(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融したガラス状材料を搬送するための少なくとも一つのチャンネルを含むブラントにおいて、溶融したガラス状材料を繊維化する技術により得られたミネラルウールを製造するために、プラントにおけるスクラップをリサイクルする方法であって、前記プラントは、前記溶融したガラス状材料を製造する炉と、少なくとも１つのデリバリーチャンネルと、繊維化装置とを含み、前記デリバリーチャンネルは前記炉と前記繊維化装置との間に配置され、前記ガラス状材料を繊維化装置に搬送するものであり、前記スクラップは、有機物を含有し、揮発性もしくは燃焼性材料または前記ミネラルウールの融点以下の融点を有する材料からなることと、それが断片からなることと、該断片は前記デリバリーチャンネルの中に導入されることとを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記スクラップがミネラルウールベースであることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記スクラップは、前記ガラス状材料が少なくとも１０００℃である領域において前記チャンネルの中に導入されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の方法であって、前記スクラップの断片の最大寸法が１０ｃｍであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の方法であって、再循環されるスクラップの比率が約４重量％である方法。
【請求項６】
溶融したガラス状材料を繊維化する技術により得られたミネラルウールを製造するために、有機物を含有するスクラップをリサイクルする方法を実施するための装置であって、この装置は、繊維化機械と、溶融したガラス状材料を製造する炉に連結され溶融ガラス材料を直接この繊維化機械に搬送するデリバリーチャンネルと、前記チャンネルの上流に適合され、スクラップをデリバリーチャンネルに送るためのホッパとを含み、このホッパは圧力隔離フィードシステムを備え、前記デリバリーチャンネルは前記溶融したガラス状材料を製造する炉と前記繊維化装置との間に配置され、前記ガラス状材料を繊維化装置に搬送するものであることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記チャンネルに適合された煙突を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の装置であって、前記フィードシステムは、特にダンパーを備えたロックを含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の装置であって、前記フィードシステムは、スクラップを、それ自身が圧力隔離手段として作用するように使用することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載の装置であって、少なくとも一つのバブラーを備えていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ミネラル繊維を製造する技術に関し、更に明確には、製造工場におけるスクラップのリサイクルに関する。
現代の世界では、環境に優しい方法により操作可能な産業への関心が、何れかの手段による、全種類のスクラップをリサイクルする方法を見出すことにおける研究を促進している。従って、各産業は、それ自身のスクラップのみならず、一般的に、どのような源からであろうと、何れのスクラップについてもリサイクルしようと努めている。
ミネラル繊維産業、特に、主に絶縁体を意図する様々なタイプのウール（即ち、グラスウールまたはロックウール）を製造する産業は、種々の製造工程でスクラップを産出している。このスクラップを、「セルフ・リサイクリング（self-recycling）」と称することが可能な運転手段により、リサイクルできるということは重要である。しかしながら、他のスクラップ源からのスクラップおよび如何なるミネラル繊維をも全く含有しないスクラップであってさえもリサイクルすることは有利である。そこで、このリサイクルを「ヘテロリサイクル（heterorecycling）」と称してよい。
