玻璃窯爐鉻結(jié)石的分析及對策

王將 張文斌 闞正權(quán) 周康

（江西彩虹光伏有限公司 上饒 334000）

1 結(jié)石欠點產(chǎn)生過程

我司一期窯爐生產(chǎn)光伏壓延玻璃，自2019年5月18日白班起，各線板面微泡數(shù)量逐步增加，四條線熔解欠點5月18日白班為10.96%，到夜班欠點升高至15.41%，但結(jié)石數(shù)量基本正常。5月19日早班9:00起結(jié)石高發(fā)，1#線和2#線居多，其次為4#線和3#線?，F(xiàn)場取樣結(jié)石表現(xiàn)特征為：結(jié)石顏色為黑色、大小均勻、獨立個體、約1 mm、板面位置不固定等（圖1），廢棄量較大，最高每小時高達70～80片。結(jié)石不良率占據(jù)比例較高，其中5月20—22日，1#、 2#線 結(jié)石不良高達20%～25%，3#、4#線10%～15%，嚴(yán)重制約熱端良品率。

圖1 黑色結(jié)石樣品

5月20日翻檢200片，黑色結(jié)石56片、白色結(jié)石7片、線泡9片，白色結(jié)石經(jīng)檢測為含鋯結(jié)石。

5月23日下午板面質(zhì)量逐步改善，欠點下降明顯，1#、 2#結(jié) 石不良下降至7%左右，3#線基本穩(wěn)定，4#結(jié)石不良下降5%左右。

2 電鏡檢測

5月20日，為準(zhǔn)確判定黑色結(jié)石的成分，尋找結(jié)石的來源，公司通過借助掃描電鏡對黑色結(jié)石進行檢測，取黑色結(jié)石6枚分別送到彩虹股份研究院公司和合肥工業(yè)大學(xué)做電鏡檢測，檢測結(jié)果見表1、表2。

表1 彩虹股份研究院電鏡檢測結(jié)果 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

表2 合肥工業(yè)大學(xué)電鏡檢測結(jié)果 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

3 對策過程及分析

從電鏡檢測結(jié)果可看出，黑色結(jié)石中含有Cr元素，其占比為18%～42%，因鉻的熔點為1857 ℃±20 ℃，玻璃窯爐不能將其熔化，為避免碎玻璃二次回爐，公司立即將含鉻結(jié)石的碎玻璃進行隔離，并分析含鉻結(jié)石的可能來源為：

（1）天然硅砂中含有一定的鉻鐵礦顆粒；

（2）購置原料在運輸、儲存、使用環(huán)節(jié)混入鉻鐵礦及其制品等的殘渣；

（3）含鉻合金的機器設(shè)備破損的碎片；

（4）作為著色劑的重鉻酸鹽與耐火黏土反應(yīng)形成實際中難以熔化的含鉻剛玉，經(jīng)常使用的鉻鐵合金耐熱金屬結(jié)構(gòu)與含氧化鋁襯里材料接觸的地方就有可能形成含鉻剛玉。

根據(jù)以上可能來源，逐一進行排查和驗證。

（1）首先從設(shè)備方面檢查：對原料設(shè)備、卡脖水包、池爐鼓泡（7#、 9#、 12#為后來換的鼓泡器，其材質(zhì)為不銹鋼）、池爐燃槍、消泡水冷套、助燃風(fēng)機等設(shè)備進行全面排查。

檢查結(jié)果：

①配料設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常，因檢測結(jié)果中含有鎂元素，經(jīng)查閱，所有配料設(shè)備中不含鎂；

②池爐鼓泡系統(tǒng)進回水DCS顯示正常，現(xiàn)場溫度計實測各鼓泡回水也顯示正常，檢測結(jié)果中不含鎳，排除鼓泡燒損漏水可能性；

③天然氣燃槍噴頭經(jīng)現(xiàn)場確認無嚴(yán)重?zé)龘p現(xiàn)象，消泡水冷套為鍋爐鋼材質(zhì)（不含鉻），未發(fā)現(xiàn)有燒損漏水；

④卡脖水包材質(zhì)為20G（不含鉻）。

經(jīng)以上檢查基本排除設(shè)備問題。

（2）重鉻酸鹽與黏土反應(yīng)形成含鉻剛玉：原料中有少量的重鉻酸鹽，含量一般不會超過30×10-6，但是所有接觸的設(shè)備，包括窯爐耐火材料，都沒有黏土磚與原料接觸，不可能形成含鉻剛玉。

（3）原料儲存的倉庫沒有發(fā)現(xiàn)異樣；使用過程中所有的設(shè)備、皮帶等都不具備含鉻的條件，周邊也沒有含鉻的其他物件，排除這項可能，但是運輸過程中無法進行監(jiān)控。

（4）原材料中可能會含有一定的鉻鐵礦顆粒，對現(xiàn)場所使用原料進行化驗。

①首先發(fā)現(xiàn)石灰石中含有黑色顆粒，經(jīng)過現(xiàn)場取樣，送理化室化驗，直接溶解，并且此批次石灰石二期也在使用，二期未出現(xiàn)鉻結(jié)石，排除石灰石的可能；

