浮法玻璃生產(chǎn)中的黑色夾雜物缺陷分析

姚佩 張艷娟 劉學(xué)理 魏星

（1. 浮法玻璃新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)洛陽浮法玻璃集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心 洛陽 471009；2. 洛玻集團(tuán)洛陽龍昊玻璃有限公司 洛陽 471211）

浮法玻璃生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的黑色夾雜物，在國(guó)內(nèi)外的一些玻璃廠都曾發(fā)生過［1］。這些黑色夾雜物一般直接或間接地來自于配合料或者配料過程中的不當(dāng)操作。如果這些夾雜物沒有充分在玻璃液中溶解或溶解較少，沒有形成特殊的溶液圈，且顏色呈墨綠色或黑色，那么這種夾雜物可能是含Cr的原料或操作不慎帶來的雜質(zhì)，這種情況生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制生產(chǎn)操作和原料中硅砂含鉻氧化物［2］；還有一些黑色夾雜物是由錫槽電加熱絲引起的［3］，電加熱絲表面被氧化脫落，掉落至玻璃板上即形成點(diǎn)狀黑色夾雜物，要定期對(duì)錫槽進(jìn)行吹掃。

通過對(duì)某大型生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量的追蹤發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)線在某段時(shí)期內(nèi)玻璃板面出現(xiàn)大量黑色點(diǎn)狀或絮狀缺陷，持續(xù)一段時(shí)間后慢慢減少然后再重復(fù)出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了該生產(chǎn)線的一等品率和產(chǎn)量。已知該生產(chǎn)線并未開啟錫槽電加熱，且進(jìn)行配合料分析發(fā)現(xiàn)原料中并沒有引入雜質(zhì)成分。根據(jù)其外觀不同對(duì)其產(chǎn)生來源和改善措施進(jìn)行分類討論。

1 黑色夾雜物來源分析

1.1 黑色點(diǎn)狀缺陷

該生產(chǎn)線在某段時(shí)期內(nèi)斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)圖1（a）所示的黑色點(diǎn)狀?yuàn)A雜物，在顯微鏡下觀察其外觀如圖2（a）所示，黑點(diǎn)呈不透明態(tài)，并沒有熔化形成玻璃態(tài)，形狀近似于圓形或橢圓形。對(duì)其進(jìn)行能譜分析，見圖3（a）。

從成分分析表中可以看到，它的雜質(zhì)成分中含量最多的為Cr。2020年該生產(chǎn)線開始熱修蓄熱室格子體。熱修開始后玻璃產(chǎn)品連續(xù)出現(xiàn)大量黑色點(diǎn)狀缺陷，如圖1（b）所示。在顯微鏡下觀察其外觀如圖2（b）所示，對(duì)其進(jìn)行能譜分析（圖3（b））發(fā)現(xiàn)，它的外觀形貌及成分都與熱修蓄熱室前出現(xiàn)的黑色點(diǎn)狀缺陷成分一致。該生產(chǎn)線原料分析結(jié)果中不含Cr，那么夾雜物中出現(xiàn)的Cr只能來自于耐火材料。結(jié)合出現(xiàn)此缺陷前后工況變化推測(cè)，這些黑色點(diǎn)狀缺陷可能來自于熱修時(shí)蓄熱室鎂鉻磚的粉末飛濺。

萬曉平［4］通過對(duì)3座玻璃熔窯蓄熱室運(yùn)行與停產(chǎn)后耐火材料的蝕損情況觀察發(fā)現(xiàn)：雖然鎂鉻磚的抗堿塵侵蝕和抗反復(fù)熱震的侵蝕性是非常好的，但是在熱震比較厲害的接口部位，鎂鉻磚在下部中心部位有不同程度的剝落。一個(gè)使用了3個(gè)窯期的蓄熱室鎂鉻磚在下部中心部位有大約 100 mm 的不規(guī)則剝落。換火時(shí)助燃風(fēng)將剝落物吹上來進(jìn)入熔窯內(nèi)，從而帶來玻璃缺陷。因此推測(cè)這種偶發(fā)的黑色點(diǎn)狀缺陷來源于小爐內(nèi)熱沖擊剝落的鎂鉻磚和堿塵侵蝕。

