阅读说明：本技术 一种干式玻璃渣制备装置和制备方法 (Dry-type glass slag preparation device and preparation method ) 是由 杨爱清 徐光以 霍金龙 金煜博 王晓林 李国庆 于 2019-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种干式玻璃渣制备装置和制备方法,属于光学玻璃熔炼技术领域。它主要是解决现有干式玻璃渣制备方法存在引入铁元素杂质和需向玻璃表面浇水使玻璃龟裂的问题。它的主要特征是：包括接料盘、冷却旋盘、旋转机构、喷水板和环形水槽；冷却旋盘为呈圆锥形的金属板；喷水板设置在冷却旋盘内侧,喷水板上设有朝向冷却旋盘的喷水孔；环形水槽设置在喷水板的下方；接料盘为环形接料槽,设置在冷却旋盘底部边沿的下方；当玻璃液从漏料管中流出后会沿冷却旋盘表面流动、降温、凝固,最后落入环形接料槽,完成玻璃渣的干式制备。本发明具有在不接触水分和不增加或仅少量增加铁杂质引入量的特点,主要用于氟磷酸盐光学玻璃的熟料玻璃渣制备。(The invention provides a dry-type glass slag preparation device and a preparation method, and belongs to the technical field of optical glass smelting. The method mainly solves the problems that iron element impurities are introduced and the glass surface needs to be watered to crack in the existing dry glass slag preparation method. It is mainly characterized in that: comprises a receiving tray, a cooling rotary disc, a rotating mechanism, a water spraying plate and an annular water tank; the cooling rotary disc is a metal plate in a conical shape; the water spraying plate is arranged on the inner side of the cooling rotary disc, and water spraying holes facing the cooling rotary disc are formed in the water spraying plate; the annular water tank is arranged below the water spraying plate; the material receiving disc is an annular material receiving groove and is arranged below the edge of the bottom of the cooling rotary disc; when the glass liquid flows out of the material leaking pipe, the glass liquid flows, is cooled and solidifies along the surface of the cooling rotary disc, and finally falls into the annular material receiving groove to finish the dry preparation of the glass slag. The method has the characteristics of no contact with moisture and no increase or only little increase of the introduction amount of iron impurities, and is mainly used for preparing the clinker glass slag of the fluorophosphate optical glass.)

一种干式玻璃渣制备装置和制备方法

技术领域

本发明涉及一种干式玻璃渣制备装置及制备方法，属于光学玻璃熔炼技术领域。

背景技术

氟磷酸盐光学玻璃是一种低折射、低色散的特殊光学玻璃，可以消除二级光谱色差、提高光学镜头的成像质量，同时具有较低的软化点，可通过一次或二次压型制成非球面透镜，是生产高级数码产品的优良光学材料。但是，氟磷玻璃因含有大量氟化物成分而具有强烈的挥发性和侵蚀性。

氟磷玻璃熔炼过程中侵蚀最严重的阶段是玻璃原料熔化阶段。为了解决熔化阶段铂金的侵蚀问题，我们将氟磷玻璃生产的工艺路线确定为：先使用非铂金材质的备料坩埚进行熟料玻璃渣的制备，再使用铂金埚对玻璃渣进行二次熔炼、成型的方式进行氟磷玻璃的坯料的生产。

现有的光学玻璃熟料玻璃渣制备多是采用将玻璃液直接漏注在水中，然后将玻璃渣烘干的方式进行。但是，鉴于氟磷玻璃组成的特殊性，在进行氟磷玻璃熟料玻璃渣制备时必须采用干式制备方式。

专利CN102849921B中提供了一种光学玻璃玻璃渣熟料的干式制备方法，用于镧系光学玻璃熔炼孰料的干式制备，由于导流槽未设有冷却机构，储料槽位于储水槽中，其明显缺陷是玻璃液经导流槽流入定盘的过程中不能及时散热，当长时间生产时会因导流槽和定盘蓄热增加和温度升高使不锈钢表面逐渐被烧伤变黑，导致铁元素杂质进入玻璃内，而在光学玻璃中铁元素的引入对玻璃的透过率性能会产生不利影响，进而最终影响光学镜头的成像亮度和清晰度。因此，该方法不适合对透过率有更高要求的氟磷酸盐光学玻璃的干式玻璃渣制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种干式玻璃渣制备装置及制备方法，用于解决氟磷玻璃在不接触水分、不增加铁杂质引入量的前提下完成熟料玻璃渣制备的问题，间接提高氟磷玻璃产品的良品率、提升产品品质。

为了实现以上目标，本发明制备装置采取了以下方案：一种干式玻璃渣制备装置，包括接料盘，其特征在于：还包括冷却旋盘及其旋转机构、喷水板和环形水槽；所述冷却旋盘呈圆锥形，由金属板制成；所述喷水板设置在冷却旋盘内侧，喷水板上设有朝向冷却旋盘的喷水孔；所述环形水槽设置在喷水板的下方；所述接料盘为环形接料槽，设置在冷却旋盘底部边沿的下方。

