射頻等離子體飛行熔化制備石英玻璃微球研究

王廣雷，謝 俊,2，蔡 棋，谷洛兵，徐 凱，韓建軍

(1.武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070; 2.海南大學南海海洋資源利用國家重點實驗室,海口 570228)

0 引 言

等離子體有著廣泛的用途[1-2]，包括陶瓷材料加工、超細粉制備、球化粉體、化學氣相鍍膜、離心霧化噴涂、提純以及廢棄物的處理等[3-6]。目前大多數玻璃是由典型的西門子型熔窯在空氣中以重油或天然氣為燃料而制備的，因為其可以大規模、連續性地熔制玻璃，這種類型的熔爐已經使用了140多年[7]，但其對化石原料的大量消耗以及較低的熱效率和溫室氣體的排放等對環境產生了較大的負面影響。目前，研究人員在提高能源效率和延長爐子壽命方面已進行了許多改進，例如通過使用更高效的燃燒器和更多的絕緣材料，改進爐子設計以及使用氧氣代替空氣[8-9]。然而，這些改進并未改變基礎技術，因此它們對節能和減少排放的影響是有限的。等離子體有著獨特的優點，其能量密度高、化學反應活性好、能夠快速地產生與熄滅且熱焓高[10]。然而將等離子體熔制技術用于玻璃原料熔化方面的報道卻很少。Yao等[11-13]采用射頻(RF)等離子體對12相交流電弧與氧氣燃燒爐的結合進行了研究;丁奇亮等[14]采用以直流電弧等離子體作為高溫熱源，對玻璃原料進行熔化性能研究；本文采用射頻等離子體對SiO2原料進行熔化，研究了不同原料粒徑、進料速率、分散氣體流量對SiO2原料在飛行熔化中熔化行為的影響。同時還采用了不同的分析方法對樣品的玻璃化程度、形貌、粒度分布進行了表征。……