专利名称：用于玻璃制造的配合料分析和优化方法
技术领域：
本发明涉及玻璃制造领域。更具体地，本发明涉及用于确定混色 (mixed-color)碎玻璃的组成和优化玻璃配合料(batch)配方质量的系统
和方法。
背景技术：
由于环境压力和资源稀缺，成本经济地再循环材料如玻璃已经变 得越来越重要。对这些事情的关注已经促进政府参与，包括建立政府 指导原则，例如"瓶子法案(bottle bills)"。由于政府要求和环境意识， 现在美国消费品的再循环比率比从前任何时候都大得多。
再循环材料的增加减少了进入垃圾场或其它废弃物处理点的材料 如玻璃、塑料、纸张等的数量。而且，再循环可显著减少制造者使用 "原始"材料的需要，从而保护环境资源。此外，使用可再循环物代 替原始原料通常可减少能量需求、消除加工步骤、并减少废弃物流， 包括产品制造过程中的气体排放。例如，在玻璃制造过程中，与原始 原料相比，再循环玻璃需要更少的能量，排放更少的污染物。许多州 已经对玻璃制造者提出要求，要求新玻璃瓶包含最少百分比的再循环 玻璃。例如，在俄勒岗，要求玻璃容器制造商使用至少35%的消费后 碎玻璃，即玻璃的破碎小片。加里福尼亚具有甚至更严格的法律，要 求玻璃制造商在2005年以前将再循环物的使用量增加到65%。
但是，存在与执行这些政府要求相关的问题。过高的分类成本使 得供应商难以加工足够数量的单色再循环玻璃。通常，在进入材料再
循环设施(MRF)和/或玻璃加工设施时，例如在碎玻璃被清洗并准备运
输至玻璃制造商处的地方，玻璃已经破碎、被其它材料污染、并且是 混色的。这类材料以前不能用于玻璃制造，只用于低价值应用或仅仅 被扔在垃圾场中。但是目前，规定性要求和其它问题迫使玻璃制造商 增加其熔炉中混合碎玻璃的用量，反过来，这产生了在玻璃制造中使
用混合碎玻璃的要求。
通常，当再循环与制造的产品具有相同组成的清洁来源的碎玻璃 时，存在的问题较少。但是，由于大多数碎玻璃源自消费废品，所以 主要的问题是如何较好地分离不同的玻璃废弃物流以及所产生的污染
程度。外来材料如陶瓷(例如来自餐馆和/或酒吧的陶器和瓷器)；石头、 砂砾和/或泥土(来自差的碎玻璃贮存)；铁类金属(来自瓶顶部和其它废 料)；非铁金属(来自酒瓶的铅箔或铝瓶帽)；和有机物(标签和多余的食 物残渣)均可能使得一批碎玻璃不可用。
在玻璃制备过程中，非铁金属能产生更高的排放，或者能在玻璃 熔炉底部沉淀成层。陶瓷可能无法引入熔融物中，尽管有机物将在大 多数熔炉中燃烧，但它们能产生难闻的气味，并在用于产生碎玻璃的 破碎机器中是个问题。因此，碎玻璃质量和污染物水平是主要关注的 问题。开发用于再使用混色玻璃的方法将是有益的，在该方法中使用 混色碎玻璃如分色碎玻璃，来制备新的和有用的玻璃产品。
玻璃制造商尤其关注由消费后物流供应的玻璃质量。由于玻璃配 合料配方现在能包含更多数量的混合碎玻璃(例如混色的玻璃，典型地 为绿色玻璃、琥珀玻璃、和火石玻璃/透明玻璃)，所以玻璃制造商收到 的混合碎玻璃或单色玻璃应始终符合由供应商给出的规格。玻璃制造 商依据这些说明玻璃组成和杂质水平的规格来研制用于制造瓶子的玻 璃配合料处方或配方。
通常，玻璃制备操作是连续的配合料生产工艺，其中碎玻璃被熔 化，随后用其它需要的原料溶解，以获得要求的最终玻璃组成。在其 它的工艺变量中，添加有色碎玻璃可影响混合物的吸光率及其熔化速 率。因此，各配合料可能需要不同的原料配方，以获得要求的最终玻 璃组成和稳定的最终产品质量。遗憾的是，所提供的规格可能不够精 确，玻璃制造商通常必须"估测"配合料配方。例如，来自处理器的 "纯"琥珀色碎玻璃可能包含百分之五或百分之十的其它颜色，对于 陶瓷和有机污染物的杂质规格可能是大概的近似值。规格列出的组成 和提供玻璃的实际组成之间的任何差异都会导致得到，与不同配合料 制得的其他玻璃相比颜色不一致的玻璃。在碎玻璃利用水平低下的情 况下，玻璃工业已经长期受此困扰。随着碎玻璃利用水平的升高，需 要减少或消除可变性，包括配合料内和配合料之间的可变性，以确保 从配方制造的玻璃颜色是一致的。因此，在将混合碎玻璃引入玻璃制 造过程时，实时分析混合碎玻璃的组成对于确保所制造的玻璃瓶的一 致性将是有益的。
