玻璃的电熔化
玻璃生产过程(3篇)
第1篇一、引言玻璃是一种具有广泛应用领域的无机非金属材料，广泛应用于建筑、汽车、电子、光学、化工等领域。
玻璃的生产历史悠久，技术不断进步，如今已成为现代化工业的重要组成部分。
本文将详细介绍玻璃生产的过程，包括原料选择、熔化、成型、退火、检验等环节。
二、原料选择1. 纯碱（Na2CO3）：纯碱是玻璃生产的主要原料之一，其主要作用是降低熔化温度，提高熔化速度，改善玻璃的化学稳定性。
2. 石灰石（CaCO3）：石灰石在玻璃生产中起到稳定熔融玻璃的作用，可以减少玻璃中的铁、镁等有害成分，提高玻璃的透明度。
3. 硅砂（SiO2）：硅砂是玻璃生产的主要原料，其含量决定了玻璃的化学成分，对玻璃的物理性能有重要影响。
4. 镁砂（MgO）：镁砂可以提高玻璃的化学稳定性，降低热膨胀系数，提高玻璃的耐热冲击性能。
5. 铝土矿（Al2O3）：铝土矿可以提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的软化温度，提高玻璃的耐热冲击性能。
6. 硼砂（B2O3）：硼砂可以提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐热冲击性能。
三、熔化1. 熔炉选择：根据玻璃的种类和生产规模，选择合适的熔炉。
常见的熔炉有池炉、窑炉、熔窑等。
2. 熔化过程：将选好的原料按照一定的比例进行混合，放入熔炉中加热熔化。
熔化过程中，熔炉内的温度控制在1200℃-1500℃之间，使原料充分熔化。
3. 混合：在熔化过程中，通过搅拌使熔融的玻璃充分混合，达到均匀的化学成分。
四、成型1. 拉丝法：将熔融的玻璃拉成细丝，经过冷却、拉伸、退火等工序，制成玻璃纤维。
2. 拉管法：将熔融的玻璃拉成管状，经过冷却、切割等工序，制成玻璃管。
3. 压延法：将熔融的玻璃压延成薄片，经过冷却、切割等工序，制成玻璃板。
4. 拉伸法：将熔融的玻璃拉伸成薄片，经过冷却、切割等工序，制成玻璃丝。
五、退火1. 退火目的：退火是为了消除玻璃内部的应力，提高玻璃的物理性能，如强度、耐热冲击性能等。
4.5 玻璃的高温熔制
对于含铅硅酸盐玻璃，
若干玻璃的τ 值列于表-3。 τ 值越大， 熔化温度越高。 根据经验数据，二者大致对应关系如 表4所示。 但τ值是一个经验常数，在评定熔化速 度时，此常数不能认为是唯一的决定因素， 应综合其他因素加以综合考虑。
2）玻璃组成影响玻璃液的粘度和表面张力
玻璃液粘度大，气泡上浮速度慢，澄清时间
二、玻璃液的形成 三、玻璃液的澄清 四、玻璃液的均化 五、玻璃液的冷却
一、烧结体的形成
合格配合料加入窑炉中，在高温作用下，发生 一系列物理、化学反应，形成不透明的烧结物。
对于普通钠钙硅玻璃，这一阶段结束后最终 形成由硅酸盐和SiO2 组成的烧结体。故，又称为硅 酸盐形成过程。
该阶段发生的主要物理、化学过程有：原料脱 水、分解、多晶转变、固相反应。表1-4-22列举了 常用原料加热时的变化。
白砒、三氧锑化二锑、硝酸盐在瓶罐、 器皿等产品生产过程中仍长期使用，现已被 高效低毒的复合澄清剂取代。 硫酸钠作为澄清剂在平板玻璃生产中一 直延用。 为降低澄清剂中As、Sb可能可能带来的 危害和降低S、卤化物等造成的环境污染，复 合CeO2澄清剂具有很好的效果。
