从原料抓起提高玻璃熔化质量

张东阳

咸宁南玻玻璃有限公司 湖北咸宁 437000

摘要：玻璃是日用领域内的常用材料，大到房屋建筑、交通工具，小到晶体管底板和滤光片，都需要用到玻璃这种材料。玻璃质量的好坏直接决定玻璃制品的质量和使用安全，提高玻璃质量是玻璃生产行业的重要课题。原材料是对产品质量存在重要影响力的因素，原材料质量达标是产品质量过关的基础，想要提高玻璃熔化质量，需要从原材料质量抓起。本文围绕玻璃行业的生产进行分析和探讨，讨论提升玻璃熔化质量的策略，讨论原材料对玻璃质量的影响，目的在于推动玻璃行业产品质量的提升。

关键词：玻璃；熔化质量；原材料

引言：

根据玻璃生产行业的生产经验可知，有20~30%的玻璃产品缺陷与原材料质量、原材料之间配比均匀程度有关，产品缺陷表现方式主要有玻璃表面质量、玻璃色泽、玻璃物理化学性质等。玻璃生产行业企业想要提升产品的市场竞争力，必须做好原材料化学质量控制、稳定性控制、粒度控制等多方面的质量控制工作，从原材料质量抓起，切实提升玻璃产品的质量。

1.玻璃的熔化制作过程

玻璃的熔化制作过程需要经过几个步骤：①将玻璃配合料混合均匀；②在高温炉中升温至1350℃后保持1小时；③继续升温至1650℃保持4小时，此时玻璃已经从配合料的混合状态转入熔体状态；④熔体进入预热后的耐热模具，等待成型；⑤成型熔体进入退火炉退火，退火炉温度在700℃，退火时间约为2小时；⑥随着炉温冷却至室温，玻璃熔制过程完毕。整个玻璃熔化制作过程的温度如下图表所示：

表1 玻璃熔化制作过程温度与时间

环节	升温1段	升温2段	退火
温度/℃	1350	1650	700
时间/h	1	4	2

图1 玻璃熔化制作过程温度与时间关系图

2.影响玻璃熔化质量的原材料因素

2.1 原材料粒度对熔化质量产生影响

根据斯托克斯定律，在玻璃熔化制作过程中会对玻璃粘度、密度产生影响的是气泡的上升速度和气泡本身的半径。而原材料粒度正是影响气泡这两项参数的原因，粒度越大的原材料越难熔化，产生的小气泡聚合成半径更大气泡的密度不足、时间不够，越难以快速上升脱离玻璃熔体，导致玻璃熔体在退火至室温后呈现出内部存在气泡的质量问题。反过来，原材料粒度越小越容易熔化，产生的小气泡也更容易聚合成半径较大的气泡从玻璃熔体中脱出，从而有效提高玻璃熔化制作后的质量。以当前市面上的玻璃原材料氧化铝粉料粒度观察可以发现，大致存在数种粒径的氧化铝粉料，分别为粒径在350㎛以上氧化铝、60~350㎛氧化铝、60㎛以下氧化铝。同一批次的氧化铝粉料中不同粒径的氧化铝占比有所不同，有的批次粉料中粒径350㎛以上的氧化铝占比超出57%，有的则只有24%，有的几乎不含有粒径350㎛以上的氧化铝，需要玻璃制造生产企业根据实际玻璃生产产品质量需求选择原材料粒径。

2.2 原材料含铁率对熔化质量产生影响

玻璃熔制原材料中若存在较高的含铁率，在熔化过程中铁产生的产物会影响玻璃熔体的透光率，最终影响成品玻璃的质量。原材料中的含铁率不仅与材料本身的自然状态含铁量有关，还与原材料运输工具、铲送工具是否为铁质有关，工具与原材料之间的摩擦接触也有可能将铁元素混入原材料，一同进入玻璃熔化制作环节，影响玻璃成品的最终质量。

