CN115561283A - 一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，主要步骤如下：(1)测定待测玻璃熔体的高炉熔渣含量和熔化温度；(2)将待测玻璃熔体的高炉熔渣含量和熔化温度代入电导率与高炉熔渣含量和熔化温度之间的关系式，得到待测玻璃熔体的电导率标准值；(3)将待测玻璃熔体的在线电导率与步骤(2)所得电导率标准值相比较，如果两者的标准偏差值范围在±5mS/cm，则玻璃熔体的高温混熔均匀性达到要求；反之，则玻璃熔体的均匀性未达到要求。本发明依据玻璃熔体在高温条件下具有导电性的特征，通过在线测试其电导率与标准值范围进行比较的方式，实现高温混熔均匀性判断，可实现在线直接测试，反馈相关数据，提高生产效率。

Description

一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法

技术领域

本发明涉及一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，主要用于利用高炉熔渣制备微晶玻璃时高温熔体均匀性的判断。

背景技术

微晶玻璃是指通过某特定组成的基础玻璃，在一定的热处理制度下，使得基础玻璃中的晶核剂通过各种作用在玻璃中析出大量微小的与玻璃相均匀分布的结晶相，从而获得的具有特殊结构的多晶复合固体材料。

微晶玻璃的品种种类繁多，且具有许多优异的性能。其中的建筑装饰微晶玻璃是最大宗的微晶玻璃品种，与天然石材、建筑陶瓷一道被广泛地用于建筑工程的装饰与装修。建筑装饰微晶玻璃属于CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂玻璃体系，原材料的来源丰富，能利用大量的天然矿物和工业渣，因此成本较低且有利于环境保护和矿物资源的有效利用和可持续发展。

高炉熔渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1500℃，炉料熔融后吸收生铁中的杂质，形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。作为一种具有较高品质的余热资源，高炉熔渣的高效利用一直是钢铁行业密切关注的环保问题。高炉渣中的CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等氧化物的总量可达90％以上，而这几种氧化物成分又正好是建筑装饰微晶玻璃材料的主要化学成分，且建筑与装饰材料的市场需求量大，因此，将高炉熔渣的回收利用与建筑装饰用微晶玻璃材料的生产制备相结合是目前解决高炉渣废弃物高效利用的有效途径。

由于制备微晶玻璃时需要对基础玻璃原材料进行高温熔化，其能耗占到微晶玻璃玻璃生产成本的35-40％的范围。热能够将高温的高炉熔渣直接利用制备微晶玻璃材料，将会对高炉熔渣的“渣体”和“显热”实现同步高效利用。在直接利用高炉熔渣制备微晶玻璃时，其用量可以占原料总质量的55-75％。为改善其熔制、成形性能，需要另外加入25-45％其他原材料。由于高炉熔渣属于高温熔体。外加原材料为室温粉状原料，在高温环境下两者需要混熔与均化。而熔体均化质量的在线直接判断非常关键且难以直接实现。

高炉熔渣有其自身的温度黏度特性，其组分中CaO的含量较高，使得其玻璃料性短，不利于玻璃的压延成形。要实现高温高炉熔渣渣热同步利用，必须对其组分、料性进行高温调制，即外加一部分其他原材料，通过组分调节，形成玻璃的性能好、质量均匀，获得适宜于玻璃压延成形的玻璃熔体。在高温状况下，经过调制的玻璃熔体组分、熔体性质必须相对均匀。要表征高温玻璃熔体组分、熔体性质的均匀性，目前采用的方法是将混熔熔体取出，冷却，利用化学分析的方法、X射线荧光分析对其组分进行测试；利用旋转高温黏度分析仪测试其温度黏度曲线。这两种方法都是离线的手段，测试的时间要求长，反馈周期长，不能够实现在线快速测试、反馈。要实现高温高炉熔渣制备建筑装饰微晶玻璃，高温混熔均匀性是基础，高条件下实现其均匀性的表征是前提。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法。本发明依据玻璃熔体在高温条件下具有导电性的特征，通过在线测试其电导率与标准值范围进行比较的方式，实现高温混熔均匀性判断，可实现在线直接测试，反馈相关数据，提高生产效率。

