CN104529132A

CN104529132A - 一种生产浮法玻璃的熔窑及着色剂的加入方法

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Publication number: CN104529132A
Application number: CN201410726410.4A
Authority: CN
Inventors: 郭卫; 陈琰; 王自强; 李红霞; 王海顺; 张艳娟; 沈洁; 张红霞; 姚佩
Original assignee: China Luoyang Float Glass Group Co Ltd
Current assignee: China Luoyang Float Glass Group Co Ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-04-22

Abstract

本发明属于玻璃生产技术领域，涉及一种生产浮法玻璃的熔窑及着色剂的加入方法；将卡脖（3）作为加料混合部，通过设置在卡脖的加料区（6）的加料道（8），在玻璃液中加入着色料。由于熔窑内为无色基础玻璃液，着色操作在卡脖处进行，减少了玻璃液置换量，有效缩短换料时间；使得大型熔窑可以适应颜色玻璃需求市场的特点，颜色玻璃需求的市场特点是需求品种多样，单品种需求量不大。

Description

一种生产浮法玻璃的熔窑及着色剂的加入方法

技术领域

本发明属于玻璃生产技术领域，具体涉及一种生产浮法玻璃的熔窑及着色剂的加入方法，特别适用于生产小批量，多品种的本体着色浮法玻璃。

背景技术

浮法玻璃作为一种基本材料，在建筑、装潢、汽车工业等行业中有着广泛的应用。在现行的浮法玻璃生产中，所使用的熔窑基本结构如图1所示，沿窑体长度方向依次分为投料池1，熔化部2，卡脖3，冷却部4；冷却部后端为连接锡槽的流道5。生产中，配合好的原料（称之为配合料）用投料机投入到投料池1中，熔化部2是进行配合料的熔化和玻璃液澄清、均化的部分。熔化好的玻璃液经卡脖3流入冷却部4，冷却到成型所需的粘度，经流道5流入锡槽成型为所需厚度的平板玻璃。平板玻璃经退火，切裁，检验成为合格的平板玻璃产品。

生产本体着色浮法玻璃时，采用的方法为：在基础玻璃配合料中加入着色剂，混合均匀，经投料池1流入到熔化部2；混有着色剂的配合料经过熔化、澄清、均化等过程，形成颜色均一的玻璃液；玻璃液经卡脖3流入到冷却部4，冷却到成型所需的粘度，再经流道5流入锡槽成型为一定厚度的本体着色平板玻璃。本体着色平板玻璃经退火，切裁，检验成为本体着色平板玻璃产品。

当为了适应市场需要，改换玻璃颜色时，需要用新的玻璃液来置换熔窑中原有的玻璃液，换料时一般用下述近似公式计算

式1

F—换料百分数目标值(%)

B—色料投放倍数

t—所需时间（d）

k—窑内玻璃总量与每日产出玻璃量（拉引量）之比（一般在5左右）

根据公式1，若取k=5，计算出为达到100%换料目标（达到设计配方），色料投放倍数与所需天数关系见表1

表1 色料投放倍数与与达到100%换料目标所需天数关系

色料投放倍数	3.0	2.5	2.0	1.5	1.4	1.3	1.2	1.1
									所需时间/d	2.0	2.6	3.5	5.5	6.3	7.3	9.0	12.0

根据换料公式，取色料投放倍数为1,取k=5，计算出熔窑内玻璃转换百分数与所需天数关系，见表2

表2 平板玻璃熔窑换料百分数与所需天数关系

换料百分数/%	80	85	90	95	96	97	98	99	99.5	99.9
											未转换百分数/%	20	15	10	5.0	4.0	3.0	2.0	1.0	0.5	0.1
所需时间/d	8.0	9.5	11.5	15.0	16.1	17.5	19.6	23.0	26.5	34.5

分析表1发现，无色玻璃转产着色玻璃，尽管可以通过增加色料投放倍数，以缩短换色时间。但是，因为玻璃窑内玻璃总量较大，玻璃液均化需要的时间较长，成功换色时间一般为3-7天。