總的來說，如果玻璃樣品中出現(xiàn)上述外觀的黑色點(diǎn)狀缺陷，結(jié)合能譜分析可初步推斷其為蓄熱室鎂鉻磚引起的缺陷。

1.2 黑色絮狀缺陷

除了上述黑色點(diǎn)狀?yuàn)A雜物，該生產(chǎn)線每隔一段時(shí)間總是連續(xù)出現(xiàn)圖4（a）所示的黑色塊狀缺陷。從外觀來看，黑色夾雜物發(fā)生熔化，形成玻璃體，同時(shí)伴隨有大尺寸裂紋。將玻璃樣品切開，露出里面黑色玻璃體，并在顯微鏡下觀察其外觀如圖4（b）所示，缺陷呈黑色絮狀，沒有明顯的結(jié)晶現(xiàn)象。對(duì)其進(jìn)行能譜分析，見圖5（a）所示，可以發(fā)現(xiàn)它的成分中含有V和Fe，且Fe含量很高。該生產(chǎn)線的原料和窯內(nèi)耐火材料中均不含釩，而燃料使用的有石油焦粉，石油焦在冶煉工藝中要添加催化劑V2O5，石油焦中不可避免地存在釩。因此認(rèn)為這種黑色夾雜物可能來自于焦粉。對(duì)焦粉灰分進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖5（b）所示。焦粉灰分的成分中也含有V和Fe，且Fe含量高達(dá)7.18%，因此推斷這種黑色絮狀缺陷有極大可能來源于焦粉。焦粉灰掉落在熔融的玻璃液中，F(xiàn)e富集致使玻璃著色呈黑色，形成黑色塊狀缺陷。

2 減少黑色夾雜物的途徑

2.1 黑色點(diǎn)狀缺陷

（1）熔窯烤窯時(shí)制定合適的溫度曲線，保證鎂鉻磚的充分膨脹。

（2）熱修時(shí)在格子體上方加水排擋住煙氣煙塵出口，并用纖維氈進(jìn)行密封，同時(shí)關(guān)閉總煙道閘板，同樣用纖維氈密封。熱修結(jié)束后，及時(shí)清理煙道內(nèi)灰塵，以免吹入窯內(nèi)。

（3）減少石油焦粉的使用。石油焦粉中固體顆粒的燃燒要經(jīng)過焦粉與高溫助燃風(fēng)混合吸熱著火、揮發(fā)分燃燒、碳黑燃燒、燃燼四個(gè)階段，焦粉得到充分燃燒的時(shí)間較長(zhǎng)，其火焰剛性強(qiáng)，火焰長(zhǎng)，黑心又長(zhǎng)，容易使一部分沒充分燃燒的焦粉沖進(jìn)蓄熱室內(nèi)燃燒，從而侵蝕蓄熱室磚體。

（4）投產(chǎn)后盡量保證溫度、氣氛、窯壓的穩(wěn)定，減少溫度波動(dòng)、堿塵、火焰對(duì)鎂鉻磚的沖擊腐蝕。

（5）當(dāng)黑色點(diǎn)狀缺陷十分嚴(yán)重時(shí)，除了保證溫度、氣氛、窯壓的穩(wěn)定外，必要時(shí)應(yīng)減少或停止碎玻璃的回爐，待情況好轉(zhuǎn)后逐漸摻用。

2.2 黑色絮狀缺陷

（1）盡可能少地使用石油焦粉燃料。

（2）定期換槍、洗槍、維護(hù)噴槍。

3 結(jié)語

通過以上分析可以得出：如果某條生產(chǎn)線原料分析中不含Cr，且未開啟錫槽電加熱，若玻璃產(chǎn)品中出現(xiàn)本文所述黑色點(diǎn)狀缺陷，且缺陷成分中含有較高的Cr雜質(zhì)，那么可以初步判定此種黑色雜質(zhì)來自于鎂鉻磚；如果某生產(chǎn)線使用石油焦粉作燃料，玻璃產(chǎn)品中若出現(xiàn)本文所述的黑色絮狀缺陷，且其缺陷成分中含有V和Fe，則可以判定此種黑色雜質(zhì)來源于石油焦粉。當(dāng)然，每條生產(chǎn)線都有自己不同的特點(diǎn)，要針對(duì)不同情況綜合分析，根據(jù)不同來源的黑色雜質(zhì)缺陷采取不同的技術(shù)措施，可以有效地提高玻璃板面質(zhì)量。