CN116177874A - 一种硼铝硅系光热玻璃及其生产加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硼铝硅系光热玻璃，以摩尔百分比计算，所述硼铝硅系光热玻璃包括下列组分：二氧化硅(SiO2)64.17％～70％；氧化硼(B2O3)：7％～14.12％；氧化铝(Al2O3)：9.88％～16.94％；RO总量：12％，所述RO中各成分按摩尔百分比计算，包括氧化镁(MgO)：0～2.4％；氧化钙(CaO)：0～4.8％；氧化锶(SrO)：0～2.4％；氧化钡(BaO)：0～2.4％；氧化锌(ZnO)：0～2.4％；氧化镉(CdO)：0～2.4％，本发明与现有技术相比，具备以下有益效果：为了解决玻璃透过率和耐侵蚀性问题，玻璃配方引入硼及其它微量元素，即增加了玻璃透光性，有保障了玻璃的耐侵蚀性能；开发了高透过率玻璃溶液熔化技术，控制微气泡数量；成功解决了在锡槽不加铁的情况下，保证了玻璃渗锡量满足光热玻璃要求。

Description

一种硼铝硅系光热玻璃及其生产加工工艺

技术领域

本发明涉及玻璃生产加工技术领域，具体是指一种硼铝硅系光热玻璃及其生产加工工艺。

背景技术

随着光热电站建设要求，对其反射镜玻璃的性能提出了更高的要求。由于制备工艺的复杂性，需要反射镜玻璃的尺寸稳定性要好，耐腐蚀性好，光学性能好，铝硼硅系玻璃可以满足这些基本条件。另外，铝硼硅玻璃还可以用于光学组件、绝缘材料，耐热耐化学侵蚀容器，放射性废弃物的隔绝囊，玻璃纤维等等。然而，由于铝硼硅玻璃中SiO2，B2O3和Al2O3的共存，网络结构的混合性质仍然不清楚，但这对于控制粘度、网络离子的扩散率，以及其它由熵不对称性影响的性质有着重要作用。因此，研究铝硼硅系玻璃的成分组成对结构的影响是十分必要的，因此本发明提出一种硼铝硅系光热玻璃及其生产加工工艺，旨在解决光热玻璃透光性和耐腐蚀性的问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种硼铝硅系光热玻璃及其生产加工工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种硼铝硅系光热玻璃，以摩尔百分比计算，所述硼铝硅系光热玻璃包括下列组分：二氧化硅(SiO2)64.17％～70％；

氧化硼(B2O3)：7％～14.12％；

氧化铝(Al2O3)：9.88％～16.94％；

RO总量：12％，所述RO中各成分按摩尔百分比计算，包括氧化镁(MgO)：0～2.4％；氧化钙(CaO)：0～4.8％；氧化锶(SrO)：0～2.4％；氧化钡(BaO)：0～2.4％；氧化锌(ZnO)：0～2.4％；氧化镉(CdO)：0～2.4％。

本发明的另一部分提供一种硼铝硅系光热玻璃生产加工工艺，包括以下步骤：

S1、称量：采用FA2004N电子分析天平和JA5003N电子精密天平进行配料的称量；

S2、熔融：使用差热分析仪CRY-2P进行差热分析，得出基本组分玻璃的转变点温度以及软化点温度，来确定熔融制度以及退火温度范围；熔化设备采用的是型号为SJJ-17BJ的1700℃高温井式电炉，它的加热组件是硅铂棒，最大输出功率为10KW，最高温度和工作温度分别为1750℃和1700℃，控温精度是±2℃，采用250ml的99氧化铝堆场作为玻璃的熔制容器；

S3、退火：采用型号为RXL(D)-20/18/30的箱式实验电阻炉，它的最大加热功率为4.5KW,使用温度是从室温到1300℃，最高工作温度为1350℃，它的控温精度是士1℃。

进一步的，所述步骤S2熔融过程中，采用下述方式提高玻璃熔化质量：提高熔化温度12℃，确保优质熔化质量和较低的玻璃液粘度，方便气泡排出；改变燃烧系统风火配比，增加空气用量，增强燃烧后的氧化还原势能，减少2价铁总量；优化熔窑鼓泡器系统；使用深水水包；稳定冷却部压力，增强冷却部净化空气质量，定期清洗冷却部水包。

进一步的，所述步骤S3退火过程中，针对现有锡槽的缺陷，采用下述方式提高玻璃平整度：提高流道温度2℃，确保玻璃液在锡槽充分摊平抛光；增加氢气总量，严防锡槽气氛恶化；改变玻璃配方前15天取消锡槽加铁，净化锡液；加强锡槽密封，达到压力50帕以上；定期检测锡槽内露点，要求<-40℃。

