玻璃配合料中的超细粉对熔窑的影响

配合料的超细粉在玻璃的熔制过程极易造成飞料，而熔窑中耐火材料所受的侵蚀主要来自飞料、碱蒸气的化学侵蚀，和玻璃液、火焰气体在高温下对熔窑内耐火材料的侵蚀。其中以飞料对耐火材料的侵蚀最为严重，飞料主要侵蚀熔的上部（包括大碹、胸墙、小炉各部位）和蓄热室。其中以蓄热室较为严重，因为飞料极易被窑内的气流带入蓄热室，侵蚀蓄热室，造成蓄热室的损坏或堵塞，影响换热效果和使用寿命。

目前较好的蓄热室格子体上、中层一般普遍选用碱性砖，上层多为直接结合高纯镁砖，中层多为直接结合镁铬砖。生产实践表明，其主要损坏形式为化学侵蚀和热应力破坏。高纯镁砖主晶相为方镁石，1430℃以上时方镁石晶体在碱蒸汽的作用下逐渐长大，体积变化会使砖表面发生龟裂、破碎、粉化直至剥落。与此同时，飞料中的SiO2会逐渐进入龟裂的缝隙中改变基质部分CaO/SiO2的比值，进而形成大量的低共熔物透辉（CMS2）、镁方柱石（C2MS2）、镁橄榄石（M2S）及镁蔷薇辉石（C3MS2）等物质，产生较大的体积效应，加速方镁石的开裂、破碎、粉化和剥落。

其化学反应式和伴随的体积效应如下表示： 3C2S＋2M＋S→2C3MS2

Vmax＝＋13%C2S＋2M＋S→2CMS2 Vmax＝＋30%2M＋S→M2S

Vmax＝＋96%另外，重油中的V2O5与镁砖中的CaO有如下反应：

3V2O5＋3CaO→3CaOV2O5MgO＋CaOMgOSiO2＋1/3V2O5→2MgOSiO2＋1/3（3CaOV2O5）

如反应中V2O5浓度较高时3CaOV2O5（矾酸钙）分解成低钙矾酸钙，最低共熔点为618℃，在格子体上层工作温度下呈液相，遇弱还原气氛还会挥发。矾酸钙的生成，一方面使镁砖中的CaO／SiO2的比值发生变化，使基质从稳定范围变到CaO－MgO－SiO2三元系统低共熔点范围内，另一方面矾酸钙（液相）渗入砖内，促进方镁石晶体长大，使镁砖变形、龟裂、破碎、粉化和剥落。

另外，在950～1150℃范围内，如果V2O5和SiO2同时存在，当Na2O／SO3＜1时会发生如下反应：2SO2＋O2 V2O52SO3SO3＋MgO 1150℃MgSO4生成有害的硫酸盐，加速了镁砖的侵蚀。在格子体上部最容易接触飞料中的Na2CO3、SiO2和重油中的V2O5。所以该处的格子体最容易受到侵蚀。为了减少飞料的发生，必须控制配合料中各原料中的超细粉。

配合料中的超细粉主要来自于硅砂、石英砂、石灰石等；我公司对原料颗粒度的要求范围是： 原材料 筛网孔数（目） 名称 ＋24 －140 ＋10 －100 0 5% 硅 砂 － － 0 5% 石英砂 － － 0 10% 白云石 － － 0 10% 石灰石 － － 只要严格按照标准进行原料的采购，在配合料的制备过程中，就能够降低配合料的超细粉的含量，减少飞料的产生，从而提高熔窑的使用寿命。

减少熔窑侵蚀，可采取以下几项措施：

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。

（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。 （5）提高熔化效率，相应增加了经济效益。

石英砂颗粒对熔化的影响

硅砂在玻璃熔化过程中是最后完成的，硅砂的熔化速度直接影响着玻璃的熔化质量和能耗，选用合理的硅砂颗粒对质量的提高有着重要的作用。 1、硅砂的熔化

玻璃的最终形成时间，取决于硅砂的熔解时间，而硅砂的熔解速度有取决于硅砂单位质量所占有的裸露面积，

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颗粒越小，单位质量所占有的裸露面积越大，熔化速度越快。 玻璃形成时间（T）与硅砂颗粒的关系：

