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研究玻璃氣泡,首先要分析氣泡中氣體的來源,氣體與玻璃液的相互作用,玻璃液物理化學(xué)性能對氣泡產(chǎn)生或消失過程產(chǎn)生的影響。
玻璃氣泡中的氣體,通常來源于以下幾個方面:
(1)原料顆粒間隙中的氣體以及原料表面吸附的氣體
在配合料熔制初期,這類氣體就不斷揮發(fā)或蒸發(fā),在上升過程中形成大氣泡上浮而逸出玻璃液,一般不會直接導(dǎo)致玻璃產(chǎn)品中出現(xiàn)可見氣泡。除非原料粒度控制不當(dāng),配合料結(jié)團沒有熔化充分,氣體無法排出。
(2)鹽類分解放出的氣體
配合料中存在大量的碳酸鹽,硫酸鹽和硝酸鹽,這些鹽類受熱分解,產(chǎn)生大量的微小氣泡,由于鹽類分解產(chǎn)生的氣體數(shù)量多,約占配合料重量的15一20%,與形成的玻璃液相比,體積大出許多倍,這些氣體的大量釋放和不斷移動,促進了熱交換效率的提高,加速了配合料的熔化,改善了玻璃成分的均勻性和溫度的均勻性,但是,這類氣體形成的氣泡得不到及時的消除將形成玻璃氣泡。
(3)外界因素產(chǎn)生的氣體
耐火材料中析出氣體,有害雜質(zhì)成分與玻璃液作用產(chǎn)生的氣體,這些氣體形成的玻璃氣泡在正常生產(chǎn)中消失時間長,消失難度大,但這種情況比較少見。
玻璃液降溫太快或溫度發(fā)生大的波動,或者由于種種原因,玻璃的氧化還原狀態(tài)發(fā)生大的波動,這些因素綜合作用,使玻璃液中各種氣體的溶解度發(fā)生波動,釋放出大量的微小的二次氣泡。這種氣泡的特征是直徑小而數(shù)量多。
有時由于料方計算錯誤或料方執(zhí)行過程中發(fā)生加料錯誤,引起池窯內(nèi)玻璃成分大幅度波動,玻璃中氣體的溶解度發(fā)生波動,產(chǎn)生大量的玻璃氣泡。
玻璃氣泡在澄清過程中的最終消失有兩種方式:一種是小氣泡不斷長大變成大氣泡,由于密度差異氣泡不斷上浮,最終逸出玻璃液而消失。另一種是微小氣泡,隨著溫度的降低,氣體在玻璃中的溶解度增加,由于表面張力作用,氣泡中存在幾種成分的氣體,由于氣泡直徑小,壓力高,氣體迅速被玻璃吸收,隨著直徑變小,氣泡壓力不斷升高,最終氣泡中的氣體全部溶入玻璃液中。小氣泡消失。
玻璃氣泡的影響要素
(1)溫度
玻璃溫度的高低,直接影響著玻璃液的粘度,表面張力,以及氣體在玻璃液中的溶解度。
在玻璃熔窯內(nèi),玻璃澄清過程是在熱點高溫區(qū)域內(nèi)進行的,大的氣泡不斷長大而上浮,小的氣泡不斷縮小而被玻璃液吸收。玻璃熱點的控制方法很多,在熔窯的縱向形成縱向溫度分布曲線,使玻璃液形成兩個大的循環(huán)對流,熔化率的大小,出料量的波動,燃料的分布和燃燒火焰的組織,玻璃氧化還原狀態(tài)等因素都會顯著地影響到熱點區(qū)域的溫度高低和溫度的穩(wěn)定。此外,鼓泡技術(shù)或電助熔技術(shù)的使用都能明顯改善玻璃的熱點狀態(tài),促進玻璃液的澄清。
(2)時間
玻璃中大氣泡的長大上浮消失過程以及玻璃液對小氣泡的吸收過程,都必須在特定的溫度范圍和特定的時間范圍內(nèi)才能完成。
熔化過程中的一些因素,如熔化池玻璃液深度,池底玻璃液溫度,熔化率,玻璃液對流情況,玻璃的氧化還原狀態(tài),池底電助熔或池底鼓泡等因素,能明顯影響玻璃氣泡的消失過程。如果氣泡消失時間不夠,最終將殘留于玻璃液中形成玻璃氣泡。
(3)玻璃的氧化還原狀態(tài)
澄清劑的選用對玻璃氧化還原狀態(tài)影響較大,澄清劑在1300℃以上促進玻璃氣泡的消失過程。
近年來隨著人們環(huán)保意識的增強,玻璃產(chǎn)品檔次的提高,開發(fā)出很多復(fù)合型澄清劑,由于作用和價格不同,企業(yè)對澄清劑的選擇多樣化。
玻璃配合料COD值的日常檢測和控制,玻璃液中變價金屬價態(tài)的穩(wěn)定性控制,影響到池底溫度的高低以及玻璃的氧化還原狀態(tài),最終影響到氣體在玻璃中的溶解度。