全氧燃烧玻璃熔制工艺及其与玻璃性能关系研究

论文摘要

玻璃熔窑全氧燃烧技术是20世纪80年代末发展起来的以氧气代替空气作为助燃气体与燃料燃烧的一种高效强化燃烧技术。与传统的空气助燃技术相比,它能提高能源利用率、减少环境污染、提高玻璃质量,是当今世界上玻璃窑炉、玻璃熔化技术发展的重大成就。由于全氧燃烧熔窑火焰空间水份高达53%,玻璃熔体与水汽发生反应,改变了澄清过程,使玻璃的质量和性能发生变化,因此在全氧燃烧技术下生产优质玻璃的熔制工艺制度要做相应调整。本论文通过向气氛炉中通入体积比为1：1的二氧化碳和水蒸汽模拟全氧燃烧气氛环境。对全氧燃烧及空气助燃熔制气氛下玻璃的配合料方案进行了对比分析,找出了适合全氧燃烧技术的最佳玻璃配合料方案。在此基础上,通过测定玻璃样品的羟基含量、粘度、热膨胀系数、气泡、透光率及化学稳定性等性能,对影响全氧燃烧玻璃熔制质量的若干因素进行了讨论,继而对玻璃熔制工艺进行了优化研究。本论文得出了如下结论：1.与空气助燃相比,在全氧燃烧气氛下,由于玻璃熔体中水分含量增加,起到了一定的澄清作用,芒硝含率可以适度下调为1-2%,碳粉含率的适宜范围为1-2%。2.与空气助燃相比,全氧燃烧条件下玻璃中羟基含量由300ppm左右增大到500ppm左右。玻璃的热膨胀系数变小,气泡变少,转变温度降低。3.空气助燃和全氧燃烧两种不同的熔制气氛,对相同组成的玻璃在600-800℃范围内粘度变化影响不大；在1300-1500℃高温下,碳粉含率影响玻璃液粘度,但在1500℃以上玻璃液的粘度趋于一致。4.在全氧燃烧技术下,当芒硝含率相同时,碳粉含率的变化对玻璃的化学稳定性影响不大。5.采用低温澄清方式能有效去除玻璃中的气泡,提高玻璃质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内浮法玻璃现状
• 1.3 玻璃熔窑全氧燃烧技术
• 1.3.1 浮法玻璃熔窑全氧燃烧技术工艺路线简介
• 1.3.2 浮法玻璃熔窑全氧燃烧技术的优点
• 1.3.3 浮法玻璃熔窑全氧燃烧技术应用现状
• 1.4 全氧燃烧条件下玻璃熔体性质的研究现状
• 1.4.1 全氧燃烧条件下玻璃熔体粘度研究
• 1.4.2 全氧燃烧条件下玻璃澄清的研究
• 1.4.3 全氧燃烧条件下玻璃产品质量的研究
• 1.5 本课题的提出及主要任务
• 第2章 实验与测试
• 2.1 玻璃试样的制备
• 2.1.1 浮法玻璃基础组成
• 2.1.2 玻璃的熔制
• 2.1.3 测试试样的制备
• 2.2 样品测试
• 2.2.1 玻璃中羟基含量的测定
• 2.2.2 玻璃结构的测定
• 2.2.3 玻璃粘度的测试
• 2.2.4 玻璃热膨胀系数的测定
• 2.2.5 气泡的测试
• 2.2.6 玻璃透光率测试
• 2.2.7 化学稳定性的测定
• 2.2.8 玻璃全组份测试——等离子体发射光谱测试
• 第3章 全氧燃烧熔制气氛下玻璃配料参数研究
• 3.1 不同熔制气氛下碳粉含率的变化对玻璃质量影响规律
• 3.1.1 玻璃中羟基的研究
• 3.1.2 玻璃透光率的研究
• 3.1.3 玻璃中气泡的研究
• 3.2 全氧燃烧条件下玻璃配料参数优化研究
• 3.2.1 芒硝含率对玻璃中羟基含量的影响研究
• 3.2.2 芒硝含率对玻璃透光率的影响研究
• 3.2.3 芒硝含率对玻璃气泡的影响研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 影响全氧燃烧玻璃熔制质量的若干因素讨论
• 4.1 玻璃的结构及水的存在形式
• 4.2 熔制气氛对玻璃中羟基含量的影响研究
• 4.3 熔制气氛对玻璃澄清的影响研究
• 4.4. 玻璃性能的变化规律
• 4.5 玻璃样品的全组分分析
• 4.6 不同熔化气氛对玻璃低温粘度的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 全氧燃烧熔制玻璃工艺优化实验研究
• 5.1 全氧燃烧条件下玻璃最佳配料参数的确定
• 5.1.1 玻璃样品的澄清研究
• 5.1.2 玻璃样品相关物理性能的研究
• 5.1.3 玻璃的化学稳定性研究
• 5.2 玻璃的高温粘度变化研究
• 5.3 低温澄清工艺的探索
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 问题讨论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