进一步的，所述熔融冷却退火详细步骤如下：

S4、过渡料入窑后，搅拌器每8小时转变方向；

S5、改色前一天适当打开分支烟道闸板开度；

S6、投色料前4小时，逐渐开大小炉的用油量和助燃风量，将澄清区温度上调，流道温度上调10-15度；

S7、过渡料入窑8小时后，调整鼓泡器深度，由670mm下降至200mm，4小时后，将鼓泡器流量增加，小炉、热点池底温度目标上升20-25度左右，澄清温度上升25-30度左右，深层水包撤出前，流道温度上升15-20度；

S8、当板面出现波筋、色道时，将深层水包、搅拌器撤出，对冷却部进行升温，冷却部温度控制在1240-1260度之间稳定，进行冷却部保温；

S9、冷却部保温40-48小时后，当板面波筋、色道较轻时，穿入深层水包、搅拌器，对冷却部进行降温，当流道平碹温度降至1150度时，控制流道降温速度，观察板面波筋、色道的变化情况，预计要用1-2天左右的时间，最后根据实际的斑马角、色道情况，流道温度到1130度至1140度后，打开铸钢闸板压封砖，安装流道水包，并吹扫流道，之后倒流道闸板，目的是将脏东西放出，另外保护唇砖和流道；

S10、预计过渡料入窑12小时左右，玻璃发生颜色变化，玻璃颜色接近标样(或色差≤2.5)流道开始降温，流道温度以7-10℃/h速率降温，流道温度降至1140度时，撤出上游水包，流道温度降至1130度时，撤出下游水包，流道温度目标值1120±2℃，另外，逐步将鼓泡器参数恢复。

本发明与现有技术相比，具备以下有益效果：

(1)为了解决玻璃透过率和耐侵蚀性问题，玻璃配方引入硼及其它微量元素，即增加了玻璃透光性，有保障了玻璃的耐侵蚀性能。

(2)开发了高透过率玻璃溶液熔化技术，控制微气泡数量。

(3)成功解决了在锡槽不加铁的情况下，保证了玻璃渗锡量满足光热玻璃要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例

一种硼铝硅系光热玻璃，以摩尔百分比计算，所述硼铝硅系光热玻璃包括下列组分：二氧化硅(SiO2)64.17％～70％；

氧化硼(B2O3)：7％～14.12％；

氧化铝(Al2O3)：9.88％～16.94％；

RO总量：12％，所述RO中各成分按摩尔百分比计算，包括氧化镁(MgO)：0～2.4％；氧化钙(CaO)：0～4.8％；氧化锶(SrO)：0～2.4％；氧化钡(BaO)：0～2.4％；氧化锌(ZnO)：0～2.4％；氧化镉(CdO)：0～2.4％。

一种硼铝硅系光热玻璃生产加工工艺，包括以下步骤：

S1、称量：采用FA2004N电子分析天平和JA5003N电子精密天平进行配料的称量；

S2、熔融：使用差热分析仪CRY-2P进行差热分析，得出基本组分玻璃的转变点温度以及软化点温度，来确定熔融制度以及退火温度范围；熔化设备采用的是型号为SJJ-17BJ的1700℃高温井式电炉，它的加热组件是硅铂棒，最大输出功率为10KW，最高温度和工作温度分别为1750℃和1700℃，控温精度是±2℃，采用250ml的99氧化铝堆场作为玻璃的熔制容器；

S3、退火：采用型号为RXL(D)-20/18/30的箱式实验电阻炉，它的最大加热功率为4.5KW,使用温度是从室温到1300℃，最高工作温度为1350℃，它的控温精度是士1℃。

对于浮法玻璃熔窑自身结构来说，提高玻璃液熔化质量的主要措施可归纳为：窑形尺寸、燃料与喷枪、耐火材料、大澄清区、池底铺面、搅拌设施、拦挡设施、空间分隔、窑压稳定、温度恒定等。

1.窑形主要工艺尺寸合理：与熔化能力相匹配的窑形主要工艺尺寸，特别是熔化部和熔化区的池宽、池长尺寸和池长与池宽之比对熔化质量也至关重要，偏大或偏小都会对熔化的玻璃液质量产生不良影响。

