[发明专利]电熔窑精澄清方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及电熔窑玻璃熔化技术中的澄清方法及装置，该发明特别适合硼硅玻璃、铝硅玻璃、低碱玻纤、电子显示玻璃等玻璃的生产，这些玻璃的特点是粘度高及表面张力大，气泡很难从玻璃液内排除干净，因此在玻璃熔化过程中很难获得满意的玻璃澄清质量，所以成形的玻璃制品外观呈现较多气泡缺陷，通过本发明充分地解决了电熔窑熔化玻璃过程中的玻璃精澄清问题，可以达到光学级玻璃气泡控制水平。

背景技术

玻璃熔化是一个非常复杂的过程，它包括一系列物理化学反应。这些反应的结果是使各种原料的机械混合物变成化学结合的均匀玻璃液。玻璃熔化过程中有时还会产生许多缺陷如气泡、结石、条纹等，这些缺陷都是影响玻璃质量的主要因素。

玻璃液的澄清过程是玻璃熔化过程中极其重要的环节，它与玻璃制品质量密切相关。在硅酸盐反应与玻璃形成过程中，由于配合料的分解、某些组份的挥发、配合料的氧化还原反应、玻璃与气体介质以及与耐火材料的相互作用等过程都会产生大量气体。其中大部分气体将从玻璃液逸出，剩余的部分气体将溶解于玻璃液中并与其中某种成分重新形成化合物。因此，存在于玻璃中的气体主要有三种状态，即可见气泡、溶解的气体、化学结合的气体。

玻璃的澄清过程主要是排除可见气泡的过程，从形式上看，此过程是一个简单的流体力学过程，实质上它是一个复杂的物理化学过程。影响玻璃澄清主要因素有玻璃粘度和玻璃液气体分压有关。

随着玻璃熔化技术的发展，玻璃的电熔化技术除在传统钠钙玻璃上得到广泛应用，越来越多地在一些特种玻璃体系(如硼硅玻璃、铝硅玻璃、低碱玻纤、电子显示玻璃)上得到广泛应用，这样解决了传统火焰炉熔解温度不足的情况，同时降低烟尘排放量，但是玻璃电熔窑多以垂直熔化为主要特征，即在电熔窑的熔化池内玻璃液是从上向下流动，而普通火焰玻璃池窑是以水平熔化为主，玻璃内气泡澄清排出深度一般小于1米，而在电熔窑熔化过程中，熔化池的垂直高度一般在2米左右，在熔化池内配合料要完成硅酸盐形成和玻璃形成，因为玻璃气泡排出方向是向上的，而玻璃液流方向是向下的，两者方向相反，因此，会导致玻璃分解的气体和熔解的气体很难在电熔窑的熔化池内排除干净，这是造成人们普遍认为电熔窑玻璃熔化质量不高的主要原因。

目前，电熔窑的熔化工艺过程为配合料在熔化池内形成玻璃液，通过流液洞和上升道进入水平供料道，再经过适当的温度调整，达到玻璃成形温度(粘度)要求后即进行供料。致使玻璃液在熔化池内没有得到彻底澄清，直接供给了成形机械，导致最终的玻璃制品内含有较多的小气泡，甚至是大气泡，主要原因在于玻璃液进入到供料道的粘度已经在10^3.5-3.8dPa·s左右，在此玻璃粘度条件下，玻璃液内的气体排出是很困难的，所以在电熔窑熔化池内没有得到充分澄清的玻璃气泡被永久地保留在玻璃中。

为了更好地实现电熔窑玻璃澄清，达到高质量玻璃要求，本发明充分地利用水平澄清池降低玻璃粘度，促进气泡排出；利用鼓泡装置和减压罩来降低玻璃内气体分压，通过这些综合技术措施来实现玻璃精澄清要求。

发明内容

本发明目的在于，提供一种适用于电熔窑玻璃精澄清方法和装置，可以实现电熔窑熔化高质量玻璃的要求，可以应用钠钙玻璃、铝硅玻璃、硼硅玻璃、低碱玻纤、电子显示玻璃等体系，更好地服务于电子显示、生物工程、光伏产业、玻璃纤维等领域所需高质量玻璃。

本发明人进行了大量基础研究工作，结果发现：普通的电熔窑的熔化方法和装置很难将玻璃液内气泡排除干净，不能达到光学级玻璃气泡控制水平，光学级玻璃气泡控制水平要求：气泡直径小于0.2mm，气泡数量小于5个/公斤玻璃成品。

本发明利用在供料道上设置浅澄清池提高玻璃熔化温度降低玻璃粘度，利用鼓泡和减压罩来降低玻璃液中的气体分压。在这些方法以及装置的保障前提下可实现玻璃的精澄清。

本发明提供适用于玻璃电熔窑的精澄清方法和装置是由连接于上升道的澄清池、澄清池内的设置鼓泡装置，在澄清池后面的供料道上设置的减压罩所组成的。

澄清池面积为熔化池面积的20％～50％为宜，如果面积小于20％将得不到有效澄清，如果面积大于50％玻璃液更新时间过长，澄清质量变差，另外浪费能源。澄清池宽度为供料道宽度的1.5～3.0倍，深度控制在300～800mm，澄清池的玻璃粘度控制在10^2.5dPa·s左右，澄清池加热方式可以采用底插电极、侧插电极、澄清池顶部辐射方式。