CN111484233A - 一种浮法制备高硼硅玻璃的方法及装置 - Google Patents

一种浮法制备高硼硅玻璃的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种浮法制备高硼硅玻璃的方法及装置，其特征在于：（1）将高硼硅玻璃配合料投入窑炉进行熔化，熔化区控制窑炉上部温度1500~1750℃，下部温度1350~1650℃；（2）澄清均化区控制窑炉上部温度1600~1750℃，下部温度1600~1750℃，澄清30～80min；（3）初步澄清、均化后的玻璃液经供料系统进入铂金通道系统，控制供料系统的玻璃液温度为1400‑1550℃，铂金通道系统玻璃液温度为1300~1500℃、搅拌速度5‑15 r/min；（4）澄清、均化好的玻璃液通过包铂金闸板，有控制地进入锡槽制成高硼硅玻璃板。本发明的优点：本装置能够大大提高玻璃熔化量，提高玻璃质量；在玻璃液表面形成稳定的富硅层，抑制B2O3的挥发。

Description

一种浮法制备高硼硅玻璃的方法及装置
技术领域
本发明涉及高硼硅浮法玻璃生产领域，尤其涉及一种浮法制备高硼硅玻璃的方法及装置。
背景技术
高硼硅玻璃又名硬质玻璃，是利用燃料或电加热来实现玻璃熔制，经先进生产工艺加工完成。它是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料，该玻璃硼硅含量较高，也称为高硼硅玻璃；主要应用于家用电器、建筑防火、太阳能、化工、医药包装、电光源、工艺饰品等行业。目前国内高硼硅浮法玻璃主要为进口，国内生产高硼硅浮法玻璃主要为全电助熔窑炉生产，其熔制的玻璃液为垂直液流，行程短，无法充分澄清与均化，造成玻璃质量不稳定，全电助熔窑炉无法提供更高的熔制温度造成熔化量小。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有全电助熔窑炉生产中存在的上述问题，提供一种浮法制备高硼硅玻璃的方法及装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种浮法制备高硼硅玻璃的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）以重量百分比计，高硼硅玻璃配合料的组分如下：20～50%高硼硅碎玻璃，50～80%配合料，其中配合料由下列原料组成：硅砂75%~85%、氢氧化铝1%~5%、硼砂5%~13%、硼酸5%~13%，碳酸钾＜3%，氯化钠＜1%；将高硼硅玻璃配合料投入窑炉进行熔化，熔化区控制窑炉上部温度在1500~1750℃，下部温度在1350~1650℃；
（2）澄清均化区控制窑炉上部温度在1600~1750℃，下部温度在1600~1750℃，澄清30～80min；
（3）初步澄清、均化后的玻璃液，经过供料系统进入铂金通道系统，控制供料系统的玻璃液温度为1400-1550℃，铂金通道系统玻璃液温度为1300~1500℃，铂金通道系统内搅拌速度在5-15 r/min，通过铂金搅拌装置对玻璃液进行消泡、均化；
（4）澄清、均化好的玻璃液通过包铂金闸板，有控制地进入锡槽制成高硼硅玻璃板。
进一步，所述步骤（1）中以重量百分比计，高硼硅玻璃配合料的组分如下：30～40%高硼硅碎玻璃，60～70%配合料，其中配合料由下列原料组成：硅砂77%~80%、氢氧化铝2%~3%、硼砂8%~10%、硼酸10%~13%，碳酸钾＜3%，氯化钠＜1%。
进一步，所述步骤（1）配合料中还含有纯碱2%~12%。
