玻璃原料及混合料质量的精确控制.docx

玻璃原料及混合料质量的精确控制在玻璃生产过程中，各工序之间连续性很强，环环相扣，互相制约，彼此影响很大。在原料的管理，原料加工和配合料制备过程中的细小错误都可能造成生产的不稳定，甚至酿成大的生产事故。多年来根据生产实践总结出的玻璃生产的“大四稳”原料稳、燃料稳、熔化稳、成型稳，其中原料稳列为前提，做为玻璃生产的基础稳。在近几年新上生产线中，由于科学技术的发展，自动化程序和设备性能的进步，使混合料的控制水平已有了大幅度的提高。在配合料制备过程中其称量系统和调合系统的关键部位多数引进了进口设备，装备水平有了大幅度的提高，对于减少成分波动提高混合料质量方面已有了相当大的改观。但目前在原料生产工艺中，其质量控制和检测手段仍有不少的问题，离优质玻璃的生产要求有一定的差距，常常造成玻璃生产的不稳定，导致出现气泡、夹杂物等玻璃的质量缺陷，同时也对熔化率和窑龄产生直接影响。有些先进企业在制定原料标准方面，内容与国家标准相当，但指标略高于国家标准，有的还增加了国家标准没有的要求。通过精确控制玻璃原料及混合料的质量，努力创建自己的品牌产品，提高市场竞争力，最大限度的提高企业的经济效益。 1、做好原料进厂的质量控制工艺部门加强对矿点的加工工艺指导和质量检查。定期到矿点了解矿山变化情况，从源头上控制进厂原料质量。认真对原料的成分、水分、粒度、成分均匀性、难熔重矿物的检验，严格按质量标准进行控制。为了把好合格原料进厂关，玻璃企业有的派人常驻矿山进行质量管理及把关。多数只在厂内对进厂原料通过外观检查、化验分析进行质最把关。但在检查把关时只对原料的成分、水分、粒度进行检验和对外观有无明显污染进行检查，各工厂对以上检验方法都比较熟悉和重视。但一般对原料的成分均匀性、难熔重矿物的含量不进行检查与检验。如果一批料出现成分不均匀，波动大，容易造成玻璃生产的不稳定。如果难熔重矿物含量、粒度超过标准要求时，玻璃板面会出现严重夹杂物，且原因不易查找。所以对于原料均匀性指标和难熔重矿物含量指标也应制定一个质量标准并进行检查与控制，以下对原料均匀性指标和难熔重矿物含量指标检测与控制方法作分别介绍。1.1、通过原料均匀性的测定发现某一批料出现成分不均匀，可以采取一定的工艺措施进行使用。如加强对进厂后各种原料的分堆码垛的管理，及横码竖切的使用原则，对硅质原料采用预均化措施。对进厂的某一批原料，按标准在不同部位分取样品30个，并进行编号，分别化验出各样品的成分，然后通过列表计算得出某成分均匀度。均匀度计算要遵循概率论的数量统计方法。1.2、对难熔重矿物及杂质含量进行检查、测定，在提高玻璃质量、稳定玻璃生产中非常重要。砂岩、白云石、石灰石、长石等属于天然矿物，这些天然矿物中含有危害玻璃质量的杂质，有些属于难熔矿物，许多矿物原料含有硅线石、锆英石、和铝镁尖晶石等。由于重矿物在玻璃熔化过程中，难以完全熔化而被残留在玻璃原板上，形成固体夹杂物。重矿物的检查在国内还没有引起足够重视，事实上其危害很大。河北某集团因白云石中含有镁尖晶石及镁橄榄石等重矿物，连续三个月废品率达40，最后经过分析找出原因。上海皮尔金顿在重矿物要求方面有严格的标准规定（如表1），法国一公司要求硅质原料中，相对密度大于2.9的矿物杂质含量0.01，其颗粒要求0.2mm，这主要是指铬铁矿、红柱石、蓝晶石、硅线石、十字石、白钛石等，其他矿物杂质的粒度应小于0.3mm。长石中难熔矿物含量要求与硅质原料中含量要求相同。白云石、石灰石中不溶于盐酸的矿物颗粒，若是SiO2，颗粒应小于0.5mm，其他矿物颗粒则应小于0.2mm。一般要在矿山原料加工前对难熔重矿物进行检查把关，达到减少难熔重矿物的含量。对加工好的粉料在装卸和运输中防止杂质污染，其重矿物含量可以用x射线荧光光谱仪进行检测。 表1 上海皮尔金顿关于原料中的重矿物含量标准规定粒径（毫米）0.40.30.2颗粒数（个/吨原料）无不大于40不大于10000为了全面控制原料进厂的质量，确保生产的稳定。首先要制定出适合生产线需要的质量标准，对进厂原料的外观、成分、粒度、水分、均匀性、难熔重矿物及杂质含量等指标进行检查与测定，并填写质量分析报告单。这个过程的目的有三：一是作为确保混合料质量工作的保证。二是作为矿山质量把关人员及原料供应商质量考核的需要。三是可作为原料矿山选择的质量依据。进一步提高原料供应商及质量把关人员的质量意识，树立与企业共命运的思想。 