玻璃的熔制過程

關(guān)于玻璃的熔制過程一、玻璃熔制過程

熔制——配合料經(jīng)過高溫加熱形成均勻的、無氣泡的，并符合成形要求的玻璃液的過程。硅酸鹽形成玻璃形成澄清均化冷卻第2頁,共54頁，2024年2月25日，星期天二、硅酸鹽形成和玻璃形成配合料入窯后，在高溫環(huán)境下發(fā)生硅酸鹽生成反應(yīng)，反應(yīng)在很大程度上在固態(tài)下進(jìn)行。反應(yīng)結(jié)束時，配合料變成有硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物，大部分氣態(tài)物質(zhì)從配合料中溢出。之后，配合料基本熔化成為液相，過剩的石英顆粒繼續(xù)熔化于熔體中，液相不斷擴(kuò)大，直至最后全部固相轉(zhuǎn)化為玻璃相，成為含有大量氣泡、不均勻的透明玻璃液。第3頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.配合料各組份的多晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)化溫度及熔點(diǎn)硅酸鹽形成和玻璃形成第4頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.三組份配合料的硅酸鹽和玻璃形成硅酸鹽形成和玻璃形成SiO2+Na2CO3+CaCO3配合料(通常稱純堿配合料)第5頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.三組份配合料的硅酸鹽和玻璃形成SiO2+Na2SO4+CaCO3配合料(通常稱芒硝配合料)Na2SO4分解比較困難，所以必須在有碳或其它還原劑存在時，才能加速反應(yīng)。SiO2+Na2SO4+CaCO3+C配合料加熱發(fā)生的反應(yīng)過程如下：芒硝配合料加熱的特點(diǎn)：在熔制進(jìn)行中還原劑不應(yīng)立即燒掉，以便在高溫下仍能以很大速度還原硫酸鈉，這樣可以避免反應(yīng)的不完全和“硝水”的生成。因此，對芒硝料的加料溫度應(yīng)當(dāng)盡可能地較高一些。硅酸鹽形成和玻璃形成第6頁,共54頁，2024年2月25日，星期天4.四組份配合料的硅酸鹽和玻璃形成SiO2+Na2SO4+CaCO3+MgCO3配合料這種配合料的玻璃化學(xué)組成為：SiO272.59%，CaO8.63%，MgO3.55%，Na2O15.23%。在加熱過程中硅酸鹽形成與玻璃形成的反應(yīng)過程如下：硅酸鹽形成和玻璃形成第7頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.一般形成過程(1)主要是固相反應(yīng)，大量氣體逸出(2)SiO2和其他組份開始相互作用。燒結(jié)物產(chǎn)生，阻礙氣體的逸出。(3)開始出現(xiàn)少量的液相，反應(yīng)很快轉(zhuǎn)向固相與液相之間進(jìn)行(如CaNa2(CO3)2—Na2CO3·CaF2—CaSO4)，液相不斷擴(kuò)大，配合料基本反應(yīng)大體完成，變成由硅酸鹽和游離SiO2組成的不透明燒結(jié)物，硅酸鹽形成過程基本結(jié)束，進(jìn)入玻璃的形成過程。(4)過剩的石英顆粒溶解于熔體中，液相繼續(xù)不斷擴(kuò)大，直至全部固相轉(zhuǎn)化為玻璃液相，成為有大量可見氣泡的和不均勻的透明玻璃液。在實際生產(chǎn)中，將配合料加入高溫熔窯時，硅酸鹽生成過程進(jìn)行得非常迅速，玻璃形成過程的速度取決于石英顆粒溶解速度硅酸鹽形成和玻璃形成第8頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.含有著色劑和乳濁劑的配合料的加熱反應(yīng)-1著色劑可能發(fā)生氧化還原變化，或者與其它組份生成化合物和固熔體以及參加硅酸鹽生成的反應(yīng)。鐵的氧化物Fe2O3+CO→2FeO+CO2Fe2O3←→2FeO+0.5O2Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O錳的氧化物4MnO2→2Mn2O3+O2Mn2O7→2Mn2O3+2O2Mn2O3→2MnO+0.5O2硅酸鹽形成和玻璃形成第9頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.含有著色劑和乳濁劑的配合料的加熱反應(yīng)-2銅的氧化物鈷的氧化物乳濁劑反應(yīng)硅酸鹽形成和玻璃形成第10頁,共54頁，2024年2月25日，星期天7.配合料組份在加熱時的揮發(fā)揮發(fā)性比較大的有硼酸、硼酸鹽、氧化鉛、砷的化合物、氧化銻和氯化物等。堿和氧化鋅也具有顯著的揮發(fā)率，氟化物和硒的揮發(fā)率非常大。列舉熔制普通玻璃過程中各組份的一般揮發(fā)率。硅酸鹽形成和玻璃形成第11頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1-1.玻璃液的澄清氣泡從哪來？如何存在？如何消除？玻璃液的澄清和均化

