專(zhuān)利名稱(chēng)：耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)用窯爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建材工業(yè)中的耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)用窯爐。特別是一種以天然氣作燃料、采用雙碹窯爐作熔爐生產(chǎn)含高氧化鋯(ZrO2)的耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法。其玻璃球尤其適合作為原料用于生產(chǎn)耐堿玻璃纖維。
背景技術(shù)：
耐堿玻璃纖維是制造玻璃纖維增強(qiáng)水泥制品(簡(jiǎn)稱(chēng)GRC)的增強(qiáng)基材，由于此種制品具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、不燃、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、易成型、使用壽命長(zhǎng)，成本遠(yuǎn)低于玻璃鋼、鎂水泥且長(zhǎng)期性能優(yōu)于鎂水泥等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)、外的建筑和土木工程中得到廣泛的應(yīng)用，不僅作為墻體材料用于寒冷地區(qū)，而且延伸到現(xiàn)有的一些通常由玻璃鋼式鎂水泥制作的產(chǎn)品領(lǐng)域。但由于其化學(xué)成份中氧化鋯的含量一般高達(dá)14％以上，并含有6％左右的氧化鈦(TiO2)，因此，生產(chǎn)其作為原料的玻璃球時(shí)熔化溫度高達(dá)1600℃以上，熔制難度較大。目前，用于生產(chǎn)此種玻球的方法是采用全電熔窯生產(chǎn)，該生產(chǎn)方式雖然燒損及飛揚(yáng)損失較小，但卻存在生產(chǎn)規(guī)模小，每座窯爐僅能設(shè)1～2組制球機(jī)(2～4T/日產(chǎn))，電能消耗高，爐內(nèi)玻璃液表面溫度低，溫度場(chǎng)不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量差、氣泡較多且生產(chǎn)成本高等弊病。針對(duì)這些弊病，申請(qǐng)人曾在申請(qǐng)?zhí)枮?2134063.3，發(fā)明名稱(chēng)為《一種耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法》的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種將傳統(tǒng)用于熔制無(wú)堿或中堿玻璃球的馬蹄焰窯爐進(jìn)行改造后，代替電熔窯作為熔窯生產(chǎn)耐堿玻璃球。該方法雖然較采用電熔窯在相當(dāng)程度上降低了能耗；提高了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和規(guī)模效益，使生產(chǎn)成本下降50％左右。但由于馬蹄焰窯爐的火焰在窯內(nèi)燃燒呈馬蹄形狀，即在一側(cè)燃燒、火焰到達(dá)窯體內(nèi)腔長(zhǎng)度三分之二處轉(zhuǎn)彎，從另一側(cè)排出廢氣，每隔30分鐘左右換向一次，因此，窯內(nèi)溫度波動(dòng)較大、在窯池寬度方向出現(xiàn)明顯的溫度差，窯壓較大、配合料飛揚(yáng)大，能耗仍較高(天然氣耗量達(dá)640m3/噸玻球)加之窯體的長(zhǎng)寬比較小，一般僅為1.5～1.7，造成玻璃液在窯內(nèi)熔制時(shí)間較短，所生產(chǎn)的玻璃球質(zhì)量仍不理想，加之該生產(chǎn)方法還存在料股溫度較低，既易產(chǎn)生析晶失透，又影響玻球的成球率，而嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量；該方法所生產(chǎn)玻球用于拉絲，其拉絲率僅83.0％左右。