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硅線石結石的成因及消除

2017-09-26  來自: 南陽元昊礦產品公司 瀏覽次數:163

分析了硅線石結石的成因,介紹了解決的途徑和 辦法。熔窯澄清區域玻璃液溫度偏低,是形成硅線石結石的首要因素。原料由砂巖粉改為精 砂后,應對熔化作業制度與原料的粒度進行相應的調整。 

引言

1998年6月26日,我公司浮法一線的原料配合料中,開始以精砂取代砂巖粉引入SiO2。6月28日,在浮法一線的玻璃原板上,開始出現大面積的白色結石,一直持續到11月8日,前后長達5個月之久。

從結石的外觀形態看,全部呈白色,絕大多數都有拉絲現象。這些結石直徑大的在1mm左右,小的則僅有針尖大小。這次結石發生之前,在我公司的浮法一線、浮法二線也曾出現過同樣形態的結石,只因持續時間都不長,故當時未引起足夠的重視。

這次結石發生時有一個特殊的現象:熔窯投入配合料之后,短則3~5d、長則10~15d,板面上的夾雜物就逐漸增多,以致于打廢品。換投碎玻璃后1~2d,板面上的夾雜物就逐漸消失。但再次換投配合料后,隨著時間的推移,板面上的夾雜物就又逐漸增多。

觀察結石發生期間窯內的熔化狀況,基本情況為:料堆在3號小爐,泡界線在5號小爐,比較整齊。但仔細觀察泡界線外的玻璃液面,發現玻璃液面不很清亮,仿佛籠罩著一層薄霧;線內泡沫區也顯得不夠白、不夠亮。我們利用公司中心化驗室的偏光顯微鏡對結石進行了巖相分析。從巖相分析結果來看,白色結石全部為硅線石質結石。

1 解決過程

我公司浮法一線熔窯設計熔化能力為500t/d,實際熔化能力在410~420t/d之間。1994年,第二窯期投產以后,熔化作業制度向雙高作業制度靠攏。一般情況下,料堆在2號北~3號小爐之間,泡界線在4號北~5號小爐之間。冷修投產后,7號小爐一直處于關閉狀態。后來隨著冷卻部溫度的逐漸升高,6號小爐的煤氣流量也逐漸關小。結石發生后,為了解決泡界線外甩沫子的問題,6號小爐風火最后全部關掉了。

在解決白色結石問題的初期,針對配合料存在的含水率不穩定、含堿合格率偏低、料堆冒泡不激烈、泡界線外甩沫子等具體問題,我們先后采取了穩定配合料含水率、含堿率、增加配合料中的堿含量、去掉調合機上的中間倉以及關小6號小爐風火等措施,但仍未能使白色結石的數量有明顯的減少。在這種情況下,我們又從原料查起,并對熔化結束前的每一個環節都進行了深入細致的檢查,發現了影響結石的兩個主要問題:一是廠外的長石粉碎系統,未按工藝要求使用26目篩網,而是使用了24目篩網;廠內的長石粉料保護篩分系統,也未使用規定的20目篩網。二是發現熔窯8號大碹溫度為1325℃,比熔化正常時的1385~1400℃低了約60~75℃。表1為正常狀況與非正常狀況下,熔窯各主要溫度控制點的數據對比。 

表1 熔窯各主要控制點的數據對比1)

控制點 4號碹/℃ 8號碹/℃ 7號碹/℃ 末端/℃ 冷1號碹/℃ 西胸墻/℃ 流道/℃ 微調風/(r/min)

正常狀況 1590 1380 1420 1400 1215 1186 1139 235

非正常狀況 1570 1330 1405 1357 1202 1179 1129 125

1)7號北、未端溫度為光學高溫計所測溫度。

根據檢查結果,我們首先更換了長石粉碎及保護篩分系統的篩網,但板面上的夾雜物數量并沒有明顯減少。隨后又根據8號碹溫度偏低的情況,在排除了電偶顯示失真的可能之后,重新調整了各個小爐的燃料分配比例,重點是開大了6號小爐的煤氣流量。調整前后各小爐的煤氣、空氣流量見表2。在開大了6號小爐煤氣流量、調整各小爐燃料分配比例后,窯內熔化狀況發生了一些細微的變化?;厩闆r是:料堆冒泡、遠近沒有明顯變化,但泡界線內泡沫區顏色逐漸變白、變亮,泡界線逐漸向投料口方向移動,籠罩在澄清區域玻璃液面上的薄霧逐漸消失;熔化部8號碹電偶溫度、末端光學高溫計所測溫度逐漸升高,冷卻部各主要溫度控制點的溫度升高。為保持流道溫度的基本穩定,逐漸調高了微調風轉速。

