鈉鈣玻璃結石來源判定及預防

陳松林

(廣東華興玻璃股份有限公司，廣東 佛山 528000)

引言：眾所周知，減少玻璃結石對于玻璃生產有著積極的意義和深遠的影響。與此同時，從玻璃結石的物質形態來看，屬于結晶態物質的一種，其于相應物質之間的差異性相對較大，主要表現在膨脹系數方面，從而使得玻璃內部發生強大的局部應力，對玻璃制品的機械強度和熱穩定性造成了極大的負面影響。由此可見，相關領域必須進一步加強對納鈉鈣玻璃的研究力度，保證結石來源判定的精確性和科學性，全方位、多層次、多角度的進行預防，切實提高鈉鈣玻璃熔化的質量，提高產量，對于進一步促進我國玻璃生產意義重大。

1 結石的定義

結石一般定義為玻璃中的小的結晶體及其夾雜物，從其性質角度來看，大體上可以分為天然無機物和人造無機物兩大類。

2 鈉鈣玻璃結石來源判定及其預防

2.1 結石的分類和來源

結石分類的主要原因是為了決定它們的來源，結石材料的分類，只是根據結石的化學組成來判定是不可靠的，因此，必須充分結合結石的物理和化學性質進行深入的分析探究，才能對其做出更加明確的區分。然而，在許多情況下，由光學顯微鏡法確定的物理特征廣泛用于測定結石來源。結石的來源分成四個方面:粉料，耐火材料，析晶和雜質(粉料和耐火材料發現的比較多)[1]。

2.2 鑒定方法分析

眾所周知，結石基于其自身的特殊性，有其特定的鑒定方法。通常情況下，會借助于結石的光學性能，從而更好的確定結石(無機物)，該方法的鑒別效果十分有效，受到了社會各界的廣泛關注和支持。從其使用的方法來看，主要是借助了掃描電子顯微鏡(SEM)法和X射線衍射分析法(XRD)等先進的科學技術手段，但是，大多數使用光學顯微鏡法，SEM和XRD分析用于提供光學數據。光學顯微鏡法是一種沒有損壞的測試，而SEM和XRD是有損壞的測試，二者之間具有很大的差異性，必須予以充分的重視，根據具體情況進行具體分析。

2.3 用光學顯微鏡對玻璃結石進行巖相分析

隨著我國技術的不斷發展，光學顯微鏡主要分為用發射光，不帶偏光以及用透射光，帶偏光兩大類，而透射光且帶偏光的光學顯微鏡在實際應用的過程中具有一定的局限性，通常是巖相學用[2]。

下面以窯爐早期、晚期耐火材料中最常見的二次斜鋯礦和因熔化不良產生的配合料及外購碎玻璃中引入的硅球、金屬鐵、陶瓷結石為例，利用光學顯微鏡對結石進行觀察，從它們的外形特征、發生原因、采取對策進行探討。

2.3.1 二次斜鋯礦結石

2.3.1.1 特征

1)是一種呈斜交的樹枝狀或星形的結晶。

2)通常結石周圍有棕色的氧化鋁溶包或線條。

2.3.1.2 發生原因

1)隨著窯爐溫度上升掛鉤磚被熔解滴下的話，就形成液相多的ZrO2二次結晶。

2)新投產的窯爐因耐火材料表面被配合料粉塵侵蝕，通常在投產一到二個月內經常發生，我們判斷為磚出的“汗”。

3)高粘滯的含氧化鋁玻璃在下部底層磚停滯發生的。

4)一次斜鋯礦在高溫下溶解、在玻璃中或低溫時再結晶后形成的物質。

2.3.1.3 對策

1)降低窯爐上部溫度，通過使用電助熔與鼓泡，把爐底溫度升高，保證熔化質量。

2)調整燃料噴槍角度和火焰，防止燒損窯爐胸墻的耐火材料。

3)通過料道底部排放以減少爐底部的高粘滯的含氧化鋁玻璃，避免二次斜鋯礦的產生。

2.3.2 配合料結石

2.3.2.1 特征(如圖1)

圖1 配合料結石圖片

1)結石為透明、半透明的球狀夾雜物，通常具有明顯的葡萄似的表面結構。

2)結石周邊多數伴有氣泡等。

3)硅砂成分與硅石磚同樣，主要是二氧化硅(SiO2)，存在鱗石英，非常密集。

2.3.2.2 發生原因

1)燃料能源不足，窯爐溫度低、出料量高，熔爐超容量運行。

2)配合料粒度粗，配料不均勻、分層，配合料加料故障，使配合料沒有熔融而形成結石。

3)由于出料量變化或停電造成的溫度波動及不利的玻璃液流動引起的配合料結石。

2.3.2.3 對策

1)確認原料粉料中是否存在著超規格的硅砂?使用砂是否通過1180μ(16目)，如有粗顆粒硅砂則需停用或過篩。

2)確認窯爐溫度是否合適？調整在標準熔化溫度范圍內。

3)調整溫度曲線和配合料形式Na2O含量低、CaO含量高配合料失誤時也多有發生，這是因為SiO2的液相溫度升高。

4)確認石灰石中是否存在酸不溶物，如酸不溶物過多則要停用。

5)控制配合料的混合與輸送，保證配合料混合均勻。

6)控制配合料的加料間隔，防止加料過快過厚。

2.3.3 硅球結石

2.3.3.1 特征(如圖2)