由一种颜色的玻璃转产另一种颜色的玻璃时，由于熔窑内原有颜色玻璃的转化是按表2进行的。也就是说，由于原颜色的干扰，换料时间延长。

由一种着色玻璃转产白（无）色玻璃时，熔窑内原有玻璃的转化也是按表2进行的。也就是说，原颜色将在很长时间内影响白玻璃的颜色。

换料过程中的过渡产品要么直接成为废品，要么以远低于市场价的价格卖出。因此换料时间越长，对生产单位造成的损失越大。

如今，熔窑都向大型化发展，小型熔窑由于节能减排的需要和国家政策的限制，不允许再建，而颜色玻璃的市场具有需求品种多样，单品种需求量不大的特点，大型熔窑不能适应这种市场的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种生产浮法玻璃的熔窑及着色方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种生产浮法玻璃的熔窑，所述的熔窑包括有投料池、熔化部、卡脖和冷却部；所述的冷却部经流道与锡槽相连接；卡脖是溶化部和冷却部之间一段缩窄的窑池，与矮碹、吊墙配合使用，对熔化部和冷却部之间的气体空间和玻璃液起分隔作用；

本发明中，将卡脖作为加料混合部，并将卡脖分为加料区和搅拌混合区；卡脖前段为加料区，在加料区设置有用于加入着色料的加料道；所述加料道贯通熔窑顶部和卡脖；此处温度较高，约1300℃左右，所加的着色料有少部分容易熔化粘附在加料道内，不能准确控制着色料的加入量，为避免这种情况发生，在加料道外壁缠绕水冷套管，降低加料道内的温度；在熔窑卡脖设置吊墙，所述吊墙位于熔窑卡脖的加料区并位于所述加料道的前部；所述吊墙底端与玻璃液面之间具有间隙，使吊墙底端与玻璃液面之间的距离尽可能的小，以阻止所加着色料中的小颗粒料飞散到熔窑熔化部，污染基础玻璃液，增加玻璃液换色和着色料的加入量控制的难度；在现有的浮法玻璃熔窑中，最高温度点即熔窑热点位于熔化部，由温度差形成密度差引起自然对流，表层玻璃液从热点处流向冷却部, 下层玻璃液由冷却部流回熔化部热点位置，形成一个循环，也就是说，卡脖处下层的玻璃液会向熔窑熔化部热点位置回流；在本发明中，由于卡脖处已经投入了着色料，若再产生回流，基础玻璃液将会受到污染，增加玻璃液换色的难度，另外，还会造成着色料的加入量不能准确控制；本发明中，在卡脖的加料区的前端设置挡坎，并使所述挡坎的高度略低于熔化部的玻璃液面的高度，通过控制单位时间的投料池处的加料量和从流道流出冷却部的玻璃液量，使卡脖处的玻璃液低于挡坎，可有效阻止着色后的玻璃液回流；卡脖后段为搅拌混合区，在搅拌混合区设置多组搅拌器，使着色料和基础玻璃液充分混合，形成着色均匀的玻璃液。

一种浮法玻璃的着色方法，基础玻璃配合料经投料机投入投料池，流入熔窑熔化部，经过熔化、澄清、均化，玻璃液进入熔窑的卡脖；通过设置在卡脖的加料区的加料道，在玻璃液中加入着色料；着色料加入后在基础玻璃液中熔化，经搅拌器搅拌混合均匀后形成颜色均一的着色玻璃液；着色玻璃液经冷却部冷却后经由流道进入成型锡槽，成型为各种厚度的本体着色平板玻璃。

所述的着色料为纯着色剂经加工而成，加工方法有以下两种：

1、将着色剂和玻璃粉充分混合、研磨，使着色剂均匀的分散在玻璃粉中，制成着色料；2、着色剂和玻璃配合料一起经高温熔化，形成均匀的着色玻璃液，将此种玻璃液水淬后研磨，制成着色料；与纯着色剂相比，它能更好、更快的与基础玻璃融为一体，更适合本发明中的着色工艺；若采用纯着色剂加入，由于卡脖部位的温度低，在1300℃左右，此时玻璃液的粘度较大，加入纯的着色剂不容易和玻璃液混合均匀，难以形成着色均匀的平板玻璃。

所述着色料的加入量，根据单位时间内的窑头投料量来决定，保证纯着色剂在玻璃液中的含量达到着色要求，为现有公知的普通技术。由于在现有的本体着色浮法玻璃生产中，着色剂随配合料在投料池加入到窑炉中，在熔化部经历1500℃以上的高温时，有少部分着色剂会挥发，造成实际玻璃液中的着色剂含量偏小，故在现有的本体着色浮法玻璃生产中，配合料中的着色剂含量略多于实际需要的量。本发明中，在卡脖处的加料区加入着色料，所经历的温度较低，着色剂几乎没有挥发，故本方法中所需纯着色剂的量，为实际需要的量。本发明中，所述着色料的制备过程中，也会引入少量的玻璃粉或玻璃配合料，跟生产相比，引入的玻璃粉或玻璃配合料量可以忽略不计。

所述着色料的粒度优选为150μm-80μm；着色料颗粒过细，在加料时，容易在窑内飞散，飞散的着色料部分会进入熔窑前部的熔化部，污染基础玻璃液，造成换色时操作困难和着色料加入量控制不准确，部分会粘附到熔窑耐火材料表面，加剧耐火材料的侵蚀；颗粒太大又会造成和基础玻璃液混合困难。

在上述技术方案中：

所述的加料道优选设计为上方下扁型，能使所加的着色料更加均匀的撒落在玻璃液面，加料道的尺寸和数量根据实际熔窑尺寸来选取；

所述搅拌器的优选转速为5-25r/min，优选插入深度为玻璃液深度的2/3~1/4；

在所述的加料区和搅拌混合区的结合部位，可设置辅助加热装置对玻璃液进行再次加热，降低玻璃液的粘度，使玻璃液达到更好的均化效果；加热方式可以是插入电极加热或硅钼棒加热；

由于卡脖承担了添加着色料和搅拌混合的功能，设置了一系列的辅助装置，卡脖的长度要长于现有熔窑卡脖，具体长度根据现场工艺条件来确定。

本发明的有益效果是：由于熔窑内为无色基础玻璃液，着色操作在卡脖处进行，因此，可以减小公式1中的k值，从而有效缩短换料时间。例如，一座熔化规模为600t的熔窑，熔化部面积为550m²，卡脖尺寸为4.8m*5.8m，冷却部尺寸为195m²，熔窑中玻璃液深1.2m，玻璃液密度为2.2t/m³，经计算熔窑中的玻璃液为

(550+4.8*5.8+195)*1.2*2.2=2040.3t

经改造后，熔化部和冷却部尺寸不变，卡脖尺寸为12.5m*5.8m，卡脖和冷却部玻璃液深度为1m，经计算卡脖和冷却部的玻璃液为

（12.5*5.8+195）*1*2.2=588.5t

熔窑改造前换料时需置换2040.3t的玻璃液，改造后，采用本发明所述方法进行换料时，只需置换588.5t的玻璃液，玻璃液置换量减少了71.2%，大大减少了换料时需置换的玻璃液对生产单位造成的损失；同时，减少了换料时间对生产单位造成的损失；因为，换料过程中的过渡产品要么直接成为废品，要么以远低于市场价的价格卖出；而换料时间越长，对生产单位造成的损失越大。本发明使得大型熔窑可以适应颜色玻璃需求市场的特点，颜色玻璃需求的市场特点是需求品种多样，单品种需求量不大。

