本發(fā)明屬于玻璃材料領(lǐng)域，具體涉及一種超大口徑高溫集熱管專用玻璃及用其制備玻璃管的方法。
背景技術(shù)：
大口徑高溫集熱管是槽式光熱發(fā)電技術(shù)中的關(guān)鍵核心器件，其性能將決定光熱轉(zhuǎn)換效率。其構(gòu)造為內(nèi)管是不銹鋼管，不銹鋼管兩端連接有金屬膨脹節(jié)，膨脹節(jié)材質(zhì)多為鎢、鉬、可伐合金材料，金屬管外表面需要鍍高吸收低發(fā)射膜，加強(qiáng)內(nèi)管的能量吸收作用；外管為透明玻璃管材料，要求其光譜透率好，化學(xué)穩(wěn)定性和抗曝曬性好。將集熱管不銹鋼內(nèi)管與玻璃外管通過金屬膨脹節(jié)連接在一起，使之內(nèi)外管之間形成真空，可有效阻絕了吸收在內(nèi)管介質(zhì)中的熱量外溢，因此要求金屬管與玻璃管之間具有較好的氣密性。
傳統(tǒng)玻璃材料為了追求優(yōu)良的熔化澄清效果，大量使用氧化砷、氧化銻、氧化鈰，會(huì)導(dǎo)致抗曝曬性能差，容易產(chǎn)生黃變，影響透光率，如果用于集熱管，將導(dǎo)致熱量收集能力的下降；同時(shí)氧化砷、氧化銻也是歐盟明令限制使用的成份，其不符合環(huán)保要求。集熱管用玻璃管一般都需要進(jìn)行熱加工封接工藝，首先，含有氧化砷、氧化銻的玻璃管因火焰的還原氣氛會(huì)導(dǎo)致表面發(fā)黑；其次使用硫酸鹽作為澄清劑的玻璃內(nèi)由于殘留的SO3會(huì)生成小氣泡，甚至更大，將導(dǎo)致玻璃封接處的機(jī)械強(qiáng)度及性能變差，如果使用氟化物作為澄清劑，會(huì)對(duì)窯爐耐火材料產(chǎn)生較大的侵蝕，并且澄清效率較低，同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染；再者，槽式光熱發(fā)電用集熱器是長(zhǎng)期在自然環(huán)境下使用，要求其化學(xué)穩(wěn)定性極佳，應(yīng)避免其玻璃表面產(chǎn)生風(fēng)化現(xiàn)象，以防對(duì)太陽(yáng)光譜透過率的影響。
因此，超大口徑高溫集熱管所使用的玻璃至少應(yīng)具備優(yōu)異的封接性、高防曝曬性、高機(jī)械強(qiáng)度和高化學(xué)穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種超大口徑高溫集熱管（直徑100~350mm）專用玻璃；本發(fā)明的第二目的在于提供一種制備高溫集熱管用玻璃管的方法。該超大口徑高溫集熱管專用玻璃封接性好、防曝曬性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性高。
本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種高溫集熱管專用玻璃，通過如下重量份的原料制備而成：石英砂，30~60份；硼砂，10~30份；硼酸，5~10份；氫氧化鋁，1~8份；硝酸鉀，1~8份；碳酸鉀，1~8份；氧化鈰，0.5~5份；氧化鈹，1~3份；氧化鎂，0.6~0.8份；碎玻璃，10~20份；氧化鈣和氧化錫共7~9份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為6~8:1。
進(jìn)一步地，所述的高溫集熱管專用玻璃通過如下重量份的原料制備而成：石英砂，45份；硼砂，20份；硼酸，7.5份；氫氧化鋁，4.5份；硝酸鉀，4.5份；碳酸鉀，4.5份；氧化鈰，2.5份；氧化鈹，2份；氧化鎂，0.7份；碎玻璃，15份；氧化鈣和氧化錫共8份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為7:1。
進(jìn)一步地，所述的高溫集熱管專用玻璃通過如下重量份的原料制備而成：石英砂，30份；硼砂，10份；硼酸，5份；氫氧化鋁，1份；硝酸鉀，1份；碳酸鉀，1份；氧化鈰，0.5份；氧化鈹，1份；氧化鎂，0.6份；碎玻璃，10份；氧化鈣和氧化錫共7份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為6:1。
