CN107867791A - 一种纳米微晶板材生产的窑炉及熔制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纳米微晶板材的生产领域，尤其涉及一种纳米微晶板材生产的窑炉，包括熔窑，窑口管道，工作池，澄清池，流液洞，上升料道，料口，窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量，熔窑为深池熔窑，熔窑窑底到窑口的高度范围为7米到10米，工作池设有多个进口，一个出口，窑口管道为窑口到工作池进口的管道，倾斜角度为15到30度，澄清池池深较浅，池深为100毫米到600毫米，流液洞为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高200毫米到400毫米，宽500毫米到600毫米，上升料道包括斜坡上升料道和垂直上升料道，料口采用电熔锆刚玉材料。本发明具有节能和环保的优点。
Description
技术领域
本发明属于纳米微晶板材的生产领域，尤其涉及一种纳米微晶板材生产的窑炉及其熔制方法。
背景技术
纳米微晶板材相比于传统的大理石、花岗岩，具有诸多的优点：微晶板材的抗压强度、抗弯强度、莫氏硬度远远高于大理石和花岗岩，微晶板材的耐酸性、耐碱性也远远高于其他两种材料。微晶板材吸水几乎为零，表面光泽度超过大理石和花岗岩制品。微晶板材的辐射性为零，而其他石材都会有一定的辐射性，这就成为微晶板材具有的环保优势。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种纳米微晶板材生产的窑炉，具有结构优化、节能环保的特点。
一种纳米微晶板材生产的窑炉，包括熔窑，窑口管道，工作池，澄清池，流液洞，上升料道，料口，所述窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量；所述熔窑为深池熔窑，熔窑窑底到窑口的高度范围为7米到10米；所述工作池设有多个进口，一个出口；所述窑口管道为窑口到工作池进口的管道，倾斜角度为15到30度；所述澄清池池深较浅，池深为100毫米到600毫米；所述流液洞为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高200毫米到400毫米，宽500毫米到600毫米；所述上升料道包括斜坡上升料道和垂直上升料道；所述料口采用电熔锆刚玉材料。
本发明的熔窑高度较高，熔窑窑口位置相对较高，熔窑窑底到窑口的高度范围为7米到10米，采用深池熔化，窑口的玻璃液杂质少、气泡少，质量较好。
本发明的熔窑窑口到工作池，窑口管道的倾斜角度为15到30度。倾斜角度过大，高温熔融的玻璃液对工作池的冲击突然，冲击力大；倾斜角度过小，熔窑内的杂质容易一起流入到工作池，进入到后续工序。
本发明的工作池，底部进口可以对应连接主窑口，上部的其他进口可以对应连接辅料的进口管道。熔化后的主料熔液直接进入工作池中形成微晶玻璃板的底层，之后熔化后的不同颜色的辅料熔液分别经彼此平行间隔设置在工作池上方的多个料道进口进入工作池中，并铺设在主料熔液的上方形成平行排布的不同颜色的纹理，作为微晶玻璃板的花色纹理。
本发明的工作池，可以连接多个熔窑，不同颜色的玻璃溶液分别在各个熔窑内熔化，经各个熔窑对应的窑口管道进入到工作池。
本发明的澄清池，池深一般为100毫米到600毫米；优选为300毫米到500毫米。本发明的澄清池的池深较浅，相比于普通的澄清池，能更有效地减少玻璃体内的气泡、灰泡、条纹，增强玻璃液的质量。
本发明的流液洞，为小尺寸结构，尺寸为高200毫米到400毫米，宽500毫米到600毫米。
本发明的流液洞截面尺寸较小，为扁平状结构，能有效分隔玻璃液中的杂质沉渣。
本发明的流液洞的负荷相对较大，虽然增加了玻璃液对流液洞洞口外壁的冲刷，但是能有效减少玻璃液的回流，增进产品质量。
本发明的流液洞洞口外壁，采用电熔锆刚玉材料，能经受住玻璃液的长期冲刷。
本发明流液洞后，为上升料道。在上升料道的初始段，有一缓慢上升的斜坡，该斜坡向上倾斜角度范围为20度到40度，斜坡的长度为800毫米到1100毫米。
本发明玻璃液进入流液洞后，玻璃液沿上升料道的斜坡缓缓上升，过程中能进一步将玻璃液澄清、均化，进一步消除玻璃液中的气泡和灰泡，有更好的澄清效果。
本发明的上升料道，经过斜坡上升后，为一段垂直上升的料道，所述垂直上升的料道高度为900到1100毫米。
本发明的垂直上升的料道段，相对于之前的斜坡缓慢上升段，为一剧烈的突变，在该突变处，玻璃液中一些细微的气泡和灰泡，能被进一步消除掉。