主に絶縁体を意図するウールマットは、産業規模では２ステップ処理により製造され、この処理は、第一に、実際の繊維を、融解ガラス質物質を延伸および凝固することにより製造することと、続いて、互いに接着する超多数繊維に結合させてマットを形成することとを具備する。この２ステップの間に、該ガラスまたはロック繊維が、第２のステップの最後に重合されるであろうバインダーと共に噴霧される。一旦、該マットが完成すれば、即座に使用できる製品を形成するために実施されるべき最終作業が残っている。特に、該リボンの長手方向エッジを、それらをよりはっきりさせるために切り取らねばならない。この作業は、再利用が望まれるスクラップ（即ちマットのエッジ）を産出する。同様に、パネルまたはロールの二次的な使用に由来する幾つかのトリミング類は、リサイクル可能であることが有利である副産物を構成する。これらは、例えば、種々のフェイシングを伴なうパネル、ガラス織布、クラフトペーパー、プラスチックフィルム等である。これらのパネルは所望する品質を満たすとは見なされず、また、製造ラインの最終検閲時に不合格とされるか、または満足しない顧客により返品されていた。
ロックウールの製造における様々な源からのスクラップをリサイクルする種々の技術がある。これらの技術は、生産時における、そのスクラップの導入される時期により区別される。
ミネラルウール製造プロセスは、２つの群、即ち、グラスウールの製造といわゆる「ロック」ウールの製造とに分けることができる。最初のプロセスでは、グラス組成物（特に酸化物の混合）を構成するバッチ（または原材料）は、十分に制御された条件において炉の中で加熱され、次に、融解ガラス質物質は遠心機（例えば、特許ＥＰ−Ｂ−０，０９１，８６６に記述される）に導かれ、個々の繊維が製造される。ロックウールの製品を意図した融解ガラス質物質の製造は、一般的に完全に異なる方法により実施される。バッチ［玄武岩、ブラスト・ファーネイススラグ（blast-furnace slag）等の種々のタイプのロック］を燃料（石炭）と同時にクーポラ炉の上部から導入する。バッチが落とし入れられると、融解し、均質になる。融解ガラス質物質は底部に収集される。この物質は、繊維化する機械、例えば、「エクスターナル・セントリフュージング（external centrifuging）」マシンとして知られ、例えば特許出願EP-A-0,059,152に記載される機械に導かれる。この機械はまた、個々のミネラル繊維類を製造する。
スクラップを再導入するために最も広く使用される方法は、樹脂の手段により結合し、マットを形成するために、個々の繊維をまとめる時期に使用される。一般的な単一の繊維源を使用する、上述の第二のプロセスにおいて、該トリミングは、受容ホッパーに注入するフレークの形態であり、このフレークは最初のマットを形成する穿孔ベルトのコンベアー上の新しい繊維と同時に吸い込まれ落ちる。一連の幾つかの繊維・製造単位を使用する他のプロセスでは、２つの技術が使用されてきた。即ち、前記コンベアー（２つの繊維・生成・ヘッドの間）の上、または特許FR2,559,793に記載された技術に従って、直接的に１以上の受容ホッパーの中の何れかに、フレークの形態にあるトリミングを導入する技術である。
ミネラルウール製造ラインの受容ホッパーに再導入できるリサイクルされるべき物質の量は、変更してよく；特に、これは、製造された製品の夫々の密度とリサイクルされるべき製品の密度に依存する。これはまた、製造下の製品が意図する市場にも依存する。これにより可能な場合に、導入され得る量は、非常に少ないものとなり、リサイクルが望まれるスクラップの全てを吸収することは不可能になり、ミネラル繊維にのみ基づくものにすらなることもある。
スクラップをリサイクルするために使用されるもう一つの技術は、スクラップを該バッチと共に再導入することからなる。該技術は、ガラス炉（グラスウール用）、またはクーポラ炉（ロックウール用）の何れが必要であるかに依存して異なる。第一の場合、スクラップは、バッチと同時に導入される。炉は、一般的に、その表面が、粉末状のバッチにより完全に覆われる電気炉である。特許出願ＦＲ２，１９９，８５６は、とりわけ、硫酸塩または硝酸塩を添加することにより、有機物質の燃焼による還元効果を補償することを提案している。実際に、ミネラルウールをそのバインダーと共に融解ガラス質物質のバッチに添加することは、該ガラス製品を顕著に崩壊するということが知られている。発泡およびスキンニングが生じる可能性があり、このことは非常に問題であり、また、繊維化作業を崩してしまう。
特許ＵＳ−Ａ−４，４２２，８６２は、該炉からのガスによりバインダーを燃焼させるために、バッチの表面にガラススクラップを置くことを提案している。この巧妙な技術は、粉末のバッチの適用範囲が均一でない場合であって、且つ適用範囲が薄い点、またはホルショリ（fortiore；適用範囲が不在である）である点においては、信頼性が殆どなく、スクラップは、前述の欠点と共に該炉に直ちに落ちる［ガラスを製造する間に生じる繊細な化学現象の制御不能な妨害が観察されている］。更に、バッチの適用範囲が厚い場合には、それはその上に置かれたスクラップを顕著に覆い、且つ該バインダーが燃焼しきる保証もない。