2.高热值燃料和高效能喷枪：要熔化高质量浮法玻璃，必须使用高热值燃料并配备高效能喷枪，才能在熔化区内达到理想的高温熔化效果，熔化温度对玻璃熔窑的熔化能力和熔化的坡璃液质量都起决定性作用。

3.熔窑各部位耐火材料配置得当并保征质量：接触玻璃液部位和可能剥落后落入玻璃液内的耐火材料对玻璃液质量影响很大，重点部位是热点之后的小炉喷火口和冷却部的池底、池壁以及冷却部的出口平础要用耐冲刷性能优良的砖材，熔窑各部位耐火材料都要配置得当并保让质量。

4.比较长的澄清区：在熔化区内刚生成的玻璃液内包含很多气泡和灰泡(小气泡)要在澄清区内排出：同时刚生成的玻璃液的化学成分和温度、密度、黏度都不相同，很不均匀，必须进行均化。有比较长的澄清区，才能使更多的气泡排出，玻璃液的均化作用也更明显。

5.窑池底部的池底铺面结构：玻璃液在窑池底部的流动(常与表面流动方向相反)会对池底产生冲刷，被冲刷掉的池底耐火材抖粉末都要进入玻璃液内，而且不易熔化掉，是产生玻璃液熔化缺陷的重要原因之一，池底采用耐冲刷性能好的耐火材料就可比较好地解决这一问题。

6.玻璃液搅拌装置：搅拌作用能明显地提高玻璃液的均匀性，减少由于玻璃液的化学成分、温度、密度、黏度等不均匀造成的玻璃缺陷。常见的搅拌装置有水平搅拌器和垂直搅拌器，相比较而言，水平搅拌器结构简单，比较耐用，而垂直搅拌器的搅拌作用更好一些。

7.玻璃液表面漂浮物拦挡装置：在玻璃熔窑内，玻璃液表面有时会出现一些漂浮物，这些漂浮物主要来自两个原因：一是未熔化的玻璃配合料渣津；二是熔窑运行中窑体结构上剥落或掉落的耐火材料颗粒或碎块。在浮法玻璃熔窑的卡脖处设置大水包，作用之一就是用来拦截玻璃液表面漂浮物的。

8.熔化部与冷却部之间的上部空间分隔装置：由于受换向等作用的影响，熔化部内的温度、窑压、气氛等对冷却部有一定的周期影响，这对于生产优质浮法玻璃是很不力的。卡脖吊墙的作用就是把熔化部和冷却部的上部空间最大限度地分隔开，卡脖吊墙的分隔作用越强越好。

9.冷却部的窑压调节装置：为了稳定浮法玻璃的生产，要求冷却部内的窑压要略高于熔化部的窑压，并且可调。冷却部的微调风系统主要就是用来调节冷却部的窑压的。

10.冷却部的温度调节装置：能够保持冷却部的温度恒定，对生产优质浮法玻璃非常重要，尤其是冷却部的末端出口处的玻璃液温度，很小的波动就会对玻璃的内在质量产生很明显的影响，许多外国玻璃熔窑在冷却部都设有温度调节装置，多是采用风或水的冷却装置，也有采用升温加热措施的。

11.高温熔化：高温熔化对提高玻璃液的熔化质量是很有效的，采用高温熔化是指在熔化区内的热点之前温度制度要取较高的温度曲线，热点温度要达到1590C或再高一些。

12.防止偏料粘边：偏料粘边现象是玻璃熔窑运行中比较容易出现的情况，沾边的玻璃原料残渣到达热点之后就很难熔化了，要严重影响玻璃质量，一定要采取各种可行措施防止偏斜粘边，防止各种原因造成未熔化好的原料残渣在热点之后出现。

另外还有鼓泡、窑坎、电助熔等一些措施，对于某些小吨位熔窑或特种玻璃熔窑提高熔化质量有一定的作用。浮法玻璃熔窑吨位大、惯性强，采用鼓泡、窑坎、电助熔等措施对提高熔化质量体现不出来多大作用，而且还可能带来某些隐患。

针对上述熔融过程中对玻璃熔融效果的分析，本方案采用下述方式提高玻璃熔化质量：提高熔化温度12℃，确保优质熔化质量和较低的玻璃液粘度，方便气泡排出；改变燃烧系统风火配比，增加空气用量，增强燃烧后的氧化还原势能，减少2价铁总量；优化熔窑鼓泡器系统；使用深水水包；稳定冷却部压力，增强冷却部净化空气质量，定期清洗冷却部水包。

针对当前锡槽类缺陷，尤其板下线状沾锡和板上滴落物较多，具体改进方式如下：

1、入口和出口的管理

(1)吹扫清理锡槽和流道后，将流道放安全闸板的开口封闭，用耐火砖密封好。不允许用泥料密封。现场要备用好钩子，以便紧急状况下用钩子将耐火砖清开。安放安全闸板。

(2)节流闸板上下游和左右两侧均不允许用泥料密封，改用压缝砖密封，不能见火苗从砖缝中窜出。两头用现场切割好的合规尺寸堵头砖密封，也不允许用泥料密封。

(3)唇砖下方和入口槽沿处，用耐火泥封好。

(4)锡槽边封。用螺丝刀检查密封紧实情况，如果比较酥脆，全部重新密封。用木板捣实填充的石棉，然后再用密封用泥料抹平。密封泥料的水、泥比例合适，不能太湿，能捏成团，然后用于密封，以防干燥后出现干裂情况。以后每天用相对稀的密封泥料处理边封裂纹。

(5)过渡辊台密封。①底部石墨条跟辊子间隙<2mm,但不能接触辊子；②挡帘尽量落低，以不产生划伤为限；③上部吊挂结构与锡槽出口的壳体间隙用耐火泥密封好；④检查并清理干净渣箱内碎玻璃；⑤做好过渡辊轴头密封；⑥控制并逐渐减少SO2用量，过渡辊台控制SO2总量<150L/hr；⑦逐步尝试把过渡辊下方的开口封闭；⑧最好每6个月更换一次软挡帘部分。

(6)逐渐开大扒渣机电流>200A以上，促使出口三角区板下锡灰能够流到扒渣池内，并每天清理一次。初始阶段因为锡槽工况较差，建议每班清理一次，如果扒渣池内灰渣覆盖面积小于锡液面积一半后，改为每天清理一次。

2、出口温度：3mm--6mm玻璃，锡槽出口温度控制范围调整至598℃≤Te≤600℃；观察玻璃呈暗红色，如果发亮说明出口温度仍然偏高，可适当再降出口温度。

3、槽压及锡槽内气氛管理

(1)槽内压力参照出口端管理：P>50Pa管控。

(2)定期校正槽压。

(3)逐步关闭中温区排废，转移至高温区进行排废。

(4)保护气总量2800±100m3/hr基本满足锡槽保护要求。但前提确保罩内温度安全。

(5)保护气分配：建议氢气按照高：中：低＝4:2:4比例分配。

(6)定期检测锡槽内露点，要求<-40℃。

4、过渡辊台及退火窑前区爬坡曲线

(1)用水准仪重新测量一次前17支爬坡辊标高，并参照理论值调整到位。

(2)测量锡槽出口区域锡液深度，必要的话恢复标准锡液深度。

针对现有锡槽的缺陷，采用下述方式提高玻璃平整度：提高流道温度2℃，确保玻璃液在锡槽充分摊平抛光；增加氢气总量，严防锡槽气氛恶化；改变玻璃配方前15天取消锡槽加铁，净化锡液；加强锡槽密封，达到压力50帕以上；定期检测锡槽内露点，要求<-40℃。

所述熔融冷却退火详细步骤如下：

S4、过渡料入窑后，搅拌器每8小时转变方向；

S5、改色前一天适当打开分支烟道闸板开度；

S6、投色料前4小时，逐渐开大小炉的用油量和助燃风量，将澄清区温度上调，流道温度上调10-15度；

S7、过渡料入窑8小时后，调整鼓泡器深度，由670mm下降至200mm，4小时后，将鼓泡器流量增加，小炉、热点池底温度目标上升20-25度左右，澄清温度上升25-30度左右，深层水包撤出前，流道温度上升15-20度；

S8、当板面出现波筋、色道时，将深层水包、搅拌器撤出，对冷却部进行升温，冷却部温度控制在1240-1260度之间稳定，进行冷却部保温；

S9、冷却部保温40-48小时后，当板面波筋、色道较轻时，穿入深层水包、搅拌器，对冷却部进行降温，当流道平碹温度降至1150度时，控制流道降温速度，观察板面波筋、色道的变化情况，预计要用1-2天左右的时间，最后根据实际的斑马角、色道情况，流道温度到1130度至1140度后，打开铸钢闸板压封砖，安装流道水包，并吹扫流道，之后倒流道闸板，目的是将脏东西放出，另外保护唇砖和流道；

S10、预计过渡料入窑12小时左右，玻璃发生颜色变化，玻璃颜色接近标样(或色差≤2.5)流道开始降温，流道温度以7-10℃/h速率降温，流道温度降至1140度时，撤出上游水包，流道温度降至1130度时，撤出下游水包，流道温度目标值1120±2℃，另外，逐步将鼓泡器参数恢复。