2、原料水份的控制原料水份波动问题在混合料生产中是一个突出问题，特别是砂岩原料在混合料中占60的比例，又属于湿法加工，一般进厂水分达810。水份含量大，波动也大，给混合料的质量造成很大的影响。目前多数工厂的砂岩粉料因受库存、供应、管理方面因素的影响，水份波动问题没有解决好，虽然称量系统的技术水平有了很大的提高，称的精度都在11000以上，但是砂岩水分超过了5，间歇生产带来的水分波动往往会达到0.51以上，远远超过电子称称量时的称量误差，解决这个问题许多工厂仍沿用传统的化验室定时取料，测定水分，发现波动后再修改料单的湿基量。由于测量结果的严重滞后，调整后料单无法补偿水分波动造成的误差，也有部分工厂采用在线水分测量并对波动及时补偿方式，但也有仪器性能不可靠造成对生产的影响。最有效的办法就是从矿山上或工厂内采取措施使砂岩水分降低到5以下，经验证明，砂岩水分降到5以下后，称量中水分波动已很小，生产稳定性大大提高。另一方面，在冬季砂岩水分过大，超过5以上时，由于砂岩及其它各种原料温度太低，混合时需要的加水量也少，使调合料混合后温度达不到规定要求，在混合机内喷蒸气的办法也不是很理想。因此造成混合料严重分层，混合料质量降低，出现玻璃生产的不稳定。以上所述，砂岩水分的控制也应做为一项重要质量指标进行考核并严格控制，采取措施使砂岩水分降低到5以下，其他原料在雨季容易造成水分波动，也要采取措施进行控制，确保生产的稳定。 3、粒度的控制在玻璃生产中，原料粒度控制已经越来越得到重视，合适的粒级配比对配合料均匀性、熔制速度、澄清速度有着直接影响。按粉体混合理论角度而言，各种原料的平均粒度越接近，配合料的均匀度越好，在配合料传输过程中也不易产生分层。但实际生产经验中，白云石、石灰石粒度不能细，粗了反而更好，多数已达到了2.5mm，而硅质原料的粒径要求不大于0.6mm，粒径差别达到4.17倍，给配料过程中加排料、输送、混合后的原料粒度均匀性带来一定的影响。由于在料仓流入和流出中产生离析现象和滞流现象，造成混合料容易产生分层，特别冬季混合料温度低、分层更严重，使入窑混合料出现难熔现象。白云石、石灰石粉料在上料操作中只做6目筛网过筛，对混入的各种大颗粒难熔物和杂质难以在通过筛分中清除，不可避免地进入到混合料中，本人多次对进厂白云石粉料做酸不熔试验中，都或多或少的发现有大颗粒酸不熔物，在玻璃生产中对经常出现的夹杂物无故增多是有一定关系的，需要采取的工艺措施：3.1、加强对矿山原料供应的质量控制，对矿石质量要严格精选，不得混有山皮、硅铝质夹层、伴有难熔矿物等。在加工前的运输、倒运和存放中要严格控制，各环节要清扫干净，不得混入的砖块、瓦块、泥土、耐火材料及其它难熔杂质等。提高包装物的质量，对加工后的原料包装物要确保不漏料，以避免在铁运、汽运、卸车、倒运过程中混入各种杂质。3.2、白云石粒度增大后，在配合料制备过程中易产生离析现象，使白云石粒度组成产生变化，特别是混合料在窑头料仓内产生滞流现象时，使混合料向投料机流出过程中易产生离析现象，出现配合料成分不均匀，导致玻璃熔化的不稳定，要消除或减少料仓内滞流现象和离析现象，除改善物料特性外，可采取物料入仓时不形成料锥措施，如均匀布料、多点装料。更佳措施是合理设计粉料仓，采用合理的卸料设备等。3.3、流动性大的白云石粉料要慎重使用，它相对容易加剧粉料和混合料的离析现象，造成粒度组成不均匀，当混合料局部硅质原料含量大时，就会造成混合料难熔现象。3.4、要对原料及混合料粒度组成进行测定，定期通过列表计算得出某粒级均匀性，其粒度组成中各粒级均匀性计算方法和原料均匀性计算方法相同。通过计算得出某粒级的粒度均匀性，以便于分析与考核，能够采取相应的技术措施，切实控制好白云石及混合料粒度组成的均匀性，进一步确保混合料的质量，提高玻璃生产的稳定性。 4、混合料质量指标的控制由于技术的进步，自动化程度的提高，使混合料质量有了很大的改善。各玻璃工厂对混合料质量指标的控制也非常重视，考核时也越来越严格，使得原料车间在配合料制备上采取了更为有效的措施来提高质量。但多数工厂在混合料指标控制方法上有很大不足，有时玻璃生产出现波动时，评经验分析认为是原料方面的原因，但混合料检测指标仍是优质的，合格率很高，甚至达到100，有问题反映不出来，失去了混合料指标控制的意义。这主要是一方面和混合料检测时取样点不正确，不能准确反映入窑的混合料质量指标。另一方面混合料质量指标仍按传统要求制订，指标要求太低；再就是对混合料质量状况不做工艺分析。要认真分析当前混合料质量检验和控制的问题，参照行业标准制定适宜的检验和控制标准，确定严格的考核和控制方法，达到混合料质量的进一步提高。