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)所存在弊病，改進(jìn)設(shè)計(jì)一種耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)用窯爐，以達(dá)到進(jìn)一步降低能耗和生產(chǎn)成本，穩(wěn)定窯爐內(nèi)的熔制溫度，提高玻璃液及玻球的質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到提高拉絲率的目的；此外一個(gè)目的是降低熔制時(shí)的窯壓和原料的飛揚(yáng)度，以相對(duì)減少原料耗量及對(duì)環(huán)境的污染。
本發(fā)明的解決方案是將常規(guī)作為生產(chǎn)玻璃器皿的玻璃熔化爐——雙碹窯爐，進(jìn)行改造后以用于熔制耐堿玻璃液，即保留原窯爐的主體結(jié)構(gòu)、去掉輸出料道及器皿成型機(jī)部分而改設(shè)為喂料咀及相應(yīng)的制球機(jī)；同時(shí)提高窯池內(nèi)壁襯材等的耐高溫性和砌筑質(zhì)量、將砌縫控制在1mm以?xún)?nèi)。從而使火焰換向燃燒改為覆蓋窯內(nèi)穩(wěn)定燃燒、減小爐內(nèi)溫差，同時(shí)將窯爐的熔制溫度提高到1580～1640℃；加大長(zhǎng)寬比、延長(zhǎng)玻璃液在窯爐內(nèi)的熔制時(shí)間，以提高其熔制質(zhì)量并降低配合料的飛揚(yáng)度；并克服原窯體耐高溫性差、壽命短，不適宜用于熔制耐堿玻璃液等弊病。從而實(shí)現(xiàn)其目的。因本發(fā)明的生產(chǎn)方法包括A、備料按總配合料重量百分比計(jì)，將含SiO2≥99％的石英砂40.0～65.0％，含ZrO263～68％的鋯英砂18.0～32.0％，含TiO285～90％的金紅石5.5～8.0％，CaO含量為55～60％的方解石5.0～9.0％，含CaF290～96％的螢石0.8～2.0％以及純度不低于99.0％的純堿18.0～27.0％和純度不低于90.0％的硝酸鉀5.0～7.2％，分別粉碎后過(guò)20～40目篩，稱(chēng)量待用；B、初混a.將上述稱(chēng)量待用的硝酸鉀、螢石、金紅石按比例混合均勻，待用；b.同時(shí)將其余原、輔料亦按比例混合均勻，待用；C、配制混合料啟動(dòng)攪拌機(jī)，將經(jīng)上述“a”、“b”初混的混合料交替或先后加入攪拌機(jī)內(nèi)，待攪拌混合均勻后噴水，將混合料的含水率調(diào)配到3～5％范圍內(nèi)，再經(jīng)混合均勻后出料；D、熔制玻璃液將經(jīng)C配制好的混合料由送料機(jī)送入以天然氣作燃料的雙碹窯爐內(nèi)，在1580°～1640℃溫度范圍內(nèi)，熔制成玻璃液；E、冷卻、澄清、出料熔制成的高溫玻璃液經(jīng)熔化池底部的流液洞流入澄清池，冷卻、澄清、均化后流入喂料咀、再經(jīng)出料口以料股的形式出料并送入制球裝置；料股的溫度控制在1195°±10℃范圍內(nèi)；F、制球送入制球裝置的料股經(jīng)剪料機(jī)剪成坯料、再送入成型機(jī)成型，成型后的玻球經(jīng)退火處理，即制得按重量百分比計(jì)其化學(xué)成份為SiO257.0～62.0，ZrO213.8～17.5，TiO25.0～6.5，CaO3.8～5.2，K2O2.0～3.0，Na2O11.5～13.5，Al2O3＜1.0，F(xiàn)e2O3＜0.5的玻璃球。
上述玻球的密度為2.7～2.85g/cm3，球徑為φ19.5～22.5mm。為了進(jìn)一步節(jié)約能源、回收利用耐堿玻璃廢渣、纖維以節(jié)約原、輔料，在配制混合料時(shí)，可加入擬產(chǎn)玻球重量10～35％的熟料。