表2 調整前后各小爐的煤氣、空氣流量/(Nm3/h)

小爐 1 2 3 4 5 6 7

調整前 煤氣流量 1444 1454 1518 1789 1773 0 0

空氣流量 5600 5600 8700 8000 8200 0 0

調整后 煤氣流量 1241 1355 1600 1640 1500 507 0

空氣流量 5000 5700 7000 7600 7200 3200 0

熔窯各小爐的燃料分配從1998年11月6日開始調整,11月7日發現板面結石的數量明顯減少,11月8日,板面上的結石完全消失。

2 結石產生的原因

從這次硅線石結石的發生、發展到最終消除的過程來看,該結石可能是未能完全熔化的長石顆粒殘留物。在長石顆粒向硅線石顆粒轉化的過程中,隨著長石顆粒與周圍玻璃液交代反應的進行,其內部的某些成分被不斷熔蝕,但由于澄清區域玻璃液溫度不夠高,熔融反應未能充分進行,最終形成了大小不一的硅線石結石。

2.1 澄清區域溫度偏低是產生結石的首要原因

對于現代浮法玻璃熔窯而言,以高溫熔化、高溫澄清為核心的“雙高作業”制度,是獲得良好的熔化質量的前提。而我公司結石產生時,澄清區域的溫度比正常狀況時低15~50℃;勢必造成該區域內玻璃液的熱容量不足。一方面使得難熔物顆粒在熔化末期失去了完全熔化的可能;另一方面,也使得泡界線到投料口的投料回流強度減弱,所帶熱量減少,削弱了料堆下玻璃液的化料能力,導致高溫熔化作用的減弱,使料堆變遠、泡界線變遠,反過來又造成澄清區域玻璃液的溫度進一步降低,不利于難熔顆粒的繼續熔化。

2.2 原料改用精砂后,未及時調整熔化制度與粉料粒度

  精砂與砂巖粉相比,一個明顯的特點是超細粉含量明顯降低。從我公司的實際篩分結果看,精砂中超細粉(140目以下)含量在11.7%左右,而砂巖粉中超細粉含量高達24.5%。說明精砂較砂巖粉粗,比表面積較砂巖粉配合料小。反映在熔化上,精砂配合料的熔化速度較慢,從而使難熔顆粒形成未熔殘留物。

在上述的情況下,為了獲得良好的熔化質量,有3條解決途徑:一是提高熔化溫度;二是重新調整原料粒度,保證精砂配合料的反應界面不小于砂巖粉配合料;三是既提高熔化溫度,又降低原料的粒度。

從以上的分析可以看出,澄清區域玻璃液的溫度偏低,是產生結石的首要原因;使用精砂后,熔化制度未進行相應的調整,又使原本已十分脆弱的熔化平衡被打破,從而為硅線石結石的產生提供了條件。

3 幾點啟示硅線石結石的產生,給我公司玻璃生產造成了很大的困難,但從其解決過程來看,也給了我們一些重要的啟示。

3.1 現代浮法玻璃熔窯必須強調“雙高作業”

中國洛陽浮法玻璃成型技術誕生于1971年。而當時與之相匹配的熔窯,脫胎于壓延窯與垂直引上窯。因此,舊式的壓延窯、引上窯的熔化操作技術,將不可避免地帶到新型浮法窯的熔化操作上來。目前,我國浮法玻璃熔窯的結構設計、耐火材料匹配已接近于國際水平,為熔化采用“雙高作業”制度提供了極大便利。但由于受一些舊的熔化作業方法的束縛,一些新型浮法熔窯的能耗指標、玻璃液實物質量,還遠達不到應有的水平。從我公司兩座浮法熔窯在不同時期的作業制度來看,“雙高作業”制度是最佳的熔化作業制度??梢哉f,新型熔窯、“雙高作業”、深層水包是“三位一體”的,三者密不可分。

3.2 使用精砂后應控制粉料粒度

優質浮法玻璃的生產與粉料的粒度控制密切相關。在使用砂巖粉時,國內對各種粉料的粒度控制研究較多,意見也基本一致。但對使用精砂后各種粉料最佳粒度的控制、匹配,目前尚無一致看法,視各廠的具體情況而定。從生產優質浮法玻璃的角度出發,也從減輕熔窯的熔化強度考慮,我們認為,粉料粒度應控制在精砂24目、長石30目、白云石及石灰石12目比較適宜,這樣有助于獲得良好的玻璃液質量。

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