇ）の光触媒性被覆に組み入れられうる）。
【００７０】
本発明によってこれらのチタン酸塩、ジルコニウム酸塩、もしくはアルミン酸塩を製造するためには、ケイ酸塩を得るために先に述べられた方法を変更して、ＮａＣｌ型のハロゲン化物と関係する金属の金属酸化物（ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等）とから開始する。
【００７１】
あるいは、転化のための金属含有出発生成物として、酸化物ではなく、該金属のハロゲン化物を直接に使用することも可能である。これは、とくにＴｉＣｌ４、ＺｒＯＣｌ４もしくはＡｌＣｌ３のような塩化物でありうる（金属含有出発生成物として、酸化物および該金属の塩化物の混合物を選ぶこともできる。）。この場合、アルカリ金属を含む原料は、ケイ酸塩を製造するために用いたのと同じＮａＣｌ型のハロゲン化物であり得、この塩は、関係するのがナトリウムアルカリ金属であるときには、ソーダで補充もしくは置き換えられる。
【００７２】
「沈降シリカ」の場合と同じように、本発明による方法のこの延長は、工業材料において他の用途に供給するために、金属酸化物の粒径を変更、とくに減少する手段として考慮されうる。
【００７３】
本発明が廃棄物を再生できることにも注目すべきである。特に、石油流出（ｏｉｌ−ｓｐｉｌｌｓ）で汚染された砂を浄化／処理するのに使用され得、本発明の枠組においてシリカに代わる出発原料として、この汚染された砂を集めることは、下記の２つの大きな利益をもたらす：
【００７４】
−第１に、砂が、有機可燃性廃棄物（燃料、炭化水素化合物）と一緒になっている。
【００７５】
−第２に、他の浄化方法が非常に長くかかり、非常に高価である場合に、この方法は、汚染された砂の海岸および海浜を簡単な方法で浄化する。このように本発明による方法は、燃料をすっかり除去する。この種類の用途において、アルカリ金属ケイ酸塩もしくは、主にアルカリ土類金属を含むケイ酸塩を製造することが有利である：上述のような塩素／有機廃棄物を不活性にするための用途と同様に、アルカリ金属を含有する原料よりも、アルカリ土類金属を含有する原料を使用することが、経済的に比較的興味ぶかい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によってケイ酸ナトリウムを製造するための模式的な装置を示す。