使用混色碎玻璃制造玻璃的一种方法描述于美国专利5,718,737 号，其名称为"将混色碎玻璃再循环为琥珀玻璃、绿色玻璃、或火石 玻璃的方法"(Method of recycling mixed colored cullet into amber, green, or flint glass)。 737专利被引入本文以供参考，它描述了如何通过调节 混合物中铁、碳、硫和硫化合物的添加量，以赋予要求的红棕色，从 而将混色碎玻璃再生成琥珀玻璃。尽管737专利提供了使用混色碎玻璃 来制造玻璃的合适方法，但它并未解决碎玻璃供应物变化所致的配合 料配方可变性。737专利也没有在将混合碎玻璃引入玻璃制造过程时提 供对其组成的实时分析，以确保最终产品的一致性。
美国专利6,230,521号的名称为"将混色碎玻璃配合料再生为具有 所选性质的琥珀玻璃、绿色玻璃、或火石玻璃的方法"(Method of recycling batches of mixed color cullet into amber, green, or flint glasswith selected properties),该文献被引入本文以供参考，它描述了用于将 混色碎玻璃再生为新玻璃产品的自动化方法。计算机控制过程识别原 始玻璃原料、要求的目标玻璃性质、混色碎玻璃的配合料组成、和要 用于玻璃熔化物中的碎玻璃数量。计算机控制过程自动确定适当的原 料量，以添加到混色碎玻璃配合料中，从而使所制备的再循环玻璃具 有适当比例的所需有色氧化物、氧化还原剂、和玻璃结构氧化物。尽 管'521专利提供了将混色碎玻璃再生为新玻璃产品的合适方法，但它没 有提供在将碎玻璃引入到玻璃配合料之前，从玻璃制造工艺中的碎玻 璃内除去杂质的方法。美国专利申请一号(代理人巻号GMG-0061)提 供了一种识别碎玻璃组成的方法，其名称为"分析混色碎玻璃以促进 其在玻璃制造中的应用的方法"(Method of Analyzing Mixed-Color Cullet to Facilitate Its Use in Glass Manufacture),该申请被引入本文以供 参考。
混合碎玻璃被实体如MRF和/或碎玻璃处理器处理并清洁，然后 被运输给玻璃制造商。然而，混合碎玻璃的供应物仍然常常包含逃脱 清洁过程的残余污染物，例如陶瓷和其它杂质。混色碎玻璃的颜色组 成取决于市政来源，并将随着一些时间段而变化，当玻璃被运输给玻 璃制造商时，可能会或可能不会在供应商规格中反应该颜色组成。混 合碎玻璃中的这些杂质对于玻璃制造商是严重的问题，如果不调整配 合料配方，就会导致所制造玻璃的质量和颜色不一致。
本领域需要改进玻璃配合料配方中组成变化的方法。为了进一步 优化碎玻璃和玻璃配合料质量，本领域还需要一种在碎玻璃即将被引 入玻璃配合料熔化物中以前，从玻璃制造过程中的碎玻璃内进一步除 去杂质的方法和设备。
发明概述
本发明的某些方面提供了确定混色碎玻璃的成分和杂质以促进该 碎玻璃在玻璃制造中的应用的方法。更具体地，本发明的方法可确定
碎玻璃，例如但不限于三色混合碎玻璃的成分和杂质。然而，混色碎 琉璃可能类似地包括双色、四色或五色的混合碎玻璃，在这些玻璃中 没有一种为90%或更高的主要颜色。本发明的某些优选实施方案公开 了使用各种分析技术来对碎玻璃构成粒子进行组成分析的系统和方 法，该系统和方法有利于实时调整玻璃配合料的配方，以补偿所测量 的混合碎玻璃组成与由混合碎玻璃供应商提供的规格之间的任何差 异。在用于本文时，"实时"可被理解为包括玻璃配合料制造过程的 操作和响应时间。因此，本发明的这些方面预期了具有非即时操作时 间和响应时间的那些情形，以及在过程的操作时间与响应时间之间存 在时间差的那些情形。
此外，所述分析技术可直接确定组成，例如使用X射线、红外光
谱或拉曼(Raman)光谱，或者可通过比较物理特征，例如但不限于不透 光/光透射、尺寸、纵横比、形状、质地等，预测组成。因此，所述分 析技术可包括使用光学成像系统。本发明优选实施方案的系统和方法 允许实时调整配合料配方，这就允许玻璃制造商稳定地制备具有一致 颜色和质量的玻璃。此外，本发明的系统和方法允许最终清洁混合碎 玻璃，以进一步提高碎玻璃、以及最终产品的质量。