進(jìn)一步地，所述的高溫集熱管專用玻璃通過如下重量份的原料制備而成：石英砂，60份；硼砂，30份；硼酸，10份；氫氧化鋁，8份；硝酸鉀，8份；碳酸鉀，8份；氧化鈰，5份；氧化鈹，3份；氧化鎂，0.8份；碎玻璃，20份；氧化鈣和氧化錫共9份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為8:1。
一種利用上述高溫集熱管專用玻璃制備玻璃管的方法，包括如下所述的制備步驟：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法將玻璃液加熱，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由牽引機(jī)拉制成高溫集熱管用的玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
優(yōu)選地，步驟S2具體為：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗。
優(yōu)選地，步驟S3具體為：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明提供的超大口徑高溫集熱管專用玻璃封接性好、防曝曬性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，適合用于制備優(yōu)質(zhì)高能效的高溫集熱管用玻璃管，有助于提高光熱轉(zhuǎn)換效率。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明保護(hù)范圍。盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
本發(fā)明的碎玻璃可以使用玻璃管制備過程產(chǎn)生的殘次品制成，將殘次品粉碎即可。
實(shí)施例1：高溫集熱管專用玻璃及玻璃管的制備
原料重量份比：
石英砂，45份；硼砂，20份；硼酸，7.5份；氫氧化鋁，4.5份；硝酸鉀，4.5份；碳酸鉀，4.5份；氧化鈰，2.5份；氧化鈹，2份；氧化鎂，0.7份；碎玻璃，15份；氧化鈣和氧化錫共8份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為7:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例2：高溫集熱管專用玻璃及玻璃管的制備
原料重量份比：
石英砂，30份；硼砂，10份；硼酸，5份；氫氧化鋁，1份；硝酸鉀，1份；碳酸鉀，1份；氧化鈰，0.5份；氧化鈹，1份；氧化鎂，0.6份；碎玻璃，10份；氧化鈣和氧化錫共7份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為6:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例3：高溫集熱管專用玻璃及玻璃管的制備
原料重量份比：
石英砂，60份；硼砂，30份；硼酸，10份；氫氧化鋁，8份；硝酸鉀，8份；碳酸鉀，8份；氧化鈰，5份；氧化鈹，3份；氧化鎂，0.8份；碎玻璃，20份；氧化鈣和氧化錫共9份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為8:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例4：高溫集熱管專用玻璃及玻璃管的制備
原料重量份比：
石英砂，45份；硼砂，20份；硼酸，7.5份；氫氧化鋁，4.5份；硝酸鉀，4.5份；碳酸鉀，4.5份；氧化鈰，2.5份；氧化鈹，2份；氧化鎂，0.7份；碎玻璃，15份；氧化鈣和氧化錫共8份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為6:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例5：高溫集熱管專用玻璃及玻璃管的制備
原料重量份比：
石英砂，45份；硼砂，20份；硼酸，7.5份；氫氧化鋁，4.5份；硝酸鉀，4.5份；碳酸鉀，4.5份；氧化鈰，2.5份；氧化鈹，2份；氧化鎂，0.7份；碎玻璃，15份；氧化鈣和氧化錫共8份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為8:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例6：對(duì)比實(shí)施例
