铅玻璃
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铅玻璃制造中铅的损失及预防方法

2020-10-01

一、氧化铅损失机理的分析

氧化铅在窑炉内的挥发机理,可以用气一液两相扩散动力学来说明。铅玻璃具有粘度小,表面张力低,挥发性高的特点,其中氧化铅较其它的氧化物的挥发率更高,物质分子不仅在气态、液态状态下存在扩散,而且在气态和液态之间存在着分子扩散,这种扩散的动力是由于不同的状态下存在着浓度差引起的.窑炉内的气液传质是一个动态的平衡过程,但仍然使用气液扩散平衡动力学。炉内的玻璃液可以认为是高粘度的液体.在炉内较高的温度下,假定炉内为密闭的容器,不对外进行热质交换。在高温下处于玻璃液表面的液态氧化铅的分子或离子,具有一定运动的能量,当这种能量足以脱离玻璃液面的束缚时,分子或原子脱离液面,进入窑炉空间气氛当中.如果氧化铅分子、离子的分压达不到气饱和分压时,铅分子、离子继续进入空间气氛中,直到气态铅分子、离子分压达到饱和分压时,建立一种平衡。经过分析,这种扩散理论不仅适用于氧化铅在玻璃窑炉的挥发,而且也适用于其他的易挥发氧化物如:氧化钾、氧化钠等,至于扩散的速度大小,应由每种氧化物的特性所决定。

剔除各中因素的影响和外界干扰,铅的挥发速度与温度成正比,与炉压成正比。由于火焰窑炉内是助燃空气不断吸入和烟气不断向外界排出的过程,永远也不可能使烟气中铅的分压其饱和气压的状态。因此,玻璃液面附近铅的挥发就是一个持续不断的过程.直到烟气的排出速度与窑炉吸入和产生的烟气速度在炉压不变的情况下达到平衡,而铅的挥发与之相伴随。另外,由于配合料中的氧化铅颗粒在炉内运动烟气的夹带下,一部分氧化铅小颗粒会不参加玻璃的熔化过程而直接进入熔化气氛当中,随着烟气沿烟道运动排出.

在实际的生产过程中,通过对氧化铅的投入和产出作物量衡算也可以说明这一点.如在某铅玻璃厂家生产含铅30%的玻璃窑炉,其氧化铅的挥发情况统计如表1。

由此可见,温度的降低有利于减少氧化铅的挥发量。部分氧化铅玻璃的生产企业已经认识到控制熔化温度对减少氧化铅损失的作用。

二、预防和处理过程

医用铅玻璃生产中所造成铅对环境的污染,除去由于配合料直接飞扬进入烟气的损失部分,另一个主要的途径是玻璃液中铅的挥发,所以减少炉气的排放量也可以减少铅向外界环境的排放。氧化铅在窑炉内的损失是由两个过程完成的,一是铅由玻璃液向炉气的扩散,另一个过程是排烟设备将烟气抽出窑炉,挥发的铅尘随烟气排出窑炉,经排烟设备进入大气中威胁环境质量.因此,对于铅玻璃的生产,只要减少炉气的排放量就会大大减少氧化铅的挥发损失。所以,对于铅玻璃炉的加热系统,引进富氧燃烧、全氧燃烧和电熔炉对于降低氧化铅损失是改进铅玻璃生产中铅损失的工艺趋势.其中电熔炉是较为理想的加热方式,它不需要助燃空气,使窑炉的排烟量降到较低,随烟气的排放损失的氧化铅最少。

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