2.3 配合料氧化还原指数对熔化质量产生影响

玻璃原材料混合而成的配合料中不可避免存在一些含碳有机物，这些有机物在高温高压环境中会发生氧化还原反应，从而影响高温熔化炉中的气体环境。玻璃熔化过程伴随着各种原材料混合后配合料的氧化还原反应，氧化还原反应又影响着玻璃熔体的气泡排除效率，所以，测定配合料的氧化还原指数，根据氧化还原指数调整高温炉中的压力、氧气量，是保证玻璃熔化质量的重要一环。玻璃生产企业往往通过测量氧化还原指数的方式来判断如何调整熔化过程的环境参数，提高玻璃熔化质量，提高玻璃最终产品质量。

3.提升玻璃熔化质量的可行策略

3.1 原材料粒径控制策略

玻璃生产企业可通过质检筛选的方式控制玻璃熔化原材料的粒径，尽量选择粒径小的原材料进行玻璃熔化，具体粒径需要根据玻璃熔化制作需要的原材料种类来进行判定。比如石英砂粒径大会影响熔化速度和气泡排除效率，根据生产实践可知粒径在0.125mm以下的原材料占比达到12%时，能够达到的熔化速度和气泡排除效率处于最优位置。企业生产前需要尽量选择优质的供应商来采购玻璃原材料，控制原材料粒径。企业还可以通过为原材料配合料的方式来调整整体粒径，比如为0.125mm以下粒径占比未达到12%的石英石原材料搭配细颗粒石灰石、标准粒径白云石，可改善原材料配合料的整体粒径，促使玻璃的熔化质量提升，顺利完成熔体气泡排出。

3.2 原材料含铁率控制策略

首先，玻璃生产企业质检员需要严格筛选原材料在自然状态下的含铁量，尽量少用含铁量高的原材料来生产高透光率要求的玻璃产品。比如企业生产玻璃的原材料为石英砂，材料进入生产线前需要经过批次抽检来确定含铁量，若含铁量不合格则需要整批次更换。其次，玻璃生产企业应加强对原材料运输工具、铲送工具的材质控制，禁止使用铁质箱体的运输车辆，禁止使用铁质工具对原材料进行铲送，每次运输前需要做好运输车辆箱体内部的打扫工作，尽可能避免铁元素进入原材料。第三，原材料入企业存放时应与含铁材料、设备、工具进行物理隔离，避免因为共同存放于同一空间而受到铁元素的影响。第四，应用电磁设备进行原材料熔化制作前的除铁处理。电磁设备制造的电磁场能够帮助原材料清除掉一部分混入的铁杂质，有效控制原材料的含铁率，保证玻璃熔化的质量。

3.3 配合料氧化还原指数测定

测定方式主要为重铬酸钾标准液滴定法，即借助重铬酸钾来氧化原材料中的含碳物质，再用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，当未被还原的重铬酸钾由黄色转变为红褐色时滴定完毕。滴定中所应用的硫酸亚铁铵溶液量可计算出重铬酸钾的未被还原量，继而计算出原材料中含碳物质的被还原量。测定过程中，滴定所使用的硫酸亚铁铵量越多，说明原材料中的含碳物质越少，反之则含碳物质越多。配合料的氧化还原指数并非越高或越低越好，需要控制在合理范围内，不同种类配合料会产生的变化趋势并不相同，需要根据实际生产需求进行测定和选择。

结束语：

综上所述，玻璃生产企业想要提升玻璃熔化质量需要从原材料的粒径、含铁率、氧化还原指数等方面着手。本文分析了粒径、含铁率、氧化还原指数对玻璃熔化质量的影响，探讨了控制以上三个元素的可行方式，目的在于通过控制原材料质量的方式来改善玻璃熔化质量，使玻璃产品能够达到预期的标准和要求，保证玻璃生产企业的生产经营稳定性。

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