第12頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1-1.玻璃液的澄清首先使氣泡中的氣體，窯內(nèi)氣體與玻璃液中物理溶解和化學(xué)結(jié)合的氣體之間建立平衡，再使可見氣泡漂浮于玻璃液的表面加以消除的過程成為澄清。氣體存在形式：可見氣泡，溶解狀態(tài)，與玻璃組份形成化學(xué)結(jié)合，以及吸附在玻璃表面上的氣體(很少)。玻璃液中一般含有下列幾種氣體：CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O等，其中氮?dú)庖话阋晕锢砣芙鉅顟B(tài)存在于玻璃液中。其他氣體大部分以化學(xué)結(jié)合狀態(tài)存在。玻璃液的澄清和均化

第13頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1-1.玻璃液的澄清－澄清的動力學(xué)過程窯內(nèi)氣體分壓的大小決定著玻璃液內(nèi)溶解氣體的轉(zhuǎn)移方向，為了便于排出從玻璃液中分離出來的氣體，窯內(nèi)氣體的分壓必須小些，同時窯內(nèi)氣體的組成和壓力必須保持穩(wěn)定。玻璃液的澄清和均化

第14頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1-1.玻璃液的澄清——動力學(xué)過程在澄清過程中，消除可見氣泡，按下列兩種方式進(jìn)行：

(1)使氣泡體積增大加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失

(2)使小氣泡中的氣體組份溶解于玻璃液中，氣泡被吸收而消失氣泡的大小和玻璃液的粘度是氣泡能否漂浮的決定因素.在等溫等壓下，玻璃液中氣泡變大有兩種可能：

(a)多個小氣泡集合為一個大氣泡(在實際的澄清過程中不會發(fā)生)；

(b)玻璃液中溶解的氣體滲入氣泡，使之?dāng)U大，這種因素具有重要的實際意義。玻璃液的澄清和均化

第15頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1-1.玻璃液的澄清——動力學(xué)過程(2)使小氣泡中的氣體組份溶解于玻璃液中，氣泡被吸收而消失玻璃液中氣泡的消除與表面張力所引起的氣泡內(nèi)壓力的變化有關(guān)，當(dāng)氣泡直徑小于l0μm以下時，氣泡內(nèi)壓力急劇增大，氣泡很容易在玻璃濃中溶解而消失。因此適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度，可使小氣泡在玻璃液中被吸收而消失。根據(jù)斯托克斯定律：氣泡上升速度與其半徑的平方成反比。氣泡內(nèi)氣體的壓力：大氣壓＋玻璃液壓＋表面張力引起內(nèi)壓力也就是說：大氣泡可以通吸收玻璃液中溶解的氣體，增大體積，從而漂浮至玻璃液表面而排除，而小氣泡則在表面張力引起的壓力下溶解于玻璃液中。玻璃液的澄清和均化

第16頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1-2.澄清劑的應(yīng)用加速玻璃液澄清的方法：延長熔制時間提高澄清溫度，降低玻璃粘度使玻璃液沸騰攪拌，鼓泡，利用玻璃對流施以高壓或真空采用超聲波或離心力作用去除氣泡澄清劑（硝酸鹽與三氧化二砷、芒硝、硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、食鹽、三氧化二銻以及氟化物等）

