CN103588383A - 一种生产高性能无碱玻璃的工艺及其窑炉 - Google Patents

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Abstract

一种生产高性能无碱玻璃的工艺及其窑炉，其中一种生产玻璃的工艺，其特征在于，顺序包括以下步骤：（1）预热玻璃原料至600℃～900℃形成低共熔烧结物；（2）加热所述低共熔烧结物至1650℃以上形成玻璃液；（3）澄清所述玻璃液；（4）玻璃成型。

Description

一种生产高性能无碱玻璃的工艺及其窑炉
技术领域
本发明涉及生产高性能无碱玻璃纤维、玄武岩纤维及特种新型玻璃纤维的工艺，及生产高性能无碱玻璃的专用窑炉。所述高性能通常是指高强度和高模量等。
背景技术
玻璃的电性能如电导率等是由玻璃组分中的碱金属含量决定的。目前，生产玻璃的窑炉主要包括单元窑和电熔窑，电熔窑的特点是熔化率高，实施简单，熔制温度调整灵活。高性能无碱玻璃纤维的生产存在以下问题：1）若采用单元窑熔制，窑炉的耐火材料的腐蚀速率相比于锆刚玉砖高5到10倍，要满足熔制温度达到1650℃的要求，窑炉的大碹会迅速垮塌，甚至因耐火材料结石导致无法正常生产；2）若采用电熔窑熔制，要满足成品玻璃纤维的碱金属含量低于0.5%的要求，现有的电熔窑难以实现生产。
发明内容
为了生产碱金属含量低于0.2%的玻璃或碱金属含量低于0.2%的玄武岩纤维，所述碱金属是指K2O和Na2O等，本发明提出了一种生产玻璃或玄武岩的工艺及其专用窑炉。本发明的技术方案如下：
一种生产玻璃的工艺，顺序包括以下步骤：（1）预热玻璃原料至600℃～900℃形成低共熔烧结物；（2）加热所述低共熔烧结物至1650℃以上形成玻璃液；（3）澄清所述玻璃液；（4）玻璃成型。
所述预热的方法为燃烧氧气，所述加热的方法为电加热。
在所述步骤（2）和步骤（3）之间还包括以下步骤：电加热所述玻璃液保温在1450℃以上。
用于上述的生产玻璃的工艺的窑炉，包括熔化室、流液洞和澄清通路，所述熔化室、所述流液洞和所述澄清通路顺序连通，所述熔化室和所述流液洞形成U形结构，所述澄清通路在所述U形结构的水平面与熔化室侧壁上的加料口的水平面之间。
窑炉壁由内至外的材料依次包括锆石英、背衬材料、保温耐火材料。
所述熔化室有氧气燃烧装置和电加热装置。
所述熔化室底部有鼓泡装置。
所述电加热装置包括在熔化室侧壁的熔料电极和在熔化室底部的保温电极。
所述澄清通路底部间隔有漏板，所述澄清通路的侧壁有氧气喷射装置。
拆卸和/或分解权利要求2至8之一所述窑炉的方法。
本发明的技术效果如下：
本发明的所述工艺制得的所述玻璃中，SiO2、Al2O3、MgO的质量之和占所述玻璃的质量的百分比大于96%，碱金属K2O与Na2O的质量之和占所述玻璃的质量的百分比小于0.5%，熔制温度可高于1650℃，析晶上限温度高于1350℃。
所述窑炉采用燃烧氧气预热和电加热两种供热方式。电加热装置包括熔料电极和保温电极。所述熔料电极为三相均衡布置，在其周围构成玻璃高温区，以降低熔料电极附近的玻璃液的电阻，确保电极运作正常。熔料电极采用高纯度钼材料制成，熔料电极的电流密度达1.5A/cm2。在窑炉底部的保温电极向上释放热量，玻璃液向下流动，提高了热利用效率。所述保温电极还向流液洞内的玻璃液放热使玻璃液不会析晶。
锆石英的电导率低，在玻璃液温度为1650℃左右时，窑炉的锆石英内壁的腐蚀速率低于0.3mm/天。背衬材料用于锆石英的固定和保护。保温耐火材料可以防止窑炉热量大量散失以提高热利用效率。
窑炉熔化室熔化率达3T/d.m2。熔化室顶部穹顶结构具体为由周边六边形向穹顶收缩结构，该结构为窑炉穹顶的氧气喷射装置提供火焰空间。
鼓泡装置包括鼓泡管，通过鼓泡管将氮气送入窑炉底部，使向下流动的玻璃液向上回流，从而对玻璃液进行强制均化。
澄清通路是玻璃液澄清和玻璃纤维成型的作业区域。漏板是玻璃纤维的成型装置，采用铂金材料制成。澄清通路采用燃烧氧气供热，能够提升玻璃质量，例如降低玻璃气泡数量。
附图说明
图1为生产玻璃的窑炉的结构示意图。
附图标记列示如下：1-加料口；2-锆石英砖；3-背衬材料；4-保温耐火砖；5-电极砖；6-熔料电极；7-鼓泡装置；8-保温电极；9-水平流液洞；10-竖直流液洞；11-铂金漏板；12-澄清通路；13-熔化室顶部的氧气喷射装置；14-穹顶结构；15-熔化室；16-澄清通路的氧气喷射装置；17-盖板。
具体实施例：
为了便于读者更好地理解本发明，便于使用者对本发明的产品进行保养和维修，便于为保养维修的研究人员提供参考，以下结合附图说明成熟的实施例。
一种生产碱金属含量低于0.5%的玻璃的工艺，顺序包括以下步骤：（1）燃烧氧气预热玻璃原料至600℃～900℃形成低共熔烧结物；（2）电加热所述低共熔烧结物至1650℃以上形成玻璃液；（3）电加热保持玻璃液温度在1450℃以上；（4）澄清玻璃液；（5）澄清后的玻璃液通过铂金漏板成型，制得玻璃纤维原丝。以上步骤（3）可酌情省略。
本发明涉及的高性能无碱玻璃窑炉包括顺序连通的熔化室15、水平流液洞9、竖直流液洞10和澄清通路12。所述窑炉壁由内至外的材料顺序为锆石英砖2、背衬材料3、保温耐火砖4。所述熔化室15包括加料口1、顶部穹顶结构14、熔化室顶部的氧气喷射装置13、电极砖5、熔料电极6、鼓泡孔7和保温电极8，熔化室15的顶部设置有氧气喷射装置，所述熔化室15的上部设置有所述加料口1，所述加料口1的水平位置高于所述澄清通路12的水平位置，所述熔化室15的下部设置有熔料电极6，所述熔化室15的底部设置有保温电极8，所述熔化室15的所述氧气喷射装置、熔料电极6和保温电极8的能量投入比例为3:5:2。所述澄清通路12底部间隔设置有铂金漏板11，所述铂金漏板11连通所述澄清通路12内部和外部。所述澄清通路12侧壁的上部设置有澄清通路的氧气喷射装置16，所述澄清通路的氧气喷射装置16为所述澄清通路12下部的玻璃液提供热量。所述澄清通路12的顶部为盖板17。
玻璃配合料经所述窑炉制得玻璃原丝的工作原理如下：
玻璃配合料由加料口1进入窑炉顶部，熔化室顶部的氧气喷射装置13将所述玻璃配合料预热到600℃～900℃形成低共熔烧结物，所述低共熔烧结物（即粉料与玻璃的混合物）烧结粉料在窑炉熔化室15和澄清通路12的玻璃液液位重力差作用下由熔化室15上部向下流至熔化室15底部，所述熔化室15底部的熔料电极6将所述低共熔烧结物加热至1650℃以上形成玻璃液，所述玻璃液在熔化室15底部由池底鼓泡装置7的鼓泡作用向上回流进行强制均化，均化后的玻璃液再流经水平流液洞9和竖直流液洞10，由竖直流液洞10流出的玻璃液进入澄清通路12进行澄清，进行澄清的玻璃液由保温电极8的加热使自身温度保持在1450℃以上以确保不会析晶，最后，澄清过的高质量玻璃液通过铂金漏板11成型从而制得玻璃纤维原丝。