本发明制备装置的技术解决方案中所述的冷却旋盘上对应玻璃液滴落部位的外侧设有散气板。

本发明制备装置的技术解决方案中所述的旋转机构包括转轴、传动轴、传送带、变速箱和电机；所述转轴上端与冷却旋盘固定连接，下端与传动轴联接；所述电机通过变速箱和传送带与传动轴连接；所述环形水槽环绕转轴。

本发明制备装置的技术解决方案中所述的冷却旋盘由不锈钢板或表面镀覆有金、铂、银或铜的不锈钢板制成；冷却旋盘的边线与水平方向夹角介于20°～80°之间。

本发明制备装置的技术解决方案中所述的喷水板为中空、锥度与冷却旋盘相同的圆锥形喷水板；所述喷水板上对应冷却旋盘玻璃液滴落部位的喷水孔密集度大于其它部位的喷水孔密集度；所述冷却旋盘上设有与喷水板及环形水槽对应配合的圆环形挡水板。

本发明制备装置的技术解决方案中所述的散气板为由中空板打孔或多根气管打孔后同向排列而成；散气板的孔向与冷却旋盘表面垂直。

本发明制备装置的技术解决方案中所述的底盘及安装在底盘下带锁扣的万向轮；所述冷却旋盘旋转机构、喷水板和环形水槽固定安装在底盘上。

为了实现以上目标，本发明制备方法采取了以下方案：一种干式玻璃渣制备方法，其特征在于包括以下步骤：

光学玻璃熟料玻璃液经熔制后通过漏料管流出；

流出的玻璃液滴落在下方的冷却旋盘表面上，冷却旋盘由旋转机构驱动旋转；同时，喷水板向冷却旋盘内表面喷水冷却；

滴落在冷却旋盘上的玻璃液沿冷却旋盘表面螺旋向下流动、降温、凝固，最后落入环形接料槽，完成玻璃渣的干式制备。

本发明制备装置方法的技术解决方案中所述的第步骤为：

流出的玻璃液滴落在下方的冷却旋盘表面上，冷却旋盘由旋转机构驱动旋转；同时，喷水板向冷却旋盘内表面喷水冷却，散气板向冷却旋盘外表面玻璃液滴落部位喷氦气。

本发明制备装置方法的技术解决方案中所述的步骤为：

开启电机，散气板与氦气源接通，喷水板与冷却水源接通，逐渐升高漏料管电流，光学玻璃熟料玻璃液经熔制后通过漏料管流出；

流出的玻璃液滴落在下方的冷却旋盘表面上，冷却旋盘由旋转机构驱动旋转；同时，喷水板向冷却旋盘内表面喷水冷却，散气板向冷却旋盘外表面玻璃液滴落部位喷氦气；冷却旋盘和喷水板均呈锥度相同的圆锥形，边线与水平方向夹角介于20°～80°之间；冷却旋盘采用309不锈钢制，厚度小于3mm，表面电镀金、铂、银或铜薄层；漏料管设置在距冷却旋盘顶部表面2～10cm位置；散气板顶部与漏料管下端间距控制在2～5cm；氦气通入量为1.2～3.8L/min；水温控制在50℃以下；

滴落在冷却旋盘上的玻璃液沿冷却旋盘表面螺旋向下流动、降温、凝固，最后落入环形接料槽，完成玻璃渣的干式制备。

在氟磷玻璃成分中必然含有大量氟化物，如果将氟磷玻璃的玻璃液直接漏注到水中，则会使玻璃中的氟化物成分与水发生水解反应，加重玻璃成分流失：

H₂O→H⁺+OH^-；RF_n→Rⁿ⁺+nF^-；H⁺+F^-→HF↑

所以，所述玻璃渣制备装置在制备生产过程中不能使玻璃液或熟料玻璃渣接触水分。

为了保证均化好的玻璃液从漏料管流出后及时散热、冷却和固化，所述璃渣制备装置在使用过程中散气板、喷水板、环形水槽、环形接料槽处于固定状态，冷却旋盘、挡水板在转轴和传动轴的带动下持续旋转。

在光学玻璃中铁元素的引入会对玻璃的透过率性能产生不利影响，进而最终影响光学镜头的成像亮度和清晰度。一般情况下，当玻璃液从漏料管流出时温度在700℃以上，持续的高温会促进玻璃液与冷却旋盘的化学反应，长时间使用容易使冷却旋盘表面逐渐被烧伤变黑，导致铁元素杂质进入玻璃内。

针对这一问题，本发明采用309不锈钢制作冷却旋盘。鉴于金、铂、银、铜四种金属与玻璃液的浸润角皆大于120°，为了减弱玻璃液与冷却旋盘的附着和氧化反应，在制备熔炼温度更高的玻璃牌号时，可以根据实际需要进一步在冷却旋盘的接触玻璃液部位镀覆金、铂、银、铜金属薄层。同时，通过对比试验我们发现：为了保证玻璃液快速沿冷却旋盘表面下流和冷却，冷却旋盘的边线与水平方向夹角α需要介于20°～80°之间。

