碎玻璃是生产玻璃的原材料,也是生产过程中的必然产物。制造浮法玻璃时,成品玻璃的质量好坏与碎玻璃息息相关,秉着合理化、科学化的宗旨应用碎玻璃,既可以降低熔融过程中需要的燃料量,还可以加快熔融的速度,进而提高熔窑内玻璃的融化效率。可以有效的节约施工过程中的能源,降低熔融过程中的成本投入,增大企业的经济收益。
碎玻璃也称作熟料。在熔窑中放入按照规定比例混合均匀的配合料(生料)与碎玻璃,可以有效的助熔、均化、澄清。所以,浮法玻璃的生产过程中,碎玻璃是影响成品玻璃质量的原因之一,通常会将其作为原料进行处理。从生产工序来看,碎玻璃既能帮助配合料快速融化、彻底澄清,还能提高玻璃产量、降低生产成本、增大企业效益,最值得一提的是,使用碎玻璃能够节约资源,符合可持续发展的战略目标。
碎玻璃的产生
制造浮法玻璃时,有五个生产工序会产生碎玻璃:
(1)切除边部后的下料;
(2)制造过程中达不到生产标准的产品;
(3)另裁或储存过程中产生的玻璃碎块;
(4)冷修放料过程中产生的玻璃碎块;
(5)通过回收获得的玻璃碎块。制造浮法玻璃的原料必须是稳定的、固定的,最好使用来自本厂的玻璃碎片,除非是特殊情况,否则不要使用来自外厂的玻璃碎片。
从外厂购入的玻璃碎片在收集、储存、输送的时候会有木屑、混凝土块、纸屑、砖块、金属条、泥块、煤粉、石块、砂粒等杂质混在里面,还有可能混入一些与本厂所制造玻璃的成分差别较大的玻璃杂质,例如酒瓶、颜色玻璃、压延玻璃、平拉玻璃等,一旦使用外厂的玻璃碎片,就要对其仔细清洗、筛选,过滤杂质,尤其要除尽碎玻璃内混杂的金属类杂质。与此同时,还要对其进行取样分析,研究具体的化学组成,完成配料。
碎玻璃的功能
对玻璃碎片进行二次利用,可以节约我国的能源损耗、保护生态环境,满足可持续发展的战略目标,符合我国目前的基本国情。从制作工艺的角度分析,在熔窑中加入适量的碎玻璃可以加快融化的速度,减少了融化过程中所需的燃料量。通过实验发现,当温度达到1600℃时,完成1000g 钠钙硅玻璃配合料的融化需要损耗热量2250~2500kJ,而完成1000g碎玻璃的融化需要损耗热量1500kJ。玻璃原料中所含碎玻璃的量增大10.0%时,融化过程中所损耗的燃料将会减少2.5%,
因此,使用碎玻璃可以节省燃料,提高企业的经济收益。另一方面,碎玻璃可以代替芒硝、纯碱,进而可以保护池壁不被侵蚀。碎玻璃在融化过程中所需的温度比粉料的低,融化后的碎玻璃可以快速包围配合料,及时控制配合料的碎粒,减少了碎粒对熔窑内壁的侵蚀伤害,有效的延长了熔窑的使用年限。
碎玻璃的使用量
通常制造浮法玻璃时,会使用20%~38%(质量分数)的碎玻璃,不同的使用量对配合料澄清、融化、热耗以及成品玻璃的质量、性能、生产量造成的影响不同。所以合理的控制碎玻璃的使用量是十分重要。下图1 表示的是碎玻璃的不同使用量对应的熔融时间。
图1碎玻璃加入量与融化时间的关系
根据图1 可知,加入的碎玻璃越多,所用的熔融时间越少,若是碎玻璃的加入量过多,所需要的澄清时间就会增长,成品玻璃的硬度也会变小、易碎,玻璃原板中的微泡数增多;若是碎玻璃的加入量过少,所需要的融化时间就会增长,很容易出现条纹、结石。
碎玻璃的粒度
制造浮法玻璃必不可少的原料就是碎玻璃,但是所使用的碎玻璃必须有粒度。不论是来自本厂的玻璃碎片还是从外厂购置的玻璃碎片,其粒度必须符合规定的标准。若是碎玻璃的粒度过大,使用时无法做到均匀分布,进而影响均匀熔化;若是碎玻璃的粒度过小或直接使用的是碎玻璃粉,就会影响澄清。除此之外,粒度太小的碎玻璃很容易产生碎屑,运输的时候会出现粉尘,对环境造成污染,对现场施工人员的身体造成伤害。
使用碎玻璃时需要注意的事项
(1)二次积累:熔窑内的耐火材料会遭到玻璃液的侵蚀,增加了Al2O3与Fe2O3在碎玻璃中所占的比例,经过重熔会有二次积累,进而增大了均化的难度,使成品玻璃的颜色加深。
(2)二次挥发:碎玻璃经过重熔后,氧化硼、氧化锌、氧化铅、碱金属氧化物等一些容易挥发的成分会进行二次挥发,例如,氧化钠经过重熔后会比之前少0.20%,因此要对其进行补充。
(3)玻璃碎片的表面与其内部组成成分的区别:碎玻璃的表面存在许多断键,会将大气与水分快速吸附,形成表面胶态,进而造成表面与内部成分的差异。如果熔融过程中的有效对流较少或者熔制温度较低,成品玻璃就会出现线痕,化学性质比较活泼的玻璃更容易出现这些问题。当玻璃碎片的使用量过多时,以上所述的三个因素就是导致组织不均匀使成品玻璃的硬度变小、易脆的原因。
(4)重熔过程中玻璃液的还原性能:重熔碎玻璃的时候,一些容易挥发的成分会分解出氧气,当氧气进入碎玻璃后就会有玻璃液溢出,进而使玻璃液产生还原性,在这种情况下,一些组成成分中含有变价元素的玻璃其色泽会出现变化。
(5)澄清:少许化学气体会混杂在碎玻璃中,重熔过程中还会产生一些二次气泡,若是加入的碎玻璃量比较大,气泡就会增多,澄清的难度随之会增大。
结束语
综上所述,制造玻璃时碎玻璃所起的作用是显而易见的。如今,越来越多的玻璃制造厂增大了碎玻璃的使用量,在使用过程中,一定要加大对碎玻璃的管理力度,提高碎玻璃的使用标准。若是需要从外厂购置碎玻璃,储存时必须单独放置,使用前要按照相关要求对碎玻璃进行处理。通过对玻璃制造厂进行研究发现,碎玻璃的使用,可以有效的减少燃料的使用量,提高玻璃的合格率,增大企业的效益,保护生态环境,还可以降低对熔窑的损害力度,增长熔窑的使用年限。总而言之,使用碎玻璃可以同时达到提效、节能的目的。