原料重量份比：
石英砂，45份；硼砂，20份；硼酸，7.5份；氫氧化鋁，4.5份；硝酸鉀，4.5份；碳酸鉀，4.5份；氧化鈰，2.5份；氧化鈹，2份；氧化鎂，0.7份；碎玻璃，15份；氧化鈣和氧化錫共8份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為5:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例7：對(duì)比實(shí)施例
原料重量份比：
石英砂，45份；硼砂，20份；硼酸，7.5份；氫氧化鋁，4.5份；硝酸鉀，4.5份；碳酸鉀，4.5份；氧化鈰，2.5份；氧化鈹，2份；氧化鎂，0.7份；碎玻璃，15份；氧化鈣和氧化錫共8份，所述氧化鈣和氧化錫的重量份之比為9:1。
制備方法：
步驟S1，原料配制：將各原料混合均勻得到配合料，輸送至玻璃熔制工序的熔爐前；
步驟S2，玻璃熔制：將配制好的配合料加入玻璃熔爐，用全電熔的方法，將玻璃液加熱到1400~1600℃，完成玻璃的熔化、澄清、均化，再通過流液洞、上升道、料道，將玻璃液冷卻至1200~1300℃后，流入料碗；
步驟S3，玻璃管成型：料碗玻璃液通過端頭后，由垂直牽引機(jī)拉制成Φ100~350mm的高溫集熱管用玻璃管；
步驟S4，精切圓口：將拉制成型的玻璃管按設(shè)計(jì)的規(guī)格要求，采用玻璃管切割裝置進(jìn)行切割后，再輸送到專用圓口機(jī)上燒圓；
步驟S5，檢驗(yàn)包裝：產(chǎn)品經(jīng)退火爐退火，檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)。
實(shí)施例8：效果實(shí)施例
分別測(cè)試實(shí)施例1~7高溫集熱管專用玻璃的封接性、防曝曬性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。
封接性能評(píng)價(jià)：潤(rùn)濕角測(cè)量是將玻璃研磨成粉末壓制Φ4×6mm柱放于金屬材料（鎢、鉬、可伐合金等）上進(jìn)行加熱過程，在燒結(jié)過程中觀察和度量潤(rùn)濕角度，用于評(píng)價(jià)玻璃與金屬的封接性能，若潤(rùn)濕角度小于21°，則表明潤(rùn)濕性能優(yōu)良。
防曝曬性評(píng)價(jià)：制作1mm厚度玻璃雙面鏡面拋光，紫外線照射前，測(cè)試光譜透光率為80％時(shí)的波長(zhǎng)，然后放置于功率40W，主波長(zhǎng)254nm紫外燈的正下方200mm處，照射120min，然后在測(cè)試前的波長(zhǎng)位置再次測(cè)量其透過率，ΔT越小，即玻璃抗曝曬性越好。
機(jī)械強(qiáng)度評(píng)價(jià)：機(jī)械強(qiáng)度主要以考察玻璃的抗折強(qiáng)度來評(píng)價(jià)其抗受自然環(huán)境的外界沖擊的影響，抗折強(qiáng)度大證明其韌性較好，不易破損?？拐蹚?qiáng)度評(píng)價(jià)參考GB/T3810.3-2006標(biāo)準(zhǔn)，玻璃樣品制備斷面尺寸大于10×10mm，樣品長(zhǎng)度大于80mm，樣品需要嚴(yán)格退火，去除應(yīng)力，玻璃表面不予任何加工。
結(jié)果實(shí)施例1~7制備的高溫集熱管專用玻璃均具有良好的防曝曬性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，但是，實(shí)施例6、7的封接性能相對(duì)較差，各實(shí)施例潤(rùn)濕角度如下：
實(shí)施例1，15°；實(shí)施例2，18°；實(shí)施例3，17°；實(shí)施例4，18°；實(shí)施例5，17°；實(shí)施例6，24°；實(shí)施例7，25°。
結(jié)果表明，本發(fā)明提供的超大口徑高溫集熱管專用玻璃封接性好、防曝曬性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，適合用于制備優(yōu)質(zhì)的高溫集熱管用玻璃管，有助于提高光熱轉(zhuǎn)換效率。
上述實(shí)施例的作用在于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍。