玻璃澄清剂配合料质量与熔窑寿命

    3　配合料中杂质铁对熔窑的影响
    3．1　杂质铁造成熔制温度升高
    在玻璃的熔制过程中，物料从火焰吸收的热量，是火焰以辐射方式把热量传递给物料的。熔化池温度在1500~1600℃时，火焰及碹顶的辐射传热约在 1500nm处有一个极大值；另一方面钠钙玻璃中的Fe2＋离子在1050nm处的吸收值为最大。因此，可以理解由窑中的辐射传热所造成熔化池深处玻璃的 温度分布与玻璃中的铁含量有直接关系。据有关测定Fe2O3含量为0.088%的玻璃液，池窑玻璃表面与池窑底温差为35℃，而Fe2O3达到0.51%玻璃液，其温差可达380℃。正是由于Fe2O3和FeO 存在，使玻璃在窑中表面和深层的温度差扩大，就会影响玻璃液的熔融、澄清等工序，这是由铁的氧化物对热辐射具有较强的吸收作用而引起的。辐射热大部分被表 层玻璃液吸收，而形成上下熔液的温度差。如果使玻璃窑底部玻璃原料熔化，务必提高整个窑中的温度。试验证明，在正常熔制作业温度范围内，每升温50℃，对 耐火材料的侵蚀速率增加一倍。这不但消耗能源，缩短熔窑的使用寿命，而且造成玻璃液各部分温度不匀。还容易使玻璃板面出现波筋等缺陷。

    3．2　杂质铁造成熔窑的侵蚀
    近年来，随着玻璃熔制技术的发展，现代玻璃熔窑的单位面积熔化量大大提高，池底大多采用多层结构，并有良好的保温，使热损失大大减少，池底温度提高 200℃左右，使该处玻璃液粘度降低，流动加剧，也就加强了对池底的冲刷和侵蚀。不仅如此，玻璃液还能轻易渗入密封差的砖缝处，与耐火材料作用产生气泡， 形成三相界面条件，发生向上钻蚀现象。

    当加料时随配合料及碎玻璃带入的杂质铁会造成更为严重的侵蚀；尤其在砖缝处，杂质铁侵入砖缝或孔隙后会产生气泡，将池底侵蚀出孔洞，玻璃液对耐火材料接触面上产生的向上钻蚀相似。现代玻璃熔窑池底的侵蚀来自于两个方面：

   （1）接触玻璃液部位的直接侵蚀；

   （2）下层密封层（衬层）的侵蚀，使池底砖损坏。

    整个侵蚀过程分四个阶段：（1）玻璃液或杂质从砖缝渗透；（2）密封层开始受破坏；（3）发泡的玻璃液渗入池底铺面砖及衬层之间；（4）发生"向上钻蚀"，使池底铺面砖损坏。

    因此，玻璃原料中都对铁的氧化物控制在最低的允许限度。特别是用量较大的硅砂，其氧化铁含量要求在小于0.2%。我公司对各种原料的含铁量控制如下：

    名称氧化铁含量（%）
    宿迁砂≤0.18
    石英砂≤0.07
    白云石≤0.10
    方解石≤0.10

    目前本公司各种原料的控制基本上能达到以上标准，若达不到标准一律退货处理。

    4　配合料中水对熔窑的影响

    配合料混合均匀是达到最佳熔制能力的先决条件。而配合料中各组分分层、飞料对熔化、澄清及熔窑的耐火材料十分不利。为了消除这些不利因素，在配合料的混合操作中，需要加入一定量的水，实践证明，配合料的水分对它的均匀性有很大的关系。它有以下几点作用：

   （1）加水能使砂粒的表面湿润，形成水膜，加强了对助熔剂的熔解和粘附能力，使反应物之间接触良好而加速了反应过程；

   （2）加水后，水通过毛细管吸力的作用产生粘合剂的效果增加了配合料粘性，使颗粒之间的位置稳定，易调合均匀，减少分层现象；

   （3）减少扬尘，有利于保护工人身体健康；

   （4）水分能增加熔化时的热传导，使配合料容易熔化；

   （5）水分受热变成蒸气逸出，能翻动玻璃液，带出小气泡，促进玻璃液的澄清和均匀；

   （6）由于减少了飞料，因而也可减少对熔窑耐火材料和余热利用装置的腐蚀。

    另外，水分可以降低熔体的表面张力及粘度，对初熔阶段也有一定意义。而且，OH基团的红外吸收光谱带在1400℃时正好在热辐射的最佳范围。因此，至少在 含铁量小的熔体中提高H2O含量可以改善热的吸收。对配合料的吸热原料，特别是芒硝和纯碱的水化程度，也与配合料中温度有关。为了使水具有良好的湿润性与 渗透性，可以提高配合料的温度到35℃以上。在32℃以下时碳酸钠结合成稳定的十个结晶水的碳酸钠（Na2CO3．10H2O），在32℃时结晶成七个结晶水的碳酸钠（Na2CO3．7H20），而七个结晶水的碳酸钠在35．1℃时，分解成单水的硫酸钠（Na2CO3．H2O）。芒硝也有这类问题，在32．4℃以下，硫酸钠与水结合成稳定的十个结晶水的硫酸钠（Na2SO4．10H2O）。 温度较高时，变成无水芒硝。由此可见，超过35℃，可使更多的水处在自由状态，得以充分发挥其作用，否则有相当部分的水进入混合机后立即为纯碱和芒硝的水 化吸收成为结晶水，配合料很快干燥，水分就失去其有利影响。但是水分过多也会带来很多缺点：（1）配合料过湿会形成料蛋，不易混合均匀；（2）水分蒸发耗 费大量热量，降低热效率；（3）水分过多时将粘结混合机和投料设备，给操作带来困难。因此，配合料在混合时应加热水和加蒸气，使混合料温度维持在45℃左 右。加水量在4%~5%为宜，这样才能抑制配合料的分层，减少飞料的产生，从而提高熔窑的熔化能力，减少因飞料造成耐火材料的侵蚀。

    5结论

    熔窑是玻璃生产过程中最重要的热工设备，减少对熔窑耐火材料的侵蚀，不但能提高玻璃质量、延长熔窑的使用寿命，而且可以达到降本增效的目的。减少熔窑侵蚀，可采取以下几项措施：

   （1）严格按质量标准采购原料，避免使用不合格原料，从而可以减少原料中超细粉对耐火材料的侵蚀。

   （2）控制原料中杂质铁的含量，减少杂质铁对熔窑的影响。

   （3）完善配合料的加水系统，抑制飞料的产生。

   （4）降低玻璃设计成分中的芒硝含率，减少SO2

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