T=K*Ｒ３

Ｔ—玻璃形成时间 Ｒ—硅砂颗粒半径

Ｋ—与玻璃成分和温度有关的参数。

可见硅砂颗粒半径越小，熔化速度越快。在理论上说，颗粒越小越有利于熔化，但在实际生产中却不是这样的。

２、实际生产中颗粒度的选则

熔化投料，不管采用什么方法，都要在玻璃液面上形成一定的厚度的物料，而熔化主要靠上部火焰辐射热来熔化，原料上表面首先熔化，如果采用较多的细粉硅砂作原料，上表面很快熔化，形成半熔玻璃体，此玻璃体含有较多的微小气泡，此气泡在较低温度下互相不会合并变成大气泡而排出进入窑体空间，当混合料进一步前进进入高温区，含有微小致密气泡的半熔化玻璃体形成了一层保温层，阻制了火焰对下层混合料的传热，从而影响了熔化速度，增加了能耗。另外，细份多，夹杂的空气多，熔化澄清的难度也相应的增大。这就要求我们在制定标准时必须控制好粒度，进货时严格按标准检查执行。

在制定质量标准时除考虑颗粒大小外，还要着重考虑硅砂的颗粒度分布，各玻璃厂一般控制玻璃粒度如下：

粒度 大于1.2毫米 大于0.8毫米 小于0.1毫米 0 5 7 颗粒百分数% 国内各玻璃厂在硅砂颗粒度上的控制都比较松，没有细致的控制各颗粒段的颗粒比例，普遍超细分偏多，有的玻璃厂甚至超过30%，严重影响玻璃产品质量，并增大了能耗，其原因是：硅砂的熔化消失标志着玻璃熔化的结束，而石英颗粒的熔化是靠纯碱或芒硝反应物在热点处逐渐侵蚀溶解在玻璃液中。反应如下： Na2 CO3+SiO2 → Na 2SiO3↓+CO2

Na2S+ CaCO3+SiO2 → Na2SiO3↓+CaSiO3+SO3+C02 Na2S+ Na2CO3+SiO2 → Na2SiO3↓+CO2+S03

CaS+Na2SiO3+SiO2 → Na2SiO3↓+CaSiO3+SO3 等反应熔蚀石英颗粒。

如果使用的硅砂颗粒度分散，超细粉偏多颗粒级分散，纯碱或芒硝反应物与硅砂反应时，细小的硅砂颗粒首先被熔化，硅砂的大颗粒只是部分被侵蚀，一方面：硅砂超细粉首先熔化产生许多的微小气泡不利于进一步熔化、澄清。二是：硅砂大颗粒虽然被部分侵蚀，但由于颗粒还是较大，颗粒在热点处需较长时间熔化，并有可能被带入成型流而在玻璃制品表面上出现麻点。如果使用硅砂颗粒直径在某一范围比较集中的硅砂，颗粒度均一的硅砂在熔化侵蚀中将比较均匀，到达熔化池热点的硅砂颗粒也比较均匀，达到了熔化速度一致、均匀，将大大减少熔化时间，相应的降低了融化能耗，提高了玻璃质量。 总之，硅砂颗粒度的控制应引起各玻璃工厂的重视，控制的好坏直接影响者生产成本、质量和效益。

提高保温瓶玻璃原料质量的技术措施

如何提高保温瓶玻璃产品的质量？有经验的企业都是根据多年来生产实践总结出玻璃生产的“大四稳”——原料稳、燃料稳、熔化稳、成型稳，其中都把原料稳列为基础。 1.做好原料进厂的质量控制

（1）工艺部门加强对矿点的加工工艺指导和质量检查，特别是对重点矿物如石英砂、白云石、长石等，从原料的选矿、开采、精选、加工、储存等环节都要严格把关与控制，确保进厂原料的质量标准。当前原料的运输成本在逐步提高，有的运输费用比原料本身费用还高。如果原料质量不是在矿山进行控制，而是原料进厂后进行控制，对于经检验不符合标准的原料，如通过让步接收后在生产中使用，都会造成玻璃生产的不稳定，影响玻璃的产量和质量。