本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实施例中所述的也只是本发明的实施方式之一。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的方案及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种硼铝硅系光热玻璃，其特征在于，以摩尔百分比计算，所述硼铝硅系光热玻璃包括下列组分：二氧化硅(SiO2)64.17％～70％；

氧化硼(B2O3)：7％～14.12％；

氧化铝(Al2O3)：9.88％～16.94％；

RO总量：12％，所述RO中各成分按摩尔百分比计算，包括氧化镁(MgO)：0～2.4％；氧化钙(CaO)：0～4.8％；氧化锶(SrO)：0～2.4％；氧化钡(BaO)：0～2.4％；氧化锌(ZnO)：0～2.4％；氧化镉(CdO)：0～2.4％。

2.一种硼铝硅系光热玻璃生产加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称量：采用FA2004N电子分析天平和JA5003N电子精密天平进行配料的称量；

S2、熔融：使用差热分析仪CRY-2P进行差热分析，得出基本组分玻璃的转变点温度以及软化点温度，来确定熔融制度以及退火温度范围；熔化设备采用的是型号为SJJ-17BJ的1700℃高温井式电炉，它的加热组件是硅铂棒，最大输出功率为10KW，最高温度和工作温度分别为1750℃和1700℃，控温精度是±2℃，采用250ml的99氧化铝堆场作为玻璃的熔制容器；

S3、退火：采用型号为RXL(D)-20/18/30的箱式实验电阻炉，它的最大加热功率为4.5KW,使用温度是从室温到1300℃，最高工作温度为1350℃，它的控温精度是士1℃。

3.根据权利要求2所述的一种硼铝硅系光热玻璃生产加工工艺，其特征在于，所述步骤S2熔融过程中，采用下述方式提高玻璃熔化质量：提高熔化温度12℃，确保优质熔化质量和较低的玻璃液粘度，方便气泡排出；改变燃烧系统风火配比，增加空气用量，增强燃烧后的氧化还原势能，减少2价铁总量；优化熔窑鼓泡器系统；使用深水水包；稳定冷却部压力，增强冷却部净化空气质量，定期清洗冷却部水包。

4.根据权利要求2所述的一种硼铝硅系光热玻璃生产加工工艺，其特征在于，所述步骤S3退火过程中，针对现有锡槽的缺陷，采用下述方式提高玻璃平整度：提高流道温度2℃，确保玻璃液在锡槽充分摊平抛光；增加氢气总量，严防锡槽气氛恶化；改变玻璃配方前15天取消锡槽加铁，净化锡液；加强锡槽密封，达到压力50帕以上；定期检测锡槽内露点，要求<-40℃。

5.根据权利要求2所述的一种硼铝硅系光热玻璃生产加工工艺，其特征在于，所述熔融冷却退火详细步骤如下：

S4、过渡料入窑后，搅拌器每8小时转变方向；

S5、改色前一天适当打开分支烟道闸板开度；

S6、投色料前4小时，逐渐开大小炉的用油量和助燃风量，将澄清区温度上调，流道温度上调10-15度；

S7、过渡料入窑8小时后，调整鼓泡器深度，由670mm下降至200mm，4小时后，将鼓泡器流量增加，小炉、热点池底温度目标上升20-25度左右，澄清温度上升25-30度左右，深层水包撤出前，流道温度上升15-20度；

S8、当板面出现波筋、色道时，将深层水包、搅拌器撤出，对冷却部进行升温，冷却部温度控制在1240-1260度之间稳定，进行冷却部保温；

S9、冷却部保温40-48小时后，当板面波筋、色道较轻时，穿入深层水包、搅拌器，对冷却部进行降温，当流道平碹温度降至1150度时，控制流道降温速度，观察板面波筋、色道的变化情况，预计要用1-2天左右的时间，最后根据实际的斑马角、色道情况，流道温度到1130度至1140度后，打开铸钢闸板压封砖，安装流道水包，并吹扫流道，之后倒流道闸板，目的是将脏东西放出，另外保护唇砖和流道；

S10、预计过渡料入窑12小时左右，玻璃发生颜色变化，玻璃颜色接近标样(或色差≤2.5)流道开始降温，流道温度以7-10℃/h速率降温，流道温度降至1140度时，撤出上游水包，流道温度降至1130度时，撤出下游水包，流道温度目标值1120±2℃，另外，逐步将鼓泡器参数恢复。