而上述耐堿玻璃球生產(chǎn)用窯爐，包括換熱室，小爐及設(shè)于其下部的燃燒器噴口，拱形內(nèi)、外大碹，位于內(nèi)、外大碹之間及小爐上部的煙道，側(cè)部胸墻及進(jìn)料口，前、后臉墻，熔化池及其池坎，澄清池以及保溫層、支承架；關(guān)鍵在于在澄清池的液位上部還設(shè)有一組提供制球料股的喂料咀，在澄清池外喂料咀的料股出口下部各設(shè)有一制球裝置；而熔化池、澄清池內(nèi)壁及池坎、流液洞均采用容重為3.65～3.75g/cm3的優(yōu)質(zhì)無(wú)縮孔電熔鋯剛玉磚作內(nèi)襯和砌體，其砌縫均小于1.0mm；側(cè)部胸墻，拱形內(nèi)、外大碹，前、后臉墻均采用含SiO296％以上的優(yōu)質(zhì)硅磚砌制。所述燃燒器噴口采取左、右對(duì)稱(chēng)設(shè)置，各噴口截面積均為(寬×高)800～1200×230mm，每個(gè)噴口分別設(shè)2～3只燃?xì)鈬姌?。而所述熔化池的池長(zhǎng)為4.0～7.0m，其長(zhǎng)∶寬＝2～3∶1，池深600～850mm；流液洞截面積則為900～1600mm2，池坎為梯形池坎、高300～420mm；澄清池半徑R800～1300mm，設(shè)2～5個(gè)截面積為200×170mm的喂料咀，喂料咀內(nèi)頂部與最高液面齊，而料股出口直徑φ80mm。而所述流液洞其底部可高出熔化池底部150～250mm設(shè)置，當(dāng)高出溶化池底部設(shè)置時(shí)，可不設(shè)置池坎。
本發(fā)明由于采用長(zhǎng)、寬比較大且火焰不換向燃燒的雙碹爐窯熔制玻璃液，在窯池中設(shè)池坎或?qū)⒘饕憾锤呶辉O(shè)置，同時(shí)將料股的溫度提高到1195°±10℃。因而具有窯爐內(nèi)熔制溫度穩(wěn)定、波動(dòng)小，玻球質(zhì)量高、其拉絲率可達(dá)86.2％，原材料耗量降低4％左右，噸產(chǎn)品耗氣量下降20％以上，生產(chǎn)成本下降10％左右，且對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)。
附圖及
圖1為本發(fā)明生產(chǎn)用窯爐結(jié)構(gòu)示意圖(B-B視圖)；圖2為俯視圖(A-A視圖)。
圖中1、換熱室，2、小爐，3、煙道，4、燃?xì)鈬娍冢?、內(nèi)大碹，6、外大碹，6-1、斜碹，7、膨脹縫，8、保溫層，9、喂料咀，9-1料股出口，10、澄清池，11、流液洞，12、池坎，13、熔化池，14、支承架，15、胸墻，16、前臉墻，17、制球裝置，18、進(jìn)料口，19、后臉墻。
實(shí)施例1本實(shí)施例以每生產(chǎn)100kg耐堿玻璃球所需混合料的配制為例各原、輔材料用量分別為石英砂57.0kg，其中SiO2≥99.0％、Fe2O3＜0.06％、Al2O3＜0.2％，鋯英砂26.5kg、其中含ZrO265％、TiO2＜2.0％，Al2O3＜0.8％，金紅石7.3kg、其中含TiO287％，ZrO2＞1.5％、Al2O3＜1.0％，方解石8.5kg、其中；CaO含5.6％、SiO2＜15％，F(xiàn)e2O3＜0.6％，含CaF294％的螢石1.8kg，純度為99.6％的純堿23.5kg，純度為94.0％的硝酸鉀6.5kg。各成份均為粉碎后過(guò)40目篩的粉料。
將硝酸鉀、螢石和金紅石及其余原、輔料分別混合成兩種初混物料，再將其交替送入攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻；最后加入3kg清水，繼續(xù)攪拌3分鐘后出料；將陸續(xù)配制好的混合料，經(jīng)送料機(jī)由進(jìn)料口18送入雙碹窯爐熔化池13中，在1620°±10℃溫度下熔制成玻璃液，玻璃液經(jīng)流液洞11，流入澄清池10，經(jīng)冷卻、澄清后，上部玻璃液經(jīng)喂料咀9的料股出口9-1以料股的形式送入制球裝置17中，制成直徑為φ20±1.0mm的玻球；料股的溫度控制在1195°±5℃范圍內(nèi)。玻球經(jīng)冷卻退火即成。
