超白浮法玻璃生產(chǎn)存在的問題及解決對策

喬心寬 李連杰 智 明 李 凡

（河北南玻玻璃有限公司河北省超白功能玻璃材料技術創(chuàng)新中心，河北廊坊 065000）

超白浮法玻璃屬于超透明低鐵玻璃，使用功能多、透熱性較強。超白浮法玻璃在實際生產(chǎn)期間的難度較大，產(chǎn)品質(zhì)量極易受各類因素影響，導致玻璃霉變問題出現(xiàn)，嚴重影響生產(chǎn)期間的綜合效益。為切實提升超白浮法玻璃生產(chǎn)質(zhì)量，需要重點關注該玻璃在實際生產(chǎn)期間遇到的各類問題，結(jié)合問題成因制定相應解決對策，實現(xiàn)超白浮法玻璃生產(chǎn)全面控制目標。

1 原料控制問題

相較其他浮法玻璃，超白浮法玻璃含鐵量極低，透光性強，是當前重要的玻璃品種。超白浮法玻璃保持普通浮法玻璃的基本成分，其機械性能、化學穩(wěn)定性保持不變，使浮法玻璃的各類優(yōu)勢能夠充分發(fā)揮出來。超白浮法玻璃在原料選擇與生產(chǎn)工藝控制期間的流程復雜，如在配料過程中鐵含量需要精密管控、熔化期間的氣泡難以消除等，需要重點關注超白浮法玻璃原料控制工作。

1.1 制定原料標準及控制要求

超白浮法玻璃中鐵含量僅0.015%，其他原料品種、顆粒組成、水分含量及稱量精度具有相關規(guī)定，需要生產(chǎn)人員對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的原料進行全面管控。生產(chǎn)超白浮法玻璃所需的石英材料主要有天然石英巖石、石英砂等。原料礦源的雜質(zhì)較多，為保障超白浮法玻璃生產(chǎn)質(zhì)量，需要選用更適宜的原材料，確保原材料內(nèi)硅砂的鐵含量較低，宜為0.02%。

對每批原材料進行抽樣檢查，重點檢測原材料內(nèi)部的成分、顆粒與水分，保障原材料質(zhì)量合格后才可以正式使用。

在超白浮法玻璃原料配料系統(tǒng)中，需要經(jīng)過原料稱量、除鐵、混合攪拌、運輸?shù)冗^程[1]。為使超白浮法玻璃的各項性能符合實際設計要求，需要時刻檢測原料內(nèi)鐵含量，要求將原料中的鐵含量控制在合理范圍內(nèi)。當前國內(nèi)超白浮法玻璃原料主要采用一字形布置工藝，此種工藝形式質(zhì)量管理難度較小，占地面積較大。為切實提升超白浮法玻璃原料控制水平，料倉逐漸使用塔庫式布置方法，使原料空間能夠得到最大范圍利用，原料控制及后續(xù)運輸期間的流程更少。

1.2 加強控制，減少二次污染

在實際生產(chǎn)超白浮法玻璃過程中，超白玻璃的原材料經(jīng)常受各類物質(zhì)污染，導致質(zhì)量下降，需要相關管理部門加強超白玻璃原料進料、輸送系統(tǒng)的管控工作，謹防原料二次污染問題出現(xiàn)。

在超白浮法玻璃原料運輸期間，應盡量使用噸袋包裝的方式，確保后續(xù)原料運輸與裝卸靈活，提升原料運輸效率，節(jié)約燃料運輸期間的各項成本[2]。為了避免超白玻璃原料受污染，在砂巖粉用量較大的情況下，應配合使用散裝運輸方式。要求運輸車輛底部以及車幫四周鋪設PE板或不銹鋼襯，定期清理運輸車輛內(nèi)雜物，降低污染問題發(fā)生可能性。運輸砂粉巖的鏟車需要盡量專車專用，防止砂粉巖在運輸途中與其他含鐵物質(zhì)接觸。

合理設置超白浮法玻璃原料運輸線路，要求對粉料庫、料倉、提升機以及混合機設備的底板以及內(nèi)壁處進行改造處理，采用高分子聚乙烯板隔離設備與運輸原料，避免運輸原料出現(xiàn)污染問題。