2、搅拌与鼓泡 在池窑上增设搅拌与鼓泡装置可提高玻璃液的澄 清和均化速度。 搅拌装置通常设置在池窑的卡脖、供料道等处， 鼓泡通常设在熔化池的料堆区和热点区。
1、侵蚀介质的种类 （配合料、玻璃液、挥发物、重金属）
1）配合料
配合料组份可与耐火材料发生低共熔作用。
2）玻璃液
玻璃液渗透到耐火材料孔隙中，与耐火材料 发生交代反应，加剧耐火材料的蚀变，造成耐火 材料中玻璃相结合物流失及骨料的剥落、溶解。 配合料组份对耐火材料的侵蚀比玻璃液的作 用大。
3）配合料和玻璃料的挥发物
平板玻璃熔窑电助熔设计与计算
0引言玻璃液在高温熔融状态下是一种电导体。
电熔化已在玻璃行业广泛使用，电助熔热效率高、玻璃的热稳定性和均匀性好，具有提高玻璃质量和降低能耗等优点，有广阔的发展空间。
传统大型平板玻璃熔窑电助熔负荷未超过10%，节能效果有限，实现节能减排技术性突破，增大电助熔负荷势在必行。
平板玻璃熔窑稳定的玻璃液流和合理的液流位置及形态对玻璃熔窑的操作至关重要，电助熔玻璃熔窑的电功率输入及位置设计同样要以保证玻璃熔窑的配合料层、环流Ⅰ、环流Ⅱ以及生产流的稳定为前提。
电助熔功率分配和分区设计及电极布置是电助熔玻璃熔窑的设计难点和设计关键，需结合火焰空间热负荷保证工艺制度和温度梯度，为保证设计合理，必要时需借助数学模拟或物理模型等辅助手段。
1电助熔玻璃熔窑的设计与计算（1）电助熔加热功率及装机功率计算普通平板玻璃（12%碎玻璃）理论熔化热由以下几部分组成：①生成硅酸盐耗热：272 kJ/kg玻璃液；②玻璃液加热至1400 ℃所需热量：1842 kJ/kg玻璃液；③生成玻璃耗热：314 kJ/kg玻璃液；④蒸发水分耗热：104 kJ/kg玻璃液；理论熔化总热耗：2533 kJ/kg玻璃液（不含玻璃液生成气加热耗热），转换为电能为0.7 kWh/kg玻璃液，考虑到电极水套及变压器等能量损失，电助熔的热效率可达85%～90%，那么玻璃液所需输入功率为32～34 kW/t玻璃液（不包含窑炉散热损失），装机功率按40～45 kVA/t玻璃液配置。
（2）电助熔分区设计投料口区域池底温度低，一般理所当然地认为电助熔大部分功率应增设在该区域，事实上国内确实有厂家这样分区布置电助熔，但效果并不理想。
对此做数学模拟，方案1：前置四区均布电极，装机功率3600 kVA；方案2：前区均布三排电极，装机功率1500 kVA，热障区两排电极，装机功率2100 kVA 。
图1为600 t/d颜色玻璃电助熔数学模拟玻璃液流示意图。
图1 600 t/d颜色玻璃电助熔数学模拟玻璃液流示意图数学模拟对比显示，方案1池底热点前移，较大地改变了玻璃窑炉纵向液流形态，不利于玻璃的熔化和澄清。
玻璃熔化温度
玻璃熔化温度玻璃是一种无机非晶固体材料，具有透明、硬度高、化学稳定等特点，在生活中得到了广泛的应用。
而玻璃熔化温度是指玻璃从固态转变为液态的温度，是玻璃材料特性的重要指标之一。
玻璃的熔化温度因其成分和制备方法的不同而有所差异。
一般而言，玻璃的熔化温度在1000℃至1700℃之间。
这是由于玻璃的主要成分是硅酸盐，其熔化温度较高。
而不同的添加剂和掺杂物会影响玻璃的熔化温度，使其在更低的温度下熔化。
在制备玻璃的过程中，原料经过混合、熔化、成型等工艺步骤，最终形成固态玻璃。
在熔化过程中，玻璃的粘度逐渐降低，形成可塑性较高的熔融玻璃。