ロックウールの製品を意図した融解ガラス物質を製造するために使用されるクーポラ炉において、通常では、粉末状バッチを、先ず第一に、それをブリケットの形態に凝集することにより導入する。この技術はまた、クーポラ炉を出た炉筒ガスから回収された粉末状スクラップをリサイクルするためにも使用され、また、それはミネラル繊維類を基にしたスクラップのリサイクルにも使用される。ブリケットを製造する技術は非常に費用の掛かるものなので、これが利用できる唯一の技術である場合にのみに、その使用を制限することが試みられている。ブリケットの製造等の追加的な中間作業が必要とすることなく、直接的なスクラップのリサイクルを可能にする技術を使用することは有利であろう。
繊維スクラップをリサイクルするための一つの最終的な技術が存在するが、これはスクラップをバッチと共に再導入する点で共通した技術、即ち、いわゆるオキシメルト技術（OXYMELT technique）である。これは、ミネラル繊維をベースとする残渣からガラスを製造し、このガラスを、それが通常のカレットである場合と同様にしてバッチに添加することからなる。スクラップ中のバインダおよび他の有機残渣は酸素中で消却され、繊維材料はバーナーを用いて溶融される。冷却の後、得られたガラスは他のバッチ材料に添加してリサイクルしてもよい。この操作のエネルギーバランスは、再融解しなければならない冷却されたガラスのみが得られる点で好ましくない。
溶銑炉を用いてロックウールを製造するに当たり、ガラスの製造中にスクラップをリサイクルする方法もある。この方法には、溶銑炉の底部において、バーナー内にスクラップを再導入することが含まれる。酸化気体が導入されるのがこの時点であり、この気体は、炭素と結合し、熱を提供し、熱がロックウールを溶解する。特許出願ＥＰ−Ａ−０，６１１，２１２には、単に、重力下において、粉体に減じられた（reduce）スクラップが、ダクト内導入される方法であって、前記ダクトが溶銑炉の「送風箱」を溶銑炉の内部に連結しているものが記載されている。しかしながら、この非常に効率的な方法は、スクラップの調製を必要とする。なぜならば、狭い管内に容易に導入されるように、減じて、非常に小さい断片にする必要があるからである。
本発明の目的は、上述したスクラップ−リサイクル化方法を、より経済的でありかつ大量のリサイクルされるべきスクラップが得られるより単純な技術に置換することである。
本発明は、少なくとも１の、ガラス状材料を配達するためのチャンネルを具備するプラントにおいて溶融状態にあるガラス材料を繊維化させる技術を用いて得られたミネラルウールを製造するためのプラントにおいて、スクラップのリサイクル化のためのプロセスを提供するものである。前記プロセスにおいて、スクラップは、揮発性もしくは可燃性材料又はミネラルウールの融点とせいぜい等しい融点を有する物質を含有するものであり、スクラップが断片から構成され、および断片がデリバリーチャンネル内に導入されるものである。
本発明のプロセスは、溶融状態にあるガラス状材料が、その製造場所（溶鉱炉又は溶銑炉）と繊維化機との間を移動する何れもの場所においても、スクラップ、特に、ミネラルウールに基づくスクラップのリサイクル化の問題点を見事に解決する。
好ましくは、スクラップは、ガラス状材料の温度が少なくとも１０００℃にある区域内のチャンネル内に導入される。
また、スクラップの断片の最大サイズは、１０ｃｍであり、有利には、リサイクルされたスクラップの重量による割合が約４％である。
本発明の実施のための条件が、非常に有利でありかつ実現が容易であることが分かるであろう。
本発明は、本発明のプロセスを実施するための装置も提供する。この装置には、チャンネルの上流部に配置されるホッパーが含まれ、このホッパーは、圧力隔離供給システム（pressure-isolation feed system）が備えられている。
一つの態様において、圧力隔離供給システムは、圧力隔離手段としてスクラップ自体を用い、他の態様において、供給システムは、ロック（lock）、特にダンパーを備えたものを含んでいる。
有利には、本発明の装置は、チャンネル上に配置される煙突を含んでいる。
本発明の装置の構成要素は、特に、単純であり、安価でありかつ使用が容易であることが明らかにされるであろう。
唯一の図面および説明により、本発明の操作が理解され、およびその利点の全てが評価されるであろう。
図面は、特に、ミネラル繊維の製造を意図するガラス炉のフィーダーを図示するものである。
本説明は、溶融状態にある原料（又はバッチ）を繊維化する技術を用いて得られるミネラルウールの製造のためのプラントの一部を構成する炉について言及する。事実、そのようなプラントは、マットの製造中直前（immediately during）又はそれらの使用中後（subsequently during）に、リサイクルされるべきミネラル繊維を含有するスクラップを製造するが、例えば、瓶の製造を意図する、フィーダーを有するガラス炉もまた、本プロセスを実施するための本発明の装置を備えることができる。