（2）通过原料均匀性的测定发现某一批料出现成分不均匀，可以采取一定的工艺措施加以调整再进行使用。对难熔重矿物及杂质含量进行检查、测定，这在提高保温瓶玻璃质量、稳定玻璃生产中非常重要。由于重矿物在玻璃熔化过程中，难以完全熔化而被残留在玻璃原板上，形成固体夹杂物。重矿物的检查在国内保温瓶玻璃生产中还没有引起足够重视，事实上其危害很大。

2.原料水分的控制原料水分波动问题在混合料生产中是一个突出问题，特别是石英砂原料在混合料中占60%的比例，又属于湿法加工，一般进厂水分达7%～10%。水分含量大，波动也大，给混合料的质量造成很大的影响。最有效的办法就是在矿山上或工厂内采取措施使石英砂水分降低到5%以下，经验证明石英砂水分降到5%以下后，

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称量中水分波动已很小，生产稳定性大大提高。

3.粒度的控制目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准，对控制粒度的筛网规格也都有不同的技术标准。国际上比较流行用等效体积颗粒计算直径来表示粒径，要使用国家计量认可的生产厂家的筛网作为粒度的生产控制与检验用筛网，确保粒度标准的严格控制与落实。

4.混合料质量指标的控制要认真分析当前混合料质量检验和控制的问题，参照行业标准制定适宜的检验和控制标准，确定严格的考核和控制方法，达到混合料质量的进一步提高。

（1）更加全面的利用化验站做好混合料质量控制，要制定好混合料检验的指标项目、标准、抽检频次、取样、制样和分析方法等。

（2）利用科学的统计方法量化出混合料的质量状况，计算出混合料的优级品率和合格率。

（3）切实加强工艺管理部门对化验站的领导，严格按制度、规定和操作规程进行工作，减少被检测部门的干扰和联系，严格取样的随机性，确保混合料检验的、准确、公正，使检测结果能够真实的反映混合料质量。 （4）在衡量混合料混合质量指标的时候，也需要测定其Na2CO3含量。

（5）工艺管理部门要根据日常抽查混合料质量的结果，控制检验和全分析检验的结果及统计完成情况，总结出混合料制备过程的分析报告。

5.原料成分的控制目前对保温瓶玻璃中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O等成分的控制都比较重视，但对原料的COD值和Fe2O3含量稳定性重视不够，应引起注意。

6.提高原料和混合料的检测水平为了全面控制原料进厂的质量，确保生产的稳定，质量控制技术的关键是要有合适的技术和检测手段，才能实现上述稳定生产和产品质量监控。

（1）用X射线荧光光谱仪可以对保温瓶玻璃各个原料、配合料和玻璃成品的成分进行快速定量分析。

（2）在进行原料粒度测定时要用符合国家标准的GB6003标准筛和技术先进的检验分析筛，确保原料粒度的准确测量和严格控制。

（3）原料COD值按污水测COD值的测定原理进行测定，Fe2+/Fe3+值是利用吸收光谱波长的不同，采用高分辨率的分光光度计进行测定。

（4）对混合料温度要每班定时测定，特别是冬季更应加强。 7.加强原料及混合料质量管理有资深学者指出，我们最大的差距就是在管理上。因为它涉及的环节和人员很多，加强质量管理的目的是要把每一个环节的工作都做好，这是保证原料及混合料质量的最大要素。在原料及混合料质量管理上要实行三分技术、七分管理，把质量管理放在一个十分重要的位置上。依靠指标考核手段促进各基层部门自己想办法找措施；利用技术攻关，技术创新等途径，千方百计把原料及混合料质量提高到一个更高的水平，最大限度地提高保温瓶玻璃生产水平。

超细粉对玻璃生产的影响：

1、配合料中超细粉过多，尽管熔化速度与原材料颗粒度大小是线性关系，似乎原材料越细，越有利于熔化，可是实际生产中，当超细粉过多时，因其颗粒度比较小，分散度很大，比表面积很大，故有较强的吸附能力，使配合料容易结块；同时在输送过程中容易分层，破坏了配合料均匀度，反而不利于熔化，而且也会造成玻璃液中的微气泡增加，不利于玻璃液的澄清。