本實(shí)施例生產(chǎn)用雙碹窯爐換熱室1為2個(gè)(長(zhǎng)×寬×高)1940×1980×10175mm換熱室；煙道3截各面積(寬×高)800×450mm，兩小爐(二次風(fēng)道)2進(jìn)氣端截面積800×570mm，軸向長(zhǎng)均為1800mm；燃?xì)鈬娍?左、右兩個(gè)截面積均為(寬×高)800×230mm；外大碹6主體部分(長(zhǎng)×寬)7600×3590mm，尾部斜碹6-1(長(zhǎng)×寬)1000×3690mm，拱形半徑均為R3500mm，內(nèi)大碹5(長(zhǎng)×寬)7000×3690mm，拱形半徑R3250mm；兩側(cè)胸墻15(長(zhǎng)×寬×厚)均為7600×710×300mm；前臉墻16(高×寬)1580×3690mm，后臉墻19為八字墻，左、右兩墻體均為(高×寬)1580×1395mm，熔化池13(長(zhǎng)×寬×深)6360×2750×800mm，池坎12橫向長(zhǎng)2750mm，高400mm，頂部厚300mm，底部厚400mm；流液洞11(長(zhǎng)×寬×高)900×300×300mm，澄清池10半徑R1200mm，池深(玻璃液)600mm，設(shè)三個(gè)內(nèi)腔為(長(zhǎng)×寬×高)890×200×170mm的喂料咀9，料股出口9-1直徑φ80mm；相應(yīng)設(shè)三臺(tái)D型三輥螺旋長(zhǎng)800mm的制球機(jī)17。本實(shí)施例可日產(chǎn)9～12噸，含ZrO214.5％的耐堿玻璃球。
實(shí)施例2當(dāng)實(shí)施例1中各原、輔材料的化學(xué)成份不變，生產(chǎn)每100kg玻球，稱(chēng)取53.7kg石英砂，32.5kg鋯英砂，7.1kg金紅石，7.45kg方解石，1.9kg螢石，28kg純堿及6.5kg硝酸鉀，配制成混合粉料，在實(shí)施例1的工藝條件下，可生產(chǎn)含ZrO217.0％的耐堿玻璃球。
實(shí)施例3當(dāng)按實(shí)施例1中的原料成份，按生產(chǎn)100kg玻球分別稱(chēng)取石英砂45.3kg，鋯英砂22.4kg，金紅石5.3kg，方解石4.7kg，螢石1.5kg，純堿19.5kg，硝酸鉀4.6kg，配制成混合粉料后，加入30kg與擬產(chǎn)玻球成份相近的熟料，在1610°±10℃溫度下熔制，可制得含ZrO214.2％左右的耐堿玻璃球。
權(quán)利要求
1.一種耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法；其特征在于該方法包括A、備料按總配合料重量百分比計(jì)，將含SiO2≥99％的石英砂40.0～65.0％，含ZrO263～68％的鋯英砂18.0～32.0％，含TiO285～90％的金紅石5.5～8.0％，CaO含量為55～60％的方解石5.0～9.0％，含CaF290～96％的螢石0.8～2.0％以及純度不低于99.0％的純堿18.0～27.0％和純度不低于90.0％的硝酸鉀5.0～7.2％，分別粉碎后過(guò)20～40目篩，稱(chēng)量待用；B、初混a.將上述稱(chēng)量待用的硝酸鉀、螢石、金紅石按比例混合均勻，待用；b.同時(shí)將其余原、輔料亦按比例混合均勻，待用；C、配制混合料啟動(dòng)攪拌機(jī)，將經(jīng)上述“a”、“b”初混的混合料交替或先后加入攪拌機(jī)內(nèi)，待攪拌混合均勻后噴水，將混合料的含水率調(diào)配到3～5％范圍內(nèi)，再經(jīng)混合均勻后出料；D、熔制玻璃液將經(jīng)C配制好的混合料由送料機(jī)送入以天然氣作燃料的雙碹窯爐內(nèi)，在1580°～1640℃溫度范圍內(nèi)，熔制成玻璃液；E、冷卻、澄清、出料熔制成的高溫玻璃液經(jīng)熔化池底部的流液洞流入工作池，冷卻、澄清、均化后再流入喂料咀、再經(jīng)出料口以料股的形式出料并送入制球裝置；料股的溫度控制在1195°±10℃范圍內(nèi)；F、制球送入制球裝置的料股經(jīng)剪料機(jī)剪成坯料、再送入成型機(jī)成型，成型后的玻球經(jīng)退火處理，即制得按重量百分比計(jì)其化學(xué)成份為SiO257.0～62.0，ZrO213.8～17.5，TiO25.0～6.5，CaO3.8～5.2，K2O2.0～3.0，Na2O11.5～13.5，Al2O3＜1.0，F(xiàn)e2O3＜0.5的玻璃球。
