魏娜娜 谷彥儒

（1. 建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所 北京 100024；2. 秦皇島奧格集團有限公司 秦皇島 066202）

0 引言

低鐵浮法玻璃與普通浮法玻璃相比，在熔化過程中更容易出現(xiàn)諸如氣泡、玻筋、夾雜物、線道等缺陷［1-4］，給玻璃生產(chǎn)者造成低鐵硅砂在浮法玻璃生產(chǎn)中很難熔的心理陰影。為了弄清使用低鐵硅砂在玻璃熔化中出現(xiàn)上述缺陷的原因，本文從玻璃熔化基本原理出發(fā)，結(jié)合其鐵含量低的特性對熔制工藝進(jìn)行分析和研究。

1 浮法玻璃熔制工藝

配合料經(jīng)投料機進(jìn)入熔窯內(nèi)，其上表面為熔窯的空間高溫火焰，下表面為熔窯內(nèi)的高溫玻璃液，在這種高溫氣氛下配合料發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，放出氣泡，形成混有氣泡的、結(jié)構(gòu)不均勻的初始玻璃液。這些玻璃液因溫度低、黏度大，與未熔的配合料粘在一起，隨著配合料在投料機的作用下繼續(xù)前移，繼續(xù)被熔化。同時，粘在配合料上的初始玻璃液同步被高溫加熱，隨著溫度的升高，初始玻璃液內(nèi)的氣泡由小變大，氣泡的上浮力增加，玻璃液的黏度也因溫度升高而下降，當(dāng)氣泡的上浮力大于玻璃液的粘滯力時，氣泡脫離玻璃液的包裹，排到玻璃液之外，隨著越來越多的氣泡逐步從玻璃液中排出，玻璃液比重逐漸增加，在重力作用下向下流動，與熔窯內(nèi)原有的玻璃液混合，進(jìn)行均化。

在熔窯內(nèi)所有玻璃液的循環(huán)對流中，玻璃液的實際溫度起著關(guān)鍵作用，玻璃液溫度高則循環(huán)對流強度大，熔化效果好。

2 浮法玻璃澄清工藝

2.1 澄清過程中氣體間的轉(zhuǎn)化與平衡

在高溫澄清過程中，玻璃液內(nèi)所溶解的氣體、氣泡中的氣體以及爐氣三者之間的平衡關(guān)系，是由某種氣體在各相中的分壓所決定，氣體總是由分壓高的相進(jìn)入分壓低的相。

2.2 澄清過程與溫度的關(guān)系

氣體在玻璃液中的溶解度與溫度有關(guān)，玻璃液溫度為1400～1500 ℃時氣體的溶解度低于1100～1200 ℃時的氣體溶解度，也就是隨著溫度升高，氣體在玻璃液中的溶解度降低，有利于氣泡的排出。

2.3 玻璃液的橫向均化

在澄清過程中，利用熔窯熱點的高溫作用，對玻璃液內(nèi)的大氣泡進(jìn)行進(jìn)一步的排放，利用熔窯溫度降低過程，對小氣泡進(jìn)行吸收，使氣泡數(shù)量及大小達(dá)到浮法玻璃質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時，利用熔窯內(nèi)中部玻璃液溫度高于兩側(cè)玻璃液的溫度所產(chǎn)生的橫向流動進(jìn)行橫向均化過程。

玻璃液的澄清除了與窯壓有關(guān)系之外，與玻璃液的實際溫度有直接關(guān)系，玻璃液的實際溫度高，澄清效果就好。

3 低鐵玻璃特性

低鐵玻璃與普通浮法玻璃相比有其特殊性，因其鐵含量低，玻璃透光率高，經(jīng)深加工制成鍍膜玻璃后，深受客戶喜愛。低鐵玻璃對硅砂、白云石的鐵含量要求見表1。

表1 低鐵玻璃配方中硅砂及白云石鐵含量要求 %

3.1 低鐵玻璃熔窯碹頂溫度

低鐵玻璃中Fe2O3含量較低，玻璃液對火焰空間的紅外輻射的吸收能力較弱［2,3］，造成玻璃液的實際溫度與熔窯的火焰空間溫度（碹頂溫度）相差較大，即相對于普通浮法玻璃熔窯的碹頂溫度高，而玻璃液的實際溫度低。所以，碹頂溫度標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)高于普通浮法玻璃。

3.2 低鐵玻璃液的貯熱能力

低鐵玻璃中Fe2O3含量較低，其導(dǎo)熱系數(shù)高于普通玻璃［4］，造成窯底玻璃液整體溫度升高。從另一角度來講，低鐵玻璃液的貯存熱量能力較普通浮法玻璃差。

