提高玻璃液澄清質(zhì)量始終是玻璃制造技術(shù)的永恒主題。影響玻璃澄清質(zhì)量的因素是多方面的，有物理方面的，化學(xué)方面的，以及物理化學(xué)方面的，而這三者之間還存 在復雜的內在聯(lián)系，使得解決澄清問(wèn)題不能過(guò)于簡(jiǎn)單化。為了確保玻璃液質(zhì)量，減少和避免生產(chǎn)中的質(zhì)量事故，企業(yè)應該逐步建立一套切實(shí)可行的比較規范的生產(chǎn)作 業(yè)管理制度，優(yōu)化生產(chǎn)工藝要素，才能生產(chǎn)出質(zhì)量好，成本低的玻璃產(chǎn)品。
本文系統地回顧氣泡中氣體的來(lái)源，氣泡產(chǎn)生和消失機理，以及玻璃氣泡與原料和窯爐各生產(chǎn)要素之間的聯(lián)系，為消除玻璃氣泡，提高澄清質(zhì)量尋找可行的線(xiàn)索。
1玻璃氣泡產(chǎn)生和消失機理
研究玻璃氣泡，首先要分析氣泡中氣體的來(lái)源，氣體與玻璃液的相互作用，玻璃液物理化學(xué)性能對氣泡產(chǎn)生或消失過(guò)程產(chǎn)生的影響。
玻璃氣泡中的氣體，通常來(lái)源于以下幾個(gè)方面:
(1)原料顆粒間隙中的氣體以及原料表面吸附的氣體
在配合料熔制初期，這類(lèi)氣體就不斷揮發(fā)或蒸發(fā)，在上升過(guò)程中形成大氣泡上浮而逸出玻璃液，一般不會(huì )直接導致玻璃產(chǎn)品中出現可見(jiàn)氣泡。除非原料粒度控制不當，配合料結團沒(méi)有熔化充分，氣體無(wú)法排出。
(2)鹽類(lèi)分解放出的氣體
配合料中存在大量的碳酸鹽，硫酸鹽和硝酸鹽，這些鹽類(lèi)受熱分解，產(chǎn)生大量的微小氣泡，由于鹽類(lèi)分解產(chǎn)生的氣體數量多，約占配合料重量的15一20%，與形 成的玻璃液相比，體積大出許多倍，這些氣體的大量釋放和不斷移動(dòng)，促進(jìn)了熱交換效率的提高，加速了配合料的熔化，改善了玻璃成分的均勻性和溫度的均勻性， 但是，這類(lèi)氣體形成的氣泡得不到及時(shí)的消除將形成玻璃氣泡。
(3)外界因素產(chǎn)生的氣體
耐火材料中析出氣體，有害雜質(zhì)成分與玻璃液作用產(chǎn)生的氣體，這些氣體形成的玻璃氣泡在正常生產(chǎn)中消失時(shí)間長(cháng)，消失難度大，但這種情況比較少見(jiàn)。
玻璃液降溫太快或溫度發(fā)生大的波動(dòng)，或者由于種種原因，玻璃的氧化還原狀態(tài)發(fā)生大的波動(dòng)，這些因素綜合作用，使玻璃液中各種氣體的溶解度發(fā)生波動(dòng)，釋放出大量的微小的二次氣泡。這種氣泡的特征是直徑小而數量多。
有時(shí)由于料方計算錯誤或料方執行過(guò)程中發(fā)生加料錯誤，引起池窯內玻璃成分大幅度波動(dòng)，玻璃中氣體的溶解度發(fā)生波動(dòng)，產(chǎn)生大量的玻璃氣泡。