本发明的玻璃液，经过上升料道后，从料口出料。该料口采用电熔锆刚玉材料，耐玻璃液的冲刷。
本发明熔窑的进口可以有投料机，所述投料机为倾斜式投料机，通过变频控制，加入熔窑的料量。
本发明的工作池可以包括图像液面计，监测工作池内的液面高度。
本发明可以设置投料机与图像液面计联锁，自动控制液面高度。料层厚度和推送速度可以调节，使投料机尽可能处于连续平稳工作状态。
本发明的工作池中，设置有搅拌装置，搅拌装置为耙子状结构，沿熔融玻璃液的流动方向做直线运动。
本发明的搅拌装置能将各不同颜色的辅料熔液相互混合，将各分层的结构混合融合在一起，但又不会形成均匀分散的熔液，影响产品的外观。
本发明的窑炉采用全氧燃烧的技术方案，天然气和助燃氧气定值比例调节；采用99%氧气与燃料燃烧，所产生的废气只有CO2和H2O，利于环保。
本发明的全氧燃烧技术，采用全氧枪，将燃料和氧气混合后，对窑炉进行加热。
本发明的全氧燃烧的燃料可以为石油焦粉，氧气为含量大于99%的纯氧，燃料和氧气的比例为按照化学计量完全反应。
本发明的全氧枪，可以在窑炉采用对称排列的方式，对称、均匀地对对窑炉进行加热。
本发明的全氧枪，数量可以为20到30的偶数个，为20、22、24、26、28或30个。
本发明的全氧枪，数量多，分布密集，结构对称，窑炉的受热均匀，熔化效果好。
本发明的全氧枪，沿着物料的方向，前面18个为大功率全氧枪，单位时间内燃料和氧气的流速、流量大，用大量的热量快速熔融物料。
本发明的全氧枪，沿着物料的方向，后面的全氧枪功率较小，单位时间内燃料和氧气的流速、流量较小，主要是为了控制生产过程中温度的稳定，并且进一步对物料进行加热熔融。
本发明的全氧枪，全氧枪口的方向是倾斜对着窑炉，全氧枪口火焰的方向也是倾斜对着窑炉，倾斜角度（以垂直熔窑方向为中心方向计）范围为13度到23度。
全氧枪口火焰倾斜对着窑炉，能有效增大火焰与窑炉的接触面积，特别是火焰外焰部分与窑炉的接触。不仅全氧燃烧更充分，燃料利用率更高，而且燃烧的热量能更有效的传导到窑炉。
一种纳米微晶板材的熔制方法，将按照一定配方比例的各物料加入到熔窑的投料机，经投料机加入到熔窑；熔窑采用全氧燃烧技术，燃料和氧气混合后，经全氧枪燃烧，对熔窑加热；物料在熔窑内熔融，经熔窑口和窑口管道，进入工作池；在工作池，熔窑内的熔融物料进入到工作池底部，在工作池上部进口添加辅料，并搅拌，形成具有不同花纹和颜色的玻璃液；玻璃液出工作池，进入到澄清池澄清；玻璃液从澄清池出来，进流液洞，经上升料道和料口出料；所述物料经投料机加入到熔窑的速率，由窑炉内工作池的图像液面计连锁控制，保持工作池的液面高度稳定；所述燃料为石油焦粉，所述氧气为含量大于99%的纯氧，所述石油焦粉和氧气的物料比例为按照化学计量完全反应；所述熔窑内熔融的温度为1300摄氏度到1600摄氏度；所述工作池上部进口添加的辅料为玻璃着色剂，可以为二氧化锰、氧化钴、三氧化二钴、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氟化钙、氧化锡、氧化铜或氧化亚铜；所述搅拌方式为使用耙子在玻璃液的流动方向做直线运动；所述玻璃液在澄清池的停留时间为15到50分钟；所述玻璃液在流液洞和料口出料的流动为150kg/min到200kg/min。
有益效果：
1、本发明采用全氧燃烧技术，避免了因燃烧造成的玻璃污染，导致影响玻璃的性能指标。
2、采用99%氧气与燃料燃烧，所产生的废气只有CO2和H2O，利于环保。
3、同等炉型采用全氧燃烧新技术可以提高熔化率30%以上，节能40%以上。
4、用纯氧助燃，所产生的烟气量是空气助燃产生的烟气量的1/4左右，所造成的碱金属的挥发要比空气助燃少，利于玻璃组成的稳定，提高池炉的使用寿命，利于池炉连续稳定的工作。
5、采用全氧燃烧新技术，助燃氧气一般不用预热，炉型多采用单元室，池炉熔化池内的纵向温度易于控制，可以根据工艺要求，完全能满足设定的熔化池内温度制度，减少熔制缺陷。采用单元窑建炉成本可以大幅度降低，比带蓄热室的池炉降低45%左右。
6、全氧燃烧技术除了给窑炉节能带来明显的效果外，还可以大大减少窑炉烟气排放量以及烟气中的有害物质含量。用全氧进行燃烧，氮气量减少到原来的10%，这样烟气内生成的NOx，含量大为减少。减小对环境的污染。
附图说明
图1为本发明窑炉的示意图；
图2为本发明工作池的示意图；
图3为本发明工作池内搅拌装置示意图；
图4为本发明全氧燃烧示意图；
图5为本发明全氧枪示意图；
