De viktigste prosessfaktorene som påvirker glasssmelting

De viktigste prosessfaktorene som påvirker glasssmelting strekker seg utover selve smeltetrinnet, ettersom de påvirkes av forhold før smelting, som råmaterialekvalitet, behandling og kontroll av glassavfall, brenselsegenskaper, ildfaste materialer i ovnen, ovnstrykk, atmosfære og valg av klaringsmidler. Nedenfor er en detaljert analyse av disse faktorene:

Ⅰ. Råvareforberedelse og kvalitetskontroll

1. Kjemisk sammensetning av batch

SiO₂ og ildfaste forbindelser: Innholdet av SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ og andre ildfaste forbindelser påvirker smeltehastigheten direkte. Høyere innhold øker den nødvendige smeltetemperaturen og energiforbruket.

Alkalimetalloksider (f.eks. Na₂O, Li₂O): Reduserer smeltetemperaturen. Li₂O er spesielt effektivt på grunn av sin lille ioneradius og høye elektronegativitet og kan forbedre glassets fysiske egenskaper.

2. Forbehandling av batcher

Fuktighetskontroll:

Optimal fuktighet (3 %–5 %): Forbedrer fukting og reaksjon, reduserer støv og segregering;

For mye fuktighet: Forårsaker veiefeil og forlenger finingstiden.

Partikkelstørrelsesfordeling:

For mye grove partikler: Reduserer reaksjonskontaktområdet, forlenger smeltetiden;

For mye finpartikler: Fører til agglomerering og elektrostatisk adsorpsjon, noe som hindrer jevn smelting.

3. Håndtering av glassavfall

Glasskår må være rent, fritt for urenheter og ha samme partikkelstørrelse som ferske råvarer for å unngå bobler eller usmeltede rester.

II.. Ovndesignog drivstoffegenskaper

1. Valg av ildfast materiale

Motstand mot høy temperatur erosjon: murstein med høyt zirkoniuminnhold og elektrosmeltede zirkoniumkorundmurstein (AZS) bør brukes i bassengveggen, bunnen av ovnen og andre områder som kommer i kontakt med glassvæsken, for å minimere steinfeil forårsaket av kjemisk erosjon og skrubbsår.

Termisk stabilitet: Motstå temperatursvingninger og unngå ildfast avskalling på grunn av termisk sjokk.

2. Drivstoff- og forbrenningseffektivitet

Brennstoffets brennverdi og forbrenningsatmosfære (oksiderende/reduserende) må samsvare med glassets sammensetning. For eksempel:

Naturgass/tungolje: Krever presis kontroll av luft-drivstoffforholdet for å unngå sulfidrester;

Elektrisk smelting: Egnet for høypresisjonssmelting (f.eks.optisk glass) men bruker mer energi.

ⅢOptimalisering av smelteprosessparametere

1. Temperaturkontroll

Smeltetemperatur (1450~1500 ℃): En økning i temperaturen på 1 ℃ kan øke smeltehastigheten med 1 %, men erosjon av ildfast materiale dobles. En balanse mellom effektivitet og utstyrets levetid er nødvendig.

Temperaturfordeling: Gradientkontroll i ulike ovnssoner (smelting, fining, avkjøling) er viktig for å unngå lokal overoppheting eller usmeltede rester.

2. Atmosfære og trykk

Oksiderende atmosfære: Fremmer organisk nedbrytning, men kan intensivere sulfidoksidasjon;

Reduserer atmosfæren: Undertrykker Fe³+-farging (for fargeløst glass), men krever at karbonavsetning unngås;

Trykkstabilitet i ovn: Et lett positivt trykk (+2~5 Pa) forhindrer inntak av kald luft og sikrer fjerning av bobler.

3. Fineringsmidler og flussmidler

Fluorider (f.eks. CaF₂): Reduserer smelteviskositeten og akselererer fjerning av bobler;

Nitrater (f.eks. NaNO₃): Frigjør oksygen for å fremme oksidativ fining;

Komposittflukser**: f.eks. Li₂CO₃ + Na₂CO₃, synergistisk lavere smeltetemperatur.

ⅣDynamisk overvåking av smelteprosessen

1. Smelteviskositet og fluiditet

Sanntidsovervåking ved bruk av rotasjonsviskosimetre for å justere temperatur eller fluksforhold for optimale formingsforhold.

2. Effektivitet ved fjerning av bobler

Observasjon av boblefordeling ved bruk av røntgen- eller avbildningsteknikker for å optimalisere dosering av finingsmiddel og ovnstrykk.

ⅤVanlige problemer og forbedringsstrategier

Konklusjon

Glasssmelting er et resultat av synergien mellom råvarer, utstyr og prosessparametere. Det krever grundig styring av design av kjemisk sammensetning, optimalisering av partikkelstørrelse, oppgraderinger av ildfaste materialer og dynamisk kontroll av prosessparametere. Ved å justere flukser vitenskapelig, stabilisere smeltemiljøet (temperatur/trykk/atmosfære) og bruke effektive fineringsteknikker, kan smelteeffektiviteten og glasskvaliteten forbedres betydelig, samtidig som energiforbruket og produksjonskostnadene reduseres.