高硼硅玻璃用浮法工藝生產(chǎn)的可行性分析

　　
　　四、浮法工藝生產(chǎn)需解決的主要問題：
　　
　　用浮法玻璃工藝技術(shù)生產(chǎn)高硼硅平板玻璃必須根據(jù)高硼硅玻璃的成分、性能特點(diǎn)，結(jié)合浮法玻璃生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和要求，將高硼硅玻璃的高溫熔化澄清工藝技術(shù)和浮法玻璃成形工藝技術(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系地結(jié)合起來，主要需要解決以下幾方面的問題：
　　
　　1、高硼硅玻璃的高溫熔化工藝技術(shù)：
　　
　　如下表所示，高硼硅玻璃與鈉鈣硅玻璃的化學(xué)成分相差非常大，含有很高的SiO2、很多的B2O3、很低的R2O、但不含RO(如CaO、MgO)。

表2、高硼硅玻璃與鈉鈣硅玻璃的化學(xué)成分

　　由于高硼硅玻璃的高硅高硼中鋁低堿的成分特點(diǎn)，決定了它的熔化是相當(dāng)困難的。根據(jù)資料介紹，在10PaS粘度下，高硼硅玻璃液溫度≥1680℃，而鈉鈣硅玻璃液溫度≤1440℃，相差了近250℃。為了使玻璃液達(dá)到這個(gè)溫度，熔窯空間溫度還要大幅度提高，通常鈉鈣硅玻璃熔窯的空間溫度要求達(dá)到1550℃，這時(shí)熔窯小爐腿的溫度要達(dá)到≥1580℃。要熔化好高硼硅玻璃，熔窯的空間溫度也要比玻璃液溫度1680℃高得多，較好能夠達(dá)到≥1750～1800℃，對(duì)于采用常規(guī)重油或天然氣燃料的玻璃熔窯來說，達(dá)到如此高的溫度是不可想象的。同時(shí)這種玻璃熔窯的耐火材料將很難承受如此高的溫度，嚴(yán)重影響玻璃熔窯的壽命。
　　
　　因此，國(guó)內(nèi)外熔化高硼硅玻璃的熔窯絕大部分都是采用電輔助加熱熔化技術(shù)或全電熔熔化技術(shù)。采用電輔助燃?xì)?油)加熱熔化技術(shù)的高硼硅玻璃熔窯，可以采用空氣助燃、富氧助燃、全氧燃燒三種燃燒方式，隨著技術(shù)的進(jìn)步越來越多的高硼硅玻璃熔窯采用全新的全氧燃燒技術(shù)，能夠顯著提高火焰的高溫輻射能力，明顯減少熔窯的煙氣生成量，非常大的減少煙氣帶走的熱量，能夠顯著提高熔窯的空間溫度和熱效率，提高熔窯的生產(chǎn)能力，提高玻璃的熔化質(zhì)量。另外，采用全電熔熔化技術(shù)的電熔窯，更適宜高硼硅玻璃的熔化，它能夠非常顯著地降低B2O3和R2O揮發(fā)量。一般來說，使用全電熔窯可以使B2O3的揮發(fā)率由10～20％，降低到1～2％。
　　
　　2、高硼硅玻璃的高溫澄清均化工藝技術(shù)：
　　
　　目前，高硼硅玻璃的澄清普遍采用NaCl作為澄清劑，NaCl是傳統(tǒng)的硼硅酸鹽澄清劑，其熔化溫度801℃，沸點(diǎn)1413℃，密度2.164g/cm3。高溫時(shí)NaCl揮發(fā)，并從玻璃液中擴(kuò)散到殘留氣泡內(nèi)使之膨脹，使氣泡上升逸出，促進(jìn)玻璃的澄清。研究試驗(yàn)表明，加入少量NaCl(0.5％～1.0%)時(shí)，玻璃中的大小氣泡都很多，玻璃澄清效果較差。增加NaCl含量，大氣泡明顯減少，而小氣泡幾乎沒有變化。因此NaCl主要用于清理玻璃中的大氣泡，對(duì)于較小氣泡作用并不明顯。但繼續(xù)增加NaCl含量，會(huì)導(dǎo)致玻璃澄清過度使玻璃乳濁，同時(shí)NaCl對(duì)熔窯的耐火材料侵蝕非常大。
　　
　　由于高硼硅玻璃的粘度比非常大，且玻璃液中B2O3揮發(fā)和Al2O3下沉，使得高硼硅玻璃各層玻璃液的化學(xué)成分出現(xiàn)明顯不同，高硼硅玻璃在池深的成分均勻性較差。
　　
　　與鈉鈣硅玻璃不同的是，高硼硅玻璃在熔化和澄清過程中，B2O3揮發(fā)在熔化池會(huì)造成玻璃成分變化，在工作池生成表面變質(zhì)層使成品產(chǎn)生條紋或結(jié)石。通常高硼硅玻璃是以硼酸和硼砂引入B2O3，火焰窯揮發(fā)量10～20％，即使改用無水硼砂和無水硼酸，揮發(fā)量較低也要達(dá)到5～10％。一般來說，玻璃中的K2O和Na2O與B2O3結(jié)合后使得揮發(fā)進(jìn)一步加強(qiáng)。如下表3所示：

表3、表層玻璃、揮發(fā)物與正常玻璃成分比較(wt％)

　　同時(shí)，池窯熔化會(huì)產(chǎn)生分層現(xiàn)象，即下層玻璃液Al2O3含量較高B2O3含量較低。分層的變質(zhì)玻璃產(chǎn)生在溫度低于1350℃的池底部。當(dāng)工作池溫度較低時(shí)分層現(xiàn)象更為嚴(yán)重。其原因是在1350℃粘度非常大流動(dòng)性較差比重非常大的Al2O3等組分易于下沉。