专利名称：耐碱玻璃球的生产方法及生产用窑炉的制作方法
技术领域：
本发明属于建材工业中的耐碱玻璃球的生产方法及生产用窑炉。特别是一种以天然气作燃料、采用双碹窑炉作熔炉生产含高氧化锆(ZrO2)的耐碱玻璃球的生产方法。其玻璃球尤其适合作为原料用于生产耐碱玻璃纤维。
背景技术：
耐碱玻璃纤维是制造玻璃纤维增强水泥制品(简称GRC)的增强基材，由于此种制品具有质轻、强度高、不燃、可设计性强、易成型、使用寿命长，成本远低于玻璃钢、镁水泥且长期性能优于镁水泥等优点。在国内、外的建筑和土木工程中得到广泛的应用，不仅作为墙体材料用于寒冷地区，而且延伸到现有的一些通常由玻璃钢式镁水泥制作的产品领域。但由于其化学成份中氧化锆的含量一般高达14％以上，并含有6％左右的氧化钛(TiO2)，因此，生产其作为原料的玻璃球时熔化温度高达1600℃以上，熔制难度较大。目前，用于生产此种玻球的方法是采用全电熔窑生产，该生产方式虽然烧损及飞扬损失较小，但却存在生产规模小，每座窑炉仅能设1～2组制球机(2～4T/日产)，电能消耗高，炉内玻璃液表面温度低，温度场不均匀，产品质量差、气泡较多且生产成本高等弊病。针对这些弊病，申请人曾在申请号为02134063.3，发明名称为《一种耐碱玻璃球的生产方法》的专利文献中公开了一种将传统用于熔制无碱或中碱玻璃球的马蹄焰窑炉进行改造后，代替电熔窑作为熔窑生产耐碱玻璃球。该方法虽然较采用电熔窑在相当程度上降低了能耗；提高了产品质量、生产率和规模效益，使生产成本下降50％左右。但由于马蹄焰窑炉的火焰在窑内燃烧呈马蹄形状，即在一侧燃烧、火焰到达窑体内腔长度三分之二处转弯，从另一侧排出废气，每隔30分钟左右换向一次，因此，窑内温度波动较大、在窑池宽度方向出现明显的温度差，窑压较大、配合料飞扬大，能耗仍较高(天然气耗量达640m3/吨玻球)加之窑体的长宽比较小，一般仅为1.5～1.7，造成玻璃液在窑内熔制时间较短，所生产的玻璃球质量仍不理想，加之该生产方法还存在料股温度较低，既易产生析晶失透，又影响玻球的成球率，而严重影响产品质量；该方法所生产玻球用于拉丝，其拉丝率仅83.0％左右。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术所存在弊病，改进设计一种耐碱玻璃球的生产方法及生产用窑炉，以达到进一步降低能耗和生产成本，稳定窑炉内的熔制温度，提高玻璃液及玻球的质量，进而达到提高拉丝率的目的；此外一个目的是降低熔制时的窑压和原料的飞扬度，以相对减少原料耗量及对环境的污染。
本发明的解决方案是将常规作为生产玻璃器皿的玻璃熔化炉——双碹窑炉，进行改造后以用于熔制耐碱玻璃液，即保留原窑炉的主体结构、去掉输出料道及器皿成型机部分而改设为喂料咀及相应的制球机；同时提高窑池内壁衬材等的耐高温性和砌筑质量、将砌缝控制在1mm以内。从而使火焰换向燃烧改为覆盖窑内稳定燃烧、减小炉内温差，同时将窑炉的熔制温度提高到1580～1640℃；加大长宽比、延长玻璃液在窑炉内的熔制时间，以提高其熔制质量并降低配合料的飞扬度；并克服原窑体耐高温性差、寿命短，不适宜用于熔制耐碱玻璃液等弊病。从而实现其目的。因本发明的生产方法包括A、备料按总配合料重量百分比计，将含SiO2≥99％的石英砂40.0～65.0％，含ZrO263～68％的锆英砂18.0～32.0％，含TiO285～90％的金红石5.5～8.0％，CaO含量为55～60％的方解石5.0～9.0％，含CaF290～96％的萤石0.8～2.0％以及纯度不低于99.0％的纯碱18.0～27.0％和纯度不低于90.0％的硝酸钾5.0～7.2％，分别粉碎后过20～40目筛，称量待用；B、初混a.