De viktigaste processfaktorerna som påverkar glassmältning sträcker sig bortom själva smältsteget, eftersom de påverkas av förhållanden före smältning, såsom råmaterialkvalitet, behandling och kontroll av glasavfall, bränsleegenskaper, eldfasta material i ugnen, ugnstryck, atmosfär och val av klarningsmedel. Nedan följer en detaljerad analys av dessa faktorer:
ⅠRåmaterialberedning och kvalitetskontroll
1. Batchens kemiska sammansättning
SiO₂ och eldfasta föreningar: Halten av SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ och andra eldfasta föreningar påverkar direkt smälthastigheten. Högre halter ökar den erforderliga smälttemperaturen och energiförbrukningen.
Alkalimetalloxider (t.ex. Na₂O, Li₂O): Minskar smälttemperaturen. Li₂O är, på grund av sin lilla jonradie och höga elektronegativitet, särskilt effektivt och kan förbättra glasets fysikaliska egenskaper.
2. Förbehandling av satsen
Fuktkontroll:
Optimal fuktighet (3 %~5 %): Förbättrar vätning och reaktion, minskar damm och segregering;
För hög fukt: Orsakar vägningsfel och förlänger finfördelningstiden.
Partikelstorleksfördelning:
Överdriven mängd grova partiklar: Minskar reaktionskontaktytan, förlänger smälttiden;
För mycket fina partiklar: Leder till agglomerering och elektrostatisk adsorption, vilket hindrar jämn smältning.
3. Hantering av glasavfall
Glasrester måste vara rena, fria från föroreningar och ha samma partikelstorlek som färska råvaror för att undvika bubblor eller osmälta rester.
II. Ugnsdesignoch bränsleegenskaper
1. Val av eldfast material
Högtemperaturerosionsbeständighet: tegelstenar med hög zirkoniumhalt och elektrosmälta zirkoniumkorundtegelstenar (AZS) bör användas i poolväggen, ugnsbotten och andra områden som kommer i kontakt med glasvätskan, för att minimera stendefekter orsakade av kemisk erosion och skurning.
Termisk stabilitet: Motstå temperaturfluktuationer och undvik eldfast splittring på grund av termisk chock.
2. Bränsle- och förbränningseffektivitet
Bränslets värmevärde och förbränningsatmosfär (oxiderande/reducerande) måste matcha glasets sammansättning. Till exempel:
Naturgas/tungolja: Kräver exakt kontroll av luft-bränsleförhållandet för att undvika sulfidrester;
Elektrisk smältning: Lämplig för högprecisionssmältning (t.ex.optiskt glas) men förbrukar mer energi.
ⅢOptimering av smältprocessparametrar
1. Temperaturkontroll
Smälttemperatur (1450~1500 ℃): En temperaturökning på 1 ℃ kan öka smälthastigheten med 1 %, men erosionen från eldfast material fördubblas. En balans mellan effektivitet och utrustningens livslängd är nödvändig.
Temperaturfördelning: Gradientkontroll i olika ugnszoner (smältning, finfördelning, kylning) är avgörande för att undvika lokal överhettning eller osmälta rester.
2. Atmosfär och tryck
Oxiderande atmosfär: Främjar organisk nedbrytning men kan intensifiera sulfidoxidation;
Reducerar atmosfären: Undertrycker Fe³+-färgning (för färglöst glas) men kräver att kolavsättning undviks;
Ugnstryckstabilitet: Ett lätt positivt tryck (+2~5 Pa) förhindrar kall luftintag och säkerställer att bubblor avlägsnas.
3. Klargöringsmedel och flussmedel
Fluorider (t.ex. CaF₂): Minskar smältviskositeten och påskyndar borttagningen av bubblor;
Nitrater (t.ex. NaNO₃): Frigör syre för att främja oxidativ fining;
Kompositflussmedel**: t.ex. Li₂CO₃ + Na₂CO₃, synergistiskt lägre smälttemperatur.
ⅣDynamisk övervakning av smältprocessen
1. Smältviskositet och fluiditet
Realtidsövervakning med rotationsviskosimetrar för att justera temperatur eller flödesförhållanden för optimala formningsförhållanden.
2. Effektivitet vid borttagning av bubblor
Observation av bubbelfördelning med hjälp av röntgen- eller avbildningstekniker för att optimera dosering av klarningsmedel och ugnstryck.
ⅤVanliga problem och förbättringsstrategier
| Problem | Grundorsak | Lösningen |
| Glasstenar (osmälta partiklar) | Grova partiklar eller dålig blandning | Optimera partikelstorleken, förbättra förblandningen |
| Resterande bubblor | Otillräckligt klarningsmedel eller tryckfluktuationer | Öka fluoriddosen, stabilisera ugnstrycket |
| Allvarlig eldfast erosion | För hög temperatur eller material som inte passar ihop | Använd tegelstenar med hög zirkoniumhalt, minska temperaturgradienter |
| Sträckor och defekter | Otillräcklig homogenisering | Förläng homogeniseringstiden, optimera omrörningen |
Slutsats
Glassmältning är ett resultat av synergin mellan råmaterial, utrustning och processparametrar. Det kräver noggrann hantering av kemisk sammansättning, optimering av partikelstorlek, uppgraderingar av eldfasta material och dynamisk kontroll av processparametrar. Genom att vetenskapligt justera flöden, stabilisera smältmiljön (temperatur/tryck/atmosfär) och använda effektiva finfördelningstekniker kan smälteffektiviteten och glaskvaliteten förbättras avsevärt, samtidigt som energiförbrukning och produktionskostnader minskas.
Publiceringstid: 14 mars 2025
