钠钙玻璃结石来源判定及预防

陈松林

(广东华兴玻璃股份有限公司，广东 佛山 528000)

引言：众所周知，减少玻璃结石对于玻璃生产有着积极的意义和深远的影响。与此同时，从玻璃结石的物质形态来看，属于结晶态物质的一种，其于相应物质之间的差异性相对较大，主要表现在膨胀系数方面，从而使得玻璃内部发生强大的局部应力，对玻璃制品的机械强度和热稳定性造成了极大的负面影响。由此可见，相关领域必须进一步加强对纳钠钙玻璃的研究力度，保证结石来源判定的精确性和科学性，全方位、多层次、多角度的进行预防，切实提高钠钙玻璃熔化的质量，提高产量，对于进一步促进我国玻璃生产意义重大。

1 结石的定义

结石一般定义为玻璃中的小的结晶体及其夹杂物，从其性质角度来看，大体上可以分为天然无机物和人造无机物两大类。

2 钠钙玻璃结石来源判定及其预防

2.1 结石的分类和来源

结石分类的主要原因是为了决定它们的来源，结石材料的分类，只是根据结石的化学组成来判定是不可靠的，因此，必须充分结合结石的物理和化学性质进行深入的分析探究，才能对其做出更加明确的区分。然而，在许多情况下，由光学显微镜法确定的物理特征广泛用于测定结石来源。结石的来源分成四个方面:粉料，耐火材料，析晶和杂质(粉料和耐火材料发现的比较多)[1]。

2.2 鉴定方法分析

众所周知，结石基于其自身的特殊性，有其特定的鉴定方法。通常情况下，会借助于结石的光学性能，从而更好的确定结石(无机物)，该方法的鉴别效果十分有效，受到了社会各界的广泛关注和支持。从其使用的方法来看，主要是借助了扫描电子显微镜(SEM)法和X射线衍射分析法(XRD)等先进的科学技术手段，但是，大多数使用光学显微镜法，SEM和XRD分析用于提供光学数据。光学显微镜法是一种没有损坏的测试，而SEM和XRD是有损坏的测试，二者之间具有很大的差异性，必须予以充分的重视，根据具体情况进行具体分析。

2.3 用光学显微镜对玻璃结石进行岩相分析

随着我国技术的不断发展，光学显微镜主要分为用发射光，不带偏光以及用透射光，带偏光两大类，而透射光且带偏光的光学显微镜在实际应用的过程中具有一定的局限性，通常是岩相学用[2]。

下面以窑炉早期、晚期耐火材料中最常见的二次斜锆矿和因熔化不良产生的配合料及外购碎玻璃中引入的硅球、金属铁、陶瓷结石为例，利用光学显微镜对结石进行观察，从它们的外形特征、发生原因、采取对策进行探讨。

2.3.1 二次斜锆矿结石

2.3.1.1 特征

1)是一种呈斜交的树枝状或星形的结晶。

2)通常结石周围有棕色的氧化铝溶包或线条。

2.3.1.2 发生原因

1)随着窑炉温度上升挂钩砖被熔解滴下的话，就形成液相多的ZrO2二次结晶。

2)新投产的窑炉因耐火材料表面被配合料粉尘侵蚀，通常在投产一到二个月内经常发生，我们判断为砖出的“汗”。

3)高粘滞的含氧化铝玻璃在下部底层砖停滞发生的。

4)一次斜锆矿在高温下溶解、在玻璃中或低温时再結晶后形成的物质。

2.3.1.3 对策

1)降低窑炉上部温度，通过使用电助熔与鼓泡，把炉底温度升高，保证熔化质量。

2)调整燃料喷枪角度和火焰，防止烧损窑炉胸墙的耐火材料。

3)通过料道底部排放以减少炉底部的高粘滞的含氧化铝玻璃，避免二次斜锆矿的产生。

2.3.2 配合料结石

2.3.2.1 特征(如图1)

图1 配合料结石图片

1)结石为透明、半透明的球状夹杂物，通常具有明显的葡萄似的表面结构。

2)结石周边多数伴有气泡等。

3)硅砂成分与硅石砖同样，主要是二氧化硅(SiO2)，存在鳞石英，非常密集。

2.3.2.2 发生原因

1)燃料能源不足，窑炉温度低、出料量高，熔炉超容量运行。

2)配合料粒度粗，配料不均匀、分层，配合料加料故障，使配合料没有熔融而形成结石。

3)由于出料量变化或停电造成的温度波动及不利的玻璃液流动引起的配合料结石。

2.3.2.3 对策

1)确认原料粉料中是否存在着超规格的硅砂?使用砂是否通过1180μ(16目)，如有粗颗粒硅砂则需停用或过筛。

2)确认窑炉温度是否合适？调整在标准熔化温度范围内。

3)调整温度曲线和配合料形式Na2O含量低、CaO含量高配合料失误时也多有发生，这是因为SiO2的液相温度升高。

4)确认石灰石中是否存在酸不溶物，如酸不溶物过多则要停用。

5)控制配合料的混合与输送，保证配合料混合均匀。

6)控制配合料的加料间隔，防止加料过快过厚。

2.3.3 硅球结石

2.3.3.1 特征(如图2)