図において、フィーダー１は、デリバリーチャンネルとも呼ばれるものであるが、溶融状態にあるガラス状材料２を、バッチが溶解され、およびガラスが製造される炉３から、最終生成物、特に繊維状マットが形成される繊維化機械のような形成機械へ運搬することを意図するものである。
デリバリーチャンネルにおいて、溶融ガラス状材料の温度は、全ての場所にわたり同じではない。ガラスウールの製造において、チャンネルの頭部における温度は、１２００℃よりも高く、下流は、一般的には、約２００℃又はそれ以下である。これらの温度を維持するために、プラントおよびプル（pull）に応じて、熱エネルギーを供給することが必要であり得る。熱エネルギーは、炎を通して供給することができるが、一般的には、溶融ガラス内に浸漬された電極を用いるジュール効果により供給することができる。
スクラップ−リサイクル化トライアルを行うために、デリバリーチャンネルが修飾された。炉出口付近の上流において、５０×５０ｃｍの開口部４を、溶融ガラス２の表面１１上のチャンネルの頂部に設けた。始め、この開口部は、耐熱ブロック製の鉛直ダクト５の側に単に延伸し、開いたままの状態に維持され、ある種のホッパーを構成した。
各種の条件下にある、スクラップ、主に、ミネラル繊維スクラップが導入されたのは、ダクト５を通過することによるものである。
まず、トライアルは、テルスター（TELSTAR）タイプ（ISOVER SAINT-GOBAIN製）のガラスウールマットから剥離された断片を導入することにより始まった。これらの断片の最大寸法は、せいぜい約１０ｃｍであった。チャンネル内に断片を導入するための第１回目のトライアルは、断片をダクト５を通過させることによるものであるが、失敗した。熱ガスの強い吹き上がりにより、断片が落下することが妨げられた。
第２回目のトライアルにおいて、断片は、前のものと同一であるが、それらが開口部４を通過して導入される前に水により湿潤させた。今度は、安定化された断片は、排除されなかった。チャンネルの壁に設けられたのぞき穴を通して断片の挙動を観察することにより、断片がガラスの浴に近づくと、それらは炎を上げること、浴上に浮遊する一方で燃焼し続けること、およびゆっくりと消失し、溶融浴中に稀釈されることが観察された。この外部物質の流入にも拘わらず、ガラスを繊維化する操作は、いずれもの妨害を受けることなく、TEL技術（特許ＥＰ−Ｂ−０，０９１，８６６に記載されるものと同一）を用いて自然に行われた。
第２回目のトライアルが、チャージ装置を修飾した後に行われた。圧力隔離供給システムを形成するために、ホッパーの入り口にロックを作製した。ロック６は、ダクト５内に適合し、ダクトの壁によりおよび上に配置される２つのダンパー７，８であって、開口部を閉鎖することのできるものにより固定される。装置の原理は、常に、ダンパー７又は８の１つが閉じられていることである。従って、スクラップ９のチャージは、不連続な状態に導入される。
操作は、次のような方法で行われる。すなわち、下方ダンパー７が閉じられ、チャージ９を形成するために、スクラップの断片が下方ダンパー７の頂部上に導入される。次いで、上方ダンパー８が閉じられ、下方ダンパー７を開けることにより、チャージが放出される。
この装置により、ガスのいずれもの上向き流が防止され、全てのスクラップを、その密度が何であれ、導入することが可能になる。
上記装置は、いずれもの種類のスクラップを導入することを可能にし、従って、系統的トライアルを行うことを可能にする。次のことが観察された。
・非常に異なる種類のスクラップを「消化」することができる、
・乾燥又は湿潤スクラップが同じようにして吸収される、および
・ラインの下流を妨害することなく、すなわち、繊維化地点においてそれが観察されることなく、大量のものが同化され得る。具体的には、スクラップが、炉の近辺のガラス炉内に導入された場合に観察されるオキシド（oxido）−還元問題がここには存在しない。
トライアルの終わりに、２つの修飾をプラントに行った。一つは煙突、もう一つはバブラーを配置した。
図中、１０で図示される煙突は、スクラップ中に含有される有機物質、特に、ミネラル繊維上のバインダー又はサイズ（size）が加熱および／又は燃焼することにより生成する気体を除去する機能を有する。煙突は、便利には、耐熱ブロックにより構成されているが、プラントの末端に位置し、煙道気体の処理に供される。次いで、煙道ガスは、無毒な場合には、大気中に放出される。
デリバリーチャンネルに具備される他のアクセサリーは、湿潤スクラップを用いる場合に有用であることが明らかになった。これは、湿潤スクラップは、ガラス浴中により速く落下し、従って、溶融ガラス流を修飾することが分かったからである。チャンネルの末端において全てのガラスを回収することにより、湿潤スクラップがその中に供給されたならば、ガラスは、非常に均一ではなく、脈のような縞がつけられている、すなわち、異なる屈折率の領域を有していることが分かった。これらの異種性は、マットを構成する個々のガラス繊維の質における多様性を導き得る。ガラス浴の均一性は、バブラー（図示せず）を用いることにより、再構築され得る。これは、例えばプラチナのような耐熱金属により構成された管であり、ガラス浴中に浸漬され、この管を通過して、気体が頂部から下へ流れる。バブリングにより、液体ガラスの全体にわたり、動きを発生させ、それを均一にする。
