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玻璃原料的粒度與顆粒組成要求

2013年2月11日  

    原料粒度與顆粒組成對配合料混合均勻度、熔化速率及玻璃液的均化密切相關。原料粒度和顆粒組成合理,可以提高玻璃配合料的混合均勻度,有利于提高玻璃熔化速率和玻璃液均化的效率。
   
    (1) 原料粒度與顆粒組成對配合料均勻度的影響 混合均勻的配合料在儲存和輸送過程中受振動和成堆作用會產生分層,分層的原因一般分為兩種,粒度差分層和密度差分層。粒度差分層是當原料粒度差過大時在輸送過程中由于振動作用,粗顆粒原料向下和向邊部移動,細顆粒原料向上和向中部移動,產生粗細顆粒的離析,使得配合料均勻度變差。而在卸料成堆過程中,由于配合料做自由下落,細顆粒部分會集中在料堆頂部和中間,形成一個以細顆粒為中心的錐體,而大顆粒部分,由于粒度大,具有較高的能量,將圍繞細顆粒位于錐體外面,從而形成成堆分層。 密度差分層是當各種原料密度差過大時,由于密度不同在輸送過程中受到振動作用會產生離析,密度大的顆粒向邊部移動,密度小的顆粒留在中部。為避免分層發生,一般要求輕物料顆粒大一些,重物料顆粒小一些。 玻璃的各種原料,除各自的粒度分布要合理外,它們相互間的粒度分布要合理匹配,其目的在于提高混合質量與防止配合料在運輸過程的分層,使配合料分層降低到最小程度,使配合料均勻度處于最佳狀態。為此,應使各種原料的顆粒密度相近,對難熔原料其粒度要適當減小。 實踐證明,純堿和硅砂兩種物料混合物的平均粒徑比為0.8時,可獲得混合物最小程度的分層。粒徑比偏離0.8,配合料均勻度標準偏差逐漸增大,偏離越遠,分層越嚴重。這也是浮法玻璃采用重質堿的原因。 未來可能采用配合料粒化或塊化技術,既可保持配合料的均勻度,又可以增加傳熱效率,促進配合料熔化和玻璃液均化。
   
    (2) 原料粒度與顆粒組成對配合料熔化和均化的影響 如果各種原料的粒度級差過大,在儲存、運輸過程中,受振動和成堆作用的影響,粗細顆粒間產生強烈的離析,配合料的均勻度變差,使得進入熔窯的原料化學成分,處于極不穩定狀態,增加了玻璃熔化和均化的困難。 石英砂顆粒度與顆粒組成,是重要的質量指標。顆粒大時會使熔化困難,并常常產生結石、條紋等缺陷。實驗證明,硅砂的熔化時間與其粒徑成正比,粒度粗,熔化時間長,粒度細,熔化時間短,熔化O.4mm粒徑的硅砂比熔化0.8mm粒徑的硅砂所需的時間少3/4左右。但過細的砂容易飛揚、結塊,使配合料不易混合均勻,同時過細的砂常含有較多的黏土,而且由于其比表面大,附著的有害雜質也較多。細砂在熔制時雖然玻璃的形成階段可以較快,但在澄清階段卻多費很多時間。當往熔爐中投料時,細砂容易被燃燒氣體帶進蓄熱室,堵塞格子體,同時也使玻璃成分發生變化。采用濕法配合料,配合料粒化或制成塊狀,可以適當提高細石英砂的比例。 研究發現,采用較大粒級的白云石、石灰石作為玻璃配合料原料有助于配合料的熔化和澄清,這是由于較大顆粒存在具有下面兩方面的作用。 在配合料熔化的低溫階段,大粒徑自云石、石灰石能阻滯碳酸鹽分解和碳酸復鹽的生成。而且對初生液相偏硅酸鈉——NaO?Si02和Na2 O?2S102的潤濕性差。所以初生液相能順利通過大顆粒白云石、石灰石之間的縫隙,對硅砂進行均勻潤濕包圍,進一步加大硅酸鹽反應的速率。相反,如果白云石、石灰石粒度細,會阻滯初生液相對硅砂顆粒的潤濕包圍,降低硅酸鹽反應速率。 在熔化的高溫階段,粗粒白云石、石灰石急劇分解,放出大量C02氣體,有利于玻璃液的均化和澄清。 據此國外一些生產廠家將白云石和石灰石粒度的控制上限放寬到1~3mm。我國浮法玻璃廠也放寬了對白云石、石灰石的控制粒度,最大粒徑由0.83mm增大到2.5mm,玻璃熔化反應良好。
   
    (3)浮法玻璃用主要原料的粒度要求 如前所述,在原料粒度分布上,對于不同原料的要求不盡相同,但從熔化和均化方面考慮,一般要求分散性越小越好,但若從成本和經濟性出發,只需控制在一定范圍,滿足優質玻璃生產需要即可。
   

玻璃原料的粒度與顆粒組成要求

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