矿渣微晶玻璃熔窑设备的设计体会
作者：王守勤，陈 璐，宿秀花
针对湘潭、招远矿渣微晶玻璃中试线及国内现有生产线普遍存在的问题，结合多年来的研究设计及生产经验，讨论了影响矿渣微晶玻璃正常生产的因素。根据试验结果，概述了矿渣微晶玻璃熔窑及成型等关键设备的结构设计，提出了有利于提高熔化热效率和熔化率，改进矿渣微晶玻璃熔化质量的设备的优化组合。
1 前言
矿渣微晶玻璃是本世纪60年代中期发展起来的一种新型材料。它是以金属冶炼的废渣及选矿尾砂为主要原料，经高温熔化成型，控制结晶而制得的微晶材料，其结晶细密均匀，耐磨、耐腐蚀性能优良，机械强度高，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。由于利用废渣及尾砂对于环境保护具有重要作用，工业发达国家如前苏联、美国、英国、日本等，都投入了大量的资金进行研究。近年来，矿渣微晶玻璃板材在我国建筑装饰行业也得到了广泛的重视，但由于国内现有的熔化及成型技术不适应矿渣玻璃的特点，导致产品价格偏高。因此，如何改进矿渣微晶玻璃的熔化及成型技术，就成为玻璃工作者关心的课题。
2 国内外矿渣微晶玻璃熔窑设备概述
2.1 国外情况
微晶玻璃板材的生产均采用单元熔窑熔化，成型工艺则分为浇注成型、烧结成型和压延成型3类。浇注工艺比较简单，在熔窑尾部设1～4个成型池，利用真空式或柱堵式给料器送料人金属模具中，凉板2～3min后脱模退火。烧结法是将池窑熔化的玻璃液喷射或水淬成大小不一的颗粒，堆放在模具中入隧道窑烧结成型，此工艺较为繁琐。压延成型以乌克兰技术为代表，配合料在设有电辅助加热的单元池窑中熔化，采用流注法压延成型。而作为成型关键的成型机的结构，则一直是研究的课题。
2.2 国内情况
早在70年代初，我院就开始研究用于工业领域的耐磨、防腐的微晶玻璃板材。1981年,在湖南湘潭进行了日产15t的工业化中间试验，共生产了1400m2的优质微晶玻璃板材。本中试线采用单元池窑熔化，二次空气经金属换热器预热,前炉为马弗式加热，油温油压自控,封闭式自动加料，加料机与液面传感器连锁,液面自控，熔化池温度及液面波动较小。压延板宽600～800mm，板厚5～l0mm，板面平整，结晶充分，板材的物理化学性能分别接近或超过前苏联矿渣微晶玻璃产品。
本中试线取得了极为丰富的经验，在国内具有突破性的进展，但是也存在不少问题。中试线采用引出法压延成型工艺，用普通玻璃延机压延板材，压延辊通水冷却，托砖、挡砖为普通粘土砖，极易被玻璃液侵蚀。特别是托砖和挡砖暴露在空气中，其前沿与水冷的压延辊接触，导致其与玻璃液的界面及与压延辊的接触面温度大大低于1200℃，使该部位的玻璃液粘度增大，几乎处于不流动状态，牢牢粘附在耐火材料上，一旦析出晶体，就很难熔化到可流动状态。这个不流动层越积越深，导致压延板面越来越窄，最后只好被迫停止压延。
1992年以后，国内先后上马了几条年产在8～10万m2的矿渣微晶玻璃压延生产线。由于考虑矿渣微晶玻璃生产工艺特性较少，过多地采用了普通玻璃的成型工艺及设备，导致了熔化率偏低，产品质量差，正常生产难以持续，迫使这几条生产线相继停产。
3 矿渣微晶玻璃板材的生产技术关键
结合湘潭中试线及最近的试验结果，我们认为，矿渣微晶玻璃板材的生产技术关键包括以下内容。
3.1 提高熔化率
熔化率是提高生产效率、降低成本的一个极为重要的技术经济指标。然而，提高矿渣微晶玻璃的熔化率，则是一个很难解决的技术问题。这是因为，矿渣微晶玻璃的析晶上限一般在1180～1250℃,而在加料口处，因生料不断加入，生料与玻璃液界面温度处于1000～1200℃，这正好是该系统玻璃的析晶区，导致加料口处形成结晶玻璃凝固团，堵塞加料口，普通加料机只能待这个凝固团熔化后，才能继续加料。
另一方面，矿渣玻璃热透性差，火焰的辐射温度难以传递到下层玻璃液，造成熔化困难。据测定，黑色玻璃液向下l00mm深，温度平均降低1.2～1.5℃／mm；向下200～300mm深，温度平均降低1.5～2.0℃／mm。这样的热透效果，使得600mm的熔化池内就有200～300mm的不流动层。
所以，要提高矿渣玻璃的熔化效率，就必须改进窑炉的结构设计。
3.2 玻璃液面控制
保持玻璃液面平稳，是保证玻璃板宽度及厚度的可靠技术指标；也是保证玻璃液在熔化池内正常流动，不产生滞流或回流，不影响进入压延辊的玻璃液质量的重要因素。
如果玻璃液面波动太大，当液面下降到低于流液洞过桥砖时，就会有一些浮渣进入压延机；同时，由于玻璃液层变薄，火焰辐射强度下移，窑底温度升高，使原来因析晶或部分析晶而不流动或半流动的玻璃体开始流动，渗入到较纯净的玻璃液中，一起进入压延机。此时，压延的玻璃板可能出现两种情况：一是由于含硅量高的表层玻璃液及一部分浮渣进入压延辊，在板材横断面上可见析晶物包裹在玻璃层之间，未形成均一的玻璃相。板面中玻璃层越厚，挠曲变形越大，晶化处理过程中由于非均质玻璃板各部分析晶程度不同，膨胀系数不同， |
自动化资料下载
自动化产品