玻璃氣泡在澄清過(guò)程中的最終消失有兩種方式:一種是小氣泡不斷長(cháng)大變成大氣泡，由于密度差異氣泡不斷上浮，最終逸出玻璃液而消失。另一種是微小氣泡，隨著(zhù) 溫度的降低，氣體在玻璃中的溶解度增加，由于表面張力作用，氣泡中存在幾種成分的氣體，由于氣泡直徑小，壓力高，氣體迅速被玻璃吸收，隨著(zhù)直徑變小，氣泡 壓力不斷升高，最終氣泡中的氣體全部溶入玻璃液中。小氣泡完全消失。
2玻璃氣泡的影響要素
2.1溫度
玻璃溫度的高低，直接影響著(zhù)玻璃液的粘度，表面張力，以及氣體在玻璃液中的溶解度。
在玻璃熔窯內，玻璃澄清過(guò)程是在熱點(diǎn)高溫區域內進(jìn)行的，大的氣泡不斷長(cháng)大而上浮，小的氣泡不斷縮小而被玻璃液吸收。玻璃熱點(diǎn)的控制方法很多，在熔窯的縱向 形成縱向溫度分布曲線(xiàn)，使玻璃液形成兩個(gè)大的循環(huán)對流，熔化率的大小，出料量的波動(dòng)，燃料的分布和燃燒火焰的組織，玻璃氧化還原狀態(tài)等因素都會(huì )顯著(zhù)地影響 到熱點(diǎn)區域的溫度高低和溫度的穩定。此外，鼓泡技術(shù)或電助熔技術(shù)的使用都能明顯改善玻璃的熱點(diǎn)狀態(tài)，促進(jìn)玻璃液的澄清。
2.2時(shí)間
玻璃中大氣泡的長(cháng)大上浮消失過(guò)程以及玻璃液對小氣泡的吸收過(guò)程，都必須在特定的溫度范圍和特定的時(shí)間范圍內才能完成。
熔化過(guò)程中的一些因素，如熔化池玻璃液深度，池底玻璃液溫度，熔化率，玻璃液對流情況，玻璃的氧化還原狀態(tài)，池底電助熔或池底鼓泡等因素，能明顯影響玻璃氣泡的消失過(guò)程。如果氣泡消失時(shí)間不夠，最終將殘留于玻璃液中形成玻璃氣泡。
2.3玻璃的氧化還原狀態(tài)
澄清劑的選用對玻璃氧化還原狀態(tài)影響較大，澄清劑在1300℃以上促進(jìn)玻璃氣泡的消失過(guò)程。
近年來(lái)隨著(zhù)人們環(huán)保意識的增強，玻璃產(chǎn)品檔次的提高，開(kāi)發(fā)出很多復合型澄清劑，由于作用和價(jià)格不同，企業(yè)對澄清劑的選擇多樣化。
玻璃配合料COD值的日常檢測和控制，玻璃液中變價(jià)金屬價(jià)態(tài)的穩定性控制，影響到池底溫度的高低以及玻璃的氧化還原狀態(tài)，最終影響到氣體在玻璃中的溶解度。
3原料質(zhì)量的控制
加強對配合料成分，水分，COD值，配合料均勻性的日常檢測和管理，是穩定玻璃澄清質(zhì)量的有效途徑之一，一旦生產(chǎn)中出現問(wèn)題，這項工作能及時(shí)找到產(chǎn)生問(wèn)題的線(xiàn)索。
加強對玻璃密度進(jìn)行日常的檢測和數據處理，是生產(chǎn)過(guò)程控制的一項重要環(huán)節之一。玻璃密度數據中隱藏著(zhù)許多技術(shù)信息。根據玻璃密度的生產(chǎn)統計分析，玻璃的密 度不僅與玻璃成分有關(guān)，而且與玻璃的熱歷史有關(guān)，窯爐的結構，生產(chǎn)規模，熔化率的大小等因素，都影響著(zhù)玻璃產(chǎn)品的熱歷史。此外，澄清劑的種類(lèi)和用量不同， 在玻璃密度數據上也能反映出來(lái)。有人曾經(jīng)作過(guò)生產(chǎn)統計分析，在相同的生產(chǎn)工藝條件下，采用鼓泡與不采用鼓泡兩種情況，在玻璃的密度值上能有所反映。由此可 見(jiàn)，玻璃密度數據的統計分析結果能直接指導生產(chǎn)工藝參數的調整。