Claims (10)

1.一种生产玻璃的工艺，其特征在于，顺序包括以下步骤：（1）预热玻璃原料至600℃～900℃形成低共熔烧结物；（2）加热所述低共熔烧结物至1650℃以上形成玻璃液；（3）澄清所述玻璃液；（4）玻璃成型。
2.根据权利要求1所述的一种生产玻璃的工艺，其特征在于，所述预热的方法为燃烧氧气，所述加热的方法为电加热。
3.根据权利要求1所述的一种生产玻璃的工艺，其特征在于，在所述步骤（2）和步骤（3）之间还包括以下步骤：电加热所述玻璃液保温在1450℃以上。
4.用于权利要求1-3之一所述的生产玻璃的工艺的窑炉，其特征在于，包括熔化室、流液洞和澄清通路，所述熔化室、所述流液洞和所述澄清通路顺序连通，所述熔化室和所述流液洞形成U形结构，所述澄清通路在所述U形结构的水平面与熔化室侧壁上的加料口的水平面之间。
5.根据权利要求4所述的生产玻璃的工艺的窑炉，其特征在于，窑炉壁由内至外的材料依次包括锆石英、背衬材料、保温耐火材料。
6.根据权利要求4所述的生产玻璃的工艺的窑炉，其特征在于，所述熔化室有氧气燃烧装置和电加热装置。
7.根据权利要求4所述的生产玻璃的工艺的窑炉，其特征在于，所述熔化室底部有鼓泡装置。
8.根据权利要求6所述的生产玻璃的工艺的窑炉，其特征在于，所述电加热装置包括在熔化室侧壁的熔料电极和在熔化室底部的保温电极。
9.根据权利要求1所述的生产玻璃的工艺的窑炉，其特征在于，所述澄清通路底部间隔有漏板，所述澄清通路的侧壁有氧气喷射装置。
10.拆卸和/或分解权利要求2至9之一所述的窑炉的方法。
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