De belangrijkste procesfactoren die van invloed zijn op het smelten van glas gaan verder dan de smeltfase zelf, aangezien ze worden beïnvloed door omstandigheden vóór het smelten, zoals de kwaliteit van de grondstof, de behandeling en controle van glasscherven, de brandstofeigenschappen, de vuurvaste materialen in de oven, de ovendruk, de atmosfeer en de keuze van klaringsmiddelen. Hieronder vindt u een gedetailleerde analyse van deze factoren:
Ⅰ. Voorbereiding van grondstoffen en kwaliteitscontrole
1. Chemische samenstelling van de batch
SiO₂ en refractaire verbindingen: Het gehalte aan SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ en andere refractaire verbindingen heeft een directe invloed op de smeltsnelheid. Een hoger gehalte verhoogt de vereiste smelttemperatuur en het energieverbruik.
Alkalimetaaloxiden (bijv. Na₂O, Li₂O): Verlagen de smelttemperatuur. Li₂O is, vanwege zijn kleine ionenstraal en hoge elektronegativiteit, bijzonder effectief en kan de fysische eigenschappen van glas verbeteren.
2. Batch-voorbehandeling
Vochtbeheersing:
Optimale vochtigheid (3%~5%): verbetert de bevochtiging en reactie, vermindert stof en ontmenging;
Overmatig vocht: Veroorzaakt weegfouten en verlengt de klaringstijd.
Deeltjesgrootteverdeling:
Overmatige grove deeltjes: verkleint het reactiecontactoppervlak en verlengt de smelttijd;
Te veel fijne deeltjes: leidt tot agglomeratie en elektrostatische adsorptie, waardoor een gelijkmatige smelting wordt verhinderd.
3. Culletbeheer
Het glasafval moet schoon zijn, vrij van onzuiverheden en moet qua deeltjesgrootte overeenkomen met verse grondstoffen. Zo wordt voorkomen dat er luchtbellen of niet-gesmolten resten in terechtkomen.
Ⅱ. Ovenontwerpen brandstofeigenschappen
1. Selectie van vuurvast materiaal
Bestand tegen erosie bij hoge temperaturen: in het gebied van de zwembadwand, de bodem van de oven en andere gebieden die in contact komen met de glasvloeistof, moeten stenen met een hoog zirkoniumgehalte en elektrolytisch gesmolten zirkoniumkorundstenen (AZS) worden gebruikt om steendefecten veroorzaakt door chemische erosie en uitslijting tot een minimum te beperken.
Thermische stabiliteit: Bestand tegen temperatuurschommelingen en voorkomt afbrokkeling van vuurvast materiaal als gevolg van thermische schokken.
2. Brandstof- en verbrandingsrendement
De calorische waarde van de brandstof en de verbrandingsatmosfeer (oxiderend/reducerend) moeten overeenkomen met de samenstelling van het glas. Bijvoorbeeld:
Aardgas/zware olie: vereist een nauwkeurige regeling van de lucht-brandstofverhouding om sulfideresten te voorkomen;
Elektrisch smelten: Geschikt voor zeer nauwkeurig smelten (bijv.optisch glas) maar verbruikt meer energie.
ⅢOptimalisatie van smeltprocesparameters
1. Temperatuurregeling
Smelttemperatuur (1450~1500 ℃): Een temperatuurstijging van 1 ℃ kan de smeltsnelheid met 1% verhogen, maar de erosie van vuurvast materiaal verdubbelt. Een evenwicht tussen efficiëntie en levensduur van de apparatuur is noodzakelijk.
Temperatuurverdeling: Gradiëntregeling in verschillende ovenzones (smelten, klaren, koelen) is essentieel om plaatselijke oververhitting of niet-gesmolten resten te voorkomen.
2. Atmosfeer en druk
Oxiderende atmosfeer: bevordert organische ontleding, maar kan de sulfide-oxidatie intensiveren;
Vermindering van de atmosfeer: Onderdrukt Fe³+-kleuring (bij kleurloos glas), maar vereist het vermijden van koolstofafzetting;
Stabiliteit van de ovendruk: Een lichte positieve druk (+2~5 Pa) voorkomt het binnendringen van koude lucht en zorgt ervoor dat er geen bellen worden verwijderd.
3.Finingmiddelen en vloeimiddelen
Fluoriden (bijv. CaF₂): verlagen de smeltviscositeit en versnellen het verwijderen van bellen;
Nitraten (bijv. NaNO₃): geven zuurstof af om oxidatieve zuivering te bevorderen;
Samengestelde fluxen**: bijv. Li₂CO₃ + Na₂CO₃, zorgen synergetisch voor een lagere smelttemperatuur.
ⅣDynamische bewaking van het smeltproces
1. Smeltviscositeit en vloeibaarheid
Realtime monitoring met behulp van rotatieviscosimeters om de temperatuur of fluxverhouding aan te passen voor optimale vormcondities.
2. Efficiëntie van het verwijderen van bellen
Observatie van de verdeling van bellen met behulp van röntgen- of beeldtechnieken om de dosering van het klaringsmiddel en de ovendruk te optimaliseren.
ⅤVeelvoorkomende problemen en verbeteringsstrategieën
| Problemen | Grondoorzaak | De oplossing |
| Glazen stenen (ongesmolten deeltjes) | Grove deeltjes of slechte menging | Optimaliseer de deeltjesgrootte, verbeter de voormenging |
| Resterende bubbels | Onvoldoende klaringsmiddel of drukschommelingen | Verhoog de fluoride dosering, stabiliseer de ovendruk |
| Ernstige refractaire erosie | Overmatige temperatuur of niet-passende materialen | Gebruik stenen met een hoog zirkoniagehalte en verminder temperatuurverschillen |
| Strepen en defecten | Onvoldoende homogenisatie | Verleng de homogenisatietijd, optimaliseer het roeren |
Conclusie
Glassmelten is het resultaat van de synergie tussen grondstoffen, apparatuur en procesparameters. Het vereist nauwgezet beheer van het ontwerp van de chemische samenstelling, optimalisatie van de deeltjesgrootte, verbetering van vuurvaste materialen en dynamische beheersing van procesparameters. Door wetenschappelijk de fluxen aan te passen, de smeltomgeving (temperatuur/druk/atmosfeer) te stabiliseren en efficiënte zuiveringstechnieken toe te passen, kunnen de smeltefficiëntie en de glaskwaliteit aanzienlijk worden verbeterd, terwijl het energieverbruik en de productiekosten worden verlaagd.
Plaatsingstijd: 14-03-2025
