Die wichtigsten Prozessfaktoren, die das Glasschmelzen beeinflussen, gehen über den eigentlichen Schmelzvorgang hinaus, da sie von den Bedingungen vor dem Schmelzen beeinflusst werden, wie z. B. der Qualität des Rohmaterials, der Behandlung und Kontrolle des Glasbruchs, den Brennstoffeigenschaften, den feuerfesten Materialien des Ofens, dem Ofendruck, der Atmosphäre und der Auswahl der Läutermittel. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Analyse dieser Faktoren:
Ⅰ. Rohstoffaufbereitung und Qualitätskontrolle
1. Chemische Zusammensetzung der Charge
SiO₂ und feuerfeste Verbindungen: Der Gehalt an SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ und anderen feuerfesten Verbindungen wirkt sich direkt auf die Schmelzrate aus. Ein höherer Gehalt erhöht die erforderliche Schmelztemperatur und den Energieverbrauch.
Alkalimetalloxide (z. B. Na₂O, Li₂O): Reduzieren die Schmelztemperatur. Li₂O ist aufgrund seines kleinen Ionenradius und seiner hohen Elektronegativität besonders wirksam und kann die physikalischen Eigenschaften von Glas verbessern.
2. Chargenvorbehandlung
Feuchtigkeitskontrolle:
Optimale Feuchtigkeit (3 % – 5 %): Verbessert die Benetzung und Reaktion, reduziert Staub und Entmischung;
Übermäßige Feuchtigkeit: Verursacht Wiegefehler und verlängert die Klärzeit.
Partikelgrößenverteilung:
Zu viele grobe Partikel: Reduzieren die Reaktionskontaktfläche und verlängern die Schmelzzeit.
Zu viele Feinpartikel: Führt zu Agglomeration und elektrostatischer Adsorption und verhindert so ein gleichmäßiges Schmelzen.
3. Scherbenmanagement
Scherben müssen sauber und frei von Verunreinigungen sein und die Partikelgröße der frischen Rohstoffe haben, um die Entstehung von Blasen oder nicht geschmolzenen Rückständen zu vermeiden.
Ⅱ. Ofendesignund Kraftstoffeigenschaften
1. Auswahl des feuerfesten Materials
Hohe Temperatur-Erosionsbeständigkeit: Im Bereich der Beckenwand, des Ofenbodens und anderer Bereiche, die mit der Glasflüssigkeit in Berührung kommen, sollten Zirkoniumsteine mit hohem Zirkoniumgehalt und elektrogeschmolzene Zirkoniumkorundsteine (AZS) verwendet werden, um Steindefekte durch chemische Erosion und Auswaschung zu minimieren.
Thermische Stabilität: Widersteht Temperaturschwankungen und vermeidet das Abplatzen von Feuerfestmaterial durch Thermoschock.
2. Kraftstoff- und Verbrennungseffizienz
Der Heizwert des Brennstoffs und die Verbrennungsatmosphäre (oxidierend/reduzierend) müssen der Glaszusammensetzung entsprechen. Zum Beispiel:
Erdgas/Schweröl: Erfordert eine präzise Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um Sulfidrückstände zu vermeiden;
Elektrisches Schmelzen: Geeignet für hochpräzises Schmelzen (zBoptisches Glas), verbraucht aber mehr Energie.
ⅢOptimierung der Schmelzprozessparameter
1. Temperaturregelung
Schmelztemperatur (1450–1500 °C): Eine Temperaturerhöhung um 1 °C kann die Schmelzrate um 1 % erhöhen, die Feuerfesterosion verdoppelt sich jedoch. Ein Gleichgewicht zwischen Effizienz und Gerätelebensdauer ist erforderlich.
Temperaturverteilung: Eine Gradientenregelung in den verschiedenen Ofenzonen (Schmelzen, Läutern, Kühlen) ist unerlässlich, um lokale Überhitzungen oder ungeschmolzene Rückstände zu vermeiden.
2. Atmosphäre und Druck
Oxidierende Atmosphäre: Fördert die organische Zersetzung, kann aber die Sulfidoxidation verstärken;
Reduzierende Atmosphäre: Unterdrückt die Fe³+-Färbung (für farbloses Glas), erfordert aber die Vermeidung von Kohlenstoffablagerungen;
Ofendruckstabilität: Leichter Überdruck (+2~5 Pa) verhindert das Eindringen kalter Luft und sorgt für die Entfernung von Blasen.
3. Läutermittel und Flussmittel
Fluoride (z. B. CaF₂): Reduzieren die Schmelzviskosität und beschleunigen die Blasenentfernung;
Nitrate (z. B. NaNO₃): Geben Sauerstoff frei, um die oxidative Schönung zu fördern;
Verbundflussmittel**: zB Li₂CO₃ + Na₂CO₃, synergistisch niedrigere Schmelztemperatur.
ⅣDynamische Überwachung des Schmelzprozesses
1. Schmelzviskosität und Fließfähigkeit
Echtzeitüberwachung mit Rotationsviskosimetern zur Anpassung der Temperatur oder Flussverhältnisse für optimale Formungsbedingungen.
2. Effizienz der Blasenentfernung
Beobachtung der Blasenverteilung mithilfe von Röntgen- oder Bildgebungsverfahren zur Optimierung der Dosierung des Läutermittels und des Ofendrucks.
Ⅴ. Häufige Probleme und Verbesserungsstrategien
| Probleme | Grundursache | Die Lösung |
| Glassteine (ungeschmolzene Partikel) | Grobe Partikel oder schlechte Durchmischung | Partikelgröße optimieren, Vormischung verbessern |
| Restblasen | Zu wenig Schönungsmittel oder Druckschwankungen | Fluoriddosierung erhöhen, Ofendruck stabilisieren |
| Schwere feuerfeste Erosion | Übertemperatur oder nicht passende Materialien | Verwenden Sie hochzirkonische Steine, reduzieren Sie Temperaturgradienten |
| Streifen und Defekte | Unzureichende Homogenisierung | Homogenisierungszeit verlängern, Rühren optimieren |
Abschluss
Glasschmelzen ist das Ergebnis der Synergie zwischen Rohstoffen, Anlagen und Prozessparametern. Es erfordert eine sorgfältige Planung der chemischen Zusammensetzung, Optimierung der Partikelgröße, Verbesserung der Feuerfestmaterialien und dynamische Kontrolle der Prozessparameter. Durch gezielte Anpassung der Flussmittel, Stabilisierung der Schmelzumgebung (Temperatur/Druck/Atmosphäre) und den Einsatz effizienter Läuterungstechniken können Schmelzleistung und Glasqualität deutlich verbessert und gleichzeitig Energieverbrauch und Produktionskosten gesenkt werden.
Veröffentlichungszeit: 14. März 2025