做好碎玻璃系統(tǒng)改造工作，在碎玻璃料倉以及喂料機內(nèi)部鋪設高分子聚乙烯板，要求混合料輸送皮帶上方以及碎玻璃加料系統(tǒng)等部位，增設高強除鐵裝置與懸掛式交流電磁盤，去除原材料內(nèi)部鐵屑等雜質(zhì)。

借助有效的除鐵措施，將配料內(nèi)的二次污染含量控制在0.001 5%～0.02%，要求配合料內(nèi)的鐵含量控制在0.013%，確保生產(chǎn)出的超白浮法玻璃質(zhì)量與實際要求相符。

為從根本上提升超白浮法玻璃生產(chǎn)原材料管控水平，需要優(yōu)先選用不銹鋼拆設備，優(yōu)化原料運輸過程中的各類工藝布置。

2 澄清質(zhì)量控制

2.1 澄清控制困難

在超白浮法玻璃生產(chǎn)過程中，影響玻璃總體生產(chǎn)質(zhì)量的因素多集中在澄清環(huán)節(jié)[3]。超白浮法玻璃中的鐵含量控制要求較高，實際導入系數(shù)強，在融化過程中的澄清難度較大，氣泡難以被排出。由于超白浮法玻璃具有較為顯著的透熱性能，玻璃液溫度高、在水平方向的流動性更強，在澄清區(qū)出現(xiàn)環(huán)形流的時間較短。

超白浮法玻璃較小的鐵含量導致其自身向池深方向的垂直溫度梯度較小，池底溫度是普通浮法玻璃的6%，玻璃液溫度差不明顯，對流情況較弱，氣泡排出難度更大。

成環(huán)流下方回流玻璃液在前進過程中的溫度不斷增高，被玻璃液吸收的微氣泡會在熱化學的作用下重新釋放在玻璃液內(nèi)。玻璃液的黏度較低，微細胞會上升到表面流，使玻璃內(nèi)的氣泡含量增加，實際生產(chǎn)效果與預期目標存在差距。

在超白浮法玻璃天然氣燃燒期間，全氧熔窯的水蒸氣含量較大，占火焰空間氣體成分的30%～60%，玻璃液面的熱點位置含量較高，占50%。在水分含量增加的情況下，玻璃液的澄清難度較大，微氣泡數(shù)量增多。

2.2 解決方法

在超白浮法玻璃熔制過程中，需要將質(zhì)量合格的原料經(jīng)過高溫熔化，生成澄清、均勻的玻璃液。超白浮法玻璃熔制期間需要經(jīng)過復雜的物理及化學變化，配合料在熔窯內(nèi)需要經(jīng)歷形成硅酸鹽、玻璃、玻璃液澄清、玻璃液均化、玻璃液冷卻等階段。在超白玻璃熔化系統(tǒng)運行過程中，其工藝難點主要體現(xiàn)在澄清階段氣泡難以消除、勻化難度較大等方面。

超白玻璃液的導熱系數(shù)較高，氣泡更多，不易排出。為從根本上提升玻璃液澄清效率，需要控制熔化回路的熱負荷值。以超白玻璃生產(chǎn)期間的小爐窯爐為例，通過控制不同小爐窯爐的熱負荷值，將其熱負荷保持在平衡范圍內(nèi)，可以使澄清時的氣泡含量減小。超白浮法玻璃自身透熱性能良好，配合料極易熔化相，應的熔化回路熱負荷值會明顯降低。在調(diào)整小爐窯爐熱負荷值的過程中，需要避免熱負荷值過高，防止出現(xiàn)回流玻璃液微氣泡再次上升到表面生成二次起泡等問題出現(xiàn)。

注重在超白浮法玻璃澄清質(zhì)量控制過程中采用適宜的輔助對策，確保澄清期間的效果符合實際質(zhì)量生產(chǎn)要求。在原澄清生產(chǎn)基礎上采用池底鼓泡技術，在配合料內(nèi)加入復合澄清劑以及消泡劑，配合使用先進的熔制澄清技術，控制玻璃液內(nèi)氣泡含量。經(jīng)過試驗驗證，通過在超白浮法玻璃熔化池底部采用鼓泡技術，將消泡液噴入窯內(nèi)，可以與泡沫層發(fā)生化學變化，由于消泡液具有抑制與破泡功能，能夠使板面氣泡數(shù)量得到大幅度減少，實際生產(chǎn)質(zhì)量與效率明顯提高。