为了进一步增大冷却旋盘与玻璃液的浸润角，在玻璃渣制备过程中从散气板中沿垂直冷却旋盘方向吹入氦气。

为了及时、快速降低冷却旋盘的温度，在冷却旋盘下部设置喷水板，喷水板上设有出水孔，在玻璃渣制备过程中从喷水板中沿垂直冷却旋盘方向持续喷水，喷水量根据不同牌号玻璃的出炉温度进行设定，玻璃液温度越高，喷水量越大；玻璃配方中含氟量越大，喷水量越大。并且优选方案是在冷却旋盘上的玻璃液滴落位置喷最大水量。喷淋水可以采用循环形式重复利用，但为保证冷却效果，水温需要控制在50℃以下，必要时加装液体冷却塔。另外，为了防止水汽进入环形接料槽内影响熟料玻璃渣的干度，在冷却旋盘底部位置设置挡水板或挡水软帘。

附图说明

图1为本发明制备装置的结构示意图。

图中：1. 漏料管；2. 散气板；3. 冷却旋盘；4. 挡水板；5. 环形水槽；6. 环形接料槽；7. 传送带；8. 变速箱；9. 电机；10. 喷水板；11. 玻璃渣；12. 转轴；13. 传动轴。

具体实施方式

选定空旷位置制作所述备料装置的底盘，底盘下安装带锁扣的万向轮，在底盘上布置安装电机9、变速箱8、转轴12以及环形水槽5和环形接料槽6，其中转轴12竖直设置，与转轴12连接的传动轴13设置在其下端。

冷却旋盘3呈圆锥形。采用309不锈钢制作冷却旋盘3，为减小转轴12负重、增大散热效率，冷却旋盘3的厚度不应大于3mm。制作时，保证其边线与水平方向夹角α介于20°～80°之间，并根据需要确定是否进行电镀金、铂、银、铜薄层或使用金、铂、银、铜薄膜对冷却旋盘3上玻璃液滴落部位进行包覆，然后将制作好的冷却旋盘3安装在转轴12顶端并固定。

在冷却旋盘3内侧安装喷水板10，其形式为中空板打孔，喷水孔斜向上垂直于冷却旋盘3表面。喷水板10为中空、锥度与冷却旋盘3相同，喷水板10上对应冷却旋盘3玻璃液滴落部位的喷水孔密集度大于其它部位的喷水孔密集度。冷却旋盘3上设有与喷水板10及环形水槽5对应配合的圆环形挡水板4。

转轴12、传动轴13、传送带7、变速箱8和电机9构成旋转机构。转轴12下端与传动轴13联接，电机9通过变速箱8和传送带7与传动轴13连接。环形水槽5环绕转轴12。

打开万向轮锁扣，将备料装置底盘及安装好的部分移动至备料炉下方。将漏料管1设置在距冷却旋盘3顶部表面2～10cm位置。

采用不锈钢材料制作散气板2，其形式为中空板打孔或多根气管打孔后同向排列而成, 散气板2的孔向与冷却旋盘3表面垂直。将散气板2的散气方向设置为与冷却旋盘表面垂直，散气板2顶部与漏料管下端间距控制在2～5cm。

环形接料槽6设置在冷却旋盘3底部边沿的下方，环绕在环形水槽5外侧。

在进行熟料玻璃渣制备时，先开启电机9开关、散气板2的节气阀、喷水板10的节水阀，再逐渐升高漏料管1电流，当玻璃液从漏料管1中流出后会沿冷却旋盘3表面流动、降温、凝固，最后落入环形接料槽6，完成玻璃渣的干式制备。所述璃渣制备装置在使用过程中散气板2、喷水板10、环形水槽5、环形接料槽6处于固定状态，冷却旋盘3、挡水板4在转轴12和传动轴13的带动下持续旋转。

以下提供本发明的实施例，其仅用于解释和说明的目的，并不限制本发明。

实施例A：

制备牌号为H-FK61的氟磷玻璃，玻璃液流出温度760℃，采用309不锈钢材质制作冷却旋盘3，其边线与水平方向夹角α设置为60°，漏料管1底端距冷却旋盘3顶部表面5cm，散气板2顶部与漏料管1下端间距控制在2cm，采用中空板打孔的形式制作喷水板10，散气板2的氦气通入量为1.5L/min。所制备的玻璃熟料铁含量12ppm，比熔炼前配合料的铁含量增加5ppm。

实施例B：

制备牌号为H-FK69的氟磷玻璃，玻璃液流出温度1030℃，采用309不锈钢材质制作冷却旋盘，在玻璃液滴落位置包覆宽度为110mm、厚底为0.2mm的铂箔，冷却旋盘的边线与水平方向夹角α设置为50°，漏料管底端距冷却旋盘顶部表面6cm，散气板顶部与漏料管下端间距控制在3cm，采用多根水管打孔后同向排列的形式制作喷水板，散气板的氦气通入量为3.5L/min。所制备的玻璃熟料铁含量18ppm，比熔炼前配合料的铁含量增加3ppm。