熔窑组成及熔化工艺

熔窑组成及熔化工艺熔窑工作过程熔制玻璃的窑炉，包括间歇式坩埚窑和连续式池窑。我们公司采用的均为浮法玻璃池窑。熔窑的工作过程：配合料由投料口进入熔化部，燃烧时助燃风从窑炉的一侧进入，火焰从窑炉一侧的小炉往另一侧喷出，火焰通过热量辐射使配合料熔化成玻璃液，燃烧后的废气进入另一侧的小炉，经蓄热室、烟道、烟囱排出。20分钟进行一次火焰换向。熔化与澄清后的玻璃液进入冷却部，冷却到一定的成型温度后经流槽口进入锡槽。投料池熔化部熔化区澄清区卡脖冷却部小炉蓄热室蓄热室窑炉的基本结构蓄热室蓄热室烟道熔化池烟道耐火材料的选用（常见配置方案）：火焰空间（大碹、澄清部胸墙）：硅砖；池壁：电熔锆刚玉砖；池底：刚玉砖+锆质捣打料+粘土砖+保温砖；小炉：电熔锆刚玉砖；蓄热室：硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖耐火材料；烟道：粘土砖L吊墙：烧结锆莫来石砖投料池和L吊墙烧结锆莫来石砖熔化区优质硅砖澄清区小炉、胸墙、池壁优质硅砖锆刚玉砖锆刚玉砖小炉锆刚玉砖高纯镁砖胸墙锆刚玉砖熔化区池壁锆刚玉砖大碹和拉条蓄热室格子体镁锆镁砖耐火材料的性质和组成耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。•（1）硅质耐火材料•含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。硅砖以硅石为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于93%，主要矿物组成为磷石英和方石英。•硅砖荷重软化温度高达1640～1670℃耐火材料的性质和组成•（2）硅酸铝质耐火材料：•1.粘土砖是指氧化铝含量在30%～48%的硅酸铝质耐火材料。•粘土砖的荷重软化开始温度在1350℃左右。•2.高铝砖的氧化铝48%。其中莫来石中Al2O3含量为65～75%。荷重软化开始温度1600℃•3.刚玉砖是指氧化铝含量在95%以上的硅酸铝质耐火材料。荷重软化开始温度1700℃耐火材料的性质和组成•（3）镁质耐火材料•镁质耐火材料是指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO含量大于80%的碱性耐火材料。•镁砖荷重软化开始温度1550℃•（4）含锆耐火材料•含锆耐火材料是指以氧化锆（ZrO2）、锆英石等含锆材料为原料生产的耐火材料。锆刚玉主晶相为α-Al2O3,次晶相为斜锆石，还存在少量玻璃相。•锆刚玉砖荷重软化开始温度1630℃玻璃的熔化过程玻璃熔制的五个阶段•1.硅酸盐形成阶段•配合料进入熔窑后，在800~1000℃温度范围内发生一系列物理的、化学的和物理化学的反应。这个阶段结束时，大部分气态产物从配合料中逸出，配合料最后变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。•对于普通钠-钙硅酸盐玻璃而言，这一阶段结束后，配合料转变为由硅酸盐和残余石英颗粒组成的烧结体。•2.玻璃液形成阶段•在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠、硅酸钙、硅酸铝及反应剩余的大量二氧化硅在继续提高温度下它们相互熔解和扩散，由不透明的半熔烧结物转化为透明的玻璃液，这一过程称为玻璃的形成阶段。•当温度升到1200℃时，第一阶段烧结物中的低共熔物开始熔化，出现了一些熔融体，同时硅酸盐与未反应的石英砂颗粒反应，相互熔解。伴随着温度的继续升高，硅酸盐和石英砂颗粒完全熔解与熔融体中，成为含有大量可见气泡、条纹、在温度和化学组分上不够均匀的透明玻璃液。•熔化的关键阶段固体颗粒在硅酸盐熔体中熔解的过程。•3.玻璃液澄清阶段•随着温度继续升高，达到1400~1500℃时，玻璃液在形成阶段的可见气泡和熔解气体，由于温度升高，体积增大，玻璃液黏度的降低而逸出。•原料中加入澄清剂芒硝在高温玻璃液中可以排除其它原料中碳酸盐产生的气泡。•玻璃液为什么要进行澄清处理？•答：玻璃液澄清是指消除玻璃液中气泡的过程，玻璃液澄清效果的好坏将直接影响玻璃成品的质量。这是因为经过熔化后的配合料成为玻璃液，而玻璃液中存在一定量的气泡，如果不及时消除气泡，就会造成玻璃缺陷，从而影响玻璃质量。•4.