将上述称量待用的硝酸钾、萤石、金红石按比例混合均匀，待用；b.同时将其余原、辅料亦按比例混合均匀，待用；C、配制混合料启动搅拌机，将经上述“a”、“b”初混的混合料交替或先后加入搅拌机内，待搅拌混合均匀后喷水，将混合料的含水率调配到3～5％范围内，再经混合均匀后出料；D、熔制玻璃液将经C配制好的混合料由送料机送入以天然气作燃料的双碹窑炉内，在1580°～1640℃温度范围内，熔制成玻璃液；E、冷却、澄清、出料熔制成的高温玻璃液经熔化池底部的流液洞流入澄清池，冷却、澄清、均化后流入喂料咀、再经出料口以料股的形式出料并送入制球装置；料股的温度控制在1195°±10℃范围内；F、制球送入制球装置的料股经剪料机剪成坯料、再送入成型机成型，成型后的玻球经退火处理，即制得按重量百分比计其化学成份为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，Fe2O3＜0.5的玻璃球。
上述玻球的密度为2.7～2.85g/cm3，球径为φ19.5～22.5mm。为了进一步节约能源、回收利用耐碱玻璃废渣、纤维以节约原、辅料，在配制混合料时，可加入拟产玻球重量10～35％的熟料。
而上述耐碱玻璃球生产用窑炉，包括换热室，小炉及设于其下部的燃烧器喷口，拱形内、外大碹，位于内、外大碹之间及小炉上部的烟道，侧部胸墙及进料口，前、后脸墙，熔化池及其池坎，澄清池以及保温层、支承架；关键在于在澄清池的液位上部还设有一组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设有一制球装置；而熔化池、澄清池内壁及池坎、流液洞均采用容重为3.65～3.75g/cm3的优质无缩孔电熔锆刚玉砖作内衬和砌体，其砌缝均小于1.0mm；侧部胸墙，拱形内、外大碹，前、后脸墙均采用含SiO296％以上的优质硅砖砌制。所述燃烧器喷口采取左、右对称设置，各喷口截面积均为(宽×高)800～1200×230mm，每个喷口分别设2～3只燃气喷枪。而所述熔化池的池长为4.0～7.0m，其长∶宽＝2～3∶1，池深600～850mm；流液洞截面积则为900～1600mm2，池坎为梯形池坎、高300～420mm；澄清池半径R800～1300mm，设2～5个截面积为200×170mm的喂料咀，喂料咀内顶部与最高液面齐，而料股出口直径φ80mm。而所述流液洞其底部可高出熔化池底部150～250mm设置，当高出溶化池底部设置时，可不设置池坎。
本发明由于采用长、宽比较大且火焰不换向燃烧的双碹炉窑熔制玻璃液，在窑池中设池坎或将流液洞高位设置，同时将料股的温度提高到1195°±10℃。因而具有窑炉内熔制温度稳定、波动小，玻球质量高、其拉丝率可达86.2％，原材料耗量降低4％左右，吨产品耗气量下降20％以上，生产成本下降10％左右，且对环境污染小等特点。
附图及
图1为本发明生产用窑炉结构示意图(B-B视图)；图2为俯视图(A-A视图)。
图中1、换热室，2、小炉，3、烟道，4、燃气喷口，5、内大碹，6、外大碹，6-1、斜碹，7、膨胀缝，8、保温层，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、胸墙，16、前脸墙，17、制球装置，18、进料口，19、后脸墙。
