熔窯組成及熔化工藝課件

熔窯組成及熔化工藝熔窯工作過程熔制玻璃的窯爐，包括間歇式坩堝窯和連續(xù)式池窯。我們公司采用的均為浮法玻璃池窯。熔窯的工作過程：配合料由投料口進(jìn)入熔化部，燃燒時(shí)助燃風(fēng)從窯爐的一側(cè)進(jìn)入，火焰從窯爐一側(cè)的小爐往另一側(cè)噴出，火焰通過熱量輻射使配合料熔化成玻璃液，燃燒后的廢氣進(jìn)入另一側(cè)的小爐，經(jīng)蓄熱室、煙道、煙囪排出。20分鐘進(jìn)行一次火焰換向。熔化與澄清后的玻璃液進(jìn)入冷卻部，冷卻到一定的成型溫度后經(jīng)流槽口進(jìn)入錫槽。投料池熔化部熔化區(qū)澄清區(qū)卡脖冷卻部小爐蓄熱室蓄熱室窯爐的基本結(jié)構(gòu)耐火材料的選用（常見配置方案）：火焰空間（大碹、澄清部胸墻）：硅磚；池壁：電熔鋯剛玉磚；

池底：剛玉磚+鋯質(zhì)搗打料+粘土磚+保溫磚；小爐：電熔鋯剛玉磚；

蓄熱室：硅磚、粘土磚、高鋁磚、鎂磚耐火材料；

煙道：粘土磚L吊墻：燒結(jié)鋯莫來(lái)石磚投料池和L吊墻燒結(jié)鋯莫來(lái)石磚熔化區(qū)優(yōu)質(zhì)硅磚澄清區(qū)小爐鋯剛玉磚高純鎂磚熔化區(qū)池壁鋯剛玉磚蓄熱室格子體鎂鋯鎂磚耐火材料的性質(zhì)和組成耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一類無(wú)機(jī)非金屬材料。耐火度是指耐火材料錐形體試樣在沒有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。（1）硅質(zhì)耐火材料含SiO2在90%以上的材料通常稱為硅質(zhì)耐火材料，主要包括硅磚及熔融石英制品。硅磚以硅石為主要原料生產(chǎn)，其SiO2含量一般不低于93%，主要礦物組成為磷石英和方石英。硅磚荷重軟化溫度高達(dá)1640～1670℃耐火材料的性質(zhì)和組成（2）硅酸鋁質(zhì)耐火材料：1.粘土磚是指氧化鋁含量在30%～48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料。粘土磚的荷重軟化開始溫度在1350℃左右。2.高鋁磚的氧化鋁>48%。其中莫來(lái)石中Al2O3含量為65～75%。荷重軟化開始溫度>1600℃3.剛玉磚是指氧化鋁含量在95%以上的硅酸鋁質(zhì)耐火材料。荷重軟化開始溫度>1700℃耐火材料的性質(zhì)和組成（3）鎂質(zhì)耐火材料鎂質(zhì)耐火材料是指以鎂砂為主要原料，以方鎂石為主晶相，MgO含量大于80%的堿性耐火材料。鎂磚荷重軟化開始溫度>1550℃（4）含鋯耐火材料含鋯耐火材料是指以氧化鋯（ZrO2）、鋯英石等含鋯材料為原料生產(chǎn)的耐火材料。鋯剛玉主晶相為α-Al2O3,次晶相為斜鋯石，還存在少量玻璃相。鋯剛玉磚荷重軟化開始溫度>1630℃玻璃熔制的五個(gè)階段1.硅酸鹽形成階段配合料進(jìn)入熔窯后，在800~1000℃溫度范圍內(nèi)發(fā)生一系列物理的、化學(xué)的和物理化學(xué)的反應(yīng)。這個(gè)階段結(jié)束時(shí)，大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出，配合料最后變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。

對(duì)于普通鈉-鈣硅酸鹽玻璃而言，這一階段結(jié)束后，配合料轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒杷猁}和殘余石英顆粒組成的燒結(jié)體。

2.玻璃液形成階段在硅酸鹽形成階段生成的硅酸鈉、硅酸鈣、硅酸鋁及反應(yīng)剩余的大量二氧化硅在繼續(xù)提高溫度下它們相互熔解和擴(kuò)散，由不透明的半熔燒結(jié)物轉(zhuǎn)化為透明的玻璃液，這一過程稱為玻璃的形成階段。當(dāng)溫度升到1200℃時(shí)，第一階段燒結(jié)物中的低共熔物開始熔化，出現(xiàn)了一些熔融體，同時(shí)硅酸鹽與未反應(yīng)的石英砂顆粒反應(yīng)，相互熔解。伴隨著溫度的繼續(xù)升高，硅酸鹽和石英砂顆粒完全熔解與熔融體中，成為含有大量可見氣泡、條紋、在溫度和化學(xué)組分上不夠均勻的透明玻璃液。熔化的關(guān)鍵階段固體顆粒在硅酸鹽熔體中熔解的過程。

4.玻璃液均化階段玻璃液長(zhǎng)時(shí)間處于高溫，并在對(duì)流、擴(kuò)散、熔解等作用下，玻璃液中的條紋逐漸消除，化學(xué)組成和溫度逐漸趨向均勻。此階段結(jié)束時(shí)的溫度略低于澄清溫度。

