淺談玻璃配合料的質(zhì)量控制

淺談玻璃配合料的質(zhì)量控制

配合料的制備聯(lián)合材料的制備是玻璃生產(chǎn)過(guò)程中最重要的過(guò)程之一。配合料的好壞,直接影響到玻璃的熔化效率和成品玻璃的質(zhì)量,其穩(wěn)定性和均勻性對(duì)玻璃的產(chǎn)質(zhì)量具有決定性的作用。優(yōu)質(zhì)的配合料是高效熔化優(yōu)質(zhì)玻璃和降低熱耗的重要的先決條件。影響配合料的因素是多方面的,任何一種因素的變化都會(huì)對(duì)配合料的質(zhì)量造成波動(dòng),而最重要的因素就是原料的質(zhì)量以及配合料制備的工藝管理。配合料是由各種原料經(jīng)過(guò)加工、準(zhǔn)確稱量、混合而得到的,玻璃制品上的缺陷如氣泡、波筋、砂粒、條紋等,在很大程度上是由于原料及配合料制備過(guò)程中造成的。因此,在玻璃生產(chǎn)過(guò)程中,必須嚴(yán)格控制原料的質(zhì)量,并強(qiáng)化原料的工藝管理。1原材料的質(zhì)量1.1控制原料質(zhì)量關(guān)優(yōu)質(zhì)的配合料首先基于各種原料化學(xué)組成的穩(wěn)定,即要嚴(yán)格控制各種原料的成分,使成分的波動(dòng)控制在工藝允許的波動(dòng)范圍內(nèi)。要求原料的有效氧化物含量要高,有害雜質(zhì)少,難熔重金屬氧化物的含量極小,而且氧化物含量的波動(dòng)要小。在控制成分的同時(shí),要嚴(yán)格把住原料外觀質(zhì)量關(guān),防止帶有大量泥土的小塊料進(jìn)廠。對(duì)進(jìn)廠的原料,要嚴(yán)格遵循分堆碼垛、橫碼豎切、先來(lái)先用的原則,以利于原料成分的穩(wěn)定一致。在使用過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)原料組分的分析,要求同一批料中的化學(xué)組成波動(dòng)要小,相鄰兩批原料的化學(xué)組成波動(dòng)也不能太大,使成分波動(dòng)控制在工藝允許的波動(dòng)范圍內(nèi),并且要將分析結(jié)果與實(shí)際玻璃成分進(jìn)行對(duì)照分析,判斷各種原料成分的波動(dòng)趨向和幅度,及時(shí)調(diào)整小料方,以更有效地控制玻璃成分的穩(wěn)定,防止由于原料成分的波動(dòng)而影響配合料的穩(wěn)定,從而影響到玻璃的均勻性。為了制備優(yōu)質(zhì)的配合料,我們對(duì)原料的化學(xué)組成及允許的波動(dòng)范圍作如表1的要求。1.2配合料水分隨配合比的變化進(jìn)廠的各種原料都具有一定的吸水性,因而都含有大小不等的水分,而且這些水分隨時(shí)都在變化,尤其是精砂、純堿、芒硝等原料的水分變化不僅快,而且變化的量也相當(dāng)大。精砂的水分波動(dòng)范圍一般在5%～10%之間,最大時(shí)含水率可達(dá)20%以上,我們要求進(jìn)配料倉(cāng)的精砂含水率在4.5%。按我們目前的配料量計(jì)算,精砂水分每波動(dòng)1%,最多時(shí)相當(dāng)于一車料多加30kg的精砂,影響玻璃成分中SiO2含量約0.18%。純堿的含水率最大時(shí)約為10%,最小時(shí)則不到1%。純堿水分每波動(dòng)1%,將影響玻璃成分中Na2O含量約0.1%?？梢?jiàn)水分的波動(dòng)將嚴(yán)重影響到配合料的質(zhì)量,必須嚴(yán)格控制。目前,我們對(duì)配合料水分的測(cè)定采用離線檢測(cè)法,依靠人工取樣進(jìn)行分析,這樣測(cè)得的水分不能真實(shí)地反映配料時(shí)原料的含水率,其分析結(jié)果具有一定的滯后性。