如果配合料中含有硫酸鹽，玻璃中鐵含量及價(jià)態(tài)的變化能直接影響SO3在玻璃中的溶解度，因此，對玻璃中氧化鐵及鐵價(jià)態(tài)的日常檢測與控制，對穩定玻璃的澄清質(zhì)量有明顯的積極作用。
加強原料粒度的控制。玻璃原料中除了原料成分，晶相結構，水分和雜質(zhì)含量控制以外，原料顆粒的平均直徑和顆粒級配對配合料的均勻性，熔制速度和澄清速度有 著(zhù)直接影響。過(guò)粗的原料不利于熔化和混合均化，但過(guò)細的原料將提高原料成本，還會(huì )引起原料結團，影響熔制和澄清，此外，粉料飛揚揮發(fā)和粘附現象將直接導致 玻璃成分的波動(dòng)以及成分均勻性的變化。
加強原料氧化還原狀態(tài)的控制。玻璃原料主要采用礦物原料，少量采用化工原料，這些原料中含有一些雜質(zhì)成分，這些雜質(zhì)成分對玻璃液的氧化還原狀態(tài)，玻璃顏 色，池底溫度，熔化速度和澄清速度產(chǎn)生直接影響。目前，有些企業(yè)開(kāi)始正視這個(gè)問(wèn)題，對各種原料進(jìn)行原料COD值測試和控制，把COD值與玻璃液的澄清質(zhì)量 進(jìn)行相關(guān)性控制。
對于某種玻璃產(chǎn)品，由于生產(chǎn)規模，窯爐結構，以及熔制過(guò)程的不同，配合料在熔制過(guò)程的揮發(fā)，以及氧化物的價(jià)態(tài)會(huì )有所變化，原料的控制要求也有所變化。
玻璃的氧化還原狀態(tài)對池底溫度和玻璃中氣體的溶解度的影響，這些因素都最終影響玻璃的澄清質(zhì)量。因此，有些企業(yè)開(kāi)始重視加強對玻璃中變價(jià)氧化物的含量及價(jià)態(tài)變化數據的控制和管理。
4窯爐熔制工藝參數的控制
加強熱點(diǎn)的控制。強化縱向玻璃液循環(huán)對流，通常采取以下幾項工藝措施:一是控制爐內的燃料分布和燃燒過(guò)程，控制窯爐縱向的溫度梯度，促進(jìn)循環(huán)對流。二是保 證玻璃液有一定深度，形成穩定的循環(huán)對流。三是對于熔化面積不變的情況下提高出料量。四是在熱點(diǎn)位置采用鼓泡或電助熔，特出熱點(diǎn)位置的溫度。玻璃液縱向的 循環(huán)對流能促進(jìn)玻璃成分和溫度的均化，提高熱交換效率，降低火焰空間的溫度。節約燃料消耗。

加強燃料在窯爐內的合理分布管理和燃燒過(guò)程的控制。燃料在窯內的分布狀況和燃燒狀況，影響窯內的溫度和溫度分布。如果燃料燃燒不充分，還原性的碳黑被玻璃 吸收后將形成大量的微氣泡或褐色條紋。由于熔窯結構和燃燒火焰的組織方式不同，即使相同成分的玻璃，配合料中的氧化物的揮發(fā)飛散損失也不同。

窯爐池底鼓泡在熔制工藝中起著(zhù)特殊的作用。鼓泡點(diǎn)分布位置不同，所起的作用也不同。鼓泡點(diǎn)分布在熱點(diǎn)位置，可以起到特出熱點(diǎn)的作用。均勻分布在加料口和熱 點(diǎn)之間，可以起到提高池底玻璃液溫度和均化作用，促進(jìn)配合料的熔化和玻璃液的澄清過(guò)程。在鼓泡方式上，有連續鼓泡和脈沖鼓泡兩種，顯然，后者所起的調節作 用更合理，泡頻可控制在每分鐘5個(gè)至10個(gè)。鼓泡材料可以采用價(jià)格昂貴的鉑鍺合金，也可采用耐高溫和耐侵蝕的陶瓷材料。