实施例1本实施例以每生产100kg耐碱玻璃球所需混合料的配制为例各原、辅材料用量分别为石英砂57.0kg，其中SiO2≥99.0％、Fe2O3＜0.06％、Al2O3＜0.2％，锆英砂26.5kg、其中含ZrO265％、TiO2＜2.0％，Al2O3＜0.8％，金红石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％，Fe2O3＜0.6％，含CaF294％的萤石1.8kg，纯度为99.6％的纯碱23.5kg，纯度为94.0％的硝酸钾6.5kg。各成份均为粉碎后过40目筛的粉料。
将硝酸钾、萤石和金红石及其余原、辅料分别混合成两种初混物料，再将其交替送入搅拌机内混合均匀；最后加入3kg清水，继续搅拌3分钟后出料；将陆续配制好的混合料，经送料机由进料口18送入双碹窑炉熔化池13中，在1620°±10℃温度下熔制成玻璃液，玻璃液经流液洞11，流入澄清池10，经冷却、澄清后，上部玻璃液经喂料咀9的料股出口9-1以料股的形式送入制球装置17中，制成直径为φ20±1.0mm的玻球；料股的温度控制在1195°±5℃范围内。玻球经冷却退火即成。
本实施例生产用双碹窑炉换热室1为2个(长×宽×高)1940×1980×10175mm换热室；烟道3截各面积(宽×高)800×450mm，两小炉(二次风道)2进气端截面积800×570mm，轴向长均为1800mm；燃气喷口4左、右两个截面积均为(宽×高)800×230mm；外大碹6主体部分(长×宽)7600×3590mm，尾部斜碹6-1(长×宽)1000×3690mm，拱形半径均为R3500mm，内大碹5(长×宽)7000×3690mm，拱形半径R3250mm；两侧胸墙15(长×宽×厚)均为7600×710×300mm；前脸墙16(高×宽)1580×3690mm，后脸墙19为八字墙，左、右两墙体均为(高×宽)1580×1395mm，熔化池13(长×宽×深)6360×2750×800mm，池坎12横向长2750mm，高400mm，顶部厚300mm，底部厚400mm；流液洞11(长×宽×高)900×300×300mm，澄清池10半径R1200mm，池深(玻璃液)600mm，设三个内腔为(长×宽×高)890×200×170mm的喂料咀9，料股出口9-1直径φ80mm；相应设三台D型三辊螺旋长800mm的制球机17。本实施例可日产9～12吨，含ZrO214.5％的耐碱玻璃球。
实施例2当实施例1中各原、辅材料的化学成份不变，生产每100kg玻球，称取53.7kg石英砂，32.5kg锆英砂，7.1kg金红石，7.45kg方解石，1.9kg萤石，28kg纯碱及6.5kg硝酸钾，配制成混合粉料，在实施例1的工艺条件下，可生产含ZrO217.0％的耐碱玻璃球。
实施例3当按实施例1中的原料成份，按生产100kg玻球分别称取石英砂45.3kg，锆英砂22.4kg，金红石5.3kg，方解石4.7kg，萤石1.5kg，纯碱19.5kg，硝酸钾4.6kg，配制成混合粉料后，加入30kg与拟产玻球成份相近的熟料，在1610°±10℃温度下熔制，可制得含ZrO214.2％左右的耐碱玻璃球。
权利要求
1.一种耐碱玻璃球的生产方法；其特征在于该方法包括A、备料按总配合料重量百分比计，将含SiO2≥99％的石英砂40.0～65.0％，含ZrO263～68％的锆英砂18.0～32.0％，含TiO285～90％的金红石5.5～8.0％，CaO含量为55～60％的方解石5.0～9.0％，含CaF290～96％的萤石0.8～2.0％以及纯度不低于99.0％的纯碱18.0～27.0％和纯度不低于90.0％的硝酸钾5.0～7.2％，分别粉碎后过20～40目筛，称量待用；B、初混a.将上述称量待用的硝酸钾、萤石、金红石按比例混合均匀，待用；b.