為了使分析結(jié)果與配料時(shí)的水分盡量接近,不僅要保證有效的取樣次數(shù),還要按規(guī)定及時(shí)取樣、及時(shí)分析。當(dāng)水分波動(dòng)較大時(shí),要適當(dāng)增加水分的檢測(cè)次數(shù)。若能采用水分在線自動(dòng)分析,則測(cè)定的水分就更接近于配料時(shí)的水分值,而且還能計(jì)算出配合料應(yīng)加入的水分,不僅可保證配合料的濕度和均勻性,還能更好地消除原料水分波動(dòng)對(duì)配合料質(zhì)量的影響,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。1.3顆粒及配合料粒度原料粒度的大小及分布直接影響到配合料的均勻性。若想得到均勻的配合料,除了同一種原料的粒度分布要合理之外,各種原料之間的粒度分布也要合理匹配,才能使配合料的分層降低到最低程度,使配合料的均勻性達(dá)到最佳狀態(tài)。浮法玻璃配合料的主要原料為精砂,占配合料總量的60%左右,因而精砂顆粒大小及顆粒組成的均勻程度對(duì)于配合料的混合均勻、分聚、熔融和玻璃液的均化速度以及對(duì)減少玻璃原板的外觀缺陷具有重要影響。精砂顆粒太大時(shí),會(huì)使熔化困難,甚至將未熔融的砂粒帶到玻璃板上;顆粒較小而均勻時(shí),砂粒與助熔劑有充分的接觸面積,容易混合均勻,不易分層,有利于熔化和均化;顆粒太小時(shí),會(huì)形成砂子蛋,使配合料不均勻。砂粒的熔化速度與其比表面積成正比地增長(zhǎng)。顆粒為0.1mm時(shí)的熔化速度比0.2mm時(shí)大1倍,而<0.1mm的顆粒會(huì)很快地熔融成一層膜,阻止了內(nèi)部氣泡的升起。精砂的顆粒一般在0.1～0.9mm之間,它是配合料中熔化速度最慢的原料,熔化溫度高達(dá)1710℃,而且其用量最多,因此,當(dāng)硅砂的粒度確定后,其他各種原料的粒度應(yīng)以其為基準(zhǔn)。20世紀(jì)60年代,國(guó)際玻璃行業(yè)研究配合料動(dòng)態(tài)反應(yīng)的一項(xiàng)成果是加大碳酸鹽類原料(主要是白云石、石灰石)的粒度≮3mm,這一方面可以減少細(xì)粉的含量,另一方面還有利于硅酸鹽反應(yīng)過(guò)程中初生液相對(duì)難熔硅質(zhì)原料的潤(rùn)濕褐包裹,從而提高熔化效率,而且在熔制后期生成大量的CO2氣體,有利于玻璃液的澄清。這是因?yàn)樵诓Ａ纬蛇^(guò)程中,白云石、石灰石開(kāi)始反應(yīng)的溫度遠(yuǎn)低于硅質(zhì)原料,如果其顆粒稍大一些,在玻璃熔融的初期,它能阻滯碳酸鹽的分解,這對(duì)原料的熔化是有利的;而在熔化中期,它能促進(jìn)初生液相偏硅酸鈉的生成,加速配合料的熔化速度;到熔化后期階段,由于它們的急速分解所釋放出來(lái)的氣體的反復(fù)作用,又可大大加速玻璃液的澄清和均化。該理論已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了充分驗(yàn)證。純堿是玻璃行業(yè)用量較大的化工原料,其粒度對(duì)配合料的均勻性及熔化效率、窯爐壽命具有至關(guān)重要的作用。重堿的容重較大,其顆粒與精砂顆粒相近,在配合料的混合、輸送過(guò)程中,它們的運(yùn)動(dòng)形式具有類似的特征,可以降低配合料的分層。另外,重堿配合料的氣孔率低、導(dǎo)熱性好,能使配合料的熔化加快而且完全。使用輕質(zhì)堿作原料進(jìn)行配料時(shí)易結(jié)團(tuán),難以混合均勻,輕質(zhì)堿的飛揚(yáng)還會(huì)對(duì)熔窯大碹和蓄熱室的格子體造成嚴(yán)重的侵蝕和堵塞。所以,使用重堿代替輕堿是提高配合料質(zhì)量和減少堿塵的措施之一。