当温度升高到玻璃的熔化温度时，玻璃开始由固态转变为液态。
熔化温度的高低直接影响着玻璃的制备工艺和性能。
玻璃的熔化温度对于玻璃的应用具有重要意义。
在玻璃制造过程中，通过控制熔化温度可以得到不同性质的玻璃。
例如，较低的熔化温度可以制备出低熔点玻璃，适用于一些特殊的玻璃制品；而较高的熔化温度可以制备出高熔点玻璃，具有更好的耐高温性能。
此外，熔化温度还可以影响玻璃的结构和性质，如抗拉强度、抗压强度、硬度等。
对于玻璃制造企业来说，掌握玻璃的熔化温度非常重要。
通过调整原料的配比、控制熔化的温度和时间等因素，可以实现对玻璃的熔化过程的精确控制，从而获得所需的玻璃品质。
同时，熔化温度还与玻璃的能耗密切相关。
较高的熔化温度需要更高的能量投入，因此控制熔化温度的同时也可以降低能耗，提高生产效率。
玻璃熔化温度还与玻璃的使用环境密切相关。
在一些高温环境下，玻璃需要具备较高的熔化温度，以保证其稳定性和耐高温性能。
例如，太阳能电池板上的玻璃需要具备较高的熔化温度，以适应日晒和高温的环境。
玻璃熔化温度是玻璃材料的重要指标之一，直接影响着玻璃的制备工艺和性能。
掌握和理解玻璃的熔化温度对于玻璃制造企业和玻璃应用领域具有重要意义。
通过精确控制熔化温度，可以获得所需的玻璃品质，提高生产效率和能源利用效率。
同时，根据不同的使用环境，选择合适的熔化温度，可以保证玻璃的稳定性和耐高温性能。
玻璃的熔化和淬火工艺
玻璃的熔化和淬火工艺玻璃是一种非晶态的无机材料，其具有高硬度、透明度高、耐高温等优点。
玻璃的熔化和淬火工艺是制备玻璃制品的重要过程，下面我将详细介绍玻璃的熔化和淬火工艺。
首先，我们来看一下玻璃的熔化工艺。
玻璃的原材料主要包括硅酸盐、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等。
这些原材料按照一定比例混合后，放入大型电炉中进行熔化。
炉内的温度通常在1000以上，使原材料迅速熔化并混合均匀，形成玻璃熔液。
在熔化过程中，玻璃熔液需要经历一个退火过程，即将熔液加热到一定温度，然后缓慢冷却。
这是因为在熔化过程中，玻璃内部会产生一些微小的压力或应力，通过退火可以有效地消除这些内部应力，改善玻璃内部结构的稳定性。
玻璃的熔化温度通常很高，达到几百度甚至几千度，因此需要采用特殊的炉内材料和高温耐火材料来保证炉的正常运行。
同时，由于玻璃熔液是一种高粘度流体，容易粘附在炉内，因此熔化工艺中需要定期清理炉内的玻璃余渣，保持炉内环境的清洁。
熔化完成后，接下来是玻璃的淬火工艺。
淬火是指将玻璃制品迅速冷却，使其表面形成高压层，内部形成低温应力，从而使玻璃增加硬度和强度。
淬火可以有效地改善玻璃的物理性质，使其耐冲击性、耐磨性等得到提高。
淬火过程中，玻璃制品通常通过注入冷却介质或将其置于淬火槽中进行冷却。
常见的淬火介质包括冷水、冷油等。
选择合适的淬火介质主要根据制品的大小和形状来决定，以确保玻璃能够均匀冷却，并且不会产生应力集中。
淬火工艺需要严格控制冷却时间和温度，过快或过慢的冷却都会对玻璃的性能产生不良影响。
过快的冷却会导致玻璃内部应力过大，使其易碎；而过慢的冷却则会使玻璃保留部分受热时产生的高温应力，从而影响玻璃的表面质量和强度。
除了以上的熔化和淬火工艺，玻璃制品的生产还涉及其他工艺，如成型、抛光等。
成型工艺包括玻璃的注射成型、热成型、吹制等方式，这些成型方式能够按照不同的需求制作出各种形状的玻璃制品。
