玻璃中內(nèi)含凝結(jié)物氣泡產(chǎn)生的工藝分析

在浮法玻璃生產(chǎn)中，氣泡是一種常見的缺陷。產(chǎn)生氣泡的原因多種多樣，澄清劑用量、熔化溫度、熔窯壓力、氣氛等因素的變化都可導(dǎo)致玻璃液內(nèi)氣泡數(shù)量的變化。檢測氣泡中的物質(zhì)成分，結(jié)合實際生產(chǎn)中工藝狀況的變化，能夠準(zhǔn)確快速地判斷氣泡的成因，從而采取相應(yīng)措施減少氣泡的產(chǎn)生，降低其對玻璃質(zhì)量的影響。某生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中，遇到了集中出現(xiàn)氣泡的情況，對此種氣泡進(jìn)行了取樣檢測，并對出現(xiàn)氣泡前后的工藝狀況進(jìn)行了分析，判斷出了氣泡產(chǎn)生的原因，進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，使氣泡問題得到改善。顯微鏡的檢測結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，氣泡為橢圓形，內(nèi)部有凝結(jié)物，使氣泡內(nèi)看起來呈“霧斑”狀。對氣泡內(nèi)壁進(jìn)行能譜分析，其結(jié)果如表1所示。圖11#樣品顯微照片表1能譜所檢測的氣泡內(nèi)壁和正常玻璃中各元素含量從表1可以看出，1#，2#和3#樣品的氣泡內(nèi)壁中各元素的含量與能譜所檢測的正常玻璃中各元素含量相比，Na和S元素的含量明顯偏高（Au和Pd元素為檢測制樣時所鍍的導(dǎo)電層，可不予考慮）。由于內(nèi)壁上的凝結(jié)物類似于霧狀沉積在氣泡壁上，所以在做能譜分析時也檢測到了玻璃成分，這在檢測結(jié)果中也有所顯示，如幾組樣品中都出現(xiàn)了玻璃成分中的Si、Al、Mg、Ca等元素。對氣泡產(chǎn)生時的窯爐氣氛進(jìn)行檢測，并與未出現(xiàn)氣泡時的窯爐氣氛相比較，其結(jié)果如表2和表3所示。表2出現(xiàn)氣泡前各小爐煙氣成分表3出現(xiàn)氣泡時各小爐煙氣成分氣泡產(chǎn)生原因分析：通過能譜的成分檢測，結(jié)合實際生產(chǎn)工藝情況和已有的經(jīng)驗來看，氣泡內(nèi)壁上所凝結(jié)的物質(zhì)應(yīng)為硫酸鈉，可能還存在部分硫單質(zhì)。這種泡通常叫做“鹽泡”。在Na2SO4加入量超過熔體的飽和值或煙氣中的SO2含量很高時，Na2SO4會以液滴狀留在玻璃中，冷卻后部分凝結(jié)成晶體。當(dāng)然實際情況通常不是想象的那樣簡單，在玻璃冷卻的過程中，“鹽泡”內(nèi)所含有的物質(zhì)不是簡單的結(jié)晶，而是出現(xiàn)結(jié)晶、液滴與蒸汽多相之間的相互作用。結(jié)合煙氣組分的檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)氣泡產(chǎn)生前后4#小爐廢氣中SO2變化較大，這可能是產(chǎn)生氣泡的原因。SO2分壓越大，硫酸鹽越難分解，容納在玻璃液中的就相對較多。在該生產(chǎn)線中，4#小爐位置為熔制過程中的泡沫區(qū)，大量的硫酸鹽在此處分解釋放出氣體，形成氣泡。這些氣泡吸收其他氣體成分而長大，在玻璃液浮力的作用下加速上升，最終逸出玻璃液表面，在此處形成泡沫。從4#小爐煙氣中SO2含量增大可知，此處熔窯氣氛中的SO2分壓升高，對硫酸鹽的分解和排出起到了抑制作用，導(dǎo)致過量的硫酸鹽殘留在玻璃中。這些過量的硫酸鹽在后續(xù)的澄清均化過程中，易從玻璃中再析出，形成本文中所說的“鹽泡”。煙氣中SO2含量變化的工藝分析：對4#小爐煙氣中SO2含量增大的原因進(jìn)行工藝狀況分析，發(fā)現(xiàn)在氣泡大量產(chǎn)生的前一天，生產(chǎn)人員將4#小爐的燃料由天然氣切換為石油焦粉。經(jīng)檢測，石油焦粉中的SO2含量為1.9%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），而根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，天然氣中S含量≤200mg/m3（以硫計），該小爐消耗的燃料量為天然氣580Nm3/h，換成石油焦粉后為600kg/h。經(jīng)計算得出兩種燃料燃燒時所產(chǎn)生的煙氣中SO2含量有著顯著的差距。在實際檢測中可能存在儀器誤差或SO2的逸散導(dǎo)致收集氣體時產(chǎn)生偏差，或部分SO2可能會與堿蒸汽結(jié)合形成Na2SO4，導(dǎo)致最終檢測值與計算值存在差距。發(fā)現(xiàn)問題所在后，將4#小爐的燃料重新切換為天然氣，氣泡問題得到緩解，36h后，氣泡基本恢復(fù)到燃料切換前的水平。玻璃制品中持續(xù)出現(xiàn)含有硫酸鹽的氣泡一般與Na2SO4過量或窯爐氣氛中SO2分壓增大有關(guān)。通過對原