舉例：如在配合料中加入硝酸鹽和三氧化二砷為澄清劑時，從低溫加熱到800℃時KNO3或NaNO3逐漸分解放出氧氣：

2KNO3→2KNO2+O2↑同時，三氧化二砷開始與放出的氧氣反應(yīng)又生成As2O5，也就是說在熔化早期As從三價變?yōu)槲鍍r，在800℃和1200℃之間，絕大多數(shù)As在玻璃中以As2O5存在，當(dāng)溫度高于1200℃時，As2O5又重新分解為As和As2O3放出氧氣，又由五價變到三價，玻璃液加熱的溫度越高和時間越長，還原為三價砷的反應(yīng)越完全，這時玻璃液將為O2所過飽和。由于產(chǎn)生一個新氣泡需要大的表面能，所以O(shè)2將擴(kuò)散進(jìn)入到周圍已經(jīng)存在的氣泡中去，降低氣泡內(nèi)其他氣體飽分壓，使氣泡擴(kuò)脹上浮。玻璃液的澄清和均化

物理澄清法第17頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.玻璃液的均化

均化就是在玻璃液中消除條紋和其他不均勻體，使玻璃液的各部分在化學(xué)組成上達(dá)到預(yù)期的均勻一致。開始于玻璃形成時，在澄清過程的后期同澄清一起進(jìn)行和完成。2.1擴(kuò)散所起的均化作用不太顯著，原因是在粘滯介質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散的速度很小(熔制普通玻璃1300℃為3~5×10-6)。擴(kuò)散速度隨著玻璃液粘度的降低而增加，可由提高溫度來實現(xiàn)。2.2表面張力熔體表面張力的大小，對玻璃液均化的難易，比粘度更具有決定的意義。表面張力大的條紋和不均勻體，即使受到剪力也很難伸長，消失也比較困難。因而熔體具有低的表面張力，可以有助于均化。2.3玻璃液的流動由于玻璃液不同部位上存在著溫度差形成了玻璃液的對流，以及成形生產(chǎn)所引起玻璃液的流動，會起一定的攪拌作用。在流動的玻璃液中，進(jìn)行擴(kuò)散要比在靜止的玻璃液中快幾十萬倍，它比延長玻璃液在高溫下的停留時間效果大得多。玻璃液的澄清和均化

第18頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.玻璃液的均化池窯的玻璃液的均化作用可用均化系數(shù)α表示：式中:μ1—配合料相鄰兩次檢查試樣中，某種氧化物含量變化的影響；μ2—玻璃檢查試樣中，某種氧化物含量變化的影響；l—由于配合料和玻璃取樣持續(xù)時間不同所造成的影響；m—經(jīng)原料引入玻璃中的某種氧化物的份數(shù)；對均勻度要求很高的玻璃，還須用人工促進(jìn)均化的方法(機(jī)械攪拌)玻璃液的澄清和均化

第19頁,共54頁，2024年2月25日，星期天玻璃液的冷卻是玻璃熔制的最后階段，其目的是為了將玻璃液的粘度增高到成形制品所需的范圍。玻璃液的性質(zhì)及制品成形方法的不同，在冷卻過程中玻璃液溫度降低的程度也是不同的，通常降低約200~300℃。冷卻的玻璃液溫度要求均勻一致，有利于成形。冷卻過程中要特別防止二次氣泡的發(fā)生，二次氣泡產(chǎn)生的原因可能有以下幾種情況：

⑴碳酸鹽或硫酸鹽的繼續(xù)分解⑵含鋇玻璃在高溫和降溫時易生氣泡?？赡苡捎诓糠值腂aO在高溫下被氧化為BaO2，這個反應(yīng)是吸熱的，當(dāng)溫度降低時，BaO2開始分解放出氧氣即生成小氣泡。另外，鋇玻璃在降溫時，由于玻璃液對耐火材料的侵蝕也可能會出現(xiàn)二次氣泡。⑶溶解的氣體被析出。可能有這樣的氣體，它與一般氣體的溶解度隨溫度的降低而增高不同，它溶解時超吸熱的。當(dāng)溫度降低時，溶解的氣體即行放出而生成二次氣泡。⑷電化學(xué)反應(yīng)引起的二次氣泡。為了避免二次氣泡的出現(xiàn)，在冷卻過程中，必須防止溫度回升，否則很可能產(chǎn)生二次氣泡。四、玻璃液的冷卻第20頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.配合料的化學(xué)組成配合料中堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物等總量對二氧化硅的比值愈高，則配合料愈易熔化。沃爾夫(Volf)關(guān)于玻璃熔制速度的經(jīng)驗常數(shù)τ：對一般工業(yè)玻璃：

對硼硅酸鹽玻璃五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第21頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.配合料的化學(xué)組成對鉛質(zhì)玻璃：

