高硼硅玻璃熔制过程第二节

高硼硅玻璃熔制过程第二节，溶解工培训讲义

玻璃的概念及性质

玻璃是一种熔融、冷却、固化的非结晶态的无机物。具有透明，坚硬，良好的耐腐蚀、耐热和电学、光学性质；能够用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品；可以通过调整化学组成改变其性质，以适应不同的使用要求。

2. 高硼硅玻璃采用的原料是什么？各种原料在玻璃形成过程中的作用是什么？

答：原料为：石英砂(SiO2)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、硼酸(H3BO3)、硝酸钠(NaNO3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、食盐(NaCl)、氟硅酸钠(Na2SiF6)、碎玻璃。

①石英砂：主要引入二氧化硅（SiO2）。二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，在玻璃中以硅氧四面体[SiO4]的结构单元形成不规则的连续结构，构成玻璃的骨架。二氧化硅能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、透明度和粘度。

②硼砂：熔制时同时引入Na2O和B2O3，B2O3易挥发。B2O3能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械强度。B2O3在高温时能降低玻璃的粘度，在低温时则提高玻璃的粘度。B2O3还起助熔作用。

③硼酸：高温受热分解变为熔融的B2O3。B2O3的作用如上述硼砂中所述。

④氢氧化铝：高温分解生成Al2O3，Al2O3在玻璃中能提高玻璃的化学稳定性，增加机械强度，并能降低玻璃的析晶倾向。Al2O3还能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，减轻玻璃熔体对耐火材料的侵蚀，但是，Al2O3含量增加会使玻璃熔体的粘度大幅度提高。

⑤食盐：食盐在高温时气化挥发，促进玻璃澄清。

⑥氟硅酸钠：氟硅酸钠用作澄清济、助溶剂和乳浊济。

⑦硝酸钠：NaNO3熔点和分解温度较低，受热分解为Na2O、N2、O2，可与二氧化硅（SiO2）形成低共熔物，同时还具有强氧化和澄清作用，因而加速了玻璃的熔制。

⑧碎玻璃：采用碎玻璃不但可以利用废物，而且在合理的使用下，还可以加速玻璃的熔制过程，降低熔制的热消耗，从而降低玻璃的生产成本并提高产量。

3. 配合料的质量要求是什么？

具有正确性和稳定性，配合料中各种原料的化学成份、水分及颗粒度等应保持相对稳定，以保证熔制玻璃成份具有正确性和稳定性。

有一定的水分，水分对配合料均匀度起着有利的作用，干物料不易混合均匀,易分层,对熔制不利，原料颗粒度发生变化,配合料加水量也发生变化，颗粒愈细,加水应愈多。

有一定的气体率，为使玻璃易于澄清和均化配合料中必须含有一部分能分解出气体的原料如硼酸、氢氧化铝、硝酸钠等逸出的气体量与配合料重量之比称为气体率。

混合均匀，配合料不均匀会使配合料中易熔的纯碱硼砂等原料熔化速度加快，而配合料中的石英砂等难熔物熔化困难最后导致玻璃液中存在残留未熔化的石英砂颗粒，破坏玻璃的均匀性从而产生结石、条纹、气泡等缺陷。另外由于配合料混合不均匀在易原料存在处对耐火材料腐蚀严重。所以我们要求配合料均匀度必须大于95%。

4. 高硼硅碎玻璃质量标准：

高硼硅玻璃中不应含有非同质玻璃，如镀膜管及颜色相同的普通高白料碎玻璃、平板玻璃、甁罐玻璃等。碎玻璃中不应含有外来杂质：如砖、水泥、金属杂质、泥沙、石子、包装帽、废纸绳等。

