利用高鋁硅質(zhì)原料替代優(yōu)異硅質(zhì)原料的研究

【中玻網(wǎng)】某浮法玻璃公司每天要使用約1 000 t的優(yōu)異硅砂和砂巖粉，而該公司附近有大量優(yōu)異的長石質(zhì)硅砂，價(jià)格也比較便宜，但這些廉價(jià)硅砂的主要問題是鋁含量相對高，而鋁含量高會使玻璃的黏度增加，造成熔化困難，還會使析晶溫度增加，造成玻璃失透。因此通過調(diào)整玻璃組成、適當(dāng)提高熔化溫度、改變一些原料的配比等來解決這些問題，不但可以利用當(dāng)?shù)氐呢S富資源，減少運(yùn)輸費(fèi)用，降低原料成本，而且可以節(jié)約純堿用量，進(jìn)一步減少玻璃制造成本。

　　配合料的制備：本次試驗(yàn)為了更接近生產(chǎn)實(shí)際，選用的都是工廠生產(chǎn)用的實(shí)際原料，從生產(chǎn)線原料車間取回原料直接配制。各種原料的化學(xué)組成見表1。

　�。�1）改變玻璃組分中的鋁含量：不同鋁含量的玻璃成分見表2，依據(jù)黏度溫度的數(shù)據(jù)和曲線，繪制了熔化溫度、析晶溫度隨鋁含量變化的曲線，見圖1和圖2。

　　圖1熔化溫度隨鋁含量變化的曲線

　　圖2析晶溫度隨鋁含量變化的曲線

　　可以看出：隨著玻璃中鋁含量的增加，玻璃的熔化溫度隨之增加，析晶溫度也隨之增加，析晶溫度提高，也會帶來玻璃的失透，這些對制造優(yōu)異的玻璃都是不利的。

　�。�2）在玻璃組分中加入氧化硼：期望降低熔化溫度和改善析晶性能。表3是添加不同量氧化硼，熔制玻璃試樣之后進(jìn)行測試的情況。

　　當(dāng)硼含量從0.1%～0.5%變化時(shí)，玻璃的熔化溫度有很大的變化，見圖3和圖4。

　　圖3含2%氧化鋁玻璃的熔化溫度隨硼加入量變化的曲線

　　圖4含3%氧化鋁玻璃的熔化溫度隨硼加入量變化的曲線

　　從圖3和圖4可以看出，加入的氧化硼從0.1%～0.5%變化之后，含2%氧化鋁的玻璃組分的熔化溫度從1 442℃降到1 427℃；而含3%氧化鋁的玻璃組分的熔化溫度從1 453℃降到1 438℃。所以在鋁含量較高時(shí)，加入氧化硼可以降低熔化溫度，從而實(shí)現(xiàn)既使用了長石質(zhì)硅砂，又不明顯改變工藝制度的目的。

　�。�3）在玻璃組分中加入氧化磷：氧化磷可以舒緩玻璃的析晶，在組分中引入氧化磷，測試其對玻璃析晶的舒緩情況。從圖5可以看出，隨著氧化磷的加入，玻璃的析晶溫度發(fā)生了明顯的下降。

　　圖5析晶溫度隨氧化磷加入量變化的曲線

　�。�4）調(diào)整氧化鈣：調(diào)整氧化鈣設(shè)計(jì)的試驗(yàn)料方見表4，增加鈣含量玻璃的高溫黏度的變化見圖6。從表4和6可以看出，對于鋁含量為2%的玻璃組分，在黏度lg2處的溫度隨著鈣含量的增加從1 445℃降到1 430℃，所以增加鈣含量有助于高鋁成分的玻璃熔化。

　�。�5）調(diào)整氧化鎂：其它組分不變，僅改變玻璃中的氧化鎂，玻璃的析晶性能有好的改善。析晶溫度隨氧化鎂加入的變化。

　�。�6）調(diào)整組分中CaO/MgO的比值：固定其它成分不變，僅改變CaO/MgO的比值，研究其變化對玻璃熔化的影響。不同的CaO/MgO比值見表5，不同的CaO/MgO比值玻璃的熔化情況。

　　由以上試驗(yàn)可以看出，CaO/MgO比值對玻璃的熔化有著至關(guān)重要的作用，只有在此比值為2~2.5時(shí)，玻璃的熔化情況是很好的。所以綜合考慮以上試驗(yàn)的現(xiàn)象，認(rèn)為雖然單獨(dú)改變玻璃組成中的氧化鈣或氧化鎂，都可以不同程度地改善玻璃的熔化和析晶情況，但CaO/MgO的比值變化對玻璃熔化造成的影響更大。所以，單獨(dú)調(diào)整氧化鈣和氧化鎂都是不可取的。

　　結(jié)果和分析：（1）通過以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析，得出結(jié)論：浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)使用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)的高鋁含量的長石質(zhì)硅砂用于玻璃生產(chǎn)在技術(shù)上是完全可行的。（2）經(jīng)濟(jì)效益估算：從經(jīng)濟(jì)效益方面來考慮，玻璃工廠附近有個(gè)硅砂礦，該礦的硅砂經(jīng)過浮選后，鋁含量可以達(dá)到1.8%~2.2%，硅砂運(yùn)到廠里的費(fèi)用約為100元/t。而原來的優(yōu)異硅砂運(yùn)到廠都要約200元/t，而且供應(yīng)量越來越少，價(jià)格還會上漲。該玻璃廠每年需要使用優(yōu)異硅砂約35萬t�？紤]使用當(dāng)?shù)毓枭疤娲徊糠謨?yōu)異硅砂，如果每年替代10萬t，則每年可以節(jié)省1 000萬元，這是比較可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還可以減輕優(yōu)異砂供應(yīng)越來越少的困擾。