3 玻璃變霉問題

超白浮法玻璃鐵含量低、透熱性能好，易出現(xiàn)霉變問題，導致玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量明顯下降。

3.1 超白浮法玻璃易霉變機制

在超白浮法玻璃實際生產(chǎn)過程中，玻璃生產(chǎn)質(zhì)量容易受到高堿量等因素影響。超白浮法玻璃發(fā)霉主要由于堿金屬離子擴散與外界離子結(jié)合，在堿金屬離子含量增多的情況下，玻璃更易出現(xiàn)發(fā)霉問題。與普通超白玻璃相比，超白浮法玻璃的堿金屬氧化物含量為15%，更易出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象。

超白浮法玻璃的二價金屬氧化物，會在周圍環(huán)境以及內(nèi)部元素變化的情況下出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象。超白玻璃二價金屬氧化物減少，其自身對堿金屬離子的壓制作用會被削弱，導致玻璃出現(xiàn)發(fā)霉問題。依照玻璃壓制效應原理，在二價金屬氧化物發(fā)生置換反應后，堿金屬離子的擴散系數(shù)將明顯下降。由于二價金屬離子填充在玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的空隙處，嚴重阻礙了堿金屬離子擴散運動，對一價堿金屬離子產(chǎn)生壓制作用。

超白浮法玻璃發(fā)霉問題還與熱歷史效應有關，由于超玻璃生產(chǎn)爐退火爐的設計多針對普通浮法玻璃，對于超白生產(chǎn)玻璃的退火效應并不精準，導致玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密度下降，易在實際使用期間受到外界不良因素侵蝕，出現(xiàn)發(fā)霉問題。

3.2 超白玻璃防霉對策

為降低超白浮法玻璃發(fā)霉問題發(fā)生概率，需要合理管控玻璃內(nèi)部氧化鈣及氧化鎂含量，增強二價金屬氧化物的壓制效應。在超白浮法玻璃生產(chǎn)期間，應制定適宜的退火制度，保證退火性能良好。

結(jié)合超白浮法玻璃實際生產(chǎn)要求，選擇適宜的玻璃防霉粉，由于超白浮法玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可發(fā)生改變，應選擇防霉效果更好的防霉粉。針對酸性材料與玻璃本身的適應性、超白玻璃表面形貌特征，研制針對超白浮法玻璃的專用防霉隔離粉，確保玻璃防霉效果與實際預期目標相符。

在超白浮法玻璃生產(chǎn)后，通過抽真空包裝方式降低發(fā)霉問題發(fā)生概率，用加厚塑料薄膜或鋁箔包裹玻璃表面，抽取玻璃內(nèi)部空氣密封邊口。在玻璃包裝內(nèi)部放干燥劑，吸收包裝袋內(nèi)多余水分，確保玻璃在長期存放過程中不會出現(xiàn)發(fā)霉問題，從根本上提升超白浮法玻璃生產(chǎn)水平及經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

綜上所述，為從根本上提升超白浮法玻璃施工質(zhì)量與效益，相關管理部門需要加強原材料質(zhì)量管控工作，防止原材料出現(xiàn)二次污染問題。嚴格管控超白浮法玻璃生產(chǎn)期間的鐵含量，確保鐵含量始終保持在規(guī)定范圍內(nèi)。做好玻璃生產(chǎn)期間的融化澄清控制工作，避免玻璃內(nèi)出現(xiàn)微量氣泡，使玻璃生產(chǎn)質(zhì)量能夠得到根本提升。充分了解超白浮法玻璃霉變原理，掌握玻璃霉變制定出專項可行的防霉技術方案，最大限度降低超白浮法玻璃質(zhì)量問題發(fā)生概率，促進超白浮法玻璃生產(chǎn)安全高效開展。