[發明專利]一種玻璃電熔爐的啟爐方法及其應用

有效

• 申請號: 202111453377.9
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114031267B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 徐凱;方廣;趙修建
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C03B5/235
• 分類號: C03B5/235;C03B5/027
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李艷景

本發明公開了一種玻璃電熔爐的啟爐方法及其應用，包括以下步驟：1)向熔爐內投入由石墨粉和玻璃粉組成的導電啟動料，并利用鼓泡裝置使導電啟動料在爐內鋪開，保證導電啟動料與電極接觸；2)啟動電源，熔化導電啟動料形成熔池，完成啟動。本發明所述的啟爐方法操作便捷，啟爐時間短，不需對原有玻璃電熔爐結構進行改造，根據需要可隨時關停熔爐，實現熔爐的間歇式運行，可應用于核廢料及危險廢棄物玻璃固化電熔爐或生產日用玻璃的電熔爐。

技術領域

本發明屬于玻璃電熔爐技術領域，具體涉及一種玻璃電熔爐的啟爐方法及其應用。

背景技術

核電作為一種技術成熟的清潔能源，在世界各國得到廣泛應用，但核電的快速發展，也隨之帶來放射性廢物處理與處置的問題。玻璃固化技術因其工藝簡單、易于遠距離遙控操縱，以及玻璃固化體化學穩定性優異的特點，是目前國際上唯一工業應用的高放廢液處理技術。高放廢液玻璃固化已在美、法等國商業化運行，并逐漸向中低放廢物處理發展，如美國計劃玻璃固化漢福特場址的低活性廢物(Low-activity?waste)，韓國已開始利用玻璃固化技術處理核電廠產生的中低放廢物。

另一方面，我國工業化進程發展迅速，由此產生的危險廢棄物(如垃圾焚燒飛灰、電子廢棄物、電鍍污泥等)急劇增多，其所含的毒害元素(Pb,Cd,Cr,Cu,Zn,等)極易隨雨水流入生物圈，造成嚴重的生態環境破壞。玻璃固化可通過高溫分解危險廢棄物中的有害有機物，將無機毒害元素安全固化在玻璃網絡結構中，阻止毒害元素的遷移，所形成的致密穩定玻璃態渣可作為建筑材料的骨料，資源化利用。

焦耳加熱玻璃電熔爐因工藝流程簡單、熔融效率高、熔爐壽命長，不僅是當前應用最廣泛的核廢料及危險廢棄物玻璃固化工藝，也是生產日用玻璃的主流工藝，其原理是利用高溫熔融態玻璃呈電導的特性，電流通過浸沒在玻璃液中的電極，在玻璃熔池中產生焦耳熱，從而熔化熔池頂部的物料層(冷帽)。因此電熔爐啟動時，需首先借助如硅碳棒、硅鉬棒及熱等離子火炬(中國申請專利號：202010380893.2)等外部熱源，熔化爐內固態啟動料，待固態啟動料熔化后，電極通電，完成啟動。輻射條件下，外部熱源部件更換操作極其困難，因此熔爐一旦啟動，很少關停，即使遇到外部設施檢修，需要停止投料，電極也處于通電狀態，以維持爐內玻璃保持熔融態，即電熔爐的空轉(Idling)保溫。空轉保溫時，爐內玻璃液溫度一般保持在800至1000℃之間，此時玻璃熔池頂部已無冷帽層覆蓋，Na、B等元素及Cs、Tc等核素極易揮發，影響玻璃熔體化學組成，并增加尾氣處理負擔。此外，空轉保溫時間長則幾月，短則幾天，不但極大浪費了能源，而且嚴重降低了耐火材料的有效使用率。

發明內容

為了克服玻璃電熔爐現有啟爐程序復雜的問題，本發明的目的在于提供一種簡便的玻璃電熔爐啟爐方法，常溫下通過電極與導電啟動料通電產生熱量，熔化啟動料，從而避免了現有啟爐方法中外部熱源的使用，簡化了啟爐裝置及步驟，可依據實際運行情況，隨時啟停。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

提供一種玻璃電熔爐的啟爐方法，該啟爐方法基于原有玻璃電熔爐結構及裝置，包括如下步驟：

1)向電熔爐腔內加入導電啟動料并鋪開，保證導電啟動料與電極接觸；其中所述導電啟動料由石墨粉和玻璃粉組成；

2)啟動電源，通過導電啟動料產生的焦耳熱及石墨粉燃燒產生的熱量，熔化導電啟動料形成熔池，完成啟動。

按上述方案，所述步驟1)中，所述導電啟動料中，按質量百分比計，所述石墨粉占比大于10wt％，所述玻璃粉占比大于60wt％。優選地，導電啟動料中，按質量百分比計，所述石墨粉占比為20～40wt％，所述玻璃粉占比為60～80wt％。

按上述方案，所述玻璃粉化學組成與目標玻璃產品成分一致或相近。

按上述方案，所述石墨粉粒徑小于30微米，所述玻璃粉粒徑范圍為30～150微米；石墨粉粒徑小于玻璃粉，二者充分混合后，有助于調節混合料的電阻率。