无机非金属工艺学5-玻璃融化.ppt

4．1 概述 煅烧、烧成与熔化是高温加工过程中的三种方式，对于大多数无机非金属材料来说在热加工中都存在以下过程： ——燃料燃烧； ——物料或坯体加热； ——自由水分的蒸发； ——分解反应； ——固相反应； ——或烧成、或熔化； ——冷却。 烧成通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程。 其实质是将粉料集合体变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材等。 煅烧是指将物料经过高温，合成某些矿物(水泥水泥熟料矿物等)或使矿物分解获得某些中间产物(如石灰和粘土熟料)的过程 熔化亦称熔炼。是指将配合料投入耐火料砌筑的熔窑中经高温加热，得到无固体颗粒、符合成形要求的各种单相连续体的过程。 它是制造玻璃、铸石、熔铸耐火材料人工晶体等无机非金属材料的主要工艺过程。 4．2 无机非金属材料热加工方法简介 4．2．1 传统热加工方法与设备 4．2．2 近代热加工方法与设备 4．2．1传统热加工方法与设备 一、传统的热加工方法 二、 传统热加工方法的特点 三、传统热加工中所使用的主要设备 一、传统的热加工方法 无机非金属材料传统的热加工方法主要为利用各种窑炉进行热加工。 所需热能由传统燃料——气体燃料、固体燃料及液体燃料提供。 热量的传递方式为传导、 对流和辐射。 热量首先传到物料表面，然后再由表面逐步向物料内部传递，最终使物料达到热加工所需的温度，或烧结、或烧成、或熔化。在此过程中，同时伴随着传质过程的进行。 二、传统热加工方法的特点 ——升温速度慢； ——热能消耗高。这主要体现在两个方面，一是余热利用率较低；二是实际物质反应热耗高于理论热耗。 ——设备庞大； ——环境污染严重，这主要包括气体污染、粉尘污染及噪声污染。 “山形线”式的温度分布不利于池窑熔化率的要求，难以充分 利用熔窑的潜力，许多工厂正在改进。首先是提高热点温度 至1551 --1600°C，玻璃形成时间缩短3/5。（但温度再高， 硅砖发生晶型转变，耐火材料蚀损加剧。）其次，提高1、 2#小炉温度，对投入的配合料实施强制熔融。如现代浮法窑炉的1#、2#小炉温度分别达是1460~1470℃,1500~1520℃。 热点之后高炉的温度要根据冷却和均化的要求定。有人提出， 热点后温差应造成5~7m/h的液流，以使玻璃液在热点与分割 装置间停留8min 以上，以便充分均化。 2、压力制度 液面处保持零压或微正压。一方面，要减少冷空气 的吸入，降低熔化温度；另一方面，窑压过大，不 利于玻璃液的澄清。 3、泡界线 已熔化好的玻璃液和未完全熔化的配合料之间的界 线称为泡界线。 影响泡界线因素包括加料量、成型速度、燃料质量、 配合料质量等。 4、液面 液面波动不仅影响成型作业，还加剧玻璃液对池 壁砖的侵蚀。 5、气氛制度 玻璃熔窑中的气氛可影响到玻璃形成过程中的物 理与化学反应、玻璃液澄清、均化，从而影响到 玻璃液的质量。特别是颜色玻璃生产时，熔窑的 气氛控制尤为重要。 三、加速玻璃熔化的辅助手段 1、添加剂的使用 2、搅拌与鼓泡 3、电助熔与全电熔 4、富氧燃烧 5、高压与真空熔炼 1、添加剂的使用 实践中使用的加速玻璃熔化的添加剂有促熔剂、澄清剂。 （1）促熔剂 （2）澄清剂 （1）促熔剂 促熔剂又称加速剂。加速剂主要是通过降低高温 下玻璃熔体的粘度和提高玻璃的透热性而起到加 速玻璃的融化作用。常用的加速剂有萤石、氟硅 酸钠、硼酸盐、含锂矿物等。 （2）澄清剂 澄清剂是指在玻璃熔化高温阶段释放出气体， 促进玻璃液中已有的可见气泡长大，并加速 上浮,玻璃液的澄清过程因而明显加速的物质。 澄清剂的原理是： 当澄清剂在高温阶段产生气体时,由于玻璃液表面的张力 作用,这部分气体若形成新气泡需要很高的表面能,因此 被迫进入邻近已有的可见气泡中,这必然导致气泡中其他 气体的分压减小,破坏了气泡中气