附图说明

图1为现有浮法玻璃生产熔窑示意图；

图2为本发明的浮法玻璃熔窑卡脖改造后结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为加料道示意图；

图5为图4的侧视图；

图中，1、投料池，2、溶化部，3、卡脖，4、冷却部，5、流道，6、加料区，7、搅拌混合区，8、加料道，9、吊墙，10、挡坎，11搅拌器，12、辅助加热装置。

具体实施方式

结合给出的实施例和附图对本发明加以说明。

实施例：

一条产能为550吨的浮法玻璃的熔窑，所述的熔窑包括有投料池1、熔化部2、卡脖3和冷却部4；所述的冷却部经流道5与锡槽相连接；卡脖是溶化部和冷却部之间一段缩窄的窑池，与矮碹、吊墙配合使用，对熔化部和冷却部之间的气体空间和玻璃液起分隔作用；对卡脖进行了加长，卡脖长9m，宽5.5m；将卡脖作为加料混合部，并将卡脖分为加料区6和搅拌混合区7；卡脖前段为加料区6，在加料区6设置有用于加入着色料的加料道8；所述加料道贯通熔窑顶部和卡脖，加料道8优选设计为上方下扁型，能使所加的着色料更加均匀的撒落在玻璃液面，所述的加料道8采用优质不锈钢材质，并排三个，每个尺寸上口为500*500mm，下口为1000*200mm，加料道外壁缠绕水冷套管；在熔窑卡脖设置吊墙9，所述吊墙9位于熔窑卡脖的加料区6并位于所述加料道8的前部；所述吊墙9底端与玻璃液面之间具有间隙，使吊墙9底端与玻璃液面之间的距离为30mm，以阻止所加着色料中的小颗粒料飞散到熔窑熔化部2，污染基础玻璃液，增加玻璃液换色的难度，另外，还会造成着色料的加入量不能准确控制；在现有的浮法玻璃熔窑中，在熔化部热点处温度较卡脖处高，由温度差形成密度差引起自然对流，表层玻璃液从高温处流向低温处，下层玻璃液从低温处流向高温处，也就是说，卡脖3处下层的玻璃液会回流到熔窑溶化部热点位置；在本发明中，由于卡脖3处已经投入了着色料，若再产生回流，基础玻璃液将会受到污染，增加玻璃液换色的难度，另外，还会造成着色料的加入量不能准确控制；因此，在卡脖的加料区6的前端设置挡坎10，并使所述挡坎10低于熔化部2的玻璃液面100mm；通过控制单位时间的投料池1处的加料量和从流道5流出冷却部4的玻璃液量，使卡脖处的玻璃液低于挡坎10 100mm，可有效阻止着色后的玻璃液回流；卡脖后段为搅拌混合区7，为了使着色料和基础玻璃液混合均匀，需在搅拌混合区7设置三组搅拌器11，每组9个，搅拌器的优选转速为8r/min，插入液面深度为玻璃液面下150mm；在卡脖加料区6和搅拌混合区7的结合位置设置辅助加热装置12，辅助加热装置采用硅钼棒；当玻璃液温度低于设定温度时，可以对玻璃液进行加热，降低玻璃液的粘度，使玻璃液达到更好的均化效果；

一种生产浮法玻璃的着色剂的加入方法，其生产方法与现有的浮法玻璃生产方法相同，仅涉及着色剂的加入方式；基础玻璃配合料经投料池1加入到熔窑熔化部2，经过熔化、澄清、均化，玻璃液进入熔窑的卡脖3；通过设置在卡脖的加料区6的加料道8，在玻璃液中加入着色剂。所述着色剂的加入量，根据单位时间内的窑头投料量来决定，保证纯着色剂在玻璃液中的含量达到着色要求，为现有公知的普通技术。在现有的本体着色浮法玻璃生产中，着色剂随配合料在投料池加入到窑炉中，本发明中，在卡脖处的加料区加入着色料。现有的本体着色浮法玻璃生产中，着色剂随配合料在投料池加入到窑炉中，在熔化部经历1500℃以上的高温时，有少部分着色剂会挥发，造成实际玻璃液中的着色剂含量偏小，故在现有的本体着色浮法玻璃生产中，配合料中的着色剂含量略多于实际需要的量。本发明中，在卡脖处的加料区加入着色剂，所经历的温度较低，着色剂几乎没有挥发，故本方法中所需纯着色剂的量，为实际需要的量。为使着色剂更好、更快的与基础玻璃融为一体，将着色剂制成着色料加入，加工方法有以下两种：

1、将着色剂和玻璃粉充分混合、研磨，使着色剂均匀的分散在玻璃粉中，制成着色料；加工着色料时，着色剂能与玻璃粉混合并分散均匀，不造成局部富集即可；2、着色剂和玻璃配合料一起经高温熔化，形成均匀的着色玻璃液，将此种玻璃液水淬后研磨，制成着色料；加工着色料时，着色剂在与玻璃配合料一起熔化的过程中，能够分散均匀，不造成局部富集即可；与纯着色剂相比，它能更好、更快的与基础玻璃融为一体，更适合本发明中的着色工艺；若采用纯着色剂加入，由于卡脖部位的温度低，在1300℃左右，此时玻璃液的粘度较大，加入纯的着色剂不容易和玻璃液混合均匀，难以形成着色均匀的平板玻璃。

由于在制备着色料过程加入了碎玻璃或玻璃配合料，在着色时会将这些引入到基础无（白）色玻璃液中，但与生产相比，引入的量很小，不对生产和着色产生影响，可以忽略不计。

该实施例为钴蓝色平板玻璃；所述的着色料为氧化钴经加工而成，具体方法为：将氧化钴和玻璃配合料按1.7:100混合，一起经高温熔化，形成均匀的着色玻璃液，将此种玻璃液水淬后研磨，制成着色料。与纯着色剂相比，它能更好、更快的跟基础玻璃融为一体，更适合本发明中的着色工艺。