本发明为解决上述问题所提出的技术方案为：

一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，主要步骤如下：

(1)确定微晶玻璃的原料，在原料相同的情况下，测定原料中的高炉熔渣含量不同，且除高炉熔渣以外的其他原料之间比例不变时，微晶玻璃的玻璃熔体在不同熔化温度下的电导率；

(2)根据步骤(1)中的电导率(δ，单位为mS/cm)与熔化温度(T，单位为℃)、高炉熔渣含量(C，单位为wt％)数据，建立电导率与高炉熔渣含量和熔化温度之间的关系式，如式(1)所示：

(3)将待测玻璃熔体的高炉熔渣含量和熔化温度代入步骤(2)所得关系式(1)，得到待测玻璃熔体的电导率标准值；

(4)将待测玻璃熔体的电导率标准值与在线电导率相比较，如果两者的标准偏差值范围在±5mS/cm，则玻璃熔体的高温混熔均匀性达到要求；如果两者的标准偏差值范围在±5mS/cm之外，则玻璃熔体的均匀性未达到要求。

按上述方案，所述微晶玻璃的主要原料组分包括高炉熔渣、石英砂、纯碱、硼砂以及晶核剂TiO₂等。进一步地，所述微晶玻璃的原料配合比由重量百分比计在下述范围内：高温高炉熔渣55-75wt％、石英砂20-35wt％、纯碱3-10wt％、硼砂1-6wt％、氧化钛总计1-3wt％。具体操作时可在此玻璃分范围内选择、调整，其中，石英砂、纯碱、硼砂、氧化钛四者的质量比为25:5:3:2，即除高炉熔渣以外的其他原料之间比例不变。

按上述方案，所述在线电导率通过设置在玻璃熔窑的冷却部液面上的电导率测定仪获得。

按上述方案，玻璃熔体中高炉熔渣的占比变化范围在55-75wt％的范围内，熔化温度1410-1480℃范围内，对应的玻璃熔体的电导率范围为340-630mS/cm。

按上述方案，当待测玻璃熔体的在线电导率数据接近此时玻璃熔体电导率的标准值，并在其标准偏差范围内，则说明玻璃熔体的高温混熔均匀性达到要求，可以进行下一阶段的成形工艺，进而制备出性能优良微晶玻璃；当待测玻璃熔体的在线电导率数据偏离此时玻璃熔体电导率的标准值，并在其标准偏差范围之外，则说明玻璃熔体的均匀性未达到要求，可将相关数据反馈给操作人员，对其前端工艺进行调节，调整到其玻璃熔体的电导率达到要求方可进行下一阶段的成形工艺。

现有技术中，在高温条件下，在线测试玻璃熔体的均匀性非常非常困难，利用化学分析的方法、X射线荧光分析对其组分进行测试，需要将熔体取出、冷却，测试周期长；利用旋转高温黏度分析仪测试其温度黏度曲线，也需要将熔体取出、冷却再重新加热测试，属于离线的手段，测试的时间要求长，反馈周期长，不能够实现在线快速测试、反馈。与现有技术相比，本发明依据玻璃熔体在高温条件下具有导电性的特征，通过在线测试其电导率的方式，实现高温实现了对高温高炉熔渣+外掺料熔体的混熔均匀性判断，可实现在线直接测试，反馈相关数据，迅速指导生产，进行生产工艺调整，提高生产效率。这对于利用高炉熔渣生产建筑装饰微晶玻璃具有很重大的意义。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明的内容，下面将结合实例来进一步的阐述本发明的内容，但本发明的实例并不仅仅局限于下列实例。

下述实施例中，所述直接使用高温高炉熔渣制备建筑装饰微晶玻璃，其主要原料组分包括高温高炉熔渣、石英砂、纯碱、硼砂，晶核剂为TiO₂等，由重量百分比计在下述范围内：高温高炉熔渣55-75wt％、石英砂20-35wt％、纯碱3-10wt％、硼砂1-6wt％、氧化钛总计1-3wt％，其中，石英砂、纯碱、硼砂、氧化钛四者的质量比为25:5:3:2。具体操作时可在此玻璃分范围内选择、调整。以此为例，其他原料组成的微晶玻璃符合如下条件：“组分均匀的玻璃熔体(高炉渣+外掺料)，其混合熔体的电导率数值是稳定的”这一条件时，也能采用本发明所述判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法。