式中:τ—玻璃熔制速度常數(shù)；SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、PbO—玻璃中各氧化物含量(重量%)上式只適用于玻璃液形成直至砂粒消失為止的階段。τ值愈小，玻璃愈易進(jìn)行熔制；τ相同的各種玻璃，則其熔制溫度大致相同。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第22頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.原料的性質(zhì)2.1原料粒度原料顆粒愈細(xì)(表面積大)，反應(yīng)表面就愈大，反應(yīng)就愈快。揚(yáng)德(Jander)認(rèn)為反應(yīng)常數(shù)K與顆粒的半徑r平方成反比，即K=a/r2

式中:a在特定條件下為常數(shù)。據(jù)實驗指出，將整個配合料經(jīng)過最大限度地粉粹之后，玻璃形成速度大大提高。對熔制過程影響最大的是石英砂的顆粒度，其次是白云石、純堿及芒硝的顆粒度。但在實際生產(chǎn)中所使用的石英砂不宜太細(xì)(粉料飛揚(yáng)和配合料分層結(jié)塊)，對于Na2O-CaO-SiO2系統(tǒng)玻璃來說，最適當(dāng)?shù)氖⑸傲６纫话闶窃?.15~0.80mm范圍內(nèi)最合適。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第23頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.原料的性質(zhì)2.2配合料的水份防止分層提高混合均勻性在石英砂表面形成水膜五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第24頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.原料的性質(zhì)2.3配合料的氣體率攪拌均化，促進(jìn)硅酸鹽形成和玻璃的熔化15～20％，過大易產(chǎn)生大量氣泡五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第25頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.原料的性質(zhì)2.4配合料的均勻性要求均勻度>95%將配合料預(yù)處理(?；?、燒結(jié)、壓塊)，可加速熔制過程。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第26頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.原料的性質(zhì)2.5碎玻璃配合料中加入部分碎玻璃，可以促進(jìn)玻璃的熔化。中等粒度碎玻璃(2~20mm)較好，粉碎過細(xì)的碎玻璃對熔化反而不利(Na2CO3優(yōu)先于碎玻璃反應(yīng)，導(dǎo)致SiO2殘留)。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第27頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.加料方式3.1加料厚度投料間歇時間長，料堆大——表面內(nèi)部溫差大——熔化過程變慢、表面堿金屬揮發(fā)增大——粘度大，氣體難以通過，澄清困難采用薄層投料——料層加熱均勻，粘度小，可提高澄清速度3.2加料機(jī)的選擇通常有螺旋式、壟式、地毯式、裹入式、輥筒式(回轉(zhuǎn)式)等。螺旋式加料機(jī)系在水冷卻套內(nèi)操作，采用螺旋葉將配合料連續(xù)推入池窯。它與窯墻密閉較好，可減少熱損失。用此加料機(jī)可避免配合料受熱熔結(jié)所造成的困難，最適寬于熔制硬質(zhì)玻璃。壟式加料機(jī)采用往復(fù)式推進(jìn)桿將配合料連續(xù)推入池窯。其運(yùn)行時，投料面窄，空出一部分熔化部液面，受熱效果較好，但密閉性差。裹入式加料機(jī)設(shè)有水冷卻推進(jìn)桿，它在豎立的延長橢圓形軌跡上移動，把由振動器加入液面的配合料裹入玻璃液內(nèi)而推入池窯，使配合料和高溫玻璃液很好接觸，可以促進(jìn)熔化和對流，減少粉塵飛揚(yáng)。輥動式加料機(jī)的加料方式，即碎玻璃和配合料分別同時重疊加入，配合料鋪在碎玻璃"墊子"上熔化，能強(qiáng)化熔制，獲得質(zhì)量較好的玻璃。地毯式加料機(jī)通常安裝在熔窯的端墻，當(dāng)作業(yè)時，配合料幾乎完全覆蓋池窯的液面。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第28頁,共54頁，2024年2月25日，星期天4.加速劑的使用作用：降低粘度，加速澄清過程；減少二價鐵，提高玻璃透熱性。氟化物：螢石(CaF2)、硅氟化鈉(NaSiF6)、冰晶石(Na2AlF6)等，主要作用是降低玻璃液的粘度及提高玻璃液的透熱性。另外，氟化物所蒸發(fā)的SiF4氣體也有助于澄清過程的進(jìn)行。B2O3：是一種極有效的玻璃熔制的加速劑，在配合料中加入少量的B2O3(0.5~1.5%)時，能降低玻璃熔體在高溫下的粘度，加速玻璃液的澄清和均化過程，還能改善玻璃的許多性質(zhì)，提高玻璃質(zhì)量。應(yīng)用1.5%的B2O3可使池窯生產(chǎn)率提高15~20%。但是B2O3價格較貴，因而在使用上受到一定的限制。As2O3與KNO3的混合物：能使FeO轉(zhuǎn)化為Fe2O3，并生成無色的鐵砷酸鹽絡(luò)合物，提高玻璃的透明度，增高透熱性，并放出含氧氣體，加速熔制過程。用含鋰礦物：引入Li2O，可降低玻璃液的粘度和加速熔化澄清的作用。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第29頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.玻璃的熔制制度溫度——熔制溫度決定玻璃的熔化速度，溫度愈高，硅酸鹽生成的反應(yīng)愈劇烈，石英顆粒熔解愈快，玻璃形成速度也愈快。但采用高溫熔化受到耐火材料質(zhì)量的限制，溫度越高對耐火材料的侵蝕越劇烈。如熔制平板玻璃時:

在1400~1450℃溫度范圍內(nèi)，熔化溫度每提高l℃，熔化率增加2%，在1450~1500℃溫度范圍內(nèi)，熔化溫度每提高l℃，熔化率增加1%，在1500~1550℃溫度范圍內(nèi)，熔化溫度每提高l℃，熔化率增加0.7%。壓力——一般要求零壓或微正壓。負(fù)壓：引入冷空氣，正壓：燃耗增大，窯體受損，澄清困難。氣氛——視具體工藝要求而定。穩(wěn)定的液面制度五、影響玻璃熔制過程的工藝因素在現(xiàn)代池窯中，熔化部和成型部之間大多沒有嚴(yán)格的上部空間隔斷裝置，窯內(nèi)壓力分布在沿窯縱長方向上是隨最高溫度到最低溫度的逐漸降低而逐漸增加。因為氣體比重是隨著它本身的冷卻而提高的。如熔化部是正壓，則成型部的正壓更大，如成型部為負(fù)壓，則熔化部的負(fù)壓更甚。在熔制無色瓶罐玻璃的普通純堿配合料時，必須保持氧化氣氛。在熔制含有碳粉作為還原劑的純堿-芒硝配合料時，為了要保持碳粉不在加料口燒盡。第一及第二對小爐必須保持還原焰，但是在最后的小爐區(qū)域又必須將碳粉完全燒盡，以避免玻璃液被著色，故最后的小爐噴出口應(yīng)當(dāng)是氧化焰。晶質(zhì)玻璃銅紅玻璃第30頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.耐火材料的性質(zhì)使用質(zhì)量不高的耐火材料不但限制熔制溫度，還會縮短池窯壽命，降低熔窯的產(chǎn)量，而且還會使玻璃帶有各種缺陷(結(jié)石、條紋等)，降低玻璃的質(zhì)量。此外，如玻璃池窯的結(jié)構(gòu)和砌筑質(zhì)量等，都對玻璃熔制過程有重大的影啊。五、影響玻璃熔制過程的工藝因素第31頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.概述通常采用的熔窯主要有兩種類型：坩堝窯：玻璃料盛在各個坩堝內(nèi)熔制，每個坩堝窯可容納單個或多至20個坩堝，在坩堝外面加熱；池窯：玻璃料盛在窯池內(nèi)熔制，直接對玻璃料加熱。玻璃的熔制溫度約為1300~1600℃，大多數(shù)用火焰加熱，也有少部分用電流加熱?；鹧婕訜岬某馗G是以燃料為熱能的來源。很早用固體燃料加熱，后來逐漸改用液體和氣體燃料。近年來多采用高熱值的重油，天然氣或石油液化氣等。仍有少量用發(fā)生爐煤氣和城市煤氣。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第32頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.坩堝窯2.1坩堝窯結(jié)構(gòu)坩堝窯的構(gòu)造包括爐(窯)膛、坩堝、燃燒設(shè)備、換熱器、漏料坑、煙道及煙囪等。2.2種類及適用范圍種類：閉口坩堝和開口坩堝閉口坩堝火焰或煙氣不與玻璃液直接接觸，裝量50~600kg(min10kg)。通常用于熔制質(zhì)量要求較高的器皿玻璃，晶質(zhì)玻璃和各種顏色玻璃(便于控制顏色)。開口坩堝的玻璃料直接與窯內(nèi)的氣體介質(zhì)接觸，直接接受來自火焰和窯頂?shù)妮椛錈?，主要用于熔制光學(xué)玻璃及特種玻璃；其容量，小的為數(shù)百公斤，大的為1噸至2噸。坩堝窯熔制玻璃均勻，質(zhì)量較好，但產(chǎn)量小，成形不能機(jī)械化，并且坩堝制造復(fù)雜，價格昂貴，燃料消耗多，管理比較復(fù)雜，因此坩堝窯只限于熔制少量多樣品種的優(yōu)質(zhì)披璃。2.3熱分布燃油方爐坩堝窯內(nèi)熱量分配如圖1-5-5，一個以24h為周期的坩堝窯的溫度制度如圖1-5-4。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第33頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.池窯3.1池窯結(jié)構(gòu)與運(yùn)行玻璃池窯窯型很多，如平板玻璃池窯、橫焰流液洞池窯、蓄熱式馬蹄焰流液洞池窯等。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第34頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.2池窯中的熱傳遞與玻璃液流動池窯火焰空間內(nèi)的傳熱是一個綜合傳熱過程。各部位在溫度差、密度差、流速差作用下熔體發(fā)生相對位移，產(chǎn)生對流，引起能量轉(zhuǎn)移，進(jìn)行對流傳熱，這種對流傳熱事實上是導(dǎo)熱與對流同時發(fā)生。插圖是帶橋式擋墻的玻璃熔窯內(nèi)的玻璃液流模擬圖；圖1-5-11是平板玻璃池窯內(nèi)熔融玻璃液的液流模擬圖。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第35頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.3電流加熱的池窯1.加熱方式(1)利用電阻發(fā)熱體間接加熱(插圖)(2)利用高頻電感應(yīng)加熱(3)利用電極通電入玻璃液直接加熱經(jīng)過不斷改進(jìn)，發(fā)展了配合料覆蓋式電熔窯六、玻璃熔窯的類型及其選擇第36頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.4電熱窯中配合料的熔制過程六、玻璃熔窯的類型及其選擇第37頁,共54頁，2024年2月25日，星期天4.3全電熔池窯的特點(diǎn)(1)熱效率高