低鐵玻璃在熔窯中的最大特點是，熔窯碹頂溫度、窯底溫度升高，而表層玻璃液的實際溫度低。目前還沒有鐵含量降低量與碹頂溫度、窯底溫度的升高值相互之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，給生產(chǎn)帶來較大難度。

3.3 生產(chǎn)實例

2003年某500 t/d浮法玻璃生產(chǎn)線上曾單獨使用過低鐵硅砂，生產(chǎn)中出現(xiàn)了各種各樣的問題，雖然采取了各種措施，但是效果不佳，最后被迫放棄單獨使用這種低鐵硅砂而采用兩種硅砂混用的辦法來維持生產(chǎn)。本文以單獨使用此低鐵硅砂為例，說明低鐵硅砂對浮法玻璃生產(chǎn)的影響。

玻璃配方中使用兩種硅砂作為玻璃硅質(zhì)原料，其各自成分見表2。

表2 兩種硅砂成分 %

在使用1#硅砂過程中，出現(xiàn)了料堆遠(yuǎn)且厚，玻璃板面玻筋、夾雜物、氣泡見多，但以玻筋為主的現(xiàn)象。增加碎玻璃含量，增加熔化溫度，同時采用一部分2#硅質(zhì)料，減少1#硅砂的使用量，生產(chǎn)才趨于穩(wěn)定。該線硅砂的使用情況見表3。

經(jīng)過一年多的生產(chǎn)，每次單獨使用1#硅砂時，均在玻璃板面上出現(xiàn)了玻筋的現(xiàn)象，而當(dāng)兩種硅砂混合使用時，玻璃板面缺陷基本正常。而1#硅砂在其他浮法玻璃企業(yè)使用時，玻璃板面缺陷正常，說明1#硅砂是可以使用的。

造成這種現(xiàn)象的根本原因是兩種硅砂的鐵含量不同，1#硅砂鐵含量在0.035%，2#硅砂的鐵含量是0.065%，導(dǎo)致熔化后玻璃中鐵含量不同。

（1）當(dāng)使用1#硅砂時，玻璃中鐵含量降低，玻璃液吸收火焰輻射熱的能力下降，玻璃液實際溫度與碹頂空間溫度差值增加，也就是講，相同的碹頂溫度時，鐵含量低的表層玻璃液的實際溫度降低。

（2）使用1#硅砂導(dǎo)致玻璃中鐵含量降低，表層玻璃液對窯底玻璃液的熱傳導(dǎo)能力增加，玻璃液的蓄熱能力下降，熱量損失加快，表層玻璃液的實際溫度進(jìn)一步下降。

玻璃液實際溫度的降低，造成玻璃液的循環(huán)對流動力不足，料堆下表面的熔化能力下降，玻璃液的縱向均化能力下降。同時，在循環(huán)對流二中，由于玻璃液的實際溫度下降，澄清（排泡及均化）能力下降，氣泡增加，玻璃液的橫向均化能力下降，造成玻璃板面玻筋增加。使用1#硅砂時，在澄清區(qū)域玻璃液表面發(fā)現(xiàn)有一條或數(shù)條與周圍玻璃液顏色明顯不同的暗線。

在生產(chǎn)過程中，首先使用2#硅砂，一切溫度制度是按2#硅砂建立的，此溫度制度不適應(yīng)1#硅砂。而1#硅砂鐵含量低，玻璃液實際溫度低，為了使玻璃較好地熔化澄清，生產(chǎn)中需要提高碹頂溫度。

4 結(jié)語

低鐵硅砂的使用，降低了浮法玻璃中鐵含量，降低了玻璃液對輻射熱的吸收能力，增加了玻璃液的熱傳導(dǎo)能力，使得在同樣的碹頂溫度下，玻璃液實際溫度降低，玻璃配合料下表面熔化能力相應(yīng)下降，玻璃液均化、排泡能力下降，最終導(dǎo)致玻璃板面的玻筋、氣泡、夾雜物等缺陷增加。

玻璃中鐵含量的大小對于浮法玻璃來講，沒有明確的數(shù)值要求，只有一個范圍值，對于硅砂、白云石這些大宗原料，多數(shù)企業(yè)采用兩家供貨的原則。因此，為了確保玻璃中鐵含量的相對穩(wěn)定，建議原料的鐵含量也納入控制指標(biāo)之內(nèi)，以避免鐵含量變化對生產(chǎn)造成的影響。