抛光则是通过机械或化学方法消除玻璃表面的细小瑕疵，提高其表面光洁度。
玻璃的熔制及熔-1
3.1 玻璃熔制工艺原理☐玻璃熔制的五个阶段☐（1）硅酸盐形成阶段☐800～1000℃进行；最后变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物；硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方式。
☐（2）玻璃形成阶段☐1200 ~1300 ℃左右进行；☐硅酸盐和石英砂粒完全溶解于熔融体中，成为含大量可见气泡、条纹、在温度上和化学成分上不够均匀的透明的玻璃液。
☐（3）玻璃液澄清阶段☐1400～1500℃进行；☐气体因玻璃液黏度降低而大量逸出，直到气泡全部排出。
☐（4）玻璃液均化阶段☐此阶段结束时的温度略低于澄清温度；☐当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。
☐（4）玻璃液均化阶段☐此阶段结束时的温度略低于澄清温度；☐当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。
3.1.1 配合料的熔化(1)配合料的加热及初熔(2)各种反应简介多晶转变盐类分解水分的逸出(3)成分的挥发R2O的挥发由纯碱引入时:引入量×0.032%由芒硝引入时:引入量×0.06% ☐另外要考虑氧化铈、煤粉的挥发量。
☐（4）影响配合料熔化的因素☐熔化温度：温度每升高10℃，反应速度增加☐10%；☐原料的形式：颗粒度的搭配、加料方式；☐原料的易熔性：助熔剂的多少、原料的活性；3.1.2 玻璃的形成☐(1)玻璃的形成过程☐玻璃的形成过程的速度取决于石英颗粒的熔解和扩散速度。
☐助溶剂的多少（熔化速度）；☐熔体的黏度（扩散速度）；☐熔体温度（熔化速度）；☐石英颗粒（熔解快慢）。
3.1.3 澄清☐(1)目的☐消除玻璃液中的气泡☐(2)玻璃液中的气泡形态和种类☐形态：可见气泡、溶解气泡、化学结合的气☐体。
还有熔体表面上的气体。
☐种类：CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O、H2☐(3) 排泡与去气☐澄清是排出玻璃液中的可见气泡；☐去气是全部排除玻璃液中的气体，包括化学结合的气体。
浮法玻璃大功率电熔化工艺的应用分析赵会杰1王长军2孙飞虎3
浮法玻璃大功率电熔化工艺的应用分析赵会杰1 王长军 2 孙飞虎3发布时间：2023-07-04T04:29:37.315Z 来源：《科技新时代》2023年8期作者：赵会杰1 王长军 2 孙飞虎3[导读] 文章分析大型浮法玻璃溶窑大功率复合熔化技术的使用可行性，主要论述浮法玻璃电熔化工艺上存在的问题，论述该工艺在当前的使用。
当前浮法玻璃复合熔化技术并没有普及，仅仅有少部分在生产线使用，技术突破对行业发展十分重要。
河北视窗玻璃有限公司河北省廊坊市 065000摘要：文章分析大型浮法玻璃溶窑大功率复合熔化技术的使用可行性，主要论述浮法玻璃电熔化工艺上存在的问题，论述该工艺在当前的使用。
当前浮法玻璃复合熔化技术并没有普及，仅仅有少部分在生产线使用，技术突破对行业发展十分重要。
