Os principais fatores do processo que afetam a fusão do vidro

Os principais fatores do processo que afetam a fusão do vidro vão além da própria etapa de fusão, pois são influenciados por condições de pré-fusão, como qualidade da matéria-prima, tratamento e controle do casco, propriedades do combustível, materiais refratários do forno, pressão do forno, atmosfera e seleção dos agentes de clarificação. Abaixo, uma análise detalhada desses fatores:

Ⅰ. Preparação de matéria-prima e controle de qualidade

1. Composição química do lote

SiO₂ e Compostos Refratários: O teor de SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ e outros compostos refratários afeta diretamente a taxa de fusão. Teores mais altos aumentam a temperatura de fusão necessária e o consumo de energia.

Óxidos de metais alcalinos (por exemplo, Na₂O, Li₂O): reduzem a temperatura de fusão. O Li₂O, devido ao seu pequeno raio iônico e alta eletronegatividade, é particularmente eficaz e pode melhorar as propriedades físicas do vidro.

2. Pré-tratamento em lote

Controle de umidade:

Umidade ideal (3%~5%): melhora a molhabilidade e a reação, reduz poeira e segregação;

Umidade excessiva: causa erros de pesagem e prolonga o tempo de colagem.

Distribuição do tamanho das partículas:

Excesso de partículas grossas: reduz a área de contato da reação, prolonga o tempo de fusão;

Excesso de partículas finas: leva à aglomeração e adsorção eletrostática, dificultando a fusão uniforme.

3. Gestão de Cacos de Vidro

O caco deve estar limpo, livre de impurezas e ter o mesmo tamanho de partícula das matérias-primas frescas para evitar a introdução de bolhas ou resíduos não derretidos.

Ⅱ. Projeto de Fornoe Propriedades do Combustível

1. Seleção de materiais refratários

Resistência à erosão em alta temperatura: tijolos de alta zircônia e tijolos de zircônio coríndon eletrofundidos (AZS) devem ser usados na área da parede da piscina, fundo do forno e outras áreas que entram em contato com o líquido de vidro, para minimizar defeitos na pedra causados por erosão química e abrasão.

Estabilidade térmica: resiste à flutuação de temperatura e evita a fragmentação refratária devido ao choque térmico.

2. Eficiência de combustível e combustão

O poder calorífico do combustível e a atmosfera de combustão (oxidante/redutora) devem corresponder à composição do vidro. Por exemplo:

Gás Natural/Óleo Pesado: Requer controle preciso da relação ar-combustível para evitar resíduos de sulfeto;

Fusão elétrica: adequada para fusão de alta precisão (por exemplo,vidro óptico) mas consome mais energia.

Ⅲ. Otimização dos Parâmetros do Processo de Fusão

1. Controle de temperatura

Temperatura de Fusão (1450~1500°C): Um aumento de 1°C na temperatura pode aumentar a taxa de fusão em 1%, mas a erosão do refratário dobra. É necessário um equilíbrio entre eficiência e vida útil do equipamento.

Distribuição de temperatura: O controle de gradiente em diferentes zonas do forno (fusão, refinação, resfriamento) é essencial para evitar superaquecimento local ou resíduos não fundidos.

2. Atmosfera e Pressão

Atmosfera oxidante: promove a decomposição orgânica, mas pode intensificar a oxidação do sulfeto;

Atmosfera Redutora: Suprime a coloração de Fe³+ (para vidro incolor), mas requer evitar a deposição de carbono;

Estabilidade da pressão do forno: uma leve pressão positiva (+2~5 Pa) evita a entrada de ar frio e garante a remoção de bolhas.

3. Agentes de clarificação e fundentes

Fluoretos (por exemplo, CaF₂): reduzem a viscosidade do fundido e aceleram a remoção de bolhas;

Nitratos (por exemplo, NaNO₃): liberam oxigênio para promover a clarificação oxidativa;

Fluxos compostos**: por exemplo, Li₂CO₃ + Na₂CO₃, temperatura de fusão sinergicamente mais baixa.

Ⅳ. Monitoramento Dinâmico do Processo de Fusão

1. Viscosidade e fluidez da fusão

Monitoramento em tempo real usando viscosímetros rotacionais para ajustar a temperatura ou as taxas de fluxo para condições ideais de formação.

2. Eficiência na remoção de bolhas

Observação da distribuição de bolhas usando técnicas de raios X ou imagens para otimizar a dosagem do agente de clarificação e a pressão do forno.

Ⅴ. Problemas comuns e estratégias de melhoria

Conclusão

A fusão de vidro é resultado da sinergia entre matérias-primas, equipamentos e parâmetros de processo. Exige um gerenciamento meticuloso do projeto da composição química, otimização do tamanho das partículas, melhorias no material refratário e controle dinâmico dos parâmetros do processo. Ajustando os fluxos cientificamente, estabilizando o ambiente de fusão (temperatura/pressão/atmosfera) e empregando técnicas de clarificação eficientes, a eficiência da fusão e a qualidade do vidro podem ser significativamente melhoradas, enquanto o consumo de energia e os custos de produção são reduzidos.