进一步，所述步骤（1）配合料中还含有石灰石1%~5%。
一种浮法制备高硼硅玻璃的装置，其特征在于：包括依次相连的炉体（1）、供料系统（2）和铂金通道系统（3）；
所述炉体底部均布有10-20组加热电极，从炉体底部依次分为投料区、熔化部、澄清与均化区，澄清与均化区后设有放玻璃液装置；在炉体两侧设置有燃烧装置，在炉体侧部还设有窑炉烟道，在靠近炉体后段两侧设有溢流装置；
所述供料系统底部设有放玻璃液装置，顶部和侧部均设有加热电极；
所述铂金通道系统内自带电加热装置，还设有铂金搅拌装置，搅拌装置数量为1-2个，搅拌装置底部可进行放料，铂金系统后端和包铂金闸板相连。
进一步，所述燃烧喷枪为10-30支，均布在窑炉炉体内两侧部。
进一步，所述澄清均化区内依次设有鼓泡装置和窑坎装置。
进一步，所述窑坎装置内设有风冷管路，通过冷却风保证窑坎寿命。
进一步，所述炉体内后段两侧设有溢流装置，能够选择性的将具有杂质的上层玻璃液流出，减少了玻璃缺陷。
本发明所述装置为全氧燃烧电助熔窑炉，窑炉侧部设置燃烧装置，燃料可以采用液体和（或）气体燃料，助燃气体可以是空气和（或）高纯氧气，能够给玻璃液一个更优的温度梯度，使玻璃液获得更高的温度，增加玻璃熔化量，提高配合料熔化质量；窑炉底部设鼓泡装置能够将玻璃液中部分气体带出，窑炉底部设窑坎装置，根据窑坎高度能够选取上层玻璃液流过，同时也加强了玻璃液在炉体中的对流，加强澄清均化效果；熔窑后段（澄清与均化区）两侧设置溢流装置，能够将通过窑坎的上层玻璃液中含有部分杂质的玻璃液选择性的放出，提高玻璃液质量；在窑炉底部和供料系统底部设放玻璃液装置，能够将部分含有杂质的玻璃液放出，提高玻璃质量，顶部和侧部均设加热电极，可对玻璃液的温度进行控制，使玻璃液已梯度的变化达到可进入铂金系统的温度；铂金系统自带电加热系统，使玻璃液温度能够获得控制，方便制定一个合理的温度梯度，加强玻璃液的澄清均化。
本发明的优点：
1.本装置通过两侧燃料燃烧系统、熔窑底部电加热系统，能够大大提高玻璃熔化量，达到日均熔化量40~60吨，且能够给玻璃液提供一个更好的熔制温度；
2.通过鼓泡装置，有效地排出玻璃液中部分气体，减少玻璃缺陷，通过鼓泡装置能够有效地控制、强化和改善窑炉内的玻璃液对流，增强炉内各种物料间的热交换及物理化学反应，提高了玻璃液熔制过程中熔化、澄清、均化的效率；窑坎装置能够改变玻璃液对流，加强玻璃液澄清均化效果，由于窑坎装置受玻璃液冲刷侵蚀严重，此设备中在窑坎内部加入冷却风，能够有效提高窑坎寿命；
3.通过熔窑底部放玻璃液装置与熔窑后段两侧溢流装置、供料系统放玻璃液装置与铂金搅拌桶内放玻璃液装置，能够一定程度上排出部分杂质，提高玻璃液质量；
4.通过供料系统与铂金通道系统直接加热系统，能够给玻璃液提供一个优化的温度梯度，减少缺陷的产生，也能够降低能耗30%~50%；
5.通过铂金搅拌装置，对玻璃液进一步的澄清均化，铂金搅拌装置能够进行速度的调节，有利于控制玻璃液的均化质量；
6.通过此种方法进行高硼硅玻璃的生产能够实现窑炉热工制度的完全稳定，从而在玻璃液表面形成稳定的富硅层，抑制了B2O3的挥发；
7.此制备方法通过加入铂金系统，能够确保进入锡槽玻璃液的均匀性、粘度、温度等指标满足成型要求。
附图说明
图1为本发明所述一种浮法制备高硼硅玻璃的装置简图。
具体实施方式
下面结合图1，对本发明作进一步说明：
实施例1
一种高硼硅3.3浮法玻璃制备方法，采用如下装置：包括依次相连的炉体（1）、供料系统（2）和铂金通道系统（3）；