实施例

本实施例采用高温高炉熔渣制备建筑装饰微晶玻璃，其玻璃配合比由重量百分比计，高温高炉熔渣55-75wt％，石英砂、纯碱和硼砂、氧化钛的总含量为25-45％；其中，石英砂、纯碱、硼砂、氧化钛四者的质量比为25:5:3:2。

一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性，具体步骤如下：

1、按上述玻璃配合比，将高炉熔渣掺入石英砂、纯碱、硼砂、氧化钛进行高温混熔与熔化，温度为1550℃，玻璃熔窑的加热方式可以是火焰窑或电熔窑；

2、经过高温混熔与熔化的玻璃熔体，经历了澄清、均化阶段，流入玻璃熔窑的工作部，此时玻璃液面平稳；在线的玻璃熔体电导率测定仪可安装在工作部的特定区域内，此区域的温度相对稳定；

3、根据电导率与高炉熔渣含量和熔化温度之间的关系式(1)，将表1中的高炉熔渣含量和熔化温度代入式(1)，计算得到玻璃熔体标准电导率值，也如表1中所示；

其中，电导率δ，单位为mS/cm，熔化温度T，单位为℃，高炉熔渣含量C，单位为wt％；

并利用在线的玻璃熔体电导率测定仪，测试相应条件玻璃熔体的电导率(即玻璃熔体实时监控电导率值)，并记录，也如表1所示。

表1

4、将表1中的玻璃熔体实时监控电导率值与根据关系式(1)计算的标准电导率值进行比较，玻璃熔体实时监控电导率值接近此时玻璃熔体电导率的标准值，均在其标准偏差范围±5mS/cm内，则说明玻璃熔体的均匀性达到要求，可以进行下一阶段的成形工艺。若玻璃熔体实时监控电导率值偏离此时玻璃熔体电导率的标准值，并在其标准偏差范围之外，则说明玻璃熔体的均匀性未达到要求，可将相关数据反馈给操作人员，对其前端工艺进行调节(搅拌、玻璃熔体回流等)，调整到其玻璃熔体的电导率达到要求方可进行下一阶段的成形工艺。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，其特征在于主要步骤如下：

(1)测定待测玻璃熔体的高炉熔渣含量和熔化温度；

(2)将待测玻璃熔体的高炉熔渣含量和熔化温度代入式(1)所述关系式，得到待测玻璃熔体的电导率标准值；式(1)为电导率与高炉熔渣含量和熔化温度之间的关系式，其中电导率δ，单位为mS/cm；熔化温度T，单位为℃；高炉熔渣含量C，单位为wt％；

(3)将待测玻璃熔体的在线电导率与步骤(2)所得电导率标准值相比较，如果两者的标准偏差值范围在±5mS/cm，则玻璃熔体的高温混熔均匀性达到要求；如果两者的标准偏差值范围在±5mS/cm之外，则玻璃熔体的均匀性未达到要求。

2.根据权利要求1所述的一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，其特征在于所述微晶玻璃的原料组分包括高炉熔渣、石英砂、纯碱、硼砂以及晶核剂TiO₂，高炉熔渣的占比变化范围在55-75wt％的范围内，其他原料的之间比例不变。

3.根据权利要求1或2所述的一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，其特征在于所述微晶玻璃的原料配合比由重量百分比计在下述范围内：高温高炉熔渣55-75wt％、石英砂20-35wt％、纯碱3-10wt％、硼砂1-6wt％、氧化钛总计1-3wt％；石英砂、纯碱、硼砂、氧化钛四者的质量比为25:5:3:2。

4.根据权利要求1所述的一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，其特征在于步骤(3)中的在线电导率通过设置在玻璃熔窑的冷却部液面上的电导率测定仪获得。

5.根据权利要求1所述的一种判断高炉熔渣微晶玻璃熔体高温混熔均匀性的方法，其特征在于玻璃熔体中高炉熔渣的占比变化范围在55-75wt％的范围内，熔化温度1410-1480℃范围内，对应的玻璃熔体的电导率范围为340-630mS/cm。