除了原料因素以外，玻璃成分和溫度的均勻性與窯爐結構設計，燃料在窯爐內的分布方式和燃燒下況，料道的結構和長(cháng)度，熔制工藝管理水平是分不開(kāi)的。這些因素最終反映在產(chǎn)品質(zhì)量，成本，以及成形效率上。
5窯爐結構設計的改進(jìn)

眾所周知，玻璃熔窯的結構設計對熱交換效率，能源消耗以及玻璃液質(zhì)量影響很大，由于設計方案的不同，能耗消耗可以相差30%。熱交換效率的提高，不僅降低能源消耗，節約生產(chǎn)成本，而且還能促進(jìn)玻璃液形成合理的循環(huán)對流，提高玻璃液的澄清質(zhì)量。

近年來(lái)，人們對玻璃熔制工藝有了更深的理解和認識，環(huán)保意識在不斷增強。世界各國加強環(huán)保立法，限制玻璃窯爐煙氣中粉塵，NO-SO:和F:的排放量。為 了達到這些環(huán)保標準，有些企業(yè)對傳統窯爐采用煙氣處理的方法，降低粉塵和有害成分的濃度，達到環(huán)保排放標準。有些企業(yè)采用新的藝技術(shù)，如改進(jìn)玻璃配方和玻 璃成分，限制燃料中的硫含量，采用低NOx的燃燒技術(shù)，采用純氧燃燒技術(shù)，采用全電熔技術(shù)或電助熔技術(shù)等，采用這些先進(jìn)的工藝方法在一定程度上推動(dòng)了玻璃 技術(shù)的提高。

近年來(lái)，國外出現一種新型的池爐結構，將熔制過(guò)程和澄清過(guò)程分隔開(kāi)來(lái)，配合料進(jìn)入冷頂全電熔池爐中熔化，配合料熔融成玻璃后進(jìn)入火焰熔窯進(jìn)行高溫澄清均 化，把全電熔窯和火焰窯的優(yōu)點(diǎn)結合在一起。這種窯型使配合料避免與火焰接觸，粉塵和揮發(fā)成分減少，格子體堵塞減輕，熔制過(guò)程和澄清過(guò)程相互影響減小到最小 程度。
玻璃纖維池窯上，先進(jìn)的池底電助熔技術(shù)和各種池底鼓泡技術(shù)的應用，先進(jìn)的燃燒技術(shù)的應用，無(wú)硼無(wú)氟玻璃配方的應用，這些技術(shù)都直接或間接地提高了玻璃液成分的穩定性和均勻性，推動(dòng)玻璃液質(zhì)w+的提高。
玻璃液溫度的均勻性與料道的結構設計及溫度調節方式是分不開(kāi)的。為了把澄清的玻璃液均勻地降低到所需的成形L:藝溫度，上部空間采用燃氣預混燃燒調一溫 度，使玻璃液溫度均勻性達到******狀態(tài)，料道K度通常在s米以上。目前，很多玻璃纖維料道，玻璃棉料道，玻璃管料道，以及一些玻璃制品料道均采用這種溫度調 節方式。

綜上所述，提高玻璃液澄清質(zhì)量途徑是多方面的。原料和配合料的質(zhì)量控制，窯爐熔制工藝參數的控制，窯爐結構設計的改進(jìn)以及燃燒系統的設計改進(jìn)，對這些方面加強探索和總結，推動(dòng)玻璃制造成本的降低和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。