玻璃配合料窯外預(yù)分解與熔化澄清機(jī)理的研究.pdf

1、近年來為了解決能源日趨緊張以及大氣污染加劇的問題，平板玻璃熔窯的單線產(chǎn)量越來越大，目前最高已達(dá)1200t/d。但是與此同時(shí)，熔窯自身重量、跨度也都隨之增大，這對(duì)耐火材料、鋼結(jié)構(gòu)的性能提出了更高的要求。因此，單純從擴(kuò)大單線規(guī)模來擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，降低能源消耗及減少廢氣排放已經(jīng)越來越困難。所以開發(fā)出一種新型的、先進(jìn)的玻璃熔制技術(shù)工藝，對(duì)我國玻璃產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展具有極大的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。本課題提出的玻璃配合料窯外預(yù)分解技術(shù)是將玻璃配合料中的硅酸鹽

2、形成過程從傳統(tǒng)的浮法玻璃熔制工藝中全部或部分地“分割”出來，使得配合料在窯外完成碳酸鹽的分解，再直接在高溫狀態(tài)下以硅酸鹽的形式進(jìn)入熔窯，并使其在一進(jìn)入熔窯后，就得到強(qiáng)制熔化。
　　 本文以普通Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃為研究對(duì)象，利用萬能試驗(yàn)機(jī)、X射線熒光光譜儀、導(dǎo)熱系數(shù)儀和差式掃描量熱儀等測(cè)試手段研究了玻璃配合料由粉狀壓制成粒狀后的性能變化;利用失重分析儀、X射線衍射分析儀、超高溫接觸角測(cè)量儀、偏光顯微鏡、體視顯微鏡

3、等測(cè)試手段研究了粒狀玻璃配合料在775-850℃預(yù)分解的變化規(guī)律，并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)程度、反應(yīng)速率常數(shù)及反應(yīng)活化能;用熔化時(shí)間、澄清時(shí)間、熔化效率及熔化面積等參數(shù)對(duì)比了粉狀、粒狀及高溫預(yù)處理的粒狀配合料的熔制性能;理論計(jì)算了玻璃配合料的玻璃形成過程熱量消耗及熔窯熱效率。得到了以下結(jié)論:
　　 粉狀配合料在775-850℃失重量最大，硅酸鹽形成反應(yīng)最劇烈，1050℃時(shí)觀察不到晶體二氧化硅的特征衍射峰。當(dāng)配合料由粉狀壓制成粒狀時(shí)，體

4、積密度和導(dǎo)熱系數(shù)增大，體積氣孔率下降，硅酸鹽形成反應(yīng)速率加快，高溫熔制的玻璃中未熔固體顆粒及氣泡減少。
　　 ?；浜狭显趶氖覝厣?75-850℃的過程中，隨著羧甲基纖維素鈉溶液和水玻璃溶液濃度的增大，硅酸鹽形成反應(yīng)速率，抗壓碎力、反應(yīng)程度增大，在850℃保溫1h時(shí)生成的液相大到足以使生料球之間相互粘連。粒狀配合料在775-850℃恒溫處理時(shí)，隨保溫時(shí)間和粘結(jié)劑濃度的增大，抗壓碎力、反應(yīng)程度增大，擬合得到的反應(yīng)活化能逐漸減小。

5、粒化配合料的熔化時(shí)間和澄清時(shí)間均低于粉狀配合料，隨著預(yù)處理溫度的升高，粒狀配合料熔化所需的時(shí)間是先增加后降低的，而澄清時(shí)間逐漸延長。
　　 隨著粒狀配合料中二氧化硅粒度減小，在775-850℃預(yù)處理后的樣品的抗壓碎力增大，殘留的晶體二氧化硅含量減少，硅酸鹽反應(yīng)活性增大，反應(yīng)所需要克服的能量勢(shì)壘降低。未處理的粒狀配合料的熔化時(shí)間要短于粉狀配合料，但長于經(jīng)高溫預(yù)分解的粒狀配合料。另外，隨著二氧化硅粒度的增大，粉狀樣和生料球在1350

6、-1450℃的熔化時(shí)間均延長。
　　 理論計(jì)算了粉狀玻璃配合料的玻璃形成過程中生成硅酸鹽耗熱、玻璃形成耗熱、玻璃加熱到熔化溫度耗熱、逸出氣體加熱到熔化溫度耗熱、水分蒸發(fā)耗熱及配合料帶入的熱量。粉狀配合料、生料球及熟料球的玻璃形成所需熱量差距不大。只用從蓄熱室出來的廢氣預(yù)熱生料球，還不足以使生料球部分或完全完成硅酸鹽形成過程，還需要額外的加入熱量。采用配合料窯外預(yù)分解技術(shù)，產(chǎn)量可從1200.00t/d提高至2159.89t/d，熱