关键词：浮法玻璃；电熔化；技术；行业；效益近现代社会发展不断变革，国家发改委与工信部、生态环境部门联合发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》，对玻璃行业的节能降碳改造升级提出相关意见，指出行业发展速度快，为顺应时代发展的潮流，要进一步提升玻璃行业的生产效率，保障行业的节能效果，增强绿色低碳节能。
玻璃熔制是在高温状态下进行的，反应比较复杂，因此技术研发也存在诸多难度。
1.浮法玻璃大功率电熔化工艺发展现状1.1 生产现状在玻璃生产制造中，大功率电熔化技术就是指将电能转化成为热能融化玻璃的技术，技术的关键就是电熔能力在总熔能力的占比，如果占比超过50%，则可以称为是电主熔技术，相反如低于50%，则是助熔技术。
国外的浮法玻璃复合熔化技术已经成熟，但是国内的总熔化能力只有10%。
在浮法玻璃电熔化应用中，某集团曾经在熔化量700t/d溶窑中安装助熔系统，安装为6750KW，该系统的最大能力仅占总熔化能力只有25%，这是该领域内所记录的浮法玻璃溶窑复合熔化技术中的最大电熔功率。
现阶段玻璃纤维行业内，溶窑可采用的复合熔化技术能力达到400t/d，电熔能力方面，国外技术可占熔化能力的45%，国内技术为25%。
玻璃电熔炉的工作原理
玻璃电熔炉的工作原理
玻璃电熔炉是一种利用电能将玻璃原料加热融化的设备。
它是玻璃
制造中不可或缺的重要工具，其工作原理主要包括加热装置、熔化过
程和控制系统三个方面。
一、加热装置
加热装置是玻璃电熔炉的核心部分，主要由电阻丝、电极和隔热材料
等组成。
在加热过程中，电阻丝和电极将电能转化为热能，使玻璃原
料逐渐升温，最终达到熔点。
隔热材料则起到保温的作用，防止热能
流失，提高加热效率。
二、熔化过程
熔化过程是指玻璃原料在加热装置的作用下逐渐达到熔点，形成均匀
的液态玻璃。
在这个过程中，玻璃原料受到高温、高压的影响，分子
间距离减小，分子能量增大，从而产生流动性，形成液态玻璃。
同时，由于玻璃的熔点较高，熔化过程需要耗费大量的能量，因此加热过程
也是熔化过程的重要组成部分。
三、控制系统
控制系统是玻璃电熔炉的重要组成部分，它能够实时监测和控制加热
装置的温度、压力和熔化过程等参数，确保熔化过程的顺利进行。
例
如，当加热装置温度过高或过低时，控制系统会自动调整电流大小，
使温度保持在合适的范围内。
此外，控制系统还能够监测熔化过程中
的气体排放和废物处理等环节，保证玻璃制造过程的安全和环保。
总之，玻璃电熔炉的工作原理是一个复杂的过程，需要多种因素的协
同作用。
通过加热装置、熔化过程和控制系统等组成部分的相互配合，才能够实现高效、安全、环保的玻璃制造过程。
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r g (h l ) Q 8l
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烤炉
烤炉工艺 温 度 （ ℃ ）
600
60 90 100
1200 1000
时间（H)
烤炉注意事项
电极的保护
耐火材料晶相的转变
熔炉中的玻璃液流
功率分配与控制
熔化上电极中电极与下电极的关系 熔化池、澄清池与均化池
熔化池 上电极 中电极 下电极
举例:
AZS-33具有出色的抗污染性能，可有效防止结块，气泡及淅出。 用于熔炉的上部结构， 池壁，底砖，进料口等。
