浮法玻璃生产中的黑色夹杂物缺陷分析

姚佩 张艳娟 刘学理 魏星

（1. 浮法玻璃新技术国家重点实验室 中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司技术中心 洛阳 471009；2. 洛玻集团洛阳龙昊玻璃有限公司 洛阳 471211）

浮法玻璃生产过程中会出现各种各样的缺陷，有时会发现大量的黑色夹杂物，在国内外的一些玻璃厂都曾发生过［1］。这些黑色夹杂物一般直接或间接地来自于配合料或者配料过程中的不当操作。如果这些夹杂物没有充分在玻璃液中溶解或溶解较少，没有形成特殊的溶液圈，且颜色呈墨绿色或黑色，那么这种夹杂物可能是含Cr的原料或操作不慎带来的杂质，这种情况生产中要严格控制生产操作和原料中硅砂含铬氧化物［2］；还有一些黑色夹杂物是由锡槽电加热丝引起的［3］，电加热丝表面被氧化脱落，掉落至玻璃板上即形成点状黑色夹杂物，要定期对锡槽进行吹扫。

通过对某大型生产线产品质量的追踪发现，该生产线在某段时期内玻璃板面出现大量黑色点状或絮状缺陷，持续一段时间后慢慢减少然后再重复出现，严重影响了该生产线的一等品率和产量。已知该生产线并未开启锡槽电加热，且进行配合料分析发现原料中并没有引入杂质成分。根据其外观不同对其产生来源和改善措施进行分类讨论。

1 黑色夹杂物来源分析

1.1 黑色点状缺陷

该生产线在某段时期内断断续续出现图1（a）所示的黑色点状夹杂物，在显微镜下观察其外观如图2（a）所示，黑点呈不透明态，并没有熔化形成玻璃态，形状近似于圆形或椭圆形。对其进行能谱分析，见图3（a）。

从成分分析表中可以看到，它的杂质成分中含量最多的为Cr。2020年该生产线开始热修蓄热室格子体。热修开始后玻璃产品连续出现大量黑色点状缺陷，如图1（b）所示。在显微镜下观察其外观如图2（b）所示，对其进行能谱分析（图3（b））发现，它的外观形貌及成分都与热修蓄热室前出现的黑色点状缺陷成分一致。该生产线原料分析结果中不含Cr，那么夹杂物中出现的Cr只能来自于耐火材料。结合出现此缺陷前后工况变化推测，这些黑色点状缺陷可能来自于热修时蓄热室镁铬砖的粉末飞溅。

万晓平［4］通过对3座玻璃熔窑蓄热室运行与停产后耐火材料的蚀损情况观察发现：虽然镁铬砖的抗碱尘侵蚀和抗反复热震的侵蚀性是非常好的，但是在热震比较厉害的接口部位，镁铬砖在下部中心部位有不同程度的剥落。一个使用了3个窑期的蓄热室镁铬砖在下部中心部位有大约 100 mm 的不规则剥落。换火时助燃风将剥落物吹上来进入熔窑内，从而带来玻璃缺陷。因此推测这种偶发的黑色点状缺陷来源于小炉内热冲击剥落的镁铬砖和碱尘侵蚀。

总的来说，如果玻璃样品中出现上述外观的黑色点状缺陷，结合能谱分析可初步推断其为蓄热室镁铬砖引起的缺陷。

1.2 黑色絮状缺陷

除了上述黑色点状夹杂物，该生产线每隔一段时间总是连续出现图4（a）所示的黑色块状缺陷。从外观来看，黑色夹杂物发生熔化，形成玻璃体，同时伴随有大尺寸裂纹。将玻璃样品切开，露出里面黑色玻璃体，并在显微镜下观察其外观如图4（b）所示，缺陷呈黑色絮状，没有明显的结晶现象。对其进行能谱分析，见图5（a）所示，可以发现它的成分中含有V和Fe，且Fe含量很高。该生产线的原料和窑内耐火材料中均不含钒，而燃料使用的有石油焦粉，石油焦在冶炼工艺中要添加催化剂V2O5，石油焦中不可避免地存在钒。因此认为这种黑色夹杂物可能来自于焦粉。对焦粉灰分进行能谱分析，结果如图5（b）所示。焦粉灰分的成分中也含有V和Fe，且Fe含量高达7.18%，因此推断这种黑色絮状缺陷有极大可能来源于焦粉。焦粉灰掉落在熔融的玻璃液中，Fe富集致使玻璃着色呈黑色，形成黑色块状缺陷。

2 减少黑色夹杂物的途径

2.1 黑色点状缺陷

（1）熔窑烤窑时制定合适的温度曲线，保证镁铬砖的充分膨胀。

（2）热修时在格子体上方加水排挡住烟气烟尘出口，并用纤维毡进行密封，同时关闭总烟道闸板，同样用纤维毡密封。热修结束后，及时清理烟道内灰尘，以免吹入窑内。

（3）减少石油焦粉的使用。石油焦粉中固体颗粒的燃烧要经过焦粉与高温助燃风混合吸热着火、挥发分燃烧、碳黑燃烧、燃烬四个阶段，焦粉得到充分燃烧的时间较长，其火焰刚性强，火焰长，黑心又长，容易使一部分没充分燃烧的焦粉冲进蓄热室内燃烧，从而侵蚀蓄热室砖体。

（4）投产后尽量保证温度、气氛、窑压的稳定，减少温度波动、碱尘、火焰对镁铬砖的冲击腐蚀。

（5）当黑色点状缺陷十分严重时，除了保证温度、气氛、窑压的稳定外，必要时应减少或停止碎玻璃的回炉，待情况好转后逐渐掺用。

2.2 黑色絮状缺陷

（1）尽可能少地使用石油焦粉燃料。

（2）定期换枪、洗枪、维护喷枪。

3 结语

通过以上分析可以得出：如果某条生产线原料分析中不含Cr，且未开启锡槽电加热，若玻璃产品中出现本文所述黑色点状缺陷，且缺陷成分中含有较高的Cr杂质，那么可以初步判定此种黑色杂质来自于镁铬砖；如果某生产线使用石油焦粉作燃料，玻璃产品中若出现本文所述的黑色絮状缺陷，且其缺陷成分中含有V和Fe，则可以判定此种黑色杂质来源于石油焦粉。当然，每条生产线都有自己不同的特点，要针对不同情况综合分析，根据不同来源的黑色杂质缺陷采取不同的技术措施，可以有效地提高玻璃板面质量。