玻璃配合料粒度对导热性能的影响研究

• 作 者: 胡开文[1]韩建军[1]谢俊[1]赵修建[1]吕鑫[2]吕在国[2]
• 机 构: 硅酸盐建筑材料国家重点实验室(武汉理工大学) 湖北武汉430070
• 出 处: 第七届中国功能玻璃学术研讨会暨新型光电子材料国际论坛
• 发表日期: 2014年期

　　配合料导热性能是影响玻璃生产能耗的决定性因素,通过配合料微观结构设计控制研究,提高配合料热传递能力,有助于促进料层温度的整体均匀性,提高配合料熔化速率(见图1).以玻璃配合料主要成分硅砂为例,通过研磨处理改变配合料粒度构成,并对配合料导热性能进行测试,研究分析配合料粒度对导热性能的影响规律.实验采用Hot Disk热常数分析仪.实验结果表明：不同硅砂粒度配合料的导热系数、热扩散系数均成呈抛物线变化,导热系数大能提高热量径向传递能力(表1.Pr.Depth所示),缩小料层上下表面的温差,促进料层温度的整体均匀性,缩短配合料熔化时间.由于气相的导热系数通常均小于固相导热系数,硅砂粒度较大,配合料孔隙率增大而降低热传递能力,表现为散体颗粒、气体等热传递能力的耦合作用；当硅砂过细时,固体颗粒接触点增多,封闭孔隙增多,热流经过连续相的机会增多,从而导致整体热导率降低.且硅砂未经研磨,颗粒形状不规则、粒度大等原因可导致配合料均匀性差,吸附、挟带气体量多,导热系数小导致配合料表面瞬间烧结影响配合料内部的熔化反应和气体逸出.进一步对三组配合料熔化效果进行DSC/TG测试.结果表明：硅砂未经研磨的配合料在600℃前,质量变化较大,受热后挟带气体逸出(CO2,M=44,88.7℃),而导热系数高则有助于配合料整体烧结和硅酸盐反应(H2O,M=18,86.6℃)；当温度升至600℃-1000℃时,导热系数大的配合料,熔化反应CO2 (M-=44)离子强度最高,表明熔化反应、气体逸出更彻底(见表1).而料粒过细则易过早形成熔体,粘度增大阻碍气泡的逸出,且气泡的成长和逸出容易对相邻熔融硅砂产生簇聚作用,影响玻璃熔化效果,说明配合料粒度及粒度范围控制对玻璃熔化的传热效率具有决定性作用,且影响澄清效果和产品质量.因此,通过硅砂研磨处理,对配合料微观结构实施有效的调控设计(如粒度及级配等),不仅能提高玻璃配合料热传递能力和反应速率,降低能耗,还能有助于气体逸出,提高玻璃澄清效果.