作者介绍：陈金方，1963年12月出生，硕士研究生毕业，副教授。中国硅酸盐学会玻璃专业委员会窑炉专家。1985年7月上海建材学院无机非金属材料系玻璃专业毕业。1985年7月至1990年8月扬州玻璃厂技术科工作。1993年4月华东理工大学无机非金属材料系毕业,获硕士学位。现在江苏大学材料科学与工程学院工作。主要从事玻璃电熔化方面的研究和技术推广工作。设计了包括南非比勒陀利亚星光灯泡有限公司日产7吨的全电熔玻璃窑炉在内的电加热料道、电助熔窑炉、全电熔窑炉等数十多条生产线。作者通讯地址：镇江市丹徒路301号，江苏大学材料科学与工程学院，邮政编码：212013，作者联系电话：0511—8791451， 013951280541。作者网址：http://www.cjfglass.com

内容提要

本书可供玻璃厂的工程技术人员和有关的研究人员使用，也可作为高等院校学生的教材。

玻璃在高温时是一种电导体。熔融玻璃液含有碱金属钠、钾离子，它具有导电性能。当电流通过时，会产生焦耳热，若热量足够大，则可以用来熔化玻璃，这就是所谓“玻璃电熔”。  

1902年，沃尔克(Voelker)获准了一个基本专利，其内容是利用电流通过玻璃配合料产生的热来熔化玻璃。随着熔窑设计和电极的不断改进和发展，这种电熔方法得到广泛应用。1920～1925年，挪威的雷德(Raeder)使用石墨电极，成功地实现了玻璃的全电熔。1925年，瑞典的科尼利矶斯(Corneljus)用这种电熔窑生产琥珀色玻璃和绿色玻璃。该电熔窑采用薄层加料法，配合料浮在玻璃液表面。在电熔窑投产时，配以临时性的炉盖，当玻璃液位盖过电极，便撤去炉盖。所用的电极是大铁块，由于铁电极使玻璃着色，所以这种熔窑只能用于熔化有色玻璃，效果颇好。当时可达到1.40kWh/kg玻璃，所以这种作业在电能价格低的地区是可行的。这种电熔窑有些一直运行到最近几年。弗格森(Ferguson)在1932～1940年这一时期，采用“T”形电熔窑积极从事电熔的研究。

    第二次世界大战期间，瑞士的波来耳 (Borel)在电熔方面做了大量的研究发展工作，旨在解决燃料短缺的问题。波来耳的工作获得了成功，并由法国·圣哥本 (St.Gobain)公司加以推广，该公司还对电助熔做了实际的工作。

    二战以后人们开始对钼电极感兴趣，佩恩伯瑟(Penberthy)设计的电极系统使用钼棒，1952年玻璃工业开始广泛用于电助熔和全电熔。另一种是英国的格耳(Gell)和汉恩(Hann)于1956年提出的板状钼电极。

近20年来，玻璃电熔获得迅速推广。美国的瓶罐玻璃熔窑大约一半配备有电助熔，并且仍在不断增大，从早期的300kW增大到目前的800～1500kW。发展趋势仍未停止，现已有了超级电助熔。

目前全世界至少有100座全电熔窑，规模从4t/d至120t/d。每年都要增加若干座，其规模在电助熔和全电熔这两个方面都在扩展。

    近20年来，一种新概念即“混合熔化”，已日益受到重视。这种概念是：先在熔融的配合料内部通电加热生产大约一半产量的玻璃，再在配合料上方用燃料加热生产另一半产量的玻璃。其目的是要降低每吨玻璃所需热量的总成本，与此同时仍保持如电熔窑玻璃那样的质量。

    另一项主要的新发展是用电熔窑熔化铅晶质玻璃，供机器和手工生产高级餐具使用。大约在1964年棒状氧化锡电极投入工业应用，而且为这种电极发明了性能良好的电接触系统，为铅玻璃电熔建立了良好的基础。