所述炉体（1）底部均布有15组加热电极，从炉体（1）底部依次分为投料区（5）、熔化部（6）、澄清与均化区（7），澄清与均化区（7）后设有放玻璃液装置（9）；在炉体（1）两侧设置有燃烧喷枪（4）（燃料为液体和/或气体燃料），燃烧喷枪均布在窑炉炉体（1）两侧，每侧有15支，在炉体（1）内侧部设有窑炉烟道（10）将部分挥散的配合料与燃烧形成的烟气带走，通过窑炉烟道的调节能够有效地控制窑压已达到生产所需要的条件，在靠近炉体（1）后段两侧设有溢流装置（8）；
所述供料系统（2）底部设有放液装置（2a），顶部和侧部均设有加热电极（2b），顶部设有两组，侧部设有一组；
所述铂金通道系统（3）内自带电加热装置，还设有1个铂金搅拌装置（3a），搅拌装置底部可进行放料，铂金系统为玻璃液澄清均化的最后一段区域，铂金系统后端和包铂金闸板相连；
所述澄清均化区（7）内依次设有鼓泡装置（7a）和窑坎装置（7b），鼓泡装置（7a）能够将玻璃液中部分溶解的气体带出，也能够通过气流的作用带动玻璃液的对流，增加玻璃液流动时间，加强熔化与澄清均化效果，其中窑坎装置（7b）内设有风冷管路，通过冷却风保证窑坎寿命；所述炉体（1）内后段两侧设有溢流装置（8），能够选择性的将具有杂质的上层玻璃液流出，减少了玻璃缺陷；
具体实施步骤如下：
（1）以重量百分比计，高硼硅玻璃配合料的组分如下：30%凤阳本地购买的高硼硅3.3太阳能管碎玻璃，70%配合料，其中配合料由下列原料组成：硅砂78%、氢氧化铝4%、硼砂4%、硼酸15%，碳酸钾2%，氯化钠0.5%；由投料机送入窑炉炉体（1）中的投料部（5）进行熔制，燃料采用天然气，助燃气体选用高纯氧气，通过调整燃烧器的天然气流量550 Nm3/h，对玻璃液上部温度进行调整，通过调整电极组功率对玻璃液池底温度进行调整，控制熔化部（6）上部温度在1630℃，下部温度在1480℃；
（2）通过燃料燃烧与电加热继续加热玻璃液，逐步对玻璃液进行初步澄清、均化，控制澄清与均化部（7）上部温度在1680℃，下部温度在1610℃，澄清60min；
（3）初步澄清、均化后的玻璃液经过流液洞进入供料管道（2），控制供料管道温度在1520℃，随后玻璃液进入铂金通道系统（3），控制铂金通道系统温度为1450℃，通过铂金搅拌装置搅拌，对玻璃液进行消泡、均化；
（4）澄清、均化好的玻璃液通过包铂金闸板，通过铂金闸板的电加热控制玻璃液温度1380℃，进入锡槽，进入锡槽后根据生产规格控制拉边机参数，完成高硼硅3.3浮法玻璃制备。
通过实施例1所生产的高硼硅3.3浮法玻璃符合高硼硅3.3玻璃的各种物理化学指标，其密度达到2.22g/cm3，热膨胀系数达到（3.3±0.1）×10-6/K。
实施例2
一种高硼硅4.0浮法玻璃制备方法，采用实施例1所述装置，包括以下步骤：
（1）以重量百分比计，高硼硅玻璃配合料的组分如下：35%本公司生产的高硼硅3.3碎玻璃，65%配合料，其中配合料又下列原料组成：硅砂72%、氢氧化铝7%、硼砂13%、硼酸3%，纯碱2%，碳酸钾1%，氯化钠1%，石灰石1%；由投料机送入窑炉炉体（1）中的投料部（5）进行熔制，燃料采用天然气，助燃气体选用高纯氧气，通过调整燃烧器的天然气流量480Nm3/h，对玻璃液上部温度进行调整，通过调整电极组功率对玻璃液池底温度进行调整，控制熔化部（6）上部温度在1600℃，下部温度在1550℃；
（2）通过燃料燃烧与电加热继续加热玻璃液，逐步对玻璃液进行初步澄清、均化，控制澄清与均化部（7）上部温度在1670℃，下部温度在1620℃，澄清75min；
（3）初步澄清、均化后的玻璃液经过流液洞进入供料管道（2），控制供料管道温度在1530℃，随后玻璃液进入铂金通道系统（3），控制铂金通道系统温度为1440℃，通过铂金搅拌装置搅拌，对玻璃液进行消泡、均化；