高硼硅碎玻璃块的粒度30mm范围内，壁厚≤1.8mm的玻璃长度≤150mm，壁厚＞1.8mm的玻璃管长度

≤100mm，玻璃棒长度≤30mm。

5.玻璃的熔制过程分为几个阶段？各个阶段的的作用是什么？

玻璃熔制过程分为五个阶段：硅酸盐的形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却。（1）硅酸盐的形成：这一阶段配合料各组份在加热过程经过一系列的物理化学变化主要发生固相反应大部分气态产物从配合料中逸出最终配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。（2）玻璃的形成：此阶段烧结物开始熔化同时硅酸盐和剩余的二氧化硅互熔最终烧结物变成了透明体玻璃液中还有大量的气泡且化学组成和性质不均匀。（3）澄清：玻璃液继续被加热黏度降低放出大量气态杂物即消除可见气泡。（4）均化：玻璃液长时间处于高温下由于扩散的作用使玻璃中条纹结实消除到允许限度变成均一体。均化可在低于澄清温度下完成。（5）冷却：经澄清均化后将玻璃液的温度降低200~300℃，以便使玻璃液具有成型所必需的黏度。

总之，熔制的目的是在高温下使多种固相的配合料转变为单一的、均匀的玻璃相，是一个从固相向液相转化、并与气体相互作用下消除可见气泡的过程。

6.高硼硅玻璃的性质

有很低的热膨胀系数，因而热稳定性好。

硬度大，抗磨耗性好，相同条件下只有一般玻璃磨耗性的四分之一，制品表面损伤小，使用寿命长。

导热性高，由于高硼硅玻璃不会被腐蚀生成氧化膜，因此它的导热性能高。

电阻率大，由于高硼硅玻璃组成中一价金属离子少，因而介电常数小，电阻率高,是一种优质的电真空玻璃。具有良好的化学稳定性，这种玻璃对水和酸的侵蚀有着很强的抵抗能力，但抗碱性差。

7. 高硼硅玻璃的工艺特点是什么？

（1）、熔化温度高。一般选用适当的澄清剂、使用高质量的耐火材料、采用电辅助加热和全电熔技术。（2）、挥发。选用合适的原料，采取密封料道等技术。（3）、玻璃液的分层。提高下层玻璃液的温度，以改善其流动性减少分层，并采用炉底排料装置。（4）、玻璃液易分相。选择合适的玻璃成份，合理的加工工艺。

8. 高硼硅玻璃的理化性能

高硼硅玻璃的膨胀系数：33*10-7℃-1

高硼硅玻璃的密度:2.23±0.02g/CM3

高硼硅玻璃耐酸一级、耐碱二级。

高硼硅玻璃的退火温度560±10℃，软化点温度810±10℃，

工作点温度1260±10℃，转变点温度525±15℃，应变点515±10℃

9.为什么要实施换向制度？

蓄热室池炉应定期倒换燃烧方向，使蓄热室中格子体系统蓄热和放热交替进行，以确保窑炉温度稳定。10. 换向顺序及操作要求

关闭天然气进气→关闭雾化空气→交换器换向→开另一侧雾化空气→开另一侧天然气。

换向应注意时间要恰当：（1）、过长，则会使温度波动（2）、过短、则蓄热室余热回收量少，过于频繁还会影响熔化质量。

工艺要求：一般为30分钟。（本公司要求换向要求按时换向，措火时间不能超过5分钟。）

11. 窑炉主要参数：

①烟囱：高度50m 锥度：15‰

材质：内衬：普通黏土砖外衬：红砖夹层：珍珠岩

②蓄热室：格子体：60层高度6.9m

材质：低气孔黏土砖（上面30层气孔率15%，下面30层气孔率13%）

③小炉：宽度1300mm 两小炉中心距2600mm 材质：优质硅砖

④熔化池：熔池：面积37m2 长*宽*池深：7500*5000*800（mm）

窑坎：长*宽*高：4800*300*500（mm）材质：AZS

电极对数：8对电极砖材质：AZS

流液洞：长*宽*高：1000*400*200（mm）材质：AZS

池壁砖：高900mm 厚250mm 材质：AZS

胸墙：高110mm厚465mm 材质：优质硅砖