浅谈玻璃配合料的质量控制

浅谈玻璃配合料的质量控制

配合料的制备联合材料的制备是玻璃生产过程中最重要的过程之一。配合料的好坏,直接影响到玻璃的熔化效率和成品玻璃的质量,其稳定性和均匀性对玻璃的产质量具有决定性的作用。优质的配合料是高效熔化优质玻璃和降低热耗的重要的先决条件。影响配合料的因素是多方面的,任何一种因素的变化都会对配合料的质量造成波动,而最重要的因素就是原料的质量以及配合料制备的工艺管理。配合料是由各种原料经过加工、准确称量、混合而得到的,玻璃制品上的缺陷如气泡、波筋、砂粒、条纹等,在很大程度上是由于原料及配合料制备过程中造成的。因此,在玻璃生产过程中,必须严格控制原料的质量,并强化原料的工艺管理。1原材料的质量1.1控制原料质量关优质的配合料首先基于各种原料化学组成的稳定,即要严格控制各种原料的成分,使成分的波动控制在工艺允许的波动范围内。要求原料的有效氧化物含量要高,有害杂质少,难熔重金属氧化物的含量极小,而且氧化物含量的波动要小。在控制成分的同时,要严格把住原料外观质量关,防止带有大量泥土的小块料进厂。对进厂的原料,要严格遵循分堆码垛、横码竖切、先来先用的原则,以利于原料成分的稳定一致。在使用过程中,要加强对原料组分的分析,要求同一批料中的化学组成波动要小,相邻两批原料的化学组成波动也不能太大,使成分波动控制在工艺允许的波动范围内,并且要将分析结果与实际玻璃成分进行对照分析,判断各种原料成分的波动趋向和幅度,及时调整小料方,以更有效地控制玻璃成分的稳定,防止由于原料成分的波动而影响配合料的稳定,从而影响到玻璃的均匀性。为了制备优质的配合料,我们对原料的化学组成及允许的波动范围作如表1的要求。1.2配合料水分随配合比的变化进厂的各种原料都具有一定的吸水性,因而都含有大小不等的水分,而且这些水分随时都在变化,尤其是精砂、纯碱、芒硝等原料的水分变化不仅快,而且变化的量也相当大。精砂的水分波动范围一般在5%～10%之间,最大时含水率可达20%以上,我们要求进配料仓的精砂含水率在4.5%。按我们目前的配料量计算,精砂水分每波动1%,最多时相当于一车料多加30kg的精砂,影响玻璃成分中SiO2含量约0.18%。纯碱的含水率最大时约为10%,最小时则不到1%。纯碱水分每波动1%,将影响玻璃成分中Na2O含量约0.1%。可见水分的波动将严重影响到配合料的质量,必须严格控制。目前,我们对配合料水分的测定采用离线检测法,依靠人工取样进行分析,这样测得的水分不能真实地反映配料时原料的含水率,其分析结果具有一定的滞后性。为了使分析结果与配料时的水分尽量接近,不仅要保证有效的取样次数,还要按规定及时取样、及时分析。当水分波动较大时,要适当增加水分的检测次数。若能采用水分在线自动分析,则测定的水分就更接近于配料时的水分值,而且还能计算出配合料应加入的水分,不仅可保证配合料的湿度和均匀性,还能更好地消除原料水分波动对配合料质量的影响,从而提高产品质量。1.3颗粒及配合料粒度原料粒度的大小及分布直接影响到配合料的均匀性。若想得到均匀的配合料,除了同一种原料的粒度分布要合理之外,各种原料之间的粒度分布也要合理匹配,才能使配合料的分层降低到最低程度,使配合料的均匀性达到最佳状态。浮法玻璃配合料的主要原料为精砂,占配合料总量的60%左右,因而精砂颗粒大小及颗粒组成的均匀程度对于配合料的混合均匀、分聚、熔融和玻璃液的均化速度以及对减少玻璃原板的外观缺陷具有重要影响。精砂颗粒太大时,会使熔化困难,甚至将未熔融的砂粒带到玻璃板上;颗粒较小而均匀时,砂粒与助熔剂有充分的接触面积,容易混合均匀,不易分层,有利于熔化和均化;颗粒太小时,会形成砂子蛋,使配合料不均匀。砂粒的熔化速度与其比表面积成正比地增长。颗粒为0.1mm时的熔化速度比0.2mm时大1倍,而<0.1mm的颗粒会很快地熔融成一层膜,阻止了内部气泡的升起。