②其他原料，如純堿、氫氧化鋁、芒硝、焦銻酸鈉等經(jīng)檢查也沒有含鉻的成分；

③最后在檢查中發(fā)現(xiàn)所使用的幾家硅砂中都含有黑色顆粒，在顯微鏡下觀察和鉻結(jié)石相似，化驗人員將少許黑色顆粒用鹽酸不能溶解，于是將以上幾家硅砂中挑出的少許黑色顆粒送至彩虹股份研究院做電鏡檢測，檢測結(jié)果見表3。

表3 硅砂中黑色顆粒電鏡檢測結(jié)果 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

從表3可以看出，這三家硅砂中的黑色顆粒成分都不含鉻礦，但是由于當(dāng)天、當(dāng)批次的硅砂已經(jīng)使用完，沒辦法進行實時檢查化驗。

硅砂從料庫打料到進入窯爐投料口，玻璃液在窯爐中要經(jīng)過循環(huán)置換等過程，再到壓延機玻璃出來需要6～8天，經(jīng)分析5月10日—17日的硅砂含鉻鐵礦的嫌疑最大，對近期的硅砂使用情況進行檢查，使用情況見表4。

表4 一、二期窯爐硅砂使用情況

從表4可以看出，5月10日—17日廠家4、廠家5和廠家7的硅砂一、二期窯爐都在使用，二期玻璃中未出現(xiàn)黑色結(jié)石，可以排除廠家4、廠家5和廠家7硅砂的嫌疑。

結(jié)合打料時間—爐前料倉—投入窯爐—各壓延機的時間推算，廠家3硅砂的嫌疑最大。

6月10日，一期窯爐再次出現(xiàn)鉻結(jié)石，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)之前隔離的碎玻璃未使用，可以排除嫌疑；窯爐和原料設(shè)備運行正常，也可以排除嫌疑。檢查硅砂使用情況，見表5。

表5 一、二期窯爐硅砂使用情況

從表5可以看出，6月2日—4日一期窯爐使用的有廠家3的硅砂，并且此次從使用時間到結(jié)石出現(xiàn)的時間與上次高度吻合，更能進一步增加了鉻結(jié)石來源于廠家3硅砂中的嫌疑，公司立即規(guī)定禁止使用廠家3的硅砂，自此之后鉻結(jié)石未再發(fā)生。

根據(jù)科學(xué)分析及現(xiàn)場調(diào)查，可確定得出鉻結(jié)石由5月10日—17日和6月2日—4日投入的廠家3硅砂中帶入。

來源可能為：

①原始礦山某塊區(qū)域含有少量鉻鐵礦，在開采過程中混入石英砂中；

②車輛在運輸過程中接觸含鉻的雜物；

③車輛在運輸硅砂之前可能運輸過含鉻礦物的材料；

④研磨硅砂使用耐磨鋼設(shè)備。

4 改進措施

4.1 提高對原料管理的重視程度

技術(shù)質(zhì)量部重新修訂原料管理制度以及散料、落地料的管理制度等。配料組要分單位、分批次對原料留樣至少保存15天以上，設(shè)置原材料留樣柜，進一步完善原料使用批次臺賬，做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，確?？勺匪菪?。加強與原料供應(yīng)商的溝通，提高來料質(zhì)量。

4.2 對重點原材料供應(yīng)商安排入廠審核

制定原材料廠家審核計劃，并快速進行落實。到供應(yīng)商現(xiàn)場進行審核，了解原材料的實際制造過程，確保原材料供應(yīng)質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4.3 加強對碎玻璃系統(tǒng)的管控

對結(jié)石突發(fā)時間段的碎玻璃進行隔離，全檢后再進行處理；全面加強對外購碎玻璃質(zhì)量的管控。

4.4 提高對突發(fā)欠點的檢測能力

首先要擴大檢測范圍，原料檢測取樣、制樣要有一定的代表性。其次要對伴隨礦物質(zhì)進行分析，使分析結(jié)果更具有全面性。對目前可能影響結(jié)石產(chǎn)生的來料供應(yīng)廠家進行嚴(yán)格檢測，做好相關(guān)記錄。

4.5 全面加強對原材料、碎玻璃質(zhì)量系統(tǒng)的管控

要加強原料質(zhì)量的外觀管理，重點確定原材料的干凈度等，同時加強現(xiàn)場倒料的管理，確保按照工藝技術(shù)要求倒料。加強碎玻璃的管理，保證碎玻璃的干凈度，存放場所、打料的過程進行監(jiān)控，確保整個流程、各個環(huán)節(jié)受控，為窯爐輸送合格原料。

5 結(jié)語

玻璃生產(chǎn)中一定要從原料、碎玻璃、設(shè)備等基礎(chǔ)出發(fā)，確保各方面的受控管理。特別是原料入廠的檢查、化驗和留樣，必須按照規(guī)章制度嚴(yán)格執(zhí)行，從源頭做好管控，確保窯爐工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。