本发明目前优选的实施方案利用与配合料控制器(例如计算机控 制器)相连的光学成像装置，以对所供应的混合碎玻璃提供实时光学成 像分析。配合料控制器将混合碎玻璃供应物的测定组成与以要求的容 许阈值进行比较，并对配合料配方进行任何必需的实时调整，以确保 最终产品具有稳定、 一致的颜色和质量。容许阈值可以是碎玻璃供应
商提供的规格。或者，容许阈值可以是预设或用户限定的规格。所述 玻璃制造系统和方法还允许通过空气喷嘴最终清洁混合碎玻璃供应 物，以消除任何残余的污染物，从而进一步提高混合碎玻璃供应物的质量。
本发明的某些优选实施方案公开了一种用于产生再循环玻璃产品
的方法，其包括提供碎玻璃供应物，在将碎玻璃供给到混合物器前， 确定碎玻璃的成分，将碎玻璃成分的组成与要求的容许阈值进行比较， 选择性地转移不满足所述限度的玻璃成分或杂质成分。然后将碎玻璃 与原料混合，以产生玻璃配方，然后由所述配方制备再循环玻璃产品， 例如玻璃瓶。因此，在玻璃制造过程中，本发明的某些优选实施方案 可减少预分离碎玻璃和再混合的时间和费用。
本发明的另一方面提供了碎玻璃处理系统，其包括适于运输碎 玻璃的运输机、用于将碎玻璃供应物提供给运输机的进料器、和分析 器，它能在运输机上的碎玻璃通过分析器时确定碎玻璃的组成或颜色、 或这两者。而且，转移装置可选择性地转移不满足阈值分析的那些成 分，从而使所运输的碎玻璃符合要求玻璃组成的容许阈值。然后混合 器将碎玻璃与原料混合，以产生用于要求玻璃组成的玻璃配方。
附图简述
图1显示了根据本发明使用混合碎玻璃制造玻璃的玻璃制造系统。
图2显示了根据本发明在原料进料器内用于实施配合料分析和优 化的元件。
图3显示了根据本发明的成像和清洁混合碎玻璃的方法流程图， 其确保用于玻璃制造的碎玻璃质量的一致性和最优化。
说明性实施方案详述
下面将参考图1-3，根据本发明目前优选的实施方案，描述具有上 述有益特征的用于再生混合碎玻璃的方法。本领域技术人员将理解， 本文参考附图给出的描述仅仅是为了示例目的，绝非用于限制本发明 的范围。
本发明的优选实施方案包括使用光学成像技术分析碎玻璃粒子组 成的系统和方法，所述系统和方法有利于实时调整玻璃配合料配方，
以补偿混合碎玻璃的测量组成与由混合碎玻璃供应商提供的规格之间 的任何差异。而且，本发明的系统和方法允许实时调整配合料配方， 这就允许玻璃制造商稳定地制备具有一致颜色和质量的玻璃。本发明 的系统和方法还允许最终清洁混合碎玻璃，以进一步提高碎玻璃的质
本发明的系统和方法提供了计算机控制过程，该过程可识别原始 玻璃原料、混色碎玻璃配合料的组成/成分、要求的目标玻璃组成、和 要用于玻璃熔化物的碎玻璃质量，计算机合适的原料量，以添加到混 合碎玻璃配合料中，从而使所制备的再循环玻璃具有要求的最终组成。 然后将再循环玻璃用于制备玻璃产品如啤酒瓶。
图1显示了根据本发明使用混合碎玻璃来制备玻璃的玻璃制造系
统100。玻璃制造系统100包括原料进料器110、混合阶段112、熔化 阶段114、瓶形成阶段116、冷却/退火阶段118、检验阶段120、和配 合料控制器122，它控制原料进料器110和混合阶段112。
根据本发明，原料进料器110表示用于处理、供给、和分析原料 的任何装置，还参考图2和3更详细地进一步描述了进料器110。原料 进料器内110所含的原料包括用于制备玻璃的典型原料集合，例如沙 子、苏打灰、石灰石和霞石正长岩。根据本发明的某些方面，原料进 料器no内所含的原料还包括一些百分比的混色碎玻璃，例如包含火 石玻璃、琥珀玻璃和绿色玻璃的三色混合碎玻璃。
混合阶段112表示玻璃制造中使用的公知机械混合器，用于将来 自原料进料器110的原料物理混合。该阶段还添加了少量颜色改良剂， 例如着色剂和脱色剂，例如在美国专利6,230,521中所述，其题目为"将 混色碎玻璃配合料再生为具有所选性质的琥珀玻璃、绿色玻璃、或火 石玻璃的方法"(Method of recycling batches of mixed color cullet into amber, green, or flint glass with selected properties)。
熔化阶段114表示公知的熔化器或熔炉设备，用于在混合阶段112 混合原料后，将其加热并从而熔化。在熔化阶段114中，原料互相结
合，首先为固体状态，然后为固体-液体混合物，然后为完全的液体状