2、对于富硅质原材料来说，不同颗粒度的原材料其化学组成成分的差别是较大的，超细粉中的Fe2O3的含量明显比较高，SiO2的含量较低，容易造成玻璃液的透热性差，造成熔化困难，由于Fe2O3含量高的玻璃透光率底，对生产增白玻璃不利。

3、超细粉过多会使配合料生产的飞料严重，使玻璃组成不稳定，随高温烟气带出的飞料还造成蓄热室格子体砖的堵塞，并同时产生对耐火材料的高温侵蚀，影响配合料熔化及玻璃液的质量。

4、超细粉使原料车间拌料房及大炉车间吊料操作区域的操作环境恶化。 5、增加了原材料粉碎设备的磨损、人工劳动强度提高、各项消耗指标提升。 控制超细粉的措施：

1、富硅质原材料颗粒度的控制：

保温瓶玻璃石英砂分为机制砂与天然砂两种，其中天然砂含有一定量的Al2O3含量的结团泥土块及超过0.75mm粒径的粗颗粒（颗粒度超过0.75mm以上的统称为粗颗粒，也就是粒度大于30目），冬季结块的天然砂在滚筒式拌料机中是很难将其碾破碎的，只能通过机械筛分将泥土块清除，或者要求供应商采用水洗的办法将天然砂中的泥土块清除掉；对于天然砂中的粗颗粒只能采用30目的机械筛进行筛除。天然砂中一般不含超细粉，保温瓶玻璃配合料富硅质超细粉主要来源于机制砂和长石粉，因此，对于机制砂与长石粉的超细粉控制必须引起大家的高度重视，

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行业规定目数大于140目以上的都称为超细粉，一般要求140~160目超细粉含量不超过5%，160目以上的超细粉不超过3%，这样才能控制好石英砂的外观质量，极大地改善玻璃配合料中富硅质原材料的粒度分布，提高配合料的拌料均匀度，以保证配合料的加速熔化以及玻璃液的澄清，达到提高玻璃液质量的目的，现在56㎡保温瓶玻璃窑炉的熔化池内没有出现过玻璃镜面，熔化池内玻璃液表面有一层不薄的泡沫，这与入厂原材料的超细粉含量过高以及原材料的有效成分含量不高有很大的关系，它导致玻璃配合料的气体率升高，基本上超过了17%；熔化池玻璃液面上的泡沫阻隔了大璇将火焰辐射热对玻璃液的传递，给玻璃液的进一步熔化、澄清、均化带来了较大的困难。

2、控制白云石、石灰石的颗粒度：

适当提高白云石、石灰石的颗粒度，将其颗粒度范围提高至0.4~0.95mm（25目~60目），小于140目的超细粉就可以降低到10%以下；可以大大地减少配合料的分层和结块，提高配合料的混合均匀度；由于配合料的结块减少而使玻璃液中的微小气泡也减少，利于澄清，同时也减轻了飞料；适当地加大助熔原材料的颗粒度，有利于玻璃配合料的熔化，这是因为在玻璃的形成过程中，白云石、石灰石的开始熔融温度要低于富硅质原材料，这些原材料颗粒度稍微大一些的话，在玻璃的熔融初期，能够阻涉碳酸盐的分解和碳酸盐复盐的形成，这对配合料的熔化有利。而到配合料的熔化中期，他能够促进偏硅酸钠初生液的生成和它对硅质颗粒子的完全包裹，加快配合料的熔化速度；到熔化后期，由于白云石、石灰石的急速分解，所析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。所以，白云石、石灰石等助熔原材料的颗粒度可以适当增大，便于配合料的熔化和澄清。

3、轻质碱改用重质碱：

轻质碱改用重质碱（即颗粒碱）后，可以增大纯碱的颗粒度，减少轻质碱的吸潮性，不易造成结块分层，飞料也减少，重质碱的导热性好，NaCl的含量较低，可以减轻对蓄热室格子体的侵蚀。采用重质碱的玻璃配合料可以增加配合料的熔化速度，减少粉料的飞扬和环境污染，配合料不易分层和结块，增加了配合料组成的稳定性，提高了配合料的均匀性，同时延长了玻璃窑炉的使用寿命。

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