ミネラル−ウールスクラップの場合、バブラーの使用は、スクラップが湿潤状態である場合にのみ必要である。
スクラップを導入するための、図に示した２つのダンパー７，８を備えるロックとは異なる他のシステムが用いられた。これは、水平軸を有するアルキメデススクリュー（Archimedean screw）である。この装置は、文献ＥＰ−Ａ−０，６１１，２１２に言及されるものの一つである。この文献は、導入されるべきものが製品であり、製品それ自体が圧力隔離手段として作用する技術、すなわち、２つの環境、すなわち上流および下流間の圧力差を維持する栓を、緻密な塊として構成するものが製品である技術を開示している。アルキメデススクリューは、その軸がおおむね水平であるが、繊維上スクラップに完全に適用可能である。ＥＰ−Ａ−０，６１１，２１２に記載される振動機を備えた鉛直装置を用いることは、導入されるべき断片の密度が低いために、困難である。
本発明の装置（上記で説明した種々の変形例をも含む）を用いて、本発明のプロセスの限界を決定した。
第１に、リサイクルされる製品の性質は変化するが、これらは本質的にグラスウールおよびロックウール（両者とも遠心分離により得られる）またはガラス布（その繊維は紡糸口金から来るものであり、またバインダによって構造体にされる）である。これら全ての製品を、本発明のプロセスによって容易にリサイクルすることができる。
次に、導入（自動リサイクル）される繊維状スクラップの量を増加させた。長期間（数時間）に亘って４％のスクラップレベルを達成し、更にこれを超えること、即ち、１日当たり、80〜85トンのチャンネル出力溶融ガラス量のガラスウールスクラップを、140kg／時間のレベルで連続的に導入することが可能であった。得られたガラスウールの品質における変動は観察されなかった。これらの試験に際して、スクラップはTELSTARガラスウールマットに由来する破損断片であった。その組成は、ガラス90％および有機バインダ7％であった。
当該プロセスの限界は、「消化すべき」ガラスの量に起因するものである。換言すれば、例えばスクラップが湿っている場合であっても、その限界は、溶融ガラスに一体化されるべきガラスの量である。製品中に含まれる水は、この限界に対して何の影響ももたない。
上記のプラントは、エネルギーバランスを実行することを可能にした。これは、常に同じ温度のガラス生産品が得られるように、導入されるスクラップの性質に応じて、フィーダに供給される熱の調節を可能にするために有用である。
ミネラルウールスクラップに含まれる有機材料（本質的にはバインダ）は、その燃焼に際して、媒質に熱を供給する。一方、ガラスを溶融させて、それをフィーダー中の溶融ガラスの温度に上昇させるためには、エネルギーが供給されなければならない。他方、水は加熱され、蒸発されなければならない。試験の際の確認および計算によって、乾燥グラスウールについてのバランスは中立であることが示された。エネルギーの供給および消費はそうではなく、消費するよりも供給するエネルギーの方が大きいガラス布の場合（800kgWh／スクラップ１トン）には正であるのに対して、湿ったガラスウールはエネルギーを消費する（約100kWh／スクラップ１トン）。
ロックウールまたはガラス布のスクラップをデリバリーチャンネルに再導入することの経済性は、他の技術に比較して非常に有利である。我々はここで、エネルギーバランスは中立であるか、または著しく正であり、或いは僅かに負であり得ることを見てきた。他のコストは、他の方法（シュレッディングおよびハンドリング）の場合と同じであるか、或いは存在しない。
経済性は、受け入れにおける（in reception）、個々の繊維の再導入方法においてのみ比較可能である。キューポラ炉の場合、ブリケットの製造は費用の嵩む操作であり、生産現場以外の場所で行われることが多い。
オキシメルト法（OXYMELT technique）は、製品として冷ガラスを与え、それを再加熱して溶融するために熱を消費する。
上記の説明は特に特許EP-B-0,091,866に記載されたTELプロセスにおけると同じ繊維化機械に導くフィーダを備えたガラス炉に焦点を当てて来たが、上記の全ては、溶融ガラスが繊維化機械に到達する前にチャンネルを通過する限り、例えば、特にEP-B-059,152特許に記載されているようなキューポラ炉およびロックウールの外部遠心を用いるミネラルウール製造技術にも同様に適用される。このようなチャンネルは、例えば、特許出願FR2,572,390に記載されている。
0004234211.tif 000002