态。然后由于通常为140(TC至160(TC的极高温度，所得液体被均质化。
瓶形成阶段116是玻璃制造系统100中的阶段，其中通过公知的 玻璃吹制或压制和吹制过程，由来自熔化阶段114的粘性液体形成最 终产品，这是通过"IS机"由熔化玻璃形成中空玻璃器件的过程，"IS 机"包括在两阶段过程中用适当模具进行压制和/或吹制的必需元件， 从而形成要求的形状，例如瓶形。
冷却/退火阶段118是玻璃制造系统IIO中的阶段，其中最终产品 如瓶被缓慢冷却并退火，这是一种公知的过程将玻璃再加热到一定 温度，在该温度通过粘性松弛从玻璃中迅速除去应变，然后使玻璃以 缓慢均匀的速率冷却，从而防止在玻璃内产生永久应变。
检验阶段120是玻璃制造系统100中的阶段，其中检验最终产品 以确定它是否符合预期的质量和颜色规格。例如， 一个检验操作确定 最终产品的机械完整性。在瓶子的情况下，检验最终产品的气泡和裂 缝。这是逐瓶检验事件。第二操作通过使用分光光度计测量玻璃在可 见光谱，即约400至700nm波长内各波长处的透光百分率，确定是否 符合颜色规格。该测量的曲线定义玻璃的颜色，然后将其与预期的颜 色规格对比。由于颜色会因为配合料内的逐渐变化而缓慢变化，所以 这不是逐瓶检验；相反，颜色检验典型地是周期性检验，其间隔更长， 为几小时至几天，这取决于配合料的可变性。
配合料控制器122是任何常规的计算机，例如个人电脑、膝上型 电脑或网络电脑，其安装有控制软件，用于存贮和管理玻璃制造系统 100的玻璃配方和混合参数，从而控制从原料进料器110到混合阶段
112的原料供给。配合料控制器122可以是独立的计算机，从中打印出
配合料配方参数，手工进入车间配合料称量和混合设备，或者它可以 与车间配合料称量和混合设备是电子一体化的。在高度一体化的玻璃 制造设施中，所有功能可以被整合成全面的玻璃车间控制计算机网络 系统。
图1的玻璃制造系统100的操作大体描述如下。配合料控制器122 基于最终产品规格如颜色规格，使用用于制造玻璃的典型原料，确定 整体玻璃配方。根据本发明，为了分析原料供应物内的混合碎玻璃， 以确定与配合料配方规格、或由混合碎玻璃供应商提供给玻璃制造商 的"明细"表中所列规格的一致性，玻璃制造系统100在原料进料器 110内实施配合料分析和优化。还参考图2和3更详细地描述了这种配 合料分析和优化。
然后，在配合料控制器122的控制下，根据配合料配方，以预定 的速率，将具体数量的各原料从原料进料器110供应到混合阶段112 中。然后混合阶段112将由原料进料器110供应的原料物理混合预定 的时间段，然后将混合原料递送到熔化阶段114中。
一旦混合完成，就将混合原料从混合阶段112供应到熔化阶段114 中，在这里将原料被加热到140(TC至160(TC之间，使它们互相结合， 首先为固体状态，然后是固体-液体混合物，然后是完全的液体状态。
然后使熔化的原料从熔化阶段U4进入瓶形成阶段116，在这里 通过公知的玻璃吹制或压制和吹制过程，由粘性液体形成最终产品， 这是通过"IS机"由熔化的玻璃形成中空玻璃器件的过程。 一旦形成 瓶子，它们就从瓶形成阶段116进入冷却/退火阶段118，在这里使琥 珀色瓶子以缓慢均匀的速率冷却，从而除去玻璃内的压力。
检验阶段120是玻璃制造系统100中的阶段，其中检验最终产品
以确定它是否符合预期的质量和颜色规格。
一旦检验阶段120内的检
验过程完成，就将通过检验的那些瓶子、典型地为88-94%的瓶子散装 运输给最终用户。相反，将没有通过检验的那些瓶子、典型地为6-12% 的瓶子压碎，从而形成碎玻璃，返回原料进料器110。
图2显示了根据本发明，原料进料器110内用于实施配合料分析 和优化的其它元件。为了分析混合碎玻璃以确定与配合料配方规格、 或由混合碎玻璃供应商提供给玻璃制造商的"明细"表中所列规格的 一致性，实施所述配合料分析和优化。如图2所示，原料进料器110 还包括含有混合碎玻璃供应物220的碎玻璃仓210、进料器230、光学 成像装置240、空气喷嘴250、和原料供应物260。图2还显示可配合 料控制器122,它通过常规网络连接如以太网，与原料进料器110的光 学成像装置240和/或空气喷嘴250电连接。此外，图2显示了进料器 230的出口，它通过运输机270供应玻璃制造系统IOO的混合阶段112。 类似地，原料供应物260的出口也供给玻璃制造系统100的混合阶段 112。
