[发明专利]玻璃制备方法

说明书

本发明涉及玻璃制备方法。更具体地说本发明涉及其中至少一火焰 与覆盖区(tapis de composition)接触的方法。

玻璃的制备需要高温，常常在约1400℃到1700℃，这取决于玻璃 的类型。因此需要大量的能量，不仅用于熔化原料，而且用于加速在各 原料之间的化学反应，尤其溶解硅石(大部分工业玻璃的主要组分，在这 些之中它的熔点是最高的)的反应。高温对于从熔化玻璃浴中除去任何气 体夹杂物也是必要的，这一步骤被称为“精制(affinage)”。

这些气体夹杂物有几个来源。它们主要来自于在粉末状材料之间夹 含的空气和来自于因为在熔化玻璃的步骤中发生的某些化学反应所引 起的放气。因此，该碳酸盐型原料(例如碳酸钠，石灰石或白云石)释放 出大量的气体形式的二氧化碳。气体夹杂物还归因于在某些条件下某些 气体的去溶解(désolubilisation)反应，或归因于在熔化玻璃与在炉中存在 的某些材料(耐火陶瓷和/或金属)之间的化学反应或电化学反应。这些气 体夹杂物被禁锢在熔化玻璃的主体内，气体按照与它们的直径的平方成 正比例的速度从中逃逸。因此，小的气泡(有时被称为“种子”)能够仅 仅以极低的速率逃逸。气泡上升速率能够另外由于玻璃的粘度和由于对 流运动而被减慢，其中对流运动带着气泡移向炉的底部。因为当温度提 高时粘度下降，因此需要高温来获得脱除气体夹杂物的玻璃。

在玻璃生产炉中，该能量一般由燃烧器和/或由浸没在玻璃中的电极 提供给玻璃。

在大部分的工业炉中，尤其对于平板玻璃、瓶子或纤维的生产，燃 烧器被置于护壁或置于炉的上端的壁中以便产生与玻璃浴的表面平行 的火焰。这尤其被称作“空中”燃烧器，因为火焰不与玻璃浴的表面接 触。这一火焰通过辐射加热玻璃，部分直接地，但也间接地，归因于在 燃烧器上方的炉顶的存在，该炉顶反射热辐射。

根据所谓的“横向燃烧器”的几何结构(常常用于生产平板玻璃的熔 化炉)，这些空中燃烧器位于侧壁或护壁上，并且火焰与熔化玻璃的流动 方向横向展开。将原料的加入炉中则一般经由炉的上端壁来进行的。

根据另一种几何结构，它更经常用于包装领域(瓶子，罐，烧瓶等) 和被称为“环状的”，大的火焰从炉的上端壁在熔化玻璃的流动方向 上展开。

根据使用助燃剂(comburant)的性质，使用两大类的燃烧器，。对于 空气用作助燃剂的情况，热回收的技术可以限制由于加热大量的不起反 应的因此无用的氮气所造成的能量损耗。根据最常用的技术，由燃烧反 应产生的热量的一部分被贮存在从耐火材料堆叠所形成的回热器或再 生器中，然后该热量被再利用来预热用于燃烧的空气。

氧也可用作助燃剂，它不需要此类回热器的构造。

当玻璃难以熔化时，或当要求生产率提高时，常常使用“辅助加热 (boosting)”。例如，在吸收红外辐射的玻璃情况下，在炉的底部使用电 极以便提供过量的能量和因此加速熔化。红外辐射被玻璃浴的吸收实际 上防止该辐射穿透与炉底部最接近的各个层。

其它熔化或“辅助加热”技术已有描述，它们在于产生与玻璃浴或 与覆盖区直接接触的氧气燃烧器火焰。“覆盖区”是指熔化玻璃浴被还 没有熔化的粉末状原料覆盖的区域。这一区域接近于用于将原料加入到 炉中的原料投料口。粉末状原料还包括“碎玻璃”，即磨细的回收玻璃。

专利申请WO 82/04246因此描述一种方法，其中在没有被原料覆盖 的地方，氧气燃烧器火焰直接接触玻璃浴。专利申请EP 546238描述一 种方法，其中由氧气燃烧器产生的火焰在暴露的玻璃浴和覆盖区之间的 界面上与熔化玻璃接触。另一方面在专利申请EP 1 077 901中，在与覆 盖区接近处形成氧气火焰，该氧气火焰源自于位于炉顶的燃烧器并且与 玻璃浴表面垂直而形成。该氧火焰，它的绝热温度是很高的，因此可以 同时由辐射和由对流将能量转移到玻璃浴或转移到覆盖区，因此提高了 产量，即每单位时间所生产的玻璃量。

然而这些方法存在一些缺点，尤其就玻璃的质量而言。

这一类型的方法不能用于富含挥发性组分如碱金属氧化物(钠，钾或 锂氧化物)和/或氧化硼的玻璃，因为产生大量的飞走物(envol)，这表现 为所述组分的含量的大大减少。这些飞走物对玻璃的质量，对环境(因此 需要特别昂贵的消除污染系统的投入)以及对于玻璃组成的稳定性和因 此对它的物理化学性能的稳定性是有害的。