精砂的颗粒一般在0.1～0.9mm之间,它是配合料中熔化速度最慢的原料,熔化温度高达1710℃,而且其用量最多,因此,当硅砂的粒度确定后,其他各种原料的粒度应以其为基准。20世纪60年代,国际玻璃行业研究配合料动态反应的一项成果是加大碳酸盐类原料(主要是白云石、石灰石)的粒度≮3mm,这一方面可以减少细粉的含量,另一方面还有利于硅酸盐反应过程中初生液相对难熔硅质原料的润湿褐包裹,从而提高熔化效率,而且在熔制后期生成大量的CO2气体,有利于玻璃液的澄清。这是因为在玻璃形成过程中,白云石、石灰石开始反应的温度远低于硅质原料,如果其颗粒稍大一些,在玻璃熔融的初期,它能阻滞碳酸盐的分解,这对原料的熔化是有利的;而在熔化中期,它能促进初生液相偏硅酸钠的生成,加速配合料的熔化速度;到熔化后期阶段,由于它们的急速分解所释放出来的气体的反复作用,又可大大加速玻璃液的澄清和均化。该理论已在生产实践中得到了充分验证。纯碱是玻璃行业用量较大的化工原料,其粒度对配合料的均匀性及熔化效率、窑炉寿命具有至关重要的作用。重碱的容重较大,其颗粒与精砂颗粒相近,在配合料的混合、输送过程中,它们的运动形式具有类似的特征,可以降低配合料的分层。另外,重碱配合料的气孔率低、导热性好,能使配合料的熔化加快而且完全。使用轻质碱作原料进行配料时易结团,难以混合均匀,轻质碱的飞扬还会对熔窑大碹和蓄热室的格子体造成严重的侵蚀和堵塞。所以,使用重碱代替轻碱是提高配合料质量和减少碱尘的措施之一。2配合料的制备过程优质的原料是制备优质配合料不可或缺的因素之一,而另一个关键因素则是配合料制备过程的精度控制,主要包括称量和混合这两个工艺过程。随着我国浮法玻璃工业的发展,为满足高品质玻璃对配合料精度及混合均匀度的要求,必须加强称量系统及混合系统的工艺管理。2.1控制量、通过磁振动去料及计量提高称量的准确性,不仅要有高精度的电子秤,而且要将电子秤、料仓和喂料器视为一个有机的整体,只有在三者的功能都正常的情况下,才能做到称量的准确。因为只有料仓中的原料能均匀、规则地从出口通畅流出,喂料器才能正常工作。我公司目前使用电磁振动给料器给料,由于减少了因喷料而产生错料和不合格料的发生,而且配以微机自动控制的减量称量法进行称量,使配合料的称量准确度大大提高。在使用过程中,还应建立一些质量保证措施,坚持正常化、制度化的电子秤校验制度、检修制度、自检自查制度,保证称量精度符合工艺要求。当生产中发现配合料平均值比料单设定值连续偏低或偏高时,要对有关秤及时进行重载校验,提高称量设备的可靠性。2.2配合料的混合、温度准确称量的原料必须经过有效的混合才能制得均匀的配合料。当配合料的均匀性达不到要求时,将会引起玻璃成分的波动,玻璃板面上就会出现玻筋、结石、线道等明显的缺陷。即使在窑内采取提高温度、加强熔化、利用搅拌等措施,也不能彻底消除由于配合料混合不均而造成的玻璃成分的波动。为了使配合料混合均匀,首先要严格控制混合时间。如果混合时间过短,原料的混合质量得不到很好的改善;若混合时间过长,则可能产生分层现象。实践表明,采用湿式混合,混合时间为1min左右,其含水量为3%～5%时,有助于提高配合料的均匀性,又能提高配合料的熔化效率,还可以减少熔窑中配合料的飞料损失,从而减轻蓄热室的堵塞和侵蚀。其次是在加水时要求数量准、喷出匀。若加水量不准,将直接造成混合料水分的不合格,喷出不匀会造成局部水分大而形成料蛋。第三是要控制好配合料的温度,当温度<32℃时,纯碱(Na2CO3)易形成Na2CO3·10H2O晶体;温度<35.4℃时,形成Na2CO3·7H2O晶体,这些晶体不仅产生大的料块,而且耗用了加入的水量,使配合料手感变干。在混合时将湿蒸汽或是热水通入混合机,使配合料在混合机中的温度保持在45℃左右,可以有效地防止配合料的结块或变干。另外,要及时地对绞刀和刮板进行调整或更换,定期对混合机进行清扫。只有这样,才能保证混合料的均匀性,提高配合料的质量。2.3配合料的分层与漏料制备出合格的配合料后,在配合料的输送过程中,