Los principales factores de proceso que afectan la fusión del vidrio se extienden más allá de la etapa de fusión en sí, ya que están influenciados por condiciones previas a la fusión, como la calidad de las materias primas, el tratamiento y el control del cullet, las propiedades del combustible, los materiales refractarios del horno, la presión del horno, la atmósfera y la selección de agentes de mínimo. A continuación se muestra un análisis detallado de estos factores:
Ⅰ. Preparación de materias primas y control de calidad
1. Composición química de lotes
SIO₂ y compuestos refractarios: el contenido de SIO₂, Al₂o₃, ZRO₂ y otros compuestos refractarios afecta directamente la velocidad de fusión. Un mayor contenido aumenta la temperatura de fusión requerida y el consumo de energía.
Óxidos metálicos alcalinos (p. Ej., Na₂o, Li₂o): reduzca la temperatura de fusión. Li₂o, debido a su pequeño radio iónico y alta electronegatividad, es particularmente efectiva y puede mejorar las propiedades físicas del vidrio.
2. Pretratamiento por lotes
Control de humedad:
Humedad óptima (3%~ 5%): mejora la humectación y la reacción, reduce el polvo y la segregación;
Humedad excesiva: causa errores de peso y prolonga el tiempo de multas.
Distribución del tamaño de partícula:
Partículas gruesas excesivas: reduce el área de contacto de reacción, prolonga el tiempo de fusión;
Partículas finas excesivas: conduce a la aglomeración y la adsorción electrostática, obstaculizando la fusión uniforme.
3. Gestión del cullet
El cullet debe estar limpio, libre de impurezas, y coincidir con el tamaño de partícula de las materias primas frescas para evitar la introducción de burbujas o residuos sin problemas.
Ⅱ. Diseño del hornoy propiedades de combustible
1. Selección de material refractario
Resistencia a la erosión de alta temperatura: los ladrillos altos de circonio y los ladrillos de corundum de circonio electrofundado (AZS) deben usarse en el área de la pared de la piscina, el fondo del horno y otras áreas que entran en contacto con el líquido de vidrio, para minimizar los defectos de piedra causados por la erosión química y el achezado.
Estabilidad térmica: resistir la fluctuación de la temperatura y evite el espalor refractario debido al choque térmico.
2. Eficiencia de combustible y combustión
El valor calórico de combustible y la atmósfera de combustión (oxidación/reducción) deben coincidir con la composición de vidrio. Por ejemplo:
Gas natural/petróleo pesado: requiere un control preciso de la relación de aire-combustible para evitar los residuos de sulfuro;
Melción eléctrica: adecuado para fusión de alta precisión (por ejemplo,vidrio óptico) pero consume más energía.
Ⅲ. Optimización de parámetros del proceso de fusión
1. Control de temperatura
Temperatura de fusión (1450 ~ 1500 ℃): un aumento de la temperatura de 1 ℃ puede aumentar la tasa de fusión en un 1%, pero la erosión refractaria se duplica. Es necesario un equilibrio entre eficiencia y vida útil del equipo.
Distribución de temperatura: el control de gradiente en diferentes zonas de horno (fusión, finales, enfriamiento) es esencial para evitar el sobrecalentamiento local o los residuos sin fundir.
2. Ambiente y presión
Atmósfera oxidante: promueve la descomposición orgánica pero puede intensificar la oxidación de sulfuro;
Reducción de la atmósfera: suprime la coloración Fe³+ (para vidrio incoloro) pero requiere evitar la deposición de carbono;
Estabilidad de la presión del horno: una ligera presión positiva (+2 ~ 5 Pa) previene la ingesta de aire frío y garantiza la eliminación de burbujas.
3. Agentes y flujos de FINE
Fluoruros (p. Ej., CAF₂): reduzca la viscosidad de la fusión y acelere la eliminación de burbujas;
Nitratos (p. Ej., Nano₃): libere oxígeno para promover la multa oxidativa;
Fluxes compuestos **: por ejemplo, li₂co₃ + na₂co₃, temperatura de fusión sinérgicamente más baja.
Ⅳ. Monitoreo dinámico del proceso de fusión
1. Viscosidad y fluidez de derretimiento
Monitoreo en tiempo real utilizando viscómetros rotacionales para ajustar las relaciones de temperatura o flujo para condiciones de formación óptimas.
2. Eficiencia de eliminación de burbujas
Observación de la distribución de burbujas utilizando técnicas de rayos X o imágenes para optimizar la dosis del agente de mínimo y la presión del horno.
Ⅴ. Problemas comunes y estrategias de mejora
| Problemas | Causa principal | La solución |
| Piedras de vidrio (partículas sin fundir) | Partículas gruesas o una mezcla pobre | Optimizar el tamaño de partícula, mejorar la pre-mixación |
| Burbujas residuales | Agente de mínimo insuficiente o fluctuaciones de presión | Aumentar la dosis de fluoruro, estabilizar la presión del horno |
| Erosión refractaria severa | Temperatura excesiva o materiales no coincidentes | Use ladrillos de alto zirconia, reduzca los gradientes de temperatura |
| Rayas y defectos | Homogeneización inadecuada | Extender el tiempo de homogeneización, optimizar la agitación |
Conclusión
La fusión de vidrio es el resultado de la sinergia entre las materias primas, el equipo y los parámetros del proceso. Requiere un manejo meticuloso del diseño de composición química, optimización del tamaño de partículas, actualizaciones de material refractario y control dinámico de parámetros del proceso. Al ajustar científicamente los flujos, la estabilización del entorno de fusión (temperatura/presión/atmósfera) y emplear técnicas de finales eficientes, la eficiencia de fusión y la calidad del vidrio pueden mejorarse significativamente, mientras que el consumo de energía y los costos de producción se reducen.
Tiempo de publicación: Mar-14-2025
