[发明专利]加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑

说明书

技术领域

   本发明涉及玻璃熔窑技术领域，特别涉及一种加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑。

背景技术

    无碱硼铝硅酸盐玻璃具有热膨胀系数低、机械强度高、化学稳定性好、耐高温等一系列优良特性，得到了广泛应用。由于玻璃组成中二氧化硅和氧化铝含量高，玻璃难熔化，且高温粘度大，澄清均化困难，为得到透明均匀无缺陷的玻璃，所需熔化温度高，一般要高于1600℃；高温下硼挥发量大，玻璃液表面易产生富硅相，使玻璃产生条纹等缺陷。通常玻璃熔窑大多采用火焰燃烧加热，由于玻璃液的导热性和流动性较差，且底部玻璃液离火焰较远，因而底部玻璃液温度较低，使得底部产生停滞层，玻璃容易析晶而影响玻璃的质量。如果仅靠提高火焰温度来提高底部玻璃液温度，则会加剧硼的挥发，另外火焰空间温度太高，又会加剧熔窑耐火材料的侵蚀，从而产生更多的玻璃缺陷，缩短熔窑的使用寿命。无碱硼铝硅酸盐对玻璃的质量要求很高，用传统火焰燃烧熔窑熔化无碱硼铝硅酸盐玻璃时玻璃缺陷多、合格率低。传统火焰燃烧熔窑上部空间温度较高，从窑顶和胸墙的散热较多，另外高温废气排放带走了大量热量，故传统火焰燃烧熔窑热效率低。

    为克服单纯火焰燃烧带来的不足，1902年Voelker氏获得在玻璃原料中通电加热、熔化玻璃的专利，1907年法国的Sauvegeon氏获得通电熔化炉的专利权。

    电熔的方式有四种：

    （1）直接通电，即利用电流在玻璃液中产生的焦耳热熔化玻璃；

    （2）利用电阻发热体的辐射，进行间接加热；

    （3）同时采用上述（1）（2）的方式；

    （4）高频加热。

    比较（1）～（4）的方法，由于方法（1）的热能利用效率高而被玻璃工业广泛采用。

    电助熔是利用高温下玻璃液的导电性，通过插入底部玻璃液中电极将电流引入玻璃液中，两电极间的玻璃液在电流的作用下产生焦耳热，从而提高底部玻璃液的温度，加速配合料的熔化、玻璃液的澄清和均化。

    电助熔的优点：

    （1）提高玻璃熔化质量，对玻璃液整体加热均一，所以可以得到质地均匀的玻璃。

    （2）可以保存原料中的易挥发成分，与火焰燃烧炉比，由于提高了底部玻璃液温度，上部火焰空间的温度可以适当降低，从而减少了易挥发成分的挥发。

    （3）减少大气污染，因为燃料减少，燃烧产物相应减少，且挥发物减少，排放到大气的废气和粉尘量减少，所以减少了大气污染。

    （4）生产适应能力强，可以通过调节电功率来调节熔化能力，满足生产需要。

    与火焰燃烧熔窑相比，电助熔由于提高了底部玻璃液温度，玻璃液对耐火材料的侵蚀较快，需要采用高质量的耐火材料，以克服耐火材料侵蚀带来的玻璃不良和熔窑寿命的缩短。

    一般作为电助熔的加热电极有：二氧化锡电极、铂金电极和钼电极。

    传统的二氧化锡电极由于使用温度低（1500℃以下）、还原性强、耐热冲击性差而限制了该电极的使用。因无碱硼铝硅酸盐玻璃熔化温度高，玻璃液侵蚀能力强，不适宜使用传统的二氧化锡电极。

    铂金电极由于通过电极的电流很大，电极端部易因电流密度过大而使铂金电极过度损耗。铂金是一种稀有贵金属，价格昂贵，电极的损耗不仅缩短了电极的寿命，使成本上升，而且损耗产生的铂金颗粒造成产品缺陷，影响产品质量。

    钼电极因其熔点高耐高温、电传导性能好、抗腐蚀及不易使玻璃着色等优点而广泛应用于光学玻璃、玻璃纤维、硼硅酸盐玻璃熔窑的加热电极。缺点是价格昂贵，大小和形状受到限制。