影响玻璃配合料均匀度的控制因素

童佳曦 刘宝

（海控三鑫（蚌埠）新能源材料有限公司 蚌埠 233000）

0 引言

配合料的均匀性是指每车配合料之间化学成分的偏离程度，即将每车配合料的分析结果分别与平均值进行比较，分析结果越接近平均值，其均匀性越好。均匀度是表征配合料混合程度的物理量，是衡量配合料质量的一个重要指标。

玻璃行业配合料的混合是否均匀，通常用均匀度的高低来表示。均匀度过高表示该配合料混合不均匀。如果配合料在混合时不够均匀，在生产中会出现一些像纯碱、氢氧化铝等容易熔化的物料熔化速度过快，硅砂、白云石等难熔物较多的地方熔化比较困难，甚至会出现未熔化完全的物料等问题，破坏了玻璃的均匀性，从而在生产过程出现结石、夹杂物、析晶、条纹、气泡等缺陷［1］。为了获得配合料均匀度在0.5%以下的合格配合料，需要将温度控制在35 ℃以上、配合料水分在3.0%～4.9%、干混80～119 s、湿混40～79 s。但是由于这些指标范围过大，控制不够精细，在配合料中会经常出现超过0.5%的均匀度，混合不均匀的配合料，无法满足生产需求。本文以我公司二期650吨4500泰卡混合机为例，对窑炉玻璃配合料均匀度的3个重要影响因素（配合料水分、配合料温度、混合时间）的控制进行阐述。

1 配合料水分

1.1 配合料水分的作用

控制配合料合适的湿度有利于配合料的混合均匀程度，加入水分可增加配合料的粘附性，使物料之间易于混合均匀，减少配合料在运输过程中和在窑头料仓中的物料分层和结块现象，从而减少玻璃产品的气泡和夹杂物缺陷。合适的湿度能使沙粒表面润湿、形成水膜，加强对助溶剂的溶解粘附能力和热传导能力，从而可以促进配合料的熔化［2］。配合料中的水分在熔制时受热蒸发成水蒸气逸出，对玻璃起到搅拌的作用，带出玻璃液中的小气泡，并能够促进玻璃液的澄清和均化。一定湿度的配合料可以减少粉尘的飞扬［2］，减少对窑炉耐火材料和废热利用装置的腐蚀，有利于改善操作环境。

1.2 配合料水分的控制

控制温度35～39 ℃、干混80～89 s、湿混40～49 s作为不变量，水分3.0%～4.9%作为变量以每0.5个百分点为控制范围进行调整，即水分控制区间分为四组：第一组 3.0%～3.4%、第二组 3.5%～3.9%、第三组 4.0%～4.4%、第四组 4.4%～4.9%，各组配合料均匀度见表1。

表1 水分控制区间分为四组时各组配合料均匀度 %

通过四组数据的对比得出，配合料水分为4.0%～4.4%时，配合料均匀度均在0.5%以下，并且其均匀度的相对平均偏差最小。由此可得出配合料水分为4.0%～4.4%是配合料混合均匀的最优条件之一。

2 配合料温度

2.1 配合料温度对其均匀度的影响

纯碱在高于35 ℃时会形成一水碳酸钠晶体，在32～35 ℃时会形成十水碳酸钠晶体；芒硝在32 ℃以下形成十水硫酸钠晶体。配合料在混合过程中发生的最重要的化学反应是无水硫酸钠和纯碱的水合反应，其中以纯碱的水合反应最为突出，因此纯碱的水合反应对配合料的料性有着极为突出的影响。当配合料温度低于35 ℃时，一水碳酸钠会转变为低温稳定状态的七水碳酸钠或者十水碳酸钠，七水碳酸钠或者十水碳酸钠能迅速吸取原料颗粒表面附着的自由水，将配合料中的自由水转化成结晶水，造成配合料结块，严重阻碍配合料的运动。同时因自由水的减少使配合料变得干燥，混合均匀性下降。

配合料温度过低，助溶剂的洗净作用会造成自身团聚形成冻干料，同时也会形成富硅相、富铝相，易形成硅质析晶、结石、条纹等玻璃缺陷。配合料温度过低，会使物料在运输过程中结块、分层，当输送到窑头时随着料仓温度升高，纯碱和芒硝会析出结晶水使松散料极易粘附在仓壁，并且会造成配合料分层，导致夹杂物、结石和配合料未熔物的出现，影响生产稳定。

2.2 配合料温度的控制

控制水分4.0%～4.4%、干混80～89 s、湿混40～49 s作为不变量，温度35～59 ℃作为变量以每5 ℃ 为控制范围进行调整，即温度控制区间分为五组：35～39 ℃、40～44 ℃、45～49 ℃、50～54 ℃、55～59 ℃，各组配合料均匀度见表2。

表2 温度控制区间分为五组时各组配合料均匀度 %

通过五组数据的对比得出，配合料温度为40～44 ℃时，配合料的均匀度均在0.5%以下，并且其均匀度的相对平均偏差最小。由此可得出配合料温度为40～44 ℃是配合料混合均匀的最优条件之一。

3 配合料混合时间

3.1 混合时间对均匀度的影响

配合料的混合时间分为干混时间和湿混时间。配合料是否混合均匀最直接的影响因素就是混合时间，混合时间短达不到混合均匀的要求，混合时间长、混合效率低也会造成配合料的分层，导致玻璃缺陷增多。

3.2 干混时间的控制

控制水分4.0%～4.4%、温度40～44 ℃、湿混40～49 s作为不变量，干混80～119 s作为变量以每10 s为控制范围进行调整，即干混时间控制区间分为四组：80～89 s、90～99 s、100～109 s、110～119 s，各组配合料均匀度见表3。

表3 配合料干混时间控制区间分为四组时各组配合料均匀度 %

通过四组数据的对比得出，配合料干混时间为100～109 s时，配合料的均匀度均在0.5%以下，并且其均匀度的相对平均偏差最小。由此可得出配合料干混时间在100～109 s是配合料混合均匀的最优条件之一。

3.3 湿混时间的控制

控制水分为4.0%～4.4%、温度40～44℃、干混100～109 s作为不变量，湿混40～79 s作为变量以每10 s为控制范围进行调整，即湿混时间控制区间分为四组：40～49 s、50～59 s、60～69 s、70～79 s，各组配合料均匀度见表4。

表4 配合料湿混时间控制区间分为四组时各组配合料均匀度 %

通过四组数据的对比得出，配合料湿混时间为60～69 s时，配合料的均匀度均在0.5%以下，并且其均匀度的相对平均偏差最小。由此可得出配合料湿混时间为60～69 s是配合料混合均匀的最优条件之一。

4 结语

采用以上实验中测得的最佳控制参数，即：配合料水分4.0%～4.4%、控制配合料温度40～44℃、干混100～109 s、湿混60～69 s进行配合料混合实验，七次实验配合料均匀度为0.37%、0.35%、0.32%、0.33%、0.36%、0.38%、0.40%、0.33%。通过实验结果可以得出配合料水分为4.0%～4.4%、配合料温度为40～44 ℃、干混100～109 s、湿混60～69 s时，配合料的混合均匀程度最优，可满足生产优质玻璃产品的要求。