Главни фактори процеса који утичу на топљење стакла протежу се изван саме фазе топљења, јер су под утицајем услова пре топљења као што су квалитет сировина, обрада и контрола стакленог чвора, својства горива, ватростални материјали пећи, притисак у пећи, атмосфера и избор средстава за бистрење. У наставку је детаљна анализа ових фактора:
ⅠПрипрема сировина и контрола квалитета
1. Хемијски састав серије
SiO₂ и ватростална једињења: Садржај SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ и других ватросталних једињења директно утиче на брзину топљења. Већи садржај повећава потребну температуру топљења и потрошњу енергије.
Оксиди алкалних метала (нпр. Na₂O, Li₂O): Смањују температуру топљења. Li₂O је, због свог малог јонског радијуса и високе електронегативности, посебно ефикасан и може побољшати физичка својства стакла.
2. Претходна обрада серије
Контрола влаге:
Оптимална влажност (3%~5%): Побољшава влажење и реакцију, смањује прашину и сегрегацију;
Прекомерна влага: Узрокује грешке у мерењу и продужава време бистрења.
Расподела величине честица:
Прекомерне крупне честице: Смањује површину контакта реакције, продужава време топљења;
Прекомерне фине честице: Доводи до агломерације и електростатичке адсорпције, што омета равномерно топљење.
3. Управљање трошком
Крхотина мора бити чиста, без нечистоћа и одговарати величини честица свежих сировина како би се избегло стварање мехурића или нерастопљених остатака.
Ⅱ. Пројектовање пећии својства горива
1. Избор ватросталног материјала
Отпорност на ерозију на високим температурама: у подручју зида базена, дна пећи и других подручја која долазе у контакт са стакленом течношћу треба користити високо цирконијумске цигле и електрофузионе цирконијум-корундске цигле (AZS), како би се минимизирали дефекти камена узроковани хемијском ерозијом и рибањем.
Термичка стабилност: Отпорност на температурне флуктуације и избегавање љуштења ватросталног материјала услед термичког шока.
2. Ефикасност горива и сагоревања
Калорична вредност горива и атмосфера сагоревања (оксидациона/редукциона) морају одговарати саставу стакла. На пример:
Природни гас/тешко уље: Захтева прецизну контролу односа ваздуха и горива како би се избегли остаци сулфида;
Електрично топљење: Погодно за високо прецизно топљење (нпр.оптичко стакло) али троши више енергије.
ⅢОптимизација параметара процеса топљења
1. Контрола температуре
Температура топљења (1450~1500℃): Повећање температуре од 1℃ може повећати брзину топљења за 1%, али се ерозија ватросталне опреме удвостручује. Неопходна је равнотежа између ефикасности и века трајања опреме.
Расподела температуре: Контрола градијента у различитим зонама пећи (топљење, бистрење, хлађење) је неопходна како би се избегло локално прегревање или нерастопљени остаци.
2. Атмосфера и притисак
Оксидациона атмосфера: Подстиче органско разлагање, али може интензивирати оксидацију сулфида;
Смањење атмосфере: Сузбија обојење Fe³+ (за безбојно стакло), али захтева избегавање таложења угљеника;
Стабилност притиска у пећи: Благо позитиван притисак (+2~5 Па) спречава усис хладног ваздуха и обезбеђује уклањање мехурића.
3. Средства за бистрење и флукси
Флуориди (нпр. CaF₂): Смањују вискозност растопљеног материјала и убрзавају уклањање мехурића;
Нитрати (нпр. NaNO₃): Ослобађају кисеоник како би подстакли оксидативно бистрење;
Композитни флукси**: нпр. Li₂CO₃ + Na₂CO₃, синергистички нижа температура топљења.
ⅣДинамичко праћење процеса топљења
1. Вискозитет и флуидност растопа
Праћење у реалном времену коришћењем ротационих вискозиметара за подешавање односа температуре или флукса за оптималне услове обликовања.
2. Ефикасност уклањања мехурића
Посматрање расподеле мехурића помоћу рендгенских зрака или техника снимања ради оптимизације дозирања средства за бистрење и притиска у пећи.
ⅤУобичајени проблеми и стратегије за побољшање
| Проблеми | Основни узрок | Решење |
| Стаклено камење (нерастопљене честице) | Крупне честице или лоше мешање | Оптимизујте величину честица, побољшајте претходно мешање |
| Преостали мехурићи | Недовољно средства за бистрење или колебања притиска | Повећајте дозу флуорида, стабилизујте притисак у пећи |
| Тешка ватростална ерозија | Прекомерна температура или неусклађени материјали | Користите цигле са високим садржајем цирконија, смањите температурне градијенте |
| Пруге и дефекти | Неадекватна хомогенизација | Продужите време хомогенизације, оптимизујте мешање |
Закључак
Топљење стакла је резултат синергије између сировина, опреме и параметара процеса. Захтева пажљиво управљање дизајном хемијског састава, оптимизацију величине честица, надоградњу ватросталног материјала и динамичку контролу параметара процеса. Научним подешавањем флукса, стабилизацијом окружења за топљење (температура/притисак/атмосфера) и применом ефикасних техника бистрења, ефикасност топљења и квалитет стакла могу се значајно побољшати, док се потрошња енергије и трошкови производње смањују.
Време објаве: 14. март 2025.
