太阳能高硼硅玻璃管生产工艺
培训资料
山东泰和光能有限公司
2009年9月16日
目录
一、玻璃基础知识
1.玻璃的定义
玻璃是在熔融时能形成连续网络结构的氧化物（如氧化硅、氧化硼、氧化磷等），其熔融体在冷却过程中黏度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐无机非金属材料。
2.玻璃的性质
玻璃与结晶状态不同，它的质点的排列仅在短距离内呈规则性，超过一定距离，排列的规则性逐渐消失而形成无规则性，因此，玻璃具有各向同性，即在不同的方向上具有相同的性质。
（1）光学性质
玻璃的光学性质主要从折射率，色散率，反射率以及透过率四个方面考量。
a 折射率
当光从一种介质进入到另一种介质时，在两种介质的界面处，一部分光进入到另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象称为光的折射。折射率是物质光学性质中最基本的性质。对透明玻璃，特别是光学玻璃，折射率是玻璃使用过程中最重要的物理性质。
b 色散率
多列波在媒质中传播，它们的频率不同，传播的速度亦不同，这种现象叫色散。对于光波，复合光通过三棱镜等分光器被分解为各种单色光的现象，叫做光的色散。不同波长的光线玻璃具有不同的折射率，将折射率对波长作图，可得玻璃的色散曲线。
c 反射率
当光从一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上，一部分光被反射回原来的介质中，这种现象叫做光的反射。镜面反射率取决于反射光线的介质
的折射率及入射角。反射又分为镜面放射和漫反射。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，因面上凹凸不平，造成反射光线向不同的方向无规则的反射，这种现象叫做漫反射。漫发射光是指从光源发出的光进入样品内部，经过多次反射，折射，散射及吸收后返回样品表面的光。漫反射的测量在提取样品组成和结构信息方面更为直接可靠。
d 透过率
强度为I
0的光束通过玻璃，强度降为I，它们的比值I
/I称为透过率。透
过率高说明玻璃透光性能较好。
（2）热学性质
一般来讲，材料的热学性质主要包括:热容、热膨胀、导热性、热稳定性等。玻璃的热容随温度上升而增加。在转变温度 (T
g
)以下，热容的增加不显著；温
度升至T
g
以上时，热容迅速增加；熔融态玻璃的热容随着温度的上升而急剧增
加。玻璃的热胀系数主要由玻璃的化学组成决定，Na
2O和K
2
O显著地提高热胀系
数；石英玻璃的热胀系数最小;增加SiO
2
的含量可获得低热胀系数的玻璃。玻璃是热的不良导体，当玻璃突然遇冷时，常常因收缩差异引起的体积效应造成局部或表面张应力，致使玻璃破裂。能经受急剧的温度变化而不破裂的性能称为玻璃的热稳定性，它主要取决于玻璃的热胀系数、弹性模量和强度。钠钙玻璃热胀系数大，耐急冷急热能力差;硼硅酸盐玻璃热胀系数小，耐急冷急热能力强，称为耐热玻璃；热胀系数最低的石英玻璃，热稳定性最好。
（3）电学性质
在室温下玻璃是电的绝缘体,当玻璃被加热时,其导电性能随温度升高而明显增强.熔融状态下的玻璃完全变成了导电体。玻璃电熔是将电流通过电极引入玻璃液中,通电后两电极间的玻璃液在交流电的作用下产生焦耳热,从而达到熔化和调温的目的。
玻璃导电性与温度有一定的相关性，在生产玻璃需要温度很高，用热电偶测量困难时可采用测量玻璃液导电率的方式来控制玻璃液的温度。
3.高硼硅玻璃
高硼硅3.3玻璃是玻璃的一种，其成分中SiO
2>80%，B
2
O
3
>12%，平均线热膨
胀系数(20-300度)为α=(3.3±0.1)×10-6k-1，由此得名。高硼硅3.3玻璃的特点是：一级抗水解性能：耐水性能：在98度时耐水性为一级，在121度时耐水
性为二级；化学稳定性高：耐碱性能:A2级，耐酸性能Na
20≤100μgm
-2
；耐高
温冲击：可以耐受230度的高温冲击而不会炸裂；玻璃机械性能好，耐用，耐冲击；太阳照射累计100小时后，其太阳透射比不会下降。
二、工艺流程
玻璃制造工艺分为熔融法和非熔融法。熔融法是传统的制造方法。工艺流程为：原料预加工、配合料制备、熔制、成型、退火和后加工，即得成品。工业化生产普通玻璃多用熔融法。对于不同形状的玻璃制品，常用的玻璃成型方法有吹制法、压制法、拉引法、浇筑法、压延法等。玻璃的后加工分为冷加工、热加工和化学处理三大类。冷加工包括研磨抛光、切割、喷砂、钻孔。热加工包括烧口、火抛光、火切割、火钻孔、真空成型和玻璃灯工。
硼硅3.3玻璃管具有熔化温度高、易挥发、易分层、易分相等特殊性，一般的生产工艺方法为：
配合料混合均匀后加送入电熔窑内，熔化好的玻璃液经流液洞进入上升道、料道，玻璃液在料道经溢流排泄掉表层废料，将均化好、满足成型温度的玻璃液供给供料机，再经匀料筒、吹气杆、料碗、端头进入真空跑道、保温跑道、激光检测、水平拉管机成型，然后经分选机、梳理机分拣合格玻璃管，最后经人工包装后，运输入库。
工艺流程图如下：
玻璃管生产简图电熔窑
供料道真空跑道保温跑道
拉管机
切断机
三、主要原材料及要求
生产高硼硅3.3玻璃的主要原材料有：石英砂，五水硼砂，硼酸，食盐，氢氧化铝，碎玻璃。
1石英砂
石英砂又称硅砂，引入二氧化硅的原料。主要由SiO
2
(质优者可达99%以上)
组成，并含少量的Al
2O
3
、CaO、MgO、K
2
O、Na
2
O、TiO
2
和Fe
2
O
3
等。其中，Fe
2
O
3
是
有害成分，它能使玻璃着色而降低透明度。某些石英砂还含有CrO
3
，它是一种着
色能力比Fe
2O
3
强30-50倍的着色剂，使玻璃着成绿色。TiO
2
使玻璃着成黄色。
因此，在制造无色玻璃制品时，应控制这些氧化物的含量。SiO
2
是形成玻璃的最
主要成分，它以硅氧四面体[Si0
4
]的结构组成不规则的连续网络结构，从而形成
玻璃的"骨架"，因此又称为玻璃形成体氧化物。SiO
2
本身就可形成玻璃，即石英玻璃。引入二氧化硅可以提高玻璃的熔制温度、黏度、化学稳定性、热稳定性、
硬度和机械强度，但同时又能降低玻璃的热胀系数和密度。SiO
2
的缺点是熔点高、黏度大，导致玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加。
石英砂的颗粒组成与颗粒大小对原料制备、玻璃熔制、有重要影响，因此是评价其质量的重要指标。在同一份石英砂中颗粒大小不同，其铁、铝氧化物含量也不相同，粒度越小其铁铝含量越高。
SiO
2
相对分子量60.06，密度2.4－2.5g/m3。
石英砂的技术要求
化学成分 SiO
2
＞99％
Fe
2O
3
＜0.04％
粒度范围 32－150目
150目以下超细粉≤10% 32目以上≯0%
