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硅线石结石的成因及消除

2017-09-26  来自: 南阳元昊矿产品公司 浏览次数:134

分析了硅线石结石的成因,介绍了解决的途径和 办法。熔窑澄清区域玻璃液温度偏低,是形成硅线石结石的首要因素。原料由砂岩粉改为精 砂后,应对熔化作业制度与原料的粒度进行相应的调整。 

引言

1998年6月26日,我公司浮法一线的原料配合料中,开始以精砂取代砂岩粉引入SiO2。6月28日,在浮法一线的玻璃原板上,开始出现大面积的白色结石,一直持续到11月8日,前后长达5个月之久。

从结石的外观形态看,全部呈白色,绝大多数都有拉丝现象。这些结石直径大的在1mm左右,小的则仅有针尖大小。这次结石发生之前,在我公司的浮法一线、浮法二线也曾出现过同样形态的结石,只因持续时间都不长,故当时未引起足够的重视。

这次结石发生时有一个特殊的现象:熔窑投入配合料之后,短则3~5d、长则10~15d,板面上的夹杂物就逐渐增多,以致于打废品。换投碎玻璃后1~2d,板面上的夹杂物就逐渐消失。但再次换投配合料后,随着时间的推移,板面上的夹杂物就又逐渐增多。

观察结石发生期间窑内的熔化状况,基本情况为:料堆在3号小炉,泡界线在5号小炉,比较整齐。但仔细观察泡界线外的玻璃液面,发现玻璃液面不很清亮,仿佛笼罩着一层薄雾;线内泡沫区也显得不够白、不够亮。我们利用公司中心化验室的偏光显微镜对结石进行了岩相分析。从岩相分析结果来看,白色结石全部为硅线石质结石。

1 解决过程

我公司浮法一线熔窑设计熔化能力为500t/d,实际熔化能力在410~420t/d之间。1994年,第二窑期投产以后,熔化作业制度向双高作业制度靠拢。一般情况下,料堆在2号北~3号小炉之间,泡界线在4号北~5号小炉之间。冷修投产后,7号小炉一直处于关闭状态。后来随着冷却部温度的逐渐升高,6号小炉的煤气流量也逐渐关小。结石发生后,为了解决泡界线外甩沫子的问题,6号小炉风火最后全部关掉了。

在解决白色结石问题的初期,针对配合料存在的含水率不稳定、含碱合格率偏低、料堆冒泡不激烈、泡界线外甩沫子等具体问题,我们先后采取了稳定配合料含水率、含碱率、增加配合料中的碱含量、去掉调合机上的中间仓以及关小6号小炉风火等措施,但仍未能使白色结石的数量有明显的减少。在这种情况下,我们又从原料查起,并对熔化结束前的每一个环节都进行了深入细致的检查,发现了影响结石的两个主要问题:一是厂外的长石粉碎系统,未按工艺要求使用26目筛网,而是使用了24目筛网;厂内的长石粉料保护筛分系统,也未使用规定的20目筛网。二是发现熔窑8号大碹温度为1325℃,比熔化正常时的1385~1400℃低了约60~75℃。表1为正常状况与非正常状况下,熔窑各主要温度控制点的数据对比。 

表1 熔窑各主要控制点的数据对比1)

控制点 4号碹/℃ 8号碹/℃ 7号碹/℃ 末端/℃ 冷1号碹/℃ 西胸墙/℃ 流道/℃ 微调风/(r/min)

正常状况 1590 1380 1420 1400 1215 1186 1139 235

非正常状况 1570 1330 1405 1357 1202 1179 1129 125

1)7号北、未端温度为光学高温计所测温度。

根据检查结果,我们首先更换了长石粉碎及保护筛分系统的筛网,但板面上的夹杂物数量并没有明显减少。随后又根据8号碹温度偏低的情况,在排除了电偶显示失真的可能之后,重新调整了各个小炉的燃料分配比例,重点是开大了6号小炉的煤气流量。调整前后各小炉的煤气、空气流量见表2。在开大了6号小炉煤气流量、调整各小炉燃料分配比例后,窑内熔化状况发生了一些细微的变化。基本情况是:料堆冒泡、远近没有明显变化,但泡界线内泡沫区颜色逐渐变白、变亮,泡界线逐渐向投料口方向移动,笼罩在澄清区域玻璃液面上的薄雾逐渐消失;熔化部8号碹电偶温度、末端光学高温计所测温度逐渐升高,冷却部各主要温度控制点的温度升高。为保持流道温度的基本稳定,逐渐调高了微调风转速。

表2 调整前后各小炉的煤气、空气流量/(Nm3/h)

小炉 1 2 3 4 5 6 7

调整前 煤气流量 1444 1454 1518 1789 1773 0 0

空气流量 5600 5600 8700 8000 8200 0 0

调整后 煤气流量 1241 1355 1600 1640 1500 507 0

空气流量 5000 5700 7000 7600 7200 3200 0

熔窑各小炉的燃料分配从1998年11月6日开始调整,11月7日发现板面结石的数量明显减少,11月8日,板面上的结石完全消失。

2 结石产生的原因

从这次硅线石结石的发生、发展到最终消除的过程来看,该结石可能是未能完全熔化的长石颗粒残留物。在长石颗粒向硅线石颗粒转化的过程中,随着长石颗粒与周围玻璃液交代反应的进行,其内部的某些成分被不断熔蚀,但由于澄清区域玻璃液温度不够高,熔融反应未能充分进行,最终形成了大小不一的硅线石结石。

2.1 澄清区域温度偏低是产生结石的首要原因

对于现代浮法玻璃熔窑而言,以高温熔化、高温澄清为核心的“双高作业”制度,是获得良好的熔化质量的前提。而我公司结石产生时,澄清区域的温度比正常状况时低15~50℃;势必造成该区域内玻璃液的热容量不足。一方面使得难熔物颗粒在熔化末期失去了完全熔化的可能;另一方面,也使得泡界线到投料口的投料回流强度减弱,所带热量减少,削弱了料堆下玻璃液的化料能力,导致高温熔化作用的减弱,使料堆变远、泡界线变远,反过来又造成澄清区域玻璃液的温度进一步降低,不利于难熔颗粒的继续熔化。

2.2 原料改用精砂后,未及时调整熔化制度与粉料粒度

  精砂与砂岩粉相比,一个明显的特点是超细粉含量明显降低。从我公司的实际筛分结果看,精砂中超细粉(140目以下)含量在11.7%左右,而砂岩粉中超细粉含量高达24.5%。说明精砂较砂岩粉粗,比表面积较砂岩粉配合料小。反映在熔化上,精砂配合料的熔化速度较慢,从而使难熔颗粒形成未熔残留物。

在上述的情况下,为了获得良好的熔化质量,有3条解决途径:一是提高熔化温度;二是重新调整原料粒度,保证精砂配合料的反应界面不小于砂岩粉配合料;三是既提高熔化温度,又降低原料的粒度。

从以上的分析可以看出,澄清区域玻璃液的温度偏低,是产生结石的首要原因;使用精砂后,熔化制度未进行相应的调整,又使原本已十分脆弱的熔化平衡被打破,从而为硅线石结石的产生提供了条件。

3 几点启示硅线石结石的产生,给我公司玻璃生产造成了很大的困难,但从其解决过程来看,也给了我们一些重要的启示。

3.1 现代浮法玻璃熔窑必须强调“双高作业”

中国洛阳浮法玻璃成型技术诞生于1971年。而当时与之相匹配的熔窑,脱胎于压延窑与垂直引上窑。因此,旧式的压延窑、引上窑的熔化操作技术,将不可避免地带到新型浮法窑的熔化操作上来。目前,我国浮法玻璃熔窑的结构设计、耐火材料匹配已接近于国际水平,为熔化采用“双高作业”制度提供了极大便利。但由于受一些旧的熔化作业方法的束缚,一些新型浮法熔窑的能耗指标、玻璃液实物质量,还远达不到应有的水平。从我公司两座浮法熔窑在不同时期的作业制度来看,“双高作业”制度是最佳的熔化作业制度。可以说,新型熔窑、“双高作业”、深层水包是“三位一体”的,三者密不可分。

3.2 使用精砂后应控制粉料粒度

优质浮法玻璃的生产与粉料的粒度控制密切相关。在使用砂岩粉时,国内对各种粉料的粒度控制研究较多,意见也基本一致。但对使用精砂后各种粉料最佳粒度的控制、匹配,目前尚无一致看法,视各厂的具体情况而定。从生产优质浮法玻璃的角度出发,也从减轻熔窑的熔化强度考虑,我们认为,粉料粒度应控制在精砂24目、长石30目、白云石及石灰石12目比较适宜,这样有助于获得良好的玻璃液质量。

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