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                硒紅玻璃電熔化的幾個要點

                硒紅玻璃電熔化的幾個要點

                • 分類:解決方案
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2021-08-31 14:26
                • 訪問量:0

                【概要描述】

                硒紅玻璃電熔化的幾個要點

                【概要描述】

                • 分類:解決方案
                • 作者:
                • 來源:
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                詳情

                (河北省鐵尾礦微晶玻璃電熔研究中心 承德華富玻璃技術工程有限公司 067000 承德)

                摘要::本文通過玻璃組成、原料選擇、電熔爐參數調整等在8噸保溫瓶玻璃電熔爐上進行了系列的調整和生產實踐,摸索了影響硒粉在玻璃中著粉紅色的關鍵問題、解決了硒粉著色玻璃生產控制中一些的問題。使硒粉著色的粉紅色玻璃在電熔爐中熔化,也能穩定的顯示出美麗的顏色。

                關鍵詞:硒粉著色  氣氛  電熔爐熔化

                 玻璃電熔技術是目前國際上先進的熔制工藝,是玻璃生產企業提高產品質量,降低能耗,從根本上消除環境污染的十分有效的途徑。對于彩色玻璃來說,用電熔技術生產是更為劃算的。不僅可以得到品質等級較高的產品,另外由于電熔爐的特殊熔化工藝還可以減少硒粉的用量,降低原料的使用成本。此次的硒粉著色的8噸保溫瓶玻璃采用的垂直冷頂全電熔結構的熔爐結構。

                1.硒粉顯色機理、顯色氣氛及特性

                1.1硒粉顯色的機理及顯色氣氛

                硒屬于典型的非金屬元素,元素符號Se、分子量為78.96。最外層電子結構為4S~P4,硒有-2、0、+4、+6等四種價態。根據玻璃成分和熔制條件不同,硒在玻璃中以不同的價態存在。其著色的狀態和程度也各有不同。在中性熔制條件下以單質硒狀態存在,產生淡紫色。在弱氧化條件下其顏色為純正的玫瑰紅色。在弱還原或還原熔制條件下形成無色多硒化物或硒化物。當玻璃中含有鐵離子時容易形成FeSe(見1-1),使玻璃著成棕色調。在強氧化條件下形成SeO2或無色的硒酸鹽(見1-2),使硒的著色減弱或失色。所以,玻璃熔化的氣氛影響著硒的價態。只有偏弱氧化氣氛才能達到顏色要求。

                1.2 硒粉的特性

                單質硒,分無定形和六方晶體兩種,灰黑色粉末、熔點217℃、沸點685℃、比重4.81。玻璃著色用硒粉要求:①純度較高,Se≥99%、粒度100~200目。②使用硒粉著色時盡量保證硒粉性能的穩定,使用同一廠家同一批次的產品。因為不同廠家的硒粉由于生產工藝的不同硒粉的晶型和比重都不同,硒粉的熔化和氣化溫度差別較大,進而影響硒粉的揮發和飛散量也不同,會對顏色的穩定產生較大的影響。

                2.冷頂全電熔爐的熔化特點

                此次電熔窯采用“冷頂”式垂直熔制工藝(見圖1)。其特點有:①整個熔化池的表面均勻分布著配合料生料層,既可阻擋熔體向窯頂熱輻射,使窯爐上部空間溫度降到100℃以下,相對處于冷態。②配合料中易揮發成分遇到覆蓋層冷凝回流至玻璃熔體中。既保持玻璃成分的穩,也降低了配合料成本。③而熔制過程中釋放的氣體很容易穿過覆蓋層進入空間。配合料形成玻璃熔體(圖2)慢慢地往下流入電極區。玻璃在此區完全熔化后,開始澄清、均化,完成整個熔化過程。

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                (圖1)垂直熔化截圖      (圖2)配合料生料層及玻璃熔體放大

                3.影響硒粉在電熔爐中著色的因素

                3.1 配合料生料層是否穩定

                   上述2中提到窯爐上部空間溫度≦100度,硒粉熔點217℃。硒粉在此溫度下不揮發,可以穩定的存在??梢园凑诊@色要求用量穩定的進入玻璃熔體中顯色。并且在玻璃熔體中部分揮發的硒粉可以二次回流再次顯色。

                    然而若是參數給定不合理,導致配合料生料層不能穩定存在。覆蓋層沒有、或者大面積消失,會造成窯爐上部空間溫度升高。進而造成硒粉開始熔融、沸騰,大量的進入窯爐上部空間,致使可顯色部分量減少,最終造成顯色不穩定。

                3.2 硒粉的使用量

                   硒粉的特性決定它也是易揮發成分,在火焰爐實際生產中硒粉大約85%引入量都在投料及熔化環節揮發散失,只有15%或更低的引入量有效參與玻璃的著色。 而上述2中提到全電熔爐中配合料易揮發成分遇到覆蓋層會冷凝回流至玻璃熔體中,也就是說硒粉可以確保90%以上參與顯色(參照氟乳濁玻璃氟化物的用量)。那么在全電熔爐中計算硒粉的用量時需要慎重考慮。用量大時,產生的缺點有:①硒粉是貴重原料,用量過大時增加成本。②上述1.2中硒粉密度不僅大于玻璃的密度,而且還大于鋯剛玉磚的密度。大量不顯色的硒粉會沉積在熔化池底部,逐步鑲嵌在熔化池底部鋯剛玉磚中,造成底部被侵蝕透。進而造成整個窯爐不能使用。③配合料轉變為玻璃的第一個階段是硅酸鹽成型階段。此階段的溫度為900℃左右,此溫度遠大于硒粉的沸點。硒粉用量過大時,大量的硒粉變為氣體,造成配合料生料層鼓包、翻騰。進而導致不穩定,冷頂狀態破壞,大量的硒粉揮發掉。不僅顯色不穩定,而且玻璃液中會產生大量的細小氣泡。

                3.3 配合料的水分

                配合料的水分是配合料制備過程中控制的一個重要的工藝指標。水分的波動對玻璃成分的穩定和均勻性影響極大,有時甚至影響配合料的均勻度,導致熔化的波動。對于硒粉參與著色的包含有易揮發組分玻璃,尤其要注意嚴格控制配合料水分的波動。配合料的水分必須≦2.5%。這是由于配合料中的水分能促使硒粉的揮發,造成玻璃顏色變淺或沒有顏色。

                3.4 玻璃熔化時的氣氛

                   上述1.1的硒粉顯色機理中提到在弱氧化條件下其顏色為純正的玫瑰紅色。所以氣氛對硒粉的顯色影響是很大的,只有單質硒在玻璃中才產生玫瑰紅色。這就要求熔制的氣氛控制為弱氧化性氣氛,強氧化或強還原氣氛硒的價態發生變化,硒粉都不著色。因此生產硒粉著色玻璃時,原料的選擇、用量、工藝過程很重要。才能保證原料的COD和配合料的Redox及熔制氣氛的符合硒粉顯色的氣氛要求。這些正是硒粉著色玻璃顏色難于穩定控制的關鍵所在。電熔爐的熔制氣氛不受外界影響,相對于火焰爐來說易于控制。做好原料和配合料的控制,即可保證顏色穩定性。

                4.總結

                   在電熔爐中,保證硒粉穩定顯色,必須做到:①有穩定的配合料生料層。必須要求平時參數給定時能夠保證生料層在100-150mm、合理的硒粉使用量。②熔制的氣氛控制為弱氧化性氣氛。必須保證原料的COD和配合料的Redox及熔制氣氛符合要求。

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