2.按權(quán)利要求1所述耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法；其特征在于所述玻球的密度為2.7～2.85g/cm3，球徑為φ19.5～22.5mm。
3.按權(quán)利要求1所述耐堿玻璃球的生產(chǎn)方法；其特征在于在配制混合料時(shí)，可加入擬產(chǎn)玻球重量10～35％的熟料。
4.按權(quán)利要求1所述耐堿玻璃球生產(chǎn)用窯爐，包括換熱室，小爐及設(shè)于其下部的燃燒器噴口，拱形內(nèi)、外大碹，位于內(nèi)、外大碹之間及小爐上部的煙道，側(cè)部胸墻及進(jìn)料口，前、后臉墻，熔化池及其池坎，澄清池以及保溫層、支承架；其特征在于在澄清池的液位上部還設(shè)有一組提供制球料股的喂料咀，在澄清池外喂料咀的料股出口下部各設(shè)有一制球裝置；而熔化池、澄清池內(nèi)壁及池坎、流液洞均采用容重量為3.65～3.75g/cm3的優(yōu)質(zhì)無(wú)縮孔電熔鋯剛玉磚作內(nèi)襯和砌體，其砌縫均小于1.0mm；側(cè)部胸墻，拱形內(nèi)、外大碹，前、后臉墻均采用含SiO296％以上的優(yōu)質(zhì)硅磚砌制。
5.按權(quán)利要求4所述耐堿玻璃球生產(chǎn)用窯爐；其特征在于所述燃燒器噴口采取左、右對(duì)稱(chēng)設(shè)置，各噴口截面積均為800～1200×230mm，每個(gè)噴口分別設(shè)2～3只燃?xì)鈬姌尅?br>
6.按權(quán)利要求4所述耐堿玻璃球生產(chǎn)用窯爐；其特征在于所述熔化池的池長(zhǎng)為4.0～7.0m，其長(zhǎng)∶寬＝2～3∶1，池深600～850mm；流液洞截面積則為900～1600mm2，池坎為梯形池坎、高300～420mm；澄清池半徑R800～1300mm，設(shè)2～5個(gè)截面積為200×170mm的喂料咀，喂料咀內(nèi)頂部與最高液面齊，而料股出口直徑φ80mm。
7.按權(quán)利要求4所述耐堿玻璃球生產(chǎn)用窯爐；其特征在于所述流液洞其底部可高出熔化池底部150～250mm設(shè)置，當(dāng)高出溶化池底部設(shè)置時(shí)，可不設(shè)置池坎。
全文摘要
該發(fā)明屬于一種生產(chǎn)耐堿玻璃纖維用玻璃球的方法及其窯爐。采用石英砂、鋯英砂、金紅石、方解石、螢石及硝酸鉀、純堿或再引入部分熟料作為原、輔料，經(jīng)粉碎，配制混合料，熔制，冷卻、澄清，制球，最后經(jīng)退火處理而制得高氧化鋯耐堿玻璃球；而熔制玻璃液的窯爐為含換熱室，內(nèi)、外大碹、小爐及燃?xì)鈬娍?，煙道，胸墻，前、后臉墻，流液洞，澄清池及喂料嘴的雙碹窯爐；該窯爐采用無(wú)縮孔電熔鋯剛玉磚及優(yōu)質(zhì)硅磚作熔化池及雙碹等的內(nèi)襯或砌體。而具有熔制溫度穩(wěn)定、波動(dòng)小，玻球質(zhì)量高、其拉絲率可達(dá)86％以上，原材料及能耗低，環(huán)境污染小并可降低生產(chǎn)成本10％左右?？朔吮尘凹夹g(shù)窯內(nèi)溫度波動(dòng)大、溫差大，玻球質(zhì)量差，生產(chǎn)成本較高等弊病。
文檔編號(hào)C03B19/10GK1562835SQ20041002216
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者范國(guó)礦, 莫云武 申請(qǐng)人:自貢市宏洋新型材料制品有限公司