玻璃液均化阶段•玻璃液长时间处于高温，并在对流、扩散、熔解等作用下，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均匀。此阶段结束时的温度略低于澄清温度。•5.玻璃液冷却阶段•将澄清和均化后的玻璃液逐渐降温，使玻璃液具有成型所需的黏度。浮法玻璃冷却结束的温度在1100~1050℃左右。玻璃熔化的工艺制度1、温度制度2、窑压制度3、气氛的影响4、液面制度•（1）温度制度•温度制度包括熔制温度、温度随窑长空间的分布以及制度的稳定性。最重要的是熔制温度。•熔制温度决定熔化速度，温度愈高硅酸盐反应愈强烈，石英熔化速度愈快，而且对澄清，均化过程也有显著的促进作用，在1400～1500℃范围内，熔化温度每提高1℃，熔化率增加2%，但高温熔化受耐火材料质量的限制，一般在耐火材料能承受的条件下尽量提高熔制温度。•（2）压力制度•窑压要求保持在微正压，一般不允许呈负压，因为负压引入冷空气，不仅要降低窑温，增加热损失，还使窑内温度分布不均匀，在某些死角处温度偏低。但正压也不能过大，如正压过大，会使燃耗增大，窑体烧损加剧，影响澄清速度。•（3）气氛制度•窑炉气氛对熔制过程有至关重要的影响。窑内各处气氛的性质不一定相同，按其组成可分为氧化、中性或还原状态，视配合料和玻璃的组成以及各项具体工艺要求确定。熔制纯碱-芒硝配合料时，窑的熔化部应保持还原气氛，而且配合料中还要有足够的还原剂，使芒硝分解完全。若是碳粉作还原剂，则澄清部最后又必须是氧化气氛，以烧掉过剩的碳粉。在熔制颜色玻璃时也须保持一定的气氛。比如为了熔制铜红玻璃，则必须保持还原气氛。•（4）液面制度•玻璃液面一定要维持稳定，如果波动幅度太大、太频，对熔制质量和成型操作都不利。液面波动大，会加速对液面部位的耐火材料侵蚀。液面波动是由于加料量和出料量不均匀引起，同时加料量不稳定又会引起“跑料”现象。熔化过程对质量的影响熔化过程中产生的主要缺陷1、熔化残留物通常来自于未熔化的配合料和从原料带入的难熔杂质（粉料结石）。耐火材料在使用中的剥落、侵蚀也会造成末熔残留物（耐火材料结石）。它们大多是富硅、富铝、富锆的结石。粉料结石在混料不匀、熔化温度偏低、石英含量增加、颗粒度变粗等情况下，均可能在玻璃中留下未熔化的残留物，最终便形成料粉结石。耐火材料结石2、原生气泡由于澄清不良，残留在玻璃中的气泡，称为原生气泡或一次气泡，实质上是由过量的气体形成的气相包裹物。这类气泡通常呈圆形、椭圆形或纺锤形。3、再生气泡澄清好的玻璃在冷却过程中，由于温度波动(如重新加热)，或窑内压力、气氛等条件的改变，破坏了当时已经建立起来的气-液平衡，这样，原来溶于玻璃液中的气体则有可能重新析出形成气泡，这种气泡称为再生气泡或二次气泡。再生气泡再生气泡在玻璃中数量很多，分布均匀，大小在0.1mm以下，犹如灰尘，因而又称灰泡.4、条纹和疖瘤玻璃中的条纹和疖瘤，都是玻璃态物质。条纹呈线条状或纤维状，形状和粗细都不规则，与它周围的玻璃有时没有明显的界限，故亦称之为玻璃态夹杂物。疖瘤大多是在高温时形成的液态球滴或球团。由于这部分玻璃的粘度、表面张力比基体玻璃大，因而易收缩呈圆形或椭圆形。疖瘤也可看成是条纹的前身，由于扩散不充分而造成。条纹疖瘤缺陷来因1、卡脖水包作用：1、阻挡浮渣。2、降低冷却部温度。3、加强澄清部玻璃液的对流。在卡脖水包前浮渣较多，窑内波动等工艺需要等情况下，需要清洗卡脖水包，一般来说卡脖水包清洗后的两个班，由于池窑内前区部分杂物被放过进入后区，质量波动会比较大。前脸墙水包2、水包漏水•窑头的主要水包有前脸墙水包、小炉底板水包、卡脖拐角水包、卡脖水包、卡脖搅拌器水包、鼓泡器等。•在水包漏水时，窑内温度降低，玻璃液中有水汽进入，对熔化和澄清均有很大的影响，造成夹杂物和气泡增加。•例如2014年2月22日一线挡焰水包漏水，影响质量20个小时。3、火焰对质量的影响•干粉火焰差，特别是熔化后区火焰角度偏低等原因会造成玻璃表面微气泡。•主要原因是燃料在玻璃表面燃烧产生CO2气泡过多，澄清困难。4、窑炉侵蚀大碹下表层鼠洞池壁上沿炸裂池壁炸裂状况池壁加水包大碹鼠洞图鼠洞两个大鼠洞瓦工正在修补鼠洞情景•除了前面提到的一些熔化因素和窑炉因素，熔化过程对质量产生影响的操作还有很多。•原料、燃料、温度、窑压、气氛、液面等工艺的稳定都是熔化稳定的必要前提。只有每一步操作都精细化，熔化制度保持稳定，才能生产出高品质的玻璃。•谢谢大家！