2配合料的制備過(guò)程優(yōu)質(zhì)的原料是制備優(yōu)質(zhì)配合料不可或缺的因素之一,而另一個(gè)關(guān)鍵因素則是配合料制備過(guò)程的精度控制,主要包括稱量和混合這兩個(gè)工藝過(guò)程。隨著我國(guó)浮法玻璃工業(yè)的發(fā)展,為滿足高品質(zhì)玻璃對(duì)配合料精度及混合均勻度的要求,必須加強(qiáng)稱量系統(tǒng)及混合系統(tǒng)的工藝管理。2.1控制量、通過(guò)磁振動(dòng)去料及計(jì)量提高稱量的準(zhǔn)確性,不僅要有高精度的電子秤,而且要將電子秤、料倉(cāng)和喂料器視為一個(gè)有機(jī)的整體,只有在三者的功能都正常的情況下,才能做到稱量的準(zhǔn)確。因?yàn)橹挥辛蟼}(cāng)中的原料能均勻、規(guī)則地從出口通暢流出,喂料器才能正常工作。我公司目前使用電磁振動(dòng)給料器給料,由于減少了因噴料而產(chǎn)生錯(cuò)料和不合格料的發(fā)生,而且配以微機(jī)自動(dòng)控制的減量稱量法進(jìn)行稱量,使配合料的稱量準(zhǔn)確度大大提高。在使用過(guò)程中,還應(yīng)建立一些質(zhì)量保證措施,堅(jiān)持正常化、制度化的電子秤校驗(yàn)制度、檢修制度、自檢自查制度,保證稱量精度符合工藝要求。當(dāng)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)配合料平均值比料單設(shè)定值連續(xù)偏低或偏高時(shí),要對(duì)有關(guān)秤及時(shí)進(jìn)行重載校驗(yàn),提高稱量設(shè)備的可靠性。2.2配合料的混合、溫度準(zhǔn)確稱量的原料必須經(jīng)過(guò)有效的混合才能制得均勻的配合料。當(dāng)配合料的均勻性達(dá)不到要求時(shí),將會(huì)引起玻璃成分的波動(dòng),玻璃板面上就會(huì)出現(xiàn)玻筋、結(jié)石、線道等明顯的缺陷。即使在窯內(nèi)采取提高溫度、加強(qiáng)熔化、利用攪拌等措施,也不能徹底消除由于配合料混合不均而造成的玻璃成分的波動(dòng)。為了使配合料混合均勻,首先要嚴(yán)格控制混合時(shí)間。如果混合時(shí)間過(guò)短,原料的混合質(zhì)量得不到很好的改善;若混合時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則可能產(chǎn)生分層現(xiàn)象。實(shí)踐表明,采用濕式混合,混合時(shí)間為1min左右,其含水量為3%～5%時(shí),有助于提高配合料的均勻性,又能提高配合料的熔化效率,還可以減少熔窯中配合料的飛料損失,從而減輕蓄熱室的堵塞和侵蝕。其次是在加水時(shí)要求數(shù)量準(zhǔn)、噴出勻。若加水量不準(zhǔn),將直接造成混合料水分的不合格,噴出不勻會(huì)造成局部水分大而形成料蛋。第三是要控制好配合料的溫度,當(dāng)溫度<32℃時(shí),純堿(Na2CO3)易形成Na2CO3·10H2O晶體;溫度<35.4℃時(shí),形成Na2CO3·7H2O晶體,這些晶體不僅產(chǎn)生大的料塊,而且耗用了加入的水量,使配合料手感變干。在混合時(shí)將濕蒸汽或是熱水通入混合機(jī),使配合料在混合機(jī)中的溫度保持在45℃左右,可以有效地防止配合料的結(jié)塊或變干。另外,要及時(shí)地對(duì)絞刀和刮板進(jìn)行調(diào)整或更換,定期對(duì)混合機(jī)進(jìn)行清掃。只有這樣,才能保證混合料的均勻性,提高配合料的質(zhì)量。2.3配合料的分層與漏料制備出合格的配合料后,在配合料的輸送過(guò)程中,