碎玻璃仓210是工业尺寸的仓库或贮存仓，用于忙存混合碎玻璃 供应物220。混合碎玻璃供应物220可以包括任何数量的有色成分，包 括但不限于火石玻璃、琥珀玻璃、和绿色玻璃。示例性三色混合碎玻 璃的颜色分布为约55%火石(透明)、30%琥珀色、和15%绿色。混合碎 玻璃供应物220可以由混合的破碎玻璃片组成，它们被MRF或碎玻璃 处理器清洁并处理，然后供应给玻璃制造系统100。进料器230是常规 的进料机器，例如电子振动进料器，它在运输机器如运输带270上供 给混合碎玻璃供应物220，运输带270将混合碎玻璃供应物220运输通 过原料进料器110。光学成像装置240是标准的光学成像装置，例如来 自Binder and Co(Gleisdorf, Austria)的Compact Module,它用于成像并 分析玻璃片的组成。空气喷嘴250是标准的工业空气喷嘴，它通过吹 动分离气流从混合碎玻璃供应物220中分离污染物，其包括在许多可 利用的系统中，例如上述Binder系统。配合料控制器122处理由光学
成像装置240获得的信息，将该信息与由供应商说明书提供的数据比
较。如果通过使用光学成像装置240分析混合碎玻璃供应物220所获 得的信息与说明书给出的信息不匹配，配合料控制器122就会调整配
合料配方，以确保最终产品具有稳定、 一致的颜色和质量。
原料供应物260包括用于制备玻璃的典型原料集合，例如沙子、 苏打灰、石灰石、和霞石正长岩；其它添加剂，例如少量颜色改良剂； 氧化剂，例如硝酸盐或硫酸盐；和还原剂，例如煤。来自原料供应物 260的原料典型地具有海沙连续性。将原料供应物260和混合碎玻璃供 应物220两者都供应到混合阶段112中，在这里将这些成分混合。
在操作中，将混合碎玻璃供应物220从碎玻璃仓210供应到进料 器230中。然后，混合的碎玻璃供应物220离开进料器230，通过运输 机270运输到混合阶段112，运输机270表示标准的运输带系统或任何 其它常规的运输手段。在一个示例性布置中，混合的碎玻璃供应物220 随后从运输机270的一个部分掉落，通过一定量的自由空间，到达运 输机270的第二部分上。当混合碎玻璃供应物220通过这个自由空间 落下时，位置紧邻下落混合碎玻璃供应物220的光学成像装置240对 混合碎玻璃的各粒子实施图像分析。光学成像装置240与配合料控制 器122相连，240将成像数据运输到配合料控制器122， 122将图像数 据与由供应商提供的说明书信息分析比较，并将数据贮存起来。这样 的话，配合料控制器122就为玻璃制造商提供了关于混合碎玻璃供应 物220的组成的数据。在实时进程中，配合料控制器122比较来自光 学成像装置240的图像数据与要求容许阈值之间的差异。具体地，容 许阈值可以包括但不限于陶瓷杂质的允许数量或百分比、单色(纯)碎玻 璃供应物中"其它颜色"的允许百分比、或有机杂质的允许数量或百 分比。因此，容许阈值可以是碎玻璃供应商提供的规格。或者，容许 阈值可以是预设或用户定义的规格。然后，配合料控制器122在混合 阶段112对配合料配方进行实时调整，例如对于琥珀玻璃，通过向配 合料配方中添加更多氧化铜，来补偿配合料中高水平的绿色碎玻璃。
同时，通过来自光学成像装置240的图像数据，配合料控制器122确 定混合碎玻璃供应物220中是否还存在任何污染物，例如陶瓷粒子。 如果存在，配合料控制器122就激活空气喷嘴250，它的位置也紧邻下 落的混合碎玻璃供应物220，从而通过强制空气除去混合碎玻璃供应物 220物流中任何剩余的污染物，从而为混合碎玻璃供应物220提供最终 的清洁过程。在到达运输机270末端时，混合碎玻璃供应物220最终 落入混合阶段112中，在这里它与来自原料供应物260的原料混合， 260同时供给玻璃制造系统100的混合阶段112。
图3显示了根据本发明，混合碎玻璃的描绘成像和清洁的流程图， 其确保用于玻璃制造的碎玻璃质量的一致性和优化。方法300包括下 列步骤
步骤310 -将碎玻璃供给到运输机270上。在该步骤中，通过进 料器230，将混合碎玻璃供应物220从碎玻璃仓210供应到运输机270 上。
步骤320 -实施碎玻璃的光学成像。在该步骤中，在混合碎玻璃 供应物220沿着运输机270运输到混合阶段112时，通过光学成像装 置240对其进行光学成像。在一个示例性布置中，混合碎玻璃供应物 220从运输机270的一部分掉落，通过一定量的自由空间，到达运输机 270的第二部分上。当混合碎玻璃供应物220通过这个自由空间落下时， 位置紧邻下落混合碎玻璃供应物220的光学成像装置240对混合碎玻 璃的各粒子实施图像分析。光学成像装置240与配合料控制器122相 连，240将成像数据运输到配合料控制器122。光学成像装置240可以 是能够进行组成分析的任意数量的装置。因此，光学成像装置240的 范围包括能够直接确定组成的装置，例如使用X射线、红外光谱或拉 曼光谱，或者通过比较物理特征例如但不限于不透光/光透射、颜色、 尺寸、形态、质地、纵横比等，从而预测组成的装置。作为由这些系 统实施的分析的例子，将一系列参数编码的图像贮存在光学成像装置 240的计算机存储器上，将各玻璃粒子的参数与这些参考图像和参数进
行电子比较。如果在统计学阈值范围内，原料物流中材料目标粒子的 参数符合存储器中可接受玻璃粒子的已知图像的参数，则该粒子是可 接受的。如果其参数落在阈值范围以外，则认为它是杂质，要在步骤 330时从物流中排除。而且，当整合几批配合料(例如通常在一天中的
约200批配合料)时，成像数据可为来自特定碎玻璃供应商的碎玻璃质
量、和/或组成提供极好的预期估计或者表征。然后，这种特征描绘可
用作选择(或再选择)碎玻璃供应商的总体质量控制量度。或者，碎玻璃
供应商可将所述特征描绘用作自定义其碎玻璃质量的质量控制量度， 或者作为与其它供应商的碎玻璃的比较。
步骤330 -从碎玻璃中除去污染物。在该步骤中，它与步骤320 同时发生，通过来自光学成像装置240的图像数据，配合料控制器122 确定混合碎玻璃供应物220中是否还存在任何污染物，例如陶瓷粒子。 如果存在，配合料控制器122就激活空气喷嘴250， 250的位置也紧密 接近下落的混合碎玻璃供应物220，从而通过强制空气除去混合碎玻璃 供应物220物流中任何剩余的污染物，从而为混合碎玻璃供应物220 提供最终的清洁过程。
步骤340 -确定碎玻璃配合料是否与供应商说明书一致。在该步 骤中，确定混合碎玻璃供应物220的组成是否与要求的容许阈值一致， 在该实施例中容许阈值为供应商说明书。更具体地，在实时操作中， 配合料控制器112将由光学成像装置240确定的混合碎玻璃供应物220 的测量组成与由供应商提供的说明书信息进行比较，并识别它们之间 的任何差异。如果组成比较是有利的(是)，则方法进入步骤360。如果 组成比较是不利的(否)，则方法进入步骤350。
步骤350 -确定玻璃配合料配方在该步骤中，配合料控制器122 实时确定需要怎样的总体玻璃配合料配方来制备具有某些要求特性的 最终产品。因此，按需添加来自原料供应物260的原料数量。而且， 配合料控制器122可确定预定玻璃配合料配方需要怎样的调整，来补
偿混合碎玻璃供应物220的测量组成与预期组成之间的差异。从而调 整所有成分、包括混合碎玻璃供应物220和来自原料供应物260的原 料两者的数量。实时调整的例子是，如果发现高于预期水平的绿色玻 璃，则向配合料配方中添加更多的氧化铜，或者如果发现高于预期水 平的火石玻璃，则添加更高量的氧化铁和化学还原剂，如煤。此外， 在某些情况下，可将无色或不期望的玻璃如暗蓝紫色玻璃作为杂质， 从物流中排除。作为进一步的例子，如美国专利6，230，521号中所述， 计算机控制过程可自动确定适当数量的原料，以添加到混色碎玻璃的 配合料中，从而使所制备的再循环玻璃具有适当比例的所需有色氧化 物、氧化还原剂、和玻璃结构氧化物。
步骤360 -将配合料成分送入混合阶段。在该步骤中，将具体数 量的混合碎玻璃供应物220和来自原料供应物260的原料同时供应到 玻璃制造系统100的混合阶段112中，具体数量在步骤350中计算或 调整。然后在混合阶段112中掺合所有成分，以物理地产生按步骤350 中所确定、或调整的玻璃配合料配方。
步骤370 -完成玻璃制造过程。在该步骤中，将掺合的原料从混 合阶段112供应到熔化阶段114中，原料在这里互相组合，在典型地 为140(TC至160(TC时，首先为固体状态，然后为固体-液体混合物，然 后为完全的液体状态。然后，将熔化的原料供应到瓶形成阶段116中， 在这里通过公知的玻璃吹制过程，由粘性液体形成最终产品。然后， 玻璃产品进入冷却/退火阶段118，在这里使玻璃产品以缓慢均匀的速 率冷却，从而除去玻璃内的压力。最终，玻璃产品进入检验阶段120 进行最终的质量检验。
在由具有至少两种不同颜色的玻璃的混色碎玻璃产生具有特定颜 色的再循环玻璃产品的过程中，本发明的范围还包括处理器可读取的 程序忙存装置，其上面贮存有处理器可执行的指导程序。根据本发明， 指导程序引起处理器接受输入原始玻璃原料的指示、具有特定颜色的
再循环玻璃产品的指示、具有特定颜色的再循环玻璃产品所需透光性
的指示、将多少重量百分比的混色碎玻璃熔化作为再生重整玻璃的一
部分、以从中产生再循环玻璃产品的指示，指导程序还引起处理器从
碎玻璃成分的实时确定来连续确定原始玻璃原料的数量、玻璃着色剂 水平和具有特定颜色和特定透光性的玻璃的关键玻璃指标参数、和再
生重整玻璃的组成。指导程序还引起处理器向屏幕或打印机输出组成 指征，以用于从混色碎玻璃中产生具有特定颜色的再循环玻璃的过程， 所述组成包括原料、混色碎玻璃的重量百分、关键玻璃指标参数、和 玻璃着色剂水平。
总之，本发明的某些优选实施方案包括利用光学成像装置240的
玻璃制造系统和方法，240与配合料控制器122相连，从而为混合碎玻 璃供应物220提供光学成像分析。配合料控制器122将混合碎玻璃供 应物220的测量组成与要求的容许阈值进行比较，对配合料配方实施 任何需要的实时调整，以确保最终产品具有稳定、 一致的颜色和质量。 此外，玻璃制造系统100和方法300允许最终清洁混合碎玻璃供应物 220，以消除任何残余的污染物，从而进一步提高混合碎玻璃供应物220 的质量。
根据前面的变体和例子公开了本发明，现在另外的变体对本领域 技术人员将是显而易见的。本发明并非限于上述具体的变体和例子， 因此应参考主张排他性权利的所附权利要求书，以确定本发明的实质 和范围。
权利要求
1.一种用于产生再循环玻璃产品的方法，该方法包括如下步骤向运输机提供混色碎玻璃供应物；在将所述碎玻璃提供给混合器前，当所述碎玻璃沿着所述运输机移动时，确定其成分；将所述碎玻璃成分的确定组成与要求的容许阈值进行比较；至少基于所确定的碎玻璃成分来确定玻璃配合料配方；在所述混合器中将碎玻璃与原料混合，以产生所述玻璃配方；和由所述配方制备至少一种再循环玻璃产品。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括如下步骤从所述运输机中 选择性地转移至少一种在混合前不满足所述容许阈值的所述成分。
3. 如权利要求2所述的方法，其中通过空气喷射装置进行所述转移。
4. 如权利要求l所述的方法，其中确定成分的步骤包括用能够 测量所述碎玻璃的组成和颜色中至少一种的装置进行分析。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述装置包括光学成像装置。
6. 如权利要求4所述的方法，其中所述装置包括X射线光谱装置。
7. 如权利要求4所述的方法，其中所述装置包括红外光谱装置和 拉曼光谱装置中的至少一种。
8. 如权利要求4所述的方法，其中所述装置包括如下装置其能 够测量所述碎玻璃的光透射性能和光反射性能中的至少一种。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述混色碎玻璃包括琥珀玻璃、 绿色玻璃和火石玻璃中的至少一种。
10. 如权利要求1所述的方法， 规格来确定容许阈值。
11. 如权利要求1所述的方法， 中的至少一种来确定容许阈值。
12. 如权利要求1所述的方法，质量控制量度。其中通过由碎玻璃供应商提供的其中通过预设和用户确定的规格其中所述玻璃成分的确定被用作
13. 如权利要求1所述的方法，其中确定玻璃配合料配方的步骤包括至少基于所述确定的玻璃成分来调整预定的玻璃配合料配方。
14. 如权利要求1所述的方法，其中所述再循环玻璃产品为啤酒瓶。
15. —种碎玻璃处理系统，包括 运输机，其适于运输混色碎玻璃；进料器，用于将混色碎玻璃供应物供应至所述运输机；分析器，当碎玻璃在所述运输机上通过所述分析器时，该分析器能够确定所述碎玻璃的组成和颜色中的至少一种；配合料控制器，其至少基于分析器的输出来确定至少一种玻璃配合料配方；和混合器，其将碎玻璃与原料混合以产生用于所述玻璃组成的玻璃 配方。
16. 如权利要求15所述的系统，其中所述混色碎玻璃包括琥珀玻 璃、绿色玻璃和火石玻璃中的至少一种。
17. 如权利要求15所述的系统，还包括转移装置，该转移装置可 选择性地转移所述碎玻璃的至少一种成分或污染物，从而使所运输的 碎玻璃符合要求玻璃组成的容许阈值。
18. 如权利要求17所述的系统，其中所述转移装置为空气喷射装置。
19. 如权利要求15所述的系统，其中所述分析器包括光学成像装置。
20. 如权利要求15所述的系统，其中所述分析器包括X射线光谱装置。
21. 如权利要求15所述的系统，其中所述分析器包括红外光谱装 置和拉曼光谱装置中的至少一种。
22. 如权利要求15所述的系统，其中所述分析器包括如下装置 其能够测量所述碎玻璃的光透射性能和光反射性能中的至少一种。
23. 如权利要求15所述的系统，还包括配合料控制器，该控制器 将分析器的输出与容许阈值进行比较。
24. 如权利要求23所述的系统，其中所述配合料控制器确定不符 合所述容许阈值的那些成分，并将控制信号发送至所述转移装置。
25. 如权利要求23所述的系统，其中通过由碎玻璃供应商提供的 规格来确定所述容许阈值。
26. 如权利要求23所述的系统，其中通过预设和用户确定的规格中的至少一种来确定所述容许阈值。
27. —种用于产生再循环玻璃产品的方法，该方法包括如下步骤 向运输机提供混色碎玻璃的供应物；在将所述碎玻璃提供给混合器前，当所述碎玻璃沿着所述运输机 移动时，确定其成分；将所述碎玻璃成分的确定组成与要求容许阈值进行比较；从所述运输机上选择性地转移至少一种不满足所述容许阈值的玻 璃成分或杂质成分；在所述混合器中将碎玻璃与原料混合，以产生玻璃配方；和由所述配方产生至少一种再循环玻璃产品。
28. 如权利要求27所述的方法，其中所述碎玻璃包括琥珀玻璃、 绿色玻璃和火石玻璃中的至少一种。
29. 如权利要求27所述的方法，其中确定成分的步骤包括用能 够测量所述碎玻璃的组成和颜色中至少一种的装置进行分析。
30. 如权利要求29所述的方法，其中所述装置包括光学成像装置。
31. 如权利要求29所述的方法，其中所述装置包括X射线光谱装置。
32. 如权利要求29所述的方法，其中所述装置包括红外光谱装置 和拉曼光谱装置中的至少一种。
33. 如权利要求29所述的方法，其中所述装置包括如下装置其 能够测量所述碎玻璃的光透射性能和光反射性能中的至少一种。
34. 如权利要求26所述的方法，其中通过空气喷射装置进行所述 转移。
35. 如权利要求27所述的方法， 规格来确定所述容许阈值。
36. 如权利要求27所述的方法， 中的至少一种来确定所述容许阈值。
37. 如权利要求27所述的方法，质量控制量度。其中通过由碎玻璃供应商提供的其中通过预设和用户确定的规格其中所述玻璃成分的确定被用作
38. 如权利要求27所述的方法，还包括如下步骤至少基于所述 确定的碎玻璃成分来确定玻璃配合料配方。
39. 如权利要求38所述的方法，其中确定玻璃配合料配方的步骤 包括至少基于所述确定的玻璃成分来调整预定的玻璃配合料配方。
40. 如权利要求27所述的方法，其中所述再循环玻璃产品为啤酒瓶。
全文摘要
本发明的某些优选实施方案提供了用于在瓶制造前，分析和清洁碎玻璃流的系统和方法。根据本发明的某些方面，所述系统包括原料进料器、混合阶段、熔化阶段、瓶形成阶段、冷却/退火阶段、检验阶段、和配合料控制器。所述原料进料器还包括其中包含碎玻璃供应物的碎玻璃仓、进料器、分析装置、和转移组件。所述方法的某些优选实施方案包括如下步骤将碎玻璃供应到运输机上，对所述碎玻璃进行实时组成分析，从所述碎玻璃中除去污染物，确定所述碎玻璃配合料是否符合预定的容许阈值，调整所述玻璃配合料配方，将所述配合料成分送到混合阶段，然后完成全部玻璃制造过程。
文档编号C03B23/00GK101193828SQ200580046513
公开日2008年6月4日 申请日期2005年11月14日 优先权日2004年11月12日
发明者小沃伦·布拉斯兰德, 理查德·L·莱曼 申请人:卡尔克劳米有限公司