同时将其余原、辅料亦按比例混合均匀，待用；C、配制混合料启动搅拌机，将经上述“a”、“b”初混的混合料交替或先后加入搅拌机内，待搅拌混合均匀后喷水，将混合料的含水率调配到3～5％范围内，再经混合均匀后出料；D、熔制玻璃液将经C配制好的混合料由送料机送入以天然气作燃料的双碹窑炉内，在1580°～1640℃温度范围内，熔制成玻璃液；E、冷却、澄清、出料熔制成的高温玻璃液经熔化池底部的流液洞流入工作池，冷却、澄清、均化后再流入喂料咀、再经出料口以料股的形式出料并送入制球装置；料股的温度控制在1195°±10℃范围内；F、制球送入制球装置的料股经剪料机剪成坯料、再送入成型机成型，成型后的玻球经退火处理，即制得按重量百分比计其化学成份为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，Fe2O3＜0.5的玻璃球。
2.按权利要求1所述耐碱玻璃球的生产方法；其特征在于所述玻球的密度为2.7～2.85g/cm3，球径为φ19.5～22.5mm。
3.按权利要求1所述耐碱玻璃球的生产方法；其特征在于在配制混合料时，可加入拟产玻球重量10～35％的熟料。
4.按权利要求1所述耐碱玻璃球生产用窑炉，包括换热室，小炉及设于其下部的燃烧器喷口，拱形内、外大碹，位于内、外大碹之间及小炉上部的烟道，侧部胸墙及进料口，前、后脸墙，熔化池及其池坎，澄清池以及保温层、支承架；其特征在于在澄清池的液位上部还设有一组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设有一制球装置；而熔化池、澄清池内壁及池坎、流液洞均采用容重量为3.65～3.75g/cm3的优质无缩孔电熔锆刚玉砖作内衬和砌体，其砌缝均小于1.0mm；侧部胸墙，拱形内、外大碹，前、后脸墙均采用含SiO296％以上的优质硅砖砌制。
5.按权利要求4所述耐碱玻璃球生产用窑炉；其特征在于所述燃烧器喷口采取左、右对称设置，各喷口截面积均为800～1200×230mm，每个喷口分别设2～3只燃气喷枪。
6.按权利要求4所述耐碱玻璃球生产用窑炉；其特征在于所述熔化池的池长为4.0～7.0m，其长∶宽＝2～3∶1，池深600～850mm；流液洞截面积则为900～1600mm2，池坎为梯形池坎、高300～420mm；澄清池半径R800～1300mm，设2～5个截面积为200×170mm的喂料咀，喂料咀内顶部与最高液面齐，而料股出口直径φ80mm。
7.按权利要求4所述耐碱玻璃球生产用窑炉；其特征在于所述流液洞其底部可高出熔化池底部150～250mm设置，当高出溶化池底部设置时，可不设置池坎。
全文摘要
该发明属于一种生产耐碱玻璃纤维用玻璃球的方法及其窑炉。采用石英砂、锆英砂、金红石、方解石、萤石及硝酸钾、纯碱或再引入部分熟料作为原、辅料，经粉碎，配制混合料，熔制，冷却、澄清，制球，最后经退火处理而制得高氧化锆耐碱玻璃球；而熔制玻璃液的窑炉为含换热室，内、外大碹、小炉及燃气喷口，烟道，胸墙，前、后脸墙，流液洞，澄清池及喂料嘴的双碹窑炉；该窑炉采用无缩孔电熔锆刚玉砖及优质硅砖作熔化池及双碹等的内衬或砌体。而具有熔制温度稳定、波动小，玻球质量高、其拉丝率可达86％以上，原材料及能耗低，环境污染小并可降低生产成本10％左右。克服了背景技术窑内温度波动大、温差大，玻球质量差，生产成本较高等弊病。
文档编号C03B19/10GK1562835SQ20041002216
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者范国矿, 莫云武 申请人:自贡市宏洋新型材料制品有限公司