CN1395546A - 无机物的熔融或提纯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于无机物，特别是玻璃的熔融或提纯的装置，它具有：多个可与一冷却介质相连的金属管，并且，它们相互依次排列，构成一容器、一个高频线圈以便能量进入容器内的物质，以及用于金属管的塑料涂层，塑料的分解温度低于熔化温度。冷却系统的形成和排列，使直接包围设备部件的熔融物界面层的温度，低于涂覆物的分解温度。

Description

无机物的熔融或提纯装置
本发明涉及一种用于玻璃或玻璃陶瓷的熔融或提纯装置。
这类装置在形式上是人所熟悉的所谓Skull坩埚。它们包含一个坩埚壁，一般呈圆柱形，由垂直的金属管形成的环构成，在相邻的管子之间存在间隙，坩埚底也由金属管组成，但也可由耐火材料构成。在端部它们被连接到垂直的冷却介质导入管或冷却介质排出管上。
加热由一个感应线圈进行，它包围着坩埚壁，并在其上使高频能量进入坩埚内部的物质。
这种Skull坩埚已从EP O 528 025 B1中了解。
Skull坩埚工作如下：坩埚以混合料或碎片或它们的混合物充填，玻璃或熔融物必须首先进行预热，目的是达到一个最低导电性，预热通常以燃烧炉加热，当达到偶合温度时，则可通过高频能量的辐射而继续导入能量。操作过程中，如果将熔融物以高频能量通过燃烧炉或热气体另行加热，能量从上部作用在熔融物上，这将是很有利的。特别是当用Skull坩埚来提纯时，这在有些情况下是非常必要的。如果上表层冷却，则相应的粘度提高，阻碍了从熔融物中放出或形成泡沫的鼓风。
Skull原理也可用于坩埚以外的其它容器里，请参阅DE 199 39 782 A1。在这里更多的管子以U型排列并且并排安置，一起形成一个上面敞开的、具有笼状的Skull槽。感应线圈围绕在这个槽周围，使线圈截面沿着槽的侧壁延伸。
本发明涉及的装置的形式是，由多个金属管排列组成一个容器，它可与一冷却介质相连，其中高频能量可进入容器内部的物质。
所谓的金属管一般由铜制成，此时产生以下问题：
其一是存在铜从铜管进入熔融物的危险，由于铜的污染而导致明显的色点。
另一个问题是：从玻璃中逸出的气体或固体物质如HF、P2O5、B2O3、SO2、SO3、Cl2将沉淀在冷却的、没有被熔融物所覆盖的坩埚部分上，并在此处形成腐蚀，这将导致坩埚的损坏以及熔融物的污染。
另外，清洁容器时，玻璃残余物的清除耗费大且费力，因为这种玻璃残余物牢固地附着在金属管的表面。
本发明的任务在于：制造这样一种形式的装置，可使玻璃熔融物通过金属管的材料而不产生污染，从而不发生腐蚀，也不出现玻璃熔融物的附着问题。
这一任务将通过权利1的特征得到解决。
在解决这些被提出的任务时，以前曾提出不同的方法。用铂代替铜不仅非常昂贵，而且对于避免玻璃熔融物的污染也不是一个完美的解决办法。利用塑料的想法，由于这种材料的低熔点，从一开始就被看作是歧路，但是发明者了解到：尽管塑料比其它覆盖物的软化点低，分解温度低，但它却能使问题得到解决。正如试验所表明，金属管的冷却产生作用，一方面是本发明的塑料涂层的塑料以及另一方面是玻璃熔融物两者之间的接触温度，保持低于塑料的分解温度，塑料涂层在试验后完好无损，熔化容器可重新使用。
通过本发明的塑料涂层，上述的重要任务得以完成，没有出现熔融物污染。在一些具体的情况下，碱金属-锌-硅酸盐玻璃在Skull坩埚中熔化。由这种玻璃生产的纤维，具有相当低的衰减，这意味着涂层阻止了由Skull坩埚的铜向熔融物的扩散。在一对照试验中使用了未涂层的铜管，结果引起明显的由铜污染带来的色点。
在另一试验中，磷酸盐玻璃和氟-磷酸盐玻璃在本发明的坩埚内熔化。玻璃显示出高的光学纯度，就象只能在铂熔化坩埚内才能达到的。此外，在铂熔化坩埚内自然不能保证熔融物不含铂颗粒。这种玻璃可适用于高能-激光。
按本发明的具有塑料涂层的装置，也适用于氧化物-、盐-或金属熔融物。这里专家一方面对冷却参数，另一方面对塑料的性能进行相互调整。
其它的重要的防腐任务，也以出色的方式得到解决，本发明的涂层的冷却管，没有出现腐蚀现象。
使用本发明涂层，没有产生玻璃残余物的附着，这避免了清除残余物的支出，也使熔化或提纯过程结束时的清洁不发生任何问题。
发明的另一个有利的作用在于以下：本发明的涂层，表明卓越的电绝缘，它阻止了单个坩埚区域之间的电飞弧。这一作用具有非常重要的经济意义。它可使坩埚增大，当坩埚增大，可接纳更大的体积，因而提纯或熔化的过程更加经济。坩埚的最大高度一般由此发现，即在冷却销产生的感应电压，如果过大，则通过熔融物放电。这引起电弧的形成并损坏Skull坩埚。如果将冷却销用特氟隆涂覆，则可在电弧形成前产生感应电压。
在一次实际试验中，其参数如下：涉及的坩埚是由壁厚为1mm的铜管制成的Skull坩埚。涂层由含有高氟的塑料组成。涂层厚度为150μ。塑料软化温度为300℃。塑料分解温度为450℃。铜管以水冷却。在坩埚内熔化磷酸盐的、氟磷酸盐的以及碱金属-锌-硅酸盐的玻璃。熔融温度为至多1500℃。
材料的层厚不允许过大，原因如下：众所周知塑料是绝热材料，它阻止热流从一边到另一边。如果层厚过大，则将引起与塑料接触范围内的熔融物不能从金属管内流动的冷却介质中吸取足够的热量，所述范围的温度将高于分解温度。这也是人们不能将作为管道基材的金属以一般的塑料替换的原因。但可以由内部为金属管，外部为塑料管而复合进行。塑料的厚度由方法操作条件适当调整。正如下面所说，这特别是在操作过程起决定作用的熔融物的温度。作为基本材料需要一种在任何情况下具有良好传导性的材料。经验证明，塑料的层厚最大可小于几毫米，一般小于1毫米。
管子的基材，如上所述，首选是铜。但也可以是铂、钢、纯金属、铝或这些金属的合金。
按本发明的装置特别适合于下列使用：生产碱金属-锌-硅酸盐玻璃；生产磷酸盐玻璃；生产氟-磷酸盐玻璃；生产镧-硼酸盐玻璃；生产在生产过程中释放腐蚀性气体，如SO2、SO3、Cl2或HF的玻璃；生产含有硫、硒及/或碲化合物的钢化玻璃；生产在生产过程中与卤元素特别是氯混合的玻璃，例如去除溶解的水；生产在冷却时结晶的氧化物熔融物；生产腐蚀性玻璃。

Claims (5)

1.用于无机物特别是玻璃的熔化或提纯的装置；
1.1有多个金属管，它们可与冷却介质相连，相互平行放置而构成容器；
1.2有一个高频线圈，可使能量进入容器内部的物质；
1.3金属管以塑料涂层，该塑料的分解温度低于熔化温度；
1.4冷却系统的形成及排列，要使直接包围设备组件的熔融物的界面层的温度，低于涂层料的分解温度。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于：涂层厚度在250μ或更小。
3.按照权利要求1或2的装置，其特征在于：涂层材料为含氟塑料。
4.按照权利要求3的装置，其特征在于：涂层材料含有氟代烷氧基。
5.按照权利要求1至4的装置，其特征在于：金属管的基材为铜。
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