二氧化锡（SnO2）电极性能
二氧化锡（SnO2）电极广泛应用于高档光学玻璃的熔 炼以及电解铝行业，尤其适用于火石类玻璃、钡火石、 钡冕，以及重冕玻璃等的熔炼，且对玻璃不产生污染。
项 目 体积密度（g/cm3） 电阻率(Ω .cm) 800℃ 1000℃ 抗折强度(MN/m2) 20℃ 热膨胀系数（k-1） 导热性(w/mk) 200℃ 600℃ 800℃ 指 标 6.38～6.58 0.02 0.015 115 4.9x10-6 60 40 35
某厂k9连熔炉 温度kw
24kw
澄清池
1380 ℃ 50kw
工作池
1250 ℃ 18kw
光学玻璃连续熔炼的质量
光学玻璃连续熔炼的质量控制关键在于保持熔炉的稳 定运行
了解光学玻璃的熔炼方法和技术，了解融体中的缺陷如 气泡、条纹、结石和失透的原因和克服方法。
玻璃成型与热处理
玻璃的电熔化
主要内容
• • • 玻璃电熔的原理 玻璃电熔化工艺 玻璃电熔化应注意的若干问题
玻璃电熔的原理
• 玻璃高温熔化后变成导体，直接对玻璃通 电，使其产生焦耳热来达到不断熔化玻璃 的目的和所需的工艺温度。
玻璃电熔化工艺
• • • • 熔化 澄清 均化 成型
连续熔炉的结构
冷炉顶 采用一阶梯型的 薄层浅区结构 手工 成型
选材原则主要考虑耐火材料的侵蚀性和电阻特性。 使用最广泛是含ZrO2 33~41%的电熔锆刚玉砖
AZS-41 为一种高品质防火材料，并具有防腐、抗污染的特性。 用于熔炉中对抗腐蚀要求较高的部位，如：电熔炉，流量口， 注料口拐角砖等。
AZS-36 为一种中间产品 (33～41之间) ，具有较强的防腐，抗 污染性能。 用于熔炉中与玻璃熔液直接接触的部位。如：壁砖
电极间玻璃液电阻的计算
欧姆定律及经验公式对电阻的估算
三相接法中两电极间电阻： 两列水平电极间电阻： R=K×ρ ×L/(H ×W)
RK
2b ln L d
b为电极间距，L为电极插入 深度
熔炉大小流液洞及铂金料管的设计
熔炉大小由出料量Q决定
电熔窑的熔化率最高为2.4~3t/m² • d
铂金料管与流液洞大小：
钼电极
钼电极性能 ◇ 物理性质：钼电极表面光滑致密、呈灰色金属光泽，密度大 于10.2g/cm3. ◇ 化学性能：适用范围广，能熔化大多数玻璃，如难熔玻璃、 粘度大的玻璃、挥发组分高的玻璃等，除了铅玻璃以外，钼对 其他玻璃组分都是稳定的。在钠钙玻璃中，钼电极有较好的抗 侵蚀性能。
二硅化钼电热元件（硅钼棒）
硅钼棒是一种以二硅化钼为基础制成的电阻发热元件，氧化 气氛下高温使用，表面玻化，生成一层光亮致密的石英 （SiO2）玻璃膜，能保护硅钼棒不再氧化，因此硅钼棒元件 具有独特的高温抗氧化性。在氧化气氛下，元件最高使用温 度为1700℃，根据用户需求可制成棒状，U型、W型、U型直角 等形状。
注意：硅钼棒不宜在400~700 度范围内使用，否则元件会因 低温强烈氧化而粉化
模具温度的控制: I.玻璃不粘模 II.玻璃不炸裂
退火工艺
谢 谢 ！
熔化部
澄清部
均化部
成型部
电极 电极纯电熔 电与煤 气混熔 密布电极 均匀加热
机压 成型
熔化
• • • • 硅酸盐的形成 玻璃的形成 玻璃的澄清与均化 玻璃的降温
玻璃电熔化应注意的若干问题
• • • • • 玻璃牌号与炉型设计的对应 电极与耐火材料 电熔工艺与稳定 二次气泡 直流分量
耐火材料的选择