(2)適合于熔制高質(zhì)量玻璃

(3)最適宜于熔制含高揮發(fā)物組份的玻璃和極深顏色玻璃

(4)電熔窯構(gòu)造簡單，管理方便

(5)避免環(huán)境污染(6)電熔窯的缺點(diǎn)：(a)絕大部分地區(qū)、電費(fèi)較貴、經(jīng)濟(jì)上不合算；(b)電熔窯上耐火材料，不能經(jīng)受如同火焰加熱熔窯那樣長的使用時間，如果操作較好，使用周期仍可達(dá)3~4年。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第38頁,共54頁，2024年2月25日，星期天4.4電熔窯的電極材料要求具有下列性質(zhì)：(1)熔點(diǎn)要高(2)不易受到玻璃液的侵蝕，即使略有侵蝕，也不致污染玻璃(3)電極的電阻率應(yīng)小于玻璃液的電阻率。過去使用純鐵、石墨等為電極，現(xiàn)在大多使用金屬鋁作為電極，并用水或空氣冷卻來加以保護(hù)。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第39頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.池窯熔制工藝的改進(jìn)5.1機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌常在供料槽內(nèi)進(jìn)行，主要有以下幾種裝置：(1)槳葉式攪拌器；(2)螺旋攪拌器I型；(3)螺旋攪拌器II型；(4)轉(zhuǎn)子型攪拌器；(5)管式攪拌器。各類攪拌器一般采用優(yōu)質(zhì)耐火材料制成。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第40頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.池窯熔制工藝的改進(jìn)5.2鼓泡攪拌澄清鼓泡氣體必須經(jīng)過冷凍純化，過濾除濕保持干燥、清潔，并可較精確地調(diào)節(jié)和控制，鼓泡空氣供應(yīng)裝置的基本組成如圖所示。鼓泡噴嘴周圍玻璃液的流動如圖所示。鼓泡在池窯中的位置如圖。鼓泡噴嘴排列方式如圖.鼓泡噴嘴應(yīng)具有高溫穩(wěn)定性能和高的機(jī)械強(qiáng)度，能耐玻璃液的化學(xué)侵蝕，不致在高溫中被氧化，通常采用耐熱鋼，合金(如鋼合金等)、氧化鋁瓷管。也可采用鉑、鎳等材料。噴嘴口徑約為1~3mm，有時可以更大些。最合適的是設(shè)計成水冷的金屬結(jié)構(gòu)。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第41頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.池窯熔制工藝的改進(jìn)5.3輔助電熔和混合熔制5.3.1輔助電熔在用燃料加熱的池窯作業(yè)中，同時向玻璃液通入電流，使之增加一部分熱量，從而可以在不增大熔窯容量的情況下增加產(chǎn)量。電極布置有多種方式，如圖所示。5.3.2混合熔制一半是從上部火焰加熱和另一半是在玻璃液內(nèi)部用電加熱來完成的(圖14-43)。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第42頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.池窯熔制工藝的改進(jìn)5.4增氧燃燒熔制氧氣噴嘴和油噴嘴如圖所示六、玻璃熔窯的類型及其選擇第43頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.