5.玻璃液冷卻階段將澄清和均化后的玻璃液逐漸降溫，使玻璃液具有成型所需的黏度。浮法玻璃冷卻結(jié)束的溫度在1100~1050℃左右。（1）溫度制度溫度制度包括熔制溫度、溫度隨窯長(zhǎng)空間的分布以及制度的穩(wěn)定性。最重要的是熔制溫度。熔制溫度決定熔化速度，溫度愈高硅酸鹽反應(yīng)愈強(qiáng)烈，石英熔化速度愈快，而且對(duì)澄清，均化過程也有顯著的促進(jìn)作用，在1400～1500℃范圍內(nèi)，熔化溫度每提高1℃，熔化率增加2%，但高溫熔化受耐火材料質(zhì)量的限制，一般在耐火材料能承受的條件下盡量提高熔制溫度。（2）壓力制度窯壓要求保持在微正壓，一般不允許呈負(fù)壓，因?yàn)樨?fù)壓引入冷空氣，不僅要降低窯溫，增加熱損失，還使窯內(nèi)溫度分布不均勻，在某些死角處溫度偏低。但正壓也不能過大，如正壓過大，會(huì)使燃耗增大，窯體燒損加劇，影響澄清速度。（3）氣氛制度窯爐氣氛對(duì)熔制過程有至關(guān)重要的影響。窯內(nèi)各處氣氛的性質(zhì)不一定相同，按其組成可分為氧化、中性或還原狀態(tài)，視配合料和玻璃的組成以及各項(xiàng)具體工藝要求確定。熔制純堿-芒硝配合料時(shí)，窯的熔化部應(yīng)保持還原氣氛，而且配合料中還要有足夠的還原劑，使芒硝分解完全。若是碳粉作還原劑，則澄清部最后又必須是氧化氣氛，以燒掉過剩的碳粉。在熔制顏色玻璃時(shí)也須保持一定的氣氛。比如為了熔制銅紅玻璃，則必須保持還原氣氛。熔化過程對(duì)質(zhì)量的影響熔化過程中產(chǎn)生的主要缺陷1、熔化殘留物通常來(lái)自于未熔化的配合料和從原料帶入的難熔雜質(zhì)（粉料結(jié)石）。耐火材料在使用中的剝落、侵蝕也會(huì)造成末熔殘留物（耐火材料結(jié)石）。它們大多是富硅、富鋁、富鋯的結(jié)石。粉料結(jié)石在混料不勻、熔化溫度偏低、石英含量增加、顆粒度變粗等情況下，均可能在玻璃中留下未熔化的殘留物，最終便形成料粉結(jié)石。耐火材料結(jié)石2、原生氣泡由于澄清不良，殘留在玻璃中的氣泡，稱為原生氣泡或一次氣泡，實(shí)質(zhì)上是由過量的氣體形成的氣相包裹物。這類氣泡通常呈圓形、橢圓形或紡錘形。3、再生氣泡澄清好的玻璃在冷卻過程中，由于溫度波動(dòng)(如重新加熱)，或窯內(nèi)壓力、氣氛等條件的改變，破壞了當(dāng)時(shí)已經(jīng)建立起來(lái)的氣-液平衡，這樣，原來(lái)溶于玻璃液中的氣體則有可能重新析出形成氣泡，這種氣泡稱為再生氣泡或二次氣泡。再生氣泡再生氣泡在玻璃中數(shù)量很多，分布均勻，大小在0.1mm以下，猶如灰塵，因而又稱灰泡.4、條紋和癤瘤玻璃中的條紋和癤瘤，都是玻璃態(tài)物質(zhì)。條紋呈線條狀或纖維狀，形狀和粗細(xì)都不規(guī)則，與它周圍的玻璃有時(shí)沒有明顯的界限，故亦稱之為玻璃態(tài)夾雜物。癤瘤大多是在高溫時(shí)形成的液態(tài)球滴或球團(tuán)。由于這部分玻璃的粘度、表面張力比基體玻璃大，因而易收縮呈圓形或橢圓形。癤瘤也可看成是條紋的前身，由于擴(kuò)散不充分而造成。條紋癤瘤缺陷來(lái)因1、卡脖水包作用：1、阻擋浮渣。2、降低冷卻部溫度。3、加強(qiáng)澄清部玻璃液的對(duì)流。在卡脖水包前浮渣較多，窯內(nèi)波動(dòng)等工藝需要等情況下，需要清洗卡脖水包，一般來(lái)說(shuō)卡脖水包清洗后的兩個(gè)班，由于池窯內(nèi)前區(qū)部分雜物被放過進(jìn)入后區(qū)，質(zhì)量波動(dòng)會(huì)比較大。前臉墻水包2、水包漏水窯頭的主要水包有前臉墻水包、小爐底板水包、卡脖拐角水包、卡脖水包、卡脖攪拌器水包、鼓泡器等。在水包漏水時(shí)，窯內(nèi)溫度降低，玻璃液中有水汽進(jìn)入，對(duì)熔化和澄清均有很大的影響，造成夾雜物和氣泡增加。例如2014年2月22日一線擋焰水包漏水，影響質(zhì)量20個(gè)小時(shí)。3、火焰對(duì)質(zhì)量的影響干粉火焰差，特別是熔化后區(qū)火焰角度偏低等原因會(huì)造成玻璃表面微氣泡。主要原因是燃料在玻璃表面燃燒產(chǎn)生CO2氣泡過多，澄清困難。4、窯爐侵蝕大碹下表層鼠洞池壁上沿炸裂池壁炸裂狀