其中，1熔窑、2窑口管道、3工作池、4澄清池、5流液洞、6斜坡上升料道、7垂直上升料道、8料口、9全氧枪、91全氧枪、31工作池进口、32工作池进口、33工作池出口、35搅拌耙，a为窑口管道的倾斜角度，b为斜坡上升料道的倾斜角度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，包括熔窑1，窑口管道2，工作池3，澄清池4，流液洞5，上升料道6和7，料口8，所述窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量；所述熔窑1为深池熔窑，熔窑1窑底到窑口的高度范围为8米；所述工作池3设有多个进口，一个出口；所述窑口管道2为窑口到工作池3进口的管道，倾斜角度a为20度；所述澄清池4池深较浅，池深为400毫米；所述流液洞5为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高300毫米，宽550毫米；所述上升料道包括斜坡上升料道6和垂直上升料道7；所述料口8采用电熔锆刚玉材料。
实施例2
如图2所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉的工作池，有多个进口，一个出口，底部进口31对应连接主窑口窑口管道2，上部的其他进口32对应连接辅料的进口管道。熔窑1内熔化后的主料熔液直接经底部进口31进入工作池3中形成微晶玻璃板的底层，熔化后的不同颜色的辅料熔液分别经工作池上方进口32进入工作池3中，并铺设在主料熔液的上方形成平行排布的不同颜色的纹理，作为微晶玻璃板的花色纹理。
实施例3
如图3所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉的工作池3，设置有搅拌装置，搅拌装置为耙子状结构搅拌耙35，沿熔融玻璃液的流动方向做直线运动。搅拌耙将各不同颜色的辅料熔液相互混合，将各分层的结构混合融合在一起，但又不会形成均匀分散的熔液，影响产品的外观。
实施例4
如图4所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，采用全氧燃烧的技术方案，天然气和助燃氧气定值比例调节，采用99%氧气与燃料燃烧，所产生的废气只有CO2和H2O，利于环保。全氧燃烧技术，采用全氧枪9，将燃料和氧气混合后，对窑炉进行加热，燃料为石油焦粉，氧气为含量大于99%的纯氧，燃料和氧气的比例为按照化学计量完全反应。
全氧枪9，可以在窑炉采用对称排列的方式，对称、均匀地对对窑炉进行加热，数量为20个，全氧枪9的数量多，分布密集，结构对称，窑炉的受热均匀，熔化效果好。在沿着物料的方向，前面18个为大功率全氧枪9，单位时间内燃料和氧气的流速、流量大，用大量的热量快速熔融物料。在沿着物料的方向，后面的2个为小功率全氧枪9，单位时间内燃料和氧气的流速、流量较小，主要是为了控制生产过程中温度的稳定，并且进一步对物料进行加热熔融。
实施例5
如图5所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，采用全氧燃烧的技术方案，采用全氧枪9，将燃料和氧气混合后，对窑炉进行加热，全氧枪9的枪口方向是倾斜对着窑炉，全氧枪9的枪口火焰的方向也是倾斜对着窑炉，倾斜角度（以垂直方向为中心方向计）为13度。
实施例6
如图5所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，采用全氧燃烧的技术方案，采用全氧枪9，将燃料和氧气混合后，对窑炉进行加热，全氧枪9的枪口方向是倾斜对着窑炉，全氧枪9的枪口火焰的方向也是倾斜对着窑炉，倾斜角度（以垂直方向为中心方向计）为23度。
实施例7
如图1、图2、图3所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，包括熔窑1，窑口管道2，工作池3，澄清池4，流液洞5，上升料道6和7，料口8，所述窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量；所述熔窑1为深池熔窑，熔窑1窑底到窑口的高度范围为7米；所述工作池3设有多个进口，一个出口；所述窑口管道2为窑口到工作池3进口的管道，倾斜角度a为15度；所述澄清池4池深较浅，池深为100毫米；所述流液洞5为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高200毫米，宽500毫米；所述上升料道包括斜坡上升料道6和垂直上升料道7；所述料口8采用电熔锆刚玉材料。
将按照一定配方比例的各物料加入到熔窑1的投料机，经投料机加入到熔窑1；熔窑采用全氧燃烧技术，燃料和氧气混合后，经全氧枪9燃烧，对熔窑1加热；物料在熔窑1内熔融，经熔窑口和窑口管道2，进入工作池3；在工作池3，熔窑1内的熔融物料经工作池底部进口31进入到工作池3底部，在工作池3上部进口32添加辅料，并搅拌，形成具有不同花纹和颜色的玻璃液；玻璃液出工作池3，进入到澄清池澄清4；玻璃液从澄清池4出来，进流液洞5，经斜坡上升料道6和垂直上升料道7，到料口8出料；所述物料经投料机加入到熔窑1的速率，由窑炉内工作池3的图像液面计连锁控制，保持工作池3的液面高度稳定；所述燃料为石油焦粉，所述氧气为含量大于99%的纯氧，所述石油焦粉和氧气的物料比例为按照化学计量完全反应；所述熔窑1内熔融的温度为1300摄氏度；所述工作池3上部进口添加的辅料为玻璃着色剂，为二氧化锰、氧化钴、三氧化二钴、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氟化钙、氧化锡、氧化铜、氧化亚铜的混合；所述搅拌方式为使用耙子35在玻璃液的流动方向做直线运动；所述玻璃液在澄清池4的停留时间为15分钟；所述玻璃液在流液洞5和料口8出料的流动速率为150kg/min。
实施例8
如图1、图2、图3所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，包括熔窑1，窑口管道2，工作池3，澄清池4，流液洞5，上升料道6和7，料口8，所述窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量；所述熔窑1为深池熔窑，熔窑1窑底到窑口的高度范围为7米到10米；所述工作池3设有多个进口，一个出口；所述窑口管道2为窑口到工作池3进口的管道，倾斜角度a为30度；所述澄清池4池深较浅，池深为600毫米；所述流液洞5为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高400毫米，宽600毫米；所述上升料道包括斜坡上升料道6和垂直上升料道7；所述斜坡上升料道6向上倾斜角度b为20度，斜坡的长度为800毫米；所述料口8采用电熔锆刚玉材料。
将按照一定配方比例的各物料加入到熔窑1的投料机，经投料机加入到熔窑1；熔窑采用全氧燃烧技术，燃料和氧气混合后，经全氧枪9燃烧，对熔窑1加热；物料在熔窑1内熔融，经熔窑口和窑口管道2，进入工作池3；在工作池3，熔窑1内的熔融物料经工作池底部进口31进入到工作池3底部，在工作池3上部进口32添加辅料，并搅拌，形成具有不同花纹和颜色的玻璃液；玻璃液出工作池3，进入到澄清池澄清4；玻璃液从澄清池4出来，进流液洞5，经斜坡上升料道6和垂直上升料道7，到料口8出料；所述物料经投料机加入到熔窑1的速率，由窑炉内工作池3的图像液面计连锁控制，保持工作池3的液面高度稳定；所述燃料为石油焦粉，所述氧气为含量大于99%的纯氧，所述石油焦粉和氧气的物料比例为按照化学计量完全反应；所述熔窑1内熔融的温度为1600摄氏度；所述工作池3上部进口添加的辅料为玻璃着色剂，为二氧化锰；所述搅拌方式为使用耙子35在玻璃液的流动方向做直线运动；所述玻璃液在澄清池4的停留时间为50分钟；所述玻璃液在流液洞5和料口8出料的流动速率为200kg/min。
实施例9
如图1、图2、图3所示，一种纳米微晶板材生产的窑炉，包括熔窑1，窑口管道2，工作池3，澄清池4，流液洞5，上升料道6和7，料口8，所述窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量；所述熔窑1为深池熔窑，熔窑1窑底到窑口的高度范围为7米到10米；所述工作池3设有多个进口，一个出口；所述窑口管道2为窑口到工作池3进口的管道，倾斜角度a为30度；所述澄清池4池深较浅，池深为200毫米；所述流液洞5为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高250毫米，宽550毫米；所述上升料道包括斜坡上升料道6和垂直上升料道7；所述斜坡上升料道6向上倾斜角度b为40度，斜坡的长度为1100毫米；所述料口8采用电熔锆刚玉材料。