图2 硅球结石图片

1)结石的周围时常伴有气泡和裂纹。(不透明有金属光泽，一般不会发光没有长的条纹)

2)酷似Fe(特别象铸铁)，用剪钳从中间切割开，断面处呈银白色。

3)硅石无磁性，有脆性，通常有放射状裂纹伸到周围玻璃里。

2.3.3.2 发生原因

起源是玻璃中的铝瓶盖或铝箔。

2.3.3.3 对策

1)在碎玻璃清洗线安装除铝机器。

2)进料检验时发现较多时彻底退货处理。

2.3.4 金属铁结石

2.3.4.1 特征(如图3)

图3 金属铁结石图片

1)结石外表呈球形或楕圆形。接近黒色，有金属光泽，有磁性，一般无裂纹。

2)在结石的周围有些形成气泡。

3)形状是圆形时，经常有一条褐色的铁条纹和气泡群，不产生放射性的条纹。

2.3.4.2 发生原因

1)外购和回炉碎玻璃中铁盖，铁杂质未拣选干净。

2)车间维修时烧焊焊渣铁杂质的在清扫后混入碎玻璃。

3)生产部模具，夹具，铁制工具掉入捞料槽内，在使用时没有清理干净。

4)生产车间质检倒废品中有铁钉，打包扣等。

5)拣选出的铁杂质没有处理，循环混入窑炉中。

2.3.4.3 对策

1)安装电磁铁、定期清理铁件以及改善安装方法使磁选设备更有效、除铁更彻底。

2)改善碎玻璃质量，当外购碎玻璃中较多铁件或铁锈时退货处理。

2.3.5 陶瓷结石

2.3.5.1 特征(如图4)

图4 陶瓷结石图片

1)结石的周围伴有气泡。

2)硬质、白色或灰色，无规则形状夹杂物与玻璃间有较强的应力。

3)普通陶瓷呈现一个溶液包，溶液前缘反应区形成气泡。

2.3.5.2 发生原因

1)外购碎玻璃中混入了陶瓷片，碎玻璃加工时要拣选干净。

2)外购碎玻璃中较多的陶瓷片时要警告供应商，严重时退货处理。

2.3.5.3 对策

在收购碎玻璃严格把关，并对供应商进行警告，改善碎玻璃质量，必要时彻底退货。

3 钠钙玻璃结石消除的方法

玻璃结石作为我国玻璃生产中产生的有害物质其对玻璃制品的危害也是不容小觑的。进一步加强玻璃结石类别和成因分析是至关重要的，对进一步探究钠钙玻璃结石的消除方法有积极的促进作用，对此，相关领域必须予以充分的重视。首先，必须注重玻璃设计成分的科学性和合理性，根据具体情况具体分析，结合实际并严格控制配料工艺、防止错料事故导致的高硅组分的局部富集。其次，加工工艺过程也必须予以充分的重视，特别是针对一些难熔物料的加工工艺，例如硅砂、砂岩、硅石等物料，目前仍然存在很多棘手问题尚未得到科学有效的解决。故而必须严格控制配合料的制备工艺，全面加强制备技术，最大程度地避免配错料事故问题的发生，同时防止大颗粒入窑[3]。最后，必须进一步对混料工艺予以充分的重视，全面加强控制与管理，最大化的保证配合料的均匀度，有效地避免因混料不均匀、跑料浪费、水分不合理的问题而导致在实际过程中发生的难熔、局部聚集或成团问题。与此同时，必须优化配合料制备工艺，减少入窑配合料的飞料，合理控制熔化作业，保证温度、压力的相对稳定，防止较大幅度的窑温和窑压的波动以及碹顶局部温度过高点的出现。除此之外，其形状、温度、刚度也是至关重要的，要有效的防止火焰发飘和上翘烧碹等问题的发生，全面加强保温和密封工作，注重维护工作。

4 结语

综上所述，本文从结石的定义作为出发点，分别从结石的分类和来源、鉴定分析方法、光学显微镜对玻璃结石进行岩相分析等三方面对钠钙玻璃结石来源判定及其预防展开了深入的分析和探究，最后从钠钙玻璃结石消除的方法角度进行了汇总，旨在更加精确的分析和鉴定实际生产中所产生的玻璃结石的类别、成因，并使之得以消除，进一步优化玻璃生产的流程和整体的质量，推进该领域的发展。