4.1、更加全面的利用化验站做好混合料质量控制，要制订好混合料检验的指标项目、标准、抽检频次、取样、制样和分析方法等。其项目、标准和方法要符合行业标准JCT648-1996要求或高于行业标准要求，进一步准确的评价出混合料质量的水平，有效的控制和提高混合料的质量。4.2、利用科学的统计方法量化出混合料的质量状况，计算出混合料的优级品率和合格率。制订出切合实际的混合料质量考核标准对相关部门进行考核，调动相关部门对稳定和提高混合料质量的积极性。4.3、切实加强工艺管理部门对化验站的领导，严格按制度、规定和操作规程进行工作，减少被检测部门的干扰和联系，严格取样的随机性，确保混合料检验的独立、准确、公正，使检测结果能够真实的反映混合料质量。4.4、在衡量混合机混合质量指标的时候，也需要测定其Na2CO3，含量，可不作为考核，只作为调整配料工艺参数的依据，一般根据实际情况定期检测。分析方法是在混合机不同部位取30个样品，分别通过化学分析方法测出Na2CO3含量，也可以用x射线荧光光谱仪设备进行成分分析，其均匀度计算和原料均匀性计算方法相同。4.5、工艺管理部门要根据日常抽查混合料质量的结果，控制检验和全分析检验的结果及统计完成情况，总结出混合料制备过程的分析报告。以便采取技术手段解决各工艺环节的问题，进一步提高混合料质量。如依靠控制检验的手段来观察称量、输送、混合等过程有无异常，是否在最佳状态。依靠全分析检验来观察各种原料的水分稳定性、称的精度、输送环节有无异常。要定期进行混合机性能的检验，及时调整混合时间、排料顺序、加水时间及温度，混合机运行速度、混合机入料量等，使混合料质量达到最佳状态。工艺管理部门通过抽查混合料质量来确认混合料质量的稳定性。根据工艺管理部门抽查的结果每周和每月汇总，结合化验站化验结果分析出混合料质量的可靠性和稳定性，提出相应的解决和处理办法。 5、原料成分的控制目前对玻璃中SiO2、AL2O3、CaO、MgO、Na2O等成分的控制都比较重视，但对原料的COD值和Fe2O3含量稳定性重视不够，应引起注意。5.1、原料的COD控制及配合料的REDOX控制：不同的矿物其形成的条件不同，所含还原性物质不同，其COD不同，同一矿物不同产地COD值也不同。另外具有还原性的物质和低价态元素含量不同，颗粒大小对COD值也有较大影响。碎玻璃也具有一定的还原性，随着温度的升高，还原性增加。若原料的COD值变化，配合料的氧化还原态势能会发生变化，就象加入碳粉一样，影响窑炉的熔制气氛，会打破玻璃熔制过程中的氧化还原反应的平衡，而引起玻璃质量的波动。控制配合料的REDOX就是把原料中所含的还原性物质折算成ppmc，根据每一种原料的用量计算其相当的碳量。连同加入碳粉、芒硝一起计算配合料的REDOX，使其处于受控状态，使有限的芒硝真正起到澄清作用，所以原料的COD值要定期测定。5.2、原料组成中Fe2O3含量的稳定控制：Fe2O3含量低，能增加玻璃的白度。但Fe2O3的含量的波动对熔化的影响也是很大的，是目前国内玻璃所未能认识的。下表2是Fe2O3对于深层玻璃液温度的影响。Fe203含量的波动，直接影响玻璃液深层温度导致玻璃液的透热性及REDOX变化，从而影响玻璃液的均化和澄清。国外及国内合资企业为了稳定玻璃中的含铁量，人为配入少量铁粉，保持Fe2O3的稳定性。 表2Fe2O3对于深层玻璃液温度的影晌Fe2O3（%）0.080.511.3米以下353756、提高原料和混合料的检测水平为了全面控制原料进厂的质量，确保生产的稳定。质量控制技术的关键是要有合适的技术和检测手段，才能实现上述稳定生产和产品质量监控。用x射线荧光光谱仪可以对玻璃各个原料、配合料和玻璃成品的成分进行快速定量分析、准确分析、无损和操作方便等特点。目前市场上的商用仪器，通过建立方法，可以快速定量分析从B、C到U的所有元素成分。对玻璃各个原料的成分进行快速定量的分析，可以实现通过在投料前对原料的成分有效控制，避免了因成分分析滞后而使熔化过程中的成分严重波动的现象。用x射线荧光光谱仪完全可以完成多次分析、重复分析、批量分析的大量工作，这是其他分析方法无法解决的问题。用在线中子测水、电容测水、红外测水、微波测水系统中其中的一种技术，通过和电子称量系统的联机，可实现对主要原料的含水量测量和密度补偿，使配合料的成分准确、稳定。目前，大部分企业已经使用了电子称量系统，但电子称量系统仅对重量具有敏感性，对原料中成分