圖2 硅球結石圖片

1)結石的周圍時常伴有氣泡和裂紋。(不透明有金屬光澤，一般不會發光沒有長的條紋)

2)酷似Fe(特別象鑄鐵)，用剪鉗從中間切割開，斷面處呈銀白色。

3)硅石無磁性，有脆性，通常有放射狀裂紋伸到周圍玻璃里。

2.3.3.2 發生原因

起源是玻璃中的鋁瓶蓋或鋁箔。

2.3.3.3 對策

1)在碎玻璃清洗線安裝除鋁機器。

2)進料檢驗時發現較多時徹底退貨處理。

2.3.4 金屬鐵結石

2.3.4.1 特征(如圖3)

圖3 金屬鐵結石圖片

1)結石外表呈球形或楕圓形。接近黒色，有金屬光澤，有磁性，一般無裂紋。

2)在結石的周圍有些形成氣泡。

3)形狀是圓形時，經常有一條褐色的鐵條紋和氣泡群，不產生放射性的條紋。

2.3.4.2 發生原因

1)外購和回爐碎玻璃中鐵蓋，鐵雜質未揀選干凈。

2)車間維修時燒焊焊渣鐵雜質的在清掃后混入碎玻璃。

3)生產部模具，夾具，鐵制工具掉入撈料槽內，在使用時沒有清理干凈。

4)生產車間質檢倒廢品中有鐵釘，打包扣等。

5)揀選出的鐵雜質沒有處理，循環混入窯爐中。

2.3.4.3 對策

1)安裝電磁鐵、定期清理鐵件以及改善安裝方法使磁選設備更有效、除鐵更徹底。

2)改善碎玻璃質量，當外購碎玻璃中較多鐵件或鐵銹時退貨處理。

2.3.5 陶瓷結石

2.3.5.1 特征(如圖4)

圖4 陶瓷結石圖片

1)結石的周圍伴有氣泡。

2)硬質、白色或灰色，無規則形狀夾雜物與玻璃間有較強的應力。

3)普通陶瓷呈現一個溶液包，溶液前緣反應區形成氣泡。

2.3.5.2 發生原因

1)外購碎玻璃中混入了陶瓷片，碎玻璃加工時要揀選干凈。

2)外購碎玻璃中較多的陶瓷片時要警告供應商，嚴重時退貨處理。

2.3.5.3 對策

在收購碎玻璃嚴格把關，并對供應商進行警告，改善碎玻璃質量，必要時徹底退貨。

3 鈉鈣玻璃結石消除的方法

玻璃結石作為我國玻璃生產中產生的有害物質其對玻璃制品的危害也是不容小覷的。進一步加強玻璃結石類別和成因分析是至關重要的，對進一步探究鈉鈣玻璃結石的消除方法有積極的促進作用，對此，相關領域必須予以充分的重視。首先，必須注重玻璃設計成分的科學性和合理性，根據具體情況具體分析，結合實際并嚴格控制配料工藝、防止錯料事故導致的高硅組分的局部富集。其次，加工工藝過程也必須予以充分的重視，特別是針對一些難熔物料的加工工藝，例如硅砂、砂巖、硅石等物料，目前仍然存在很多棘手問題尚未得到科學有效的解決。故而必須嚴格控制配合料的制備工藝，全面加強制備技術，最大程度地避免配錯料事故問題的發生，同時防止大顆粒入窯[3]。最后，必須進一步對混料工藝予以充分的重視，全面加強控制與管理，最大化的保證配合料的均勻度，有效地避免因混料不均勻、跑料浪費、水分不合理的問題而導致在實際過程中發生的難熔、局部聚集或成團問題。與此同時，必須優化配合料制備工藝，減少入窯配合料的飛料，合理控制熔化作業，保證溫度、壓力的相對穩定，防止較大幅度的窯溫和窯壓的波動以及碹頂局部溫度過高點的出現。除此之外，其形狀、溫度、剛度也是至關重要的，要有效的防止火焰發飄和上翹燒碹等問題的發生，全面加強保溫和密封工作，注重維護工作。

4 結語

綜上所述，本文從結石的定義作為出發點，分別從結石的分類和來源、鑒定分析方法、光學顯微鏡對玻璃結石進行巖相分析等三方面對鈉鈣玻璃結石來源判定及其預防展開了深入的分析和探究，最后從鈉鈣玻璃結石消除的方法角度進行了匯總，旨在更加精確的分析和鑒定實際生產中所產生的玻璃結石的類別、成因，并使之得以消除，進一步優化玻璃生產的流程和整體的質量，推進該領域的發展。