池窯熔制工藝的改進(jìn)5.5浸沒式燃燒熔制浸沒燃燒加熱熔制玻璃的基本特點(diǎn)是用火焰加熱玻璃液內(nèi)部。它系采用浸沒式燃燒噴嘴，安設(shè)在池底或側(cè)墻的玻璃液面下部，使燃燒火焰直接噴射加熱玻璃液。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第44頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.熔窯耐火材料及其與熔體的相互作用選材應(yīng)遵循的原則：①滿足必要的使用性能，如高溫性能、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、體積穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度等。②不污染玻璃液，不影響玻璃液質(zhì)量。③使窯爐有較長的使用壽命。④砌在一起的不同材質(zhì)耐火材料之間，在高溫下沒有接觸反應(yīng)。⑤用量少，散熱損失小。⑥窯爐各部位要合理配套，與窯齡同步。⑦符合國情、廠情。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第45頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.2耐火材料的侵蝕6.2.1侵蝕機(jī)理玻璃熔體對耐火材料的侵蝕過程，起決定性作用的因素是溶解度。設(shè)某種耐火材料的溶解度為Cs，被溶解的物質(zhì)將通過擴(kuò)散及對流在作為溶劑的熔體中傳播開，稱為對流擴(kuò)散。侵蝕速度Q可以由諾依斯-湟恩斯特式得出近似解：

式中:Q—侵蝕速度，g/s；F—侵蝕作用的面積，cm2；Cs—飽和濃度，g/cm3；C∞—熔體中的平均濃度，g/cm3；D—擴(kuò)散最慢的組分的擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；δN—湟恩斯特擴(kuò)散層厚度(與對流速度v密切相關(guān)，v增大，δN減小，因而侵蝕速度Q就加大)，cm。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第46頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.2.2水平方向侵蝕(沖刷線侵蝕)六、玻璃熔窯的類型及其選擇第47頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.2.3垂直方向侵蝕(“氣泡穿孔”及“金屬滴穿孔”)如果是在氣泡存在的情況下向上形成的“穿孔”稱為“氣泡穿孔”；如果是由于金屬滴的作用而向下形成“穿孔”，則稱為"金屬滴穿孔"插圖。六、玻璃熔窯的類型及其選擇第48頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.坩堝窯中玻璃熔制的溫度制度坩堝窯熔制玻璃遵循五個階段進(jìn)行：加熱熔窯→熔化→澄清與均化→冷卻→成形。七、玻璃熔制的溫度制度第49頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.坩堝窯中玻璃熔制的溫度制度1.1加熱熔窯在熔制日用器皿玻璃時，熔窯開始的溫度大約為1200~1250℃左右。每次使用新坩堝時，須將坩堝預(yù)先焙燒至1450~1480℃高溫，并一晝夜不加料，使坩堝燒結(jié)，具有較高的耐侵蝕能力。在添加配合料前，須先加入與熔制玻璃同一化學(xué)組成的碎玻璃，使在低溫下熔化，形成保護(hù)的釉層。以減少對坩堝底部的侵蝕。還可以縮短熔化時間。

1.2熔化熔化階段的溫度有下列幾種方式：(1)在溫度為1400~1420℃時開始加料，保持這個溫度直到配合料