浮法玻璃制作過程中的原料質(zhì)量控制研究

■馮冬冬 ■河北南玻玻璃有限公司，河北 廊坊 065600

1引言

隨著我國經(jīng)濟建設與科學技術(shù)的不斷發(fā)展，平板玻璃的應用范圍正逐漸擴大，且使用數(shù)量也日益增加，與此同時，對平板玻璃的質(zhì)量也提出了更高的要求。浮法玻璃是借助兩種液體即溶化的玻璃液與金屬液的表面重力和張力的共同作用而制作出來的，也因其漂浮方式成形而得名。這種玻璃具有高透光性、高平滑性以及高產(chǎn)量性，因此被廣泛地應用到人們生活當中。浮法玻璃的制作過程可分為幾道工序，包括:原料配比、配合料混合、熔窯燒制、均勻澄清、玻璃成形、熱處理以及最后的包裝等，每一道工序都會影響到玻璃的最終質(zhì)量。本文主要探討浮法玻璃制作過程中的原料控制，從原料化學成分質(zhì)量控制、粒度及水分等方面探究優(yōu)質(zhì)浮法玻璃原料質(zhì)量的控制問題。

2 原料化學成分質(zhì)量控制

制作浮法玻璃的主要原料包括白云石、硅砂、石灰石、長石、純堿以及芒硝等，其中前四種均是礦石產(chǎn)品，而后兩種為化工產(chǎn)品。在浮法玻璃制作過程中，芒硝主要是用于玻璃的均勻澄清作用，只計算加入占芒硝用量一定百分比的碳粉，并不需要考慮玻璃原料的化學需求量，如果在一定條件下，原料的碳粉量較大時，且不加以控制，則會影響到玻璃熔制與其均勻澄清的質(zhì)量。由大量研究結(jié)果證明，浮法玻璃中很多微氣泡、斑馬角以及透光率差等不利現(xiàn)象主要由硅質(zhì)原料控制不均導致的，硅質(zhì)原料主要包括硅砂、石英砂等，硅砂和白云石用量占用整個原料比例較多，其中硅砂占用比例約為60%，因此，硅質(zhì)原料的質(zhì)量控制直接影響到浮法玻璃的成形效果。

硅質(zhì)原料的化學成分為二氧化硅，其次是氧化鋁和微量的氧化鐵。其中二氧化硅主要起組織玻璃網(wǎng)格作用，增加玻璃黏度，提高玻璃的整體穩(wěn)定性，其占用量為70%以上，但如果二氧化硅的引入量過高，會使玻璃液的粘度增加，導致玻璃在制作過程中溶化工藝難度增加，并產(chǎn)生節(jié)瘤等缺陷，如果引入量較少，則會使晶體提高析晶現(xiàn)象，從而導致玻璃的整個化學穩(wěn)定性下降。氧化鋁的作用是增加浮法玻璃的粘度、降低其析晶程度，同時也提高玻璃的整體化學性能，氧化鋁的引用量較低，通常在1－2%左右，當引入量過多則會大幅度增加玻璃的粘度，從而導致玻璃不易熔化，且難以進行均勻澄清作業(yè)，同時也會加強玻璃成形效果及其厚薄差等缺陷的產(chǎn)生，如果引入量過少，則會導致玻璃整體化學穩(wěn)定性下降，且玻璃表面易產(chǎn)生霉變。而另外一種微量的氧化鐵物質(zhì)在浮法玻璃的實際制造過程中具有一定危害作用，一般控制在0.1%以下。除此之外，鐵的離子形式分為三價鐵與二價鐵，其中三價鐵的作用可使玻璃變色，能吸收紫外線，因此當其引入量較高時，玻璃的顏色變?yōu)辄S色且透光率會降低;然而二價鐵的著色能力遠高于三價鐵，使玻璃變?yōu)樗{綠色且增加對熱輻射的吸收能力，直接影響熔窯內(nèi)玻璃液的溫度分布，以及玻璃的熔化和澄清效果。二價鐵與三價鐵的比值是預測熔窯運行狀態(tài)穩(wěn)定性的重要參數(shù)，控制它們的比值既能很好地控制玻璃熔化的氧化還原狀態(tài)。在浮法玻璃熔制過程中，可通過控制氧化還原作用控制三價鐵，從而生產(chǎn)較優(yōu)的玻璃［1］。

3 原料粒度與水分質(zhì)量控制

原料粒度對玻璃的成形效果也有直接的影響，由于硅質(zhì)原料占用比例較多，因此將對硅質(zhì)原料的粒度進行探討。通過實驗驗證得知，原料的粒徑減少一半可以縮短玻璃液熔化時間3/4以上，如果原料的粒徑大于0.6mm，則難以熔化，且玻璃成形效果較差，如果原料的粒徑過小，小于0.1mm，因其體積小，增加靜電吸附效應，導致配合料的熔化率降低，同時加快玻璃制作過程中的化學反應，產(chǎn)生較多的微小氣泡，且成形快而不易排出，導致了工藝流程中的玻璃液不易澄清。除此之外，超細粉在熔窯內(nèi)受熱氣流沖擊容易飛散，會改變配合料的組成，它們隨廢氣排出時，還會堵塞蓄熱室，降低熔窯壽命［2］。如果提高原料粒度的均勻性，則浮法玻璃制作過程中的熔化率將顯著提高。

與此同時，各個原料中的水分含量波動較大，例如一般硅砂水分可能達到7%左右，而硅砂的含量也導致整個原料中水分含量上升，從而影響玻璃的成形。目前，多數(shù)浮法玻璃制作企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的實驗定時取樣測定水分方法，進而通過水分波動修改單料的濕基量，但這種方法由于測量滯后而造成較大的誤差。實際制造過程中，可以通過從供方加工企業(yè)和玻璃生產(chǎn)企業(yè)原料管理上采取措施，例如通過從供方加工企業(yè)在足夠時間內(nèi)讓水分向下沉積濾水，同時可以設足夠大倉庫以便于通過延長原料儲存周期來實現(xiàn)濾水，而實力雄厚的玻璃生產(chǎn)企業(yè)擁有穩(wěn)定的供應鏈，原料供應充足，可以應用在線檢測硅質(zhì)原料水分，硅砂水分可以控制在5%之內(nèi)使水分降低到5%以下，從而減少因水分變化引起的稱量誤差。

綜上所述，本文主要探討了浮法玻璃制作過程中的原料控制，從原料化學成分控制、難熔礦物控制、顆粒度控制等方面，探究了優(yōu)質(zhì)浮法玻璃原料質(zhì)量的控制問題，并提出了質(zhì)量控制措施。

［1］吳雪良.優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)過程的原料質(zhì)量控制［J］.建材世界，2009，2∶31 －32.

［2］房廣華.淺談浮法玻璃硅質(zhì)原料質(zhì)量控制標準［J］.玻璃，2000，1∶6 －7.