    近20年来的第三项发展，是推广了电加热料道。

    第四项新发展是采用了“微型电熔窑”，用来生产优质玻璃，其熔化量可低到10kg/h。

近20年来的第五项发展，是日益重视对环境污染的控制。从这方面来讲，电熔工艺具有相当重要的意义。

电熔方法有许多突出的优点，热效率可以高达80%～85%，节省能源，没有污染，消除公害，改善劳动条件。熔制出的玻璃液成分均匀，产品质量高。生产过程便于实现自动化操作。因此，在国外玻璃电熔得到迅速的推广。

发达国家，玻璃电熔化已广泛应用于光学玻璃、硼硅酸盐玻璃、铅玻璃、氟化物玻璃、瓶罐玻璃以及纤维玻璃的生产，其工艺已趋成熟。

据鲁塞尔·布艾曼(Russel Burman)1979年估计，世界上将近半数的玻璃熔窑都将采用电熔技术。

    上个世纪60年代初期，我国玻璃纤维行业从研究池窑拉丝和代铂炉开始研究电熔工艺，至今已有几十年的历程。目前在制造平板玻璃、特种仪器玻璃、器皿玻璃的火焰池窑中采用电助熔，耗电量不多，但对提高产品质量，增加产量，改善劳动条件诸方面都有良好的效果，发展前途广阔。预计在今后几十年内许多火焰池窑将广泛采用电助熔。随着我国电力工业的发展，全电熔工艺的应用也会逐年增加。

    玻璃电熔与传统的火焰加热熔融炉相比有着很大的优势。由于利用玻璃液直接作为焦耳热效应的导电体，所以玻璃电熔化的热效率远高于火焰熔融炉。日出料量60t以上的玻璃电熔窑的热效率大于80%。另外，电熔窑的炉型结构简单，占地面积小，控制平稳且易操作，并减少了原料中某些昂贵氧化物的飞散与挥发，降低噪声和改善环境污染，稳定熔化工艺和提高产品质量等，这些都是燃料炉难以比拟的。

我国拥有丰富的水力资源，加上新建的核电站，为玻璃电熔技术的推广应用提供了能源基础。因此玻璃电熔是今后的发展方向之一。

本书分为四篇，第一篇讲述了玻璃电熔的基础知识，包括玻璃的导电行为，电极、供电与控制，电熔设备的电源选择、耐火材料等内容。

第二篇讲述了全电熔玻璃窑的基础理论、设计要点、烤窑方法、运行的注意事项等。对熔制钠钙玻璃、铅晶质玻璃、硼硅酸盐玻璃、氟化物玻璃、有色玻璃、玻璃纤维、瓷釉、电热坩埚窑、电熔日池窑、小型热顶电熔窑等10类典型的电熔窑进行了分类讲解（其中包括一些特种玻璃的小型电熔窑，汇编了已运行38座电熔窑的详细资料，几乎包括了所有品种的玻璃和所有类型的电熔窑）。

第三篇讲述了火焰池窑的电助熔的设计、电极排列、功率分布、操作要点。对硼硅酸盐玻璃、铅玻璃、有色玻璃、平板玻璃、玻璃球等池窑的电助熔进行了分类讲解。

第四篇讲述了料道电加热的基础理论、设计和操作要点。对硅碳棒、硅钼棒辐射电加热料道、通路的电加热、板状和棒状钼电极电加热料道、氧化锡电极电加热料道、混合式电加热料道、热套法电加热料道、料盆的电加热八类典型的电加热料道进行了详细的讲解。汇编了已运行的28条料道的详细资料（几乎包括所有的玻璃品种）。

本书可供玻璃厂的工程技术人员和有关的研究人员使用，也可作为高等院校学生的教材。

作者参阅了国内外大量的杂志，参考了许多学者的论文、论著，结合本人十多年来设计的数十条电熔窑（含电加热料道）的经验，编辑成书。对被引用材料的杂志社、论著和论文的学者表示衷心的感谢。在该书的编写过程中和玻璃电熔技术的推广过程中得到了我的导师－著名的玻璃窑炉专家孙承绪教授的精心指导，干大川教授对部分书稿提出了宝贵的意见，我的妻子余亦乐女士帮助打印了部分书稿，在此表示衷心感谢。

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