将按照一定配方比例的各物料加入到熔窑1的投料机，经投料机加入到熔窑1；熔窑采用全氧燃烧技术，燃料和氧气混合后，经全氧枪9燃烧，对熔窑1加热；物料在熔窑1内熔融，经熔窑口和窑口管道2，进入工作池3；在工作池3，熔窑1内的熔融物料经工作池底部进口31进入到工作池3底部，在工作池3上部进口32添加辅料，并搅拌，形成具有不同花纹和颜色的玻璃液；玻璃液出工作池3，进入到澄清池澄清4；玻璃液从澄清池4出来，进流液洞5，经斜坡上升料道6和垂直上升料道7，到料口8出料；所述物料经投料机加入到熔窑1的速率，由窑炉内工作池3的图像液面计连锁控制，保持工作池3的液面高度稳定；所述燃料为石油焦粉，所述氧气为含量大于99%的纯氧，所述石油焦粉和氧气的物料比例为按照化学计量完全反应；所述熔窑1内熔融的温度为1450摄氏度；所述工作池3上部进口添加的辅料为玻璃着色剂，为三氧化二钴、氧化亚铁的混合；所述搅拌方式为使用耙子35在玻璃液的流动方向做直线运动；所述玻璃液在澄清池4的停留时间为40分钟；所述玻璃液在流液洞5和料口8出料的流动速率为180kg/min。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，包括熔窑、窑口管道、工作池、澄清池、流液洞、上升料道、料口，所述窑炉为全氧燃烧窑，燃料和氧气经全氧枪燃烧，供给窑炉热量；所述熔窑为深池熔窑，熔窑窑底到窑口的高度范围为7米到10米；所述工作池设有多个进口，一个出口；所述窑口管道为窑口到工作池进口的管道，倾斜角度为15到30度；所述澄清池池深较浅，池深为100毫米到600毫米；所述流液洞为小尺寸、扁平状结构，尺寸为高200毫米到400毫米，宽500毫米到600毫米；所述上升料道包括斜坡上升料道和垂直上升料道；所述料口采用电熔锆刚玉材料。
2.根据权利要求1所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述斜坡上升料道的向上倾斜角度范围为20度到40度，斜坡的长度为800毫米到1100毫米；所述垂直上升料道高度为900到1100毫米。
3.根据权利要求2所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述工作池包括图像液面计，监测工作池内的液面高度。
4.根据权利要求3所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述熔窑设置有投料机；所述投料机为倾斜式投料机。
5.根据权利要求4所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述所述投料机与图像液面计联锁，自动控制液面高度。
6.根据权利要求5所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述工作池设置有搅拌装置；所述搅拌装置为耙子状结构的搅拌耙；所述搅拌耙沿熔融玻璃液的流动方向做直线运动。
7.根据权利要求6所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述全氧枪的枪口的方向是倾斜对着窑炉，倾斜角度（以垂直窑炉方向为中心方向计）的范围为13度到23度。
8.根据权利要求7所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述全氧枪，在窑炉采用对称排列的方式；全氧枪的数量为20、22、24、26、28或30个。
9.根据权利要求8所述的纳米微晶板材生产的窑炉，其特征在于，所述全氧枪，在沿着物料的方向，前面18个为大功率全氧枪，沿着物料的方向，后面的为小功率全氧枪。
10.一种纳米微晶板材的熔制方法，将按照一定配方比例的各物料加入到熔窑的投料机，经投料机加入到熔窑；熔窑采用全氧燃烧技术，燃料和氧气混合后，经全氧枪燃烧，对熔窑加热；物料在熔窑内熔融，经熔窑口和窑口管道，进入工作池；在工作池，熔窑内的熔融物料进入到工作池底部，在工作池上部进口添加辅料，并搅拌，形成具有不同花纹和颜色的玻璃液；玻璃液出工作池，进入到澄清池澄清；玻璃液从澄清池出来，进流液洞，经上升料道和料口出料；所述物料经投料机加入到熔窑的速率，由窑炉内工作池的图像液面计连锁控制，保持工作池的液面高度稳定；所述燃料为石油焦粉，所述氧气为含量大于99%的纯氧，所述石油焦粉和氧气的物料比例为按照化学计量完全反应；所述熔窑内熔融的温度为1300摄氏度到1600摄氏度；所述工作池上部进口添加的辅料为玻璃着色剂，可以为二氧化锰、氧化钴、三氧化二钴、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氟化钙、氧化锡、氧化铜或氧化亚铜；所述搅拌方式为使用耙子在玻璃液的流动方向做直线运动；所述玻璃液在澄清池的停留时间为15到50分钟；所述玻璃液在流液洞和料口出料的流动为150kg/min到200kg/min。
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