所述着色料的加入量，根据单位时间内的窑头投料量来决定，该实施例中，生产一种钴蓝玻璃，需使着色剂氧化钴在玻璃中的含量达到0.01%，经过计算，着色料与窑头投料量的质量比应为0.42:100。

所述着色料的粒度优选为150μm-80μm；着色料颗粒过细，在加料时，容易在窑内飞散，飞散的着色料部分会进入熔窑前部的熔化部，污染基础玻璃液，部分会粘附到熔窑耐火材料表面，加剧耐火材料的侵蚀；颗粒太大又会造成和基础玻璃液混合困难。

着色料加入后在基础玻璃液中熔化，经搅拌器11搅拌混合均匀和补充加热后形成颜色均一的着色玻璃液；着色玻璃液经冷却部4冷却后经由流道5进入锡槽，经拉边机成型为4mm厚的钴蓝色平板玻璃。

Claims

1.一种生产浮法玻璃的熔窑，所述的熔窑包括有投料池（1）、熔化部（2）、卡脖（3）和冷却部（4）；所述的冷却部经流道（5）与锡槽相连接；其特征在于：将卡脖（3）作为加料混合部，并将卡脖分为加料区（6）和搅拌混合区（7）；卡脖前段为加料区（6），在加料区（6）设置有用于加入着色料的加料道（8）；所述加料道（8）贯通熔窑顶部和卡脖；在加料道外壁缠绕水冷套管，降低加料道内的温度；在熔窑卡脖设置吊墙（9），所述吊墙（9）位于熔窑卡脖的加料区（6）并位于所述加料道（8）的前部；所述吊墙（9）底端与玻璃液面之间具有间隙，以阻止所加着色料中的小颗粒料飞散到熔窑熔化部（2），污染基础玻璃液，增加玻璃液换色和着色料的加入量控制的难度；在卡脖的加料区（6）的前端设置挡坎（10），并使所述挡坎（10）的高度略低于熔化部（2）的玻璃液面的高度，通过控制单位时间的投料池（1）处的加料量和从流道（5）流出冷却部（4）的玻璃液量，使卡脖处的玻璃液低于挡坎（10），可有效阻止着色后的玻璃液回流；卡脖后段为搅拌混合区（7），在搅拌混合区（7）设置多组搅拌器（11），使着色料和基础玻璃液充分混合，形成着色均匀的玻璃液。

2.如权利要求1所述的一种生产浮法玻璃的熔窑，其特征在于：所述的加料道（8）设计为上方下扁型，能使所加的着色料更加均匀的撒落在玻璃液面。

3.如权利要求1所述的一种生产浮法玻璃的熔窑，其特征在于：所述搅拌器（11）的转速为5-25r/min，插入深度为玻璃液深度的2/3~1/4。

4.如权利要求1所述的一种生产浮法玻璃的熔窑，其特征在于：在所述的加料区（6）和搅拌混合区（7）的结合部位，设置辅助加热装置（5），对玻璃液进行再次加热，降低玻璃液的粘度，使玻璃液达到更好的均化效果；加热方式是插入电极加热或硅钼棒加热。

5.一种生产浮法玻璃的着色剂的加入方法，基础玻璃配合料经投料机投料入投料池（1），进入熔窑熔化部（2），经过熔化、澄清、均化，玻璃液进入熔窑的卡脖（3）；其特征在于：通过设置在卡脖的加料区（6）的加料道（8），在玻璃液中加入着色料；着色料加入后在基础玻璃液中熔化，经搅拌器（11）搅拌混合均匀后形成颜色均一的着色玻璃液；着色玻璃液经冷却部（4）冷却后经由流道（5）进入成型锡槽，成型为本体着色平板玻璃。

6.如权利要求5所述的一种生产浮法玻璃的着色剂的加入方法，其特征在于：所述的着色料为纯着色剂经加工而成；将着色剂和玻璃粉充分混合、研磨，使着色剂均匀的分散在玻璃粉中，制成着色料。

7.如权利要求6所述的一种生产浮法玻璃的着色剂的加入方法，其特征在于：所述的着色料为纯着色剂经加工而成；着色剂和玻璃配合料一起经高温熔化，形成均匀的着色玻璃液，将此种玻璃液水淬后研磨，制成着色料。