（4）澄清、均化好的玻璃液通过包铂金闸板，通过铂金闸板的电加热控制玻璃液温度1370℃，进入锡槽，进入锡槽后根据生产规格控制拉边机参数，完成高硼硅4.0浮法玻璃制备。
通过实施例2所生产的高硼硅4.0浮法玻璃符合高硼硅4.0玻璃的各种物理化学指标，其密度达到2.3g/cm3，热膨胀系数达到（4.0±0.1）×10-6/K。

Claims (9)

1.一种浮法制备高硼硅玻璃的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）以重量百分比计，高硼硅玻璃配合料的组分如下：20～50%高硼硅碎玻璃，50～80%配合料，其中配合料由下列原料组成：硅砂75%~85%、氢氧化铝1%~5%、硼砂5%~13%、硼酸5%~13%，碳酸钾＜3%，氯化钠＜1%；将高硼硅玻璃配合料投入窑炉进行熔化，熔化区控制窑炉上部温度在1500~1750℃，下部温度在1350~1650℃；
（2）澄清均化区控制窑炉上部温度在1600~1750℃，下部温度在1600~1750℃，澄清30～80min；
（3）初步澄清、均化后的玻璃液，经过供料系统进入铂金通道系统，控制供料系统的玻璃液温度为1400-1550℃，铂金通道系统玻璃液温度为1300~1500℃，铂金通道系统内搅拌速度在5-15 r/min，通过铂金搅拌装置对玻璃液进行消泡、均化；
（4）澄清、均化好的玻璃液通过包铂金闸板，有控制地进入锡槽制成高硼硅玻璃板。
2.根据权利要求1所述一种浮法制备高硼硅玻璃的方法，其特征在于：步骤（1）中以重量百分比计，高硼硅玻璃配合料的组分如下：30～40%高硼硅碎玻璃，60～70%配合料，其中配合料由下列原料组成：硅砂77%~80%、氢氧化铝2%~3%、硼砂8%~10%、硼酸10%~13%，碳酸钾＜3%，氯化钠＜1%。
3.根据权利要求1所述一种浮法制备高硼硅玻璃的方法，其特征在于：步骤（1）配合料中还含有纯碱2%~12%。
4.根据权利要求1所述一种浮法制备高硼硅玻璃的方法，其特征在于：步骤（1）配合料中还含有石灰石1%~5%。
5.一种浮法制备高硼硅玻璃的装置，其特征在于：包括依次相连的炉体（1）、供料系统（2）和铂金通道系统（3）；
所述炉体（1）底部均布有10-20组加热电极，从炉体（1）底部依次分为投料区（5）、熔化部（6）、澄清与均化区（7），澄清与均化区（7）后设有放玻璃液装置（9）；在炉体（1）两侧设置有燃烧装置（4），在炉体（1）侧部还设有窑炉烟道（10），在靠近炉体（1）后段两侧设有溢流装置（8）；
所述供料系统（2）底部设有放玻璃液装置（2a），顶部和侧部均设有加热电极（2b）；
所述铂金通道系统（3）内自带电加热装置，还设有铂金搅拌装置（3a），搅拌装置数量为1-2个，铂金系统后端和包铂金闸板相连。
6.根据权利要求5所述一种浮法制备高硼硅玻璃的装置，其特征在于：所述燃烧喷枪为10-30支，均布在窑炉炉体（1）内两侧部。
7.根据权利要求5所述一种浮法制备高硼硅玻璃的装置，其特征在于：所述澄清均化区（7）内依次设有鼓泡装置（7a）和窑坎装置（7b）。
8.根据权利要求5所述一种浮法制备高硼硅玻璃的装置，其特征在于：所述窑坎装置（7b）内设有风冷管路。
9.根据权利要求5所述一种浮法制备高硼硅玻璃的装置，其特征在于：所述炉体（1）内后段两侧设有溢流装置（8）。
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