[发明专利]一种制造砷玻璃的系统和方法

说明书

一种制造砷玻璃的方法，包括成型含砷玻璃形成用混合物的颗粒，所述含砷玻璃形成用混合物包含30‑50％w/w的砷以及玻璃形成用元素，并通过直接加热至温度范围为950‑1250℃来实现熔化颗粒。

技术领域

本发明涉及一种含有砷的玻璃。更具体地说，本发明涉及一种制造含砷玻璃的方法。

背景技术

已经报道了通过螯合砷而在玻璃相中掺入砷的方法(美国专利8,990,790和美国专利9,849,438)。这些方法基本上要求将稳定形式砷的均匀混合物与二氧化硅和碱性氧化物源(Na₂O、CaO、MgO)熔合。通过形成砷的钙盐或通过插入诸如赤铁矿的氧化物来实现砷的热稳定化。二氧化硅和碱来源广泛，可以使用例如铁橄榄石，长石或再生玻璃。除了与铁结合的砷之外，砷可来自纯砷或砷氧化物，含有锑、镉或铅的烟灰。在大气压和950-1250℃范围内的温度条件下实现熔合。

在实验室规模下进行的这些方法已经显示出这种方法对砷的螯合的潜力。工业实施仍然需要解决，诸如砷氧化物的高挥发性和高毒性之类的问题。此外，为了提高热效率，工业过程必须在恒定保持在混合物的熔化温度的炉子中操作。在热坩埚中进行进料，粉尘控制也可能是问题。加热方式的性质，无论是直接的还是间接的，都可能对能源效率和熔化过程中砷的挥发产生重大影响。

因此，建立了以该方法基础的小规模批量操作留下了许多有待定义的参数，以允许以工业规模操作。

本领域仍然需要一种制造砷玻璃的系统和方法。

发明内容

更具体地，根据本发明，提供了一种制造砷玻璃的方法，包括成型含砷玻璃形成用混合物的颗粒，并在直接加热炉中熔化颗粒。

本发明的其他对象、优点和特征，将在阅读以下示例结合附图给出具体实施例的非限制性描述时变得更加明显。

附图说明

在附图中：

图1是根据本申请的一个方面的实施例的系统的示意图；

图2是根据本申请的一个方面的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

通过以下非限制性实施例进一步详细说明本申请。

在第一个实验中，使用容量为50Kg含砷玻璃形成用混合物的燃气炉进行间接加热。通过加热含有玻璃混合物的氧化铝坩埚在1200℃下进行熔合。需要3.5小时才能达到1200℃的熔合温度。所得到的玻璃符合EPA要求，即由EPA 1311程序(EPA方法1311，毒性特性溶出程序，SW-846：评估固体废物的测试方法-物理/化学方法，华盛顿特区，1992年)得到的固体渗滤液中不超过5mg As/L。但是，能耗非常高，每吨玻璃200百万英热单位(MBTU)。对于含有20w/w％砷的玻璃，在1200℃下挥发砷为17w/w％，部分原因是由于加热时间长而达到熔合。

在第二个实验中，使用具有25Kg容量的旋转炉进行直接加热，使用含砷玻璃形成用混合物专用的旋转加料的炉子。在1200℃下1小时内完成含砷玻璃形成用混合物的熔合，并且能耗大大减少，每吨玻璃6.8MBTU。

通过间接加热，可以更容易地控制加料上的气氛，预期可以更容易控制并使挥发最小化，但是通过大型耐火坩埚的壁的低热传递可能导致高能耗。通过直接加热，火焰与熔合材料直接接触，传热得到改善，但是预计会有利于挥发在坩埚中循环的重要体积的气体。

令人惊讶的是，在上文描述的两个实验中，对于含有20w/w％砷的玻璃，砷的挥发是类似的。

因此，基于能源效率，如下所述，开发了直接加热方法。