浮法玻璃固定区域气泡的研究与治理

孙亚明 崔秀珍 覃红武 熊爱民

（咸宁南玻玻璃有限公司 咸宁 437000）

0 引言

气泡是浮法玻璃的主要缺陷之一，气泡的存在破坏了玻璃制品的均匀性、透光性、机械强度和抗热强度，严重影响玻璃质量和产量，是制约玻璃企业竞争力的重要因素。

根据产生来源，气泡基本上可分为两类。第一类是工艺类气泡，包括一次气泡和二次气泡，一次气泡也称为澄清气泡，产生的原因包括配合料中原料质量异常、配合料料方设置不合理、熔化温度和澄清温度偏低、玻璃液澄清时间偏短、气氛控制不当等，主要解决办法是适当提高澄清温度和适当调整澄清剂用量，使大气泡排出、小气泡溶解吸收；二次气泡也称为再生气泡，产生的原因是已完成澄清过程的玻璃液所处条件发生改变导致重沸再生，主要通过优化工艺制度解决。第二类是杂质类气泡，主要包括空气泡、耐火材料气泡、污染气泡等，此类气泡需综合分析，根据实际情况采取针对性措施。

某公司普通白玻生产中，玻璃板面突然出现固定区域气泡，呈横向分布，气泡本体大小0.6～0.8 mm，板宽方向集中在中间偏左1 m范围，厚度方向位于玻璃板上表，显微镜观察内含颗粒状沉积物（图1）。固定区域内气泡绝对数量平均36个/h，导致产量大幅降低。

图1 固定区域气泡

1 原因分析

根据气泡突然出现、分布在固定区域、本体较大的现象，结合排查生产过程未发现异常情况，判定为杂质类气泡，将缺陷样品送第三方检测以进一步判断来源。同时，考虑其对玻璃产量影响较大，尝试适当升高作业温度，以促使气泡排除；但随着温度的升高，气泡呈增多趋势，立即回调作业温度。

缺陷样品成分检测结果见表1。

表1 缺陷样品成分检测结果

泡内压力较高（来自澄清及以后）、CO2较高（在玻璃液停留时间较长或污染）、Ar较低（非耐材和空气泡）。结合气泡在固定区域出现、内含沉积物（硫元素）、升温增多的特征，判断原因为金属设备被引入熔窑窑池内并停留在底部，在熔融玻璃液中的金属或金属氧化物在高温条件上反应产生气泡；同时根据气泡大小与其在熔窑位置的规律（图2），分析污染源位置应在澄清后段到工作部区域。

图2 气泡大小与位置关系图

分析气泡产生原因：金属污染泡，来自澄清后段到工作部区域。

2 调整过程及结果

2.1 降低熔窑池底温度

针对池底金属污染，目前不具备直接探测到具体位置并将其取出熔窑的手段，只能通过降低其周边温度从而抑制反应速度。玻璃液温度降低后，可有效抑制金属所含的碳与玻璃中的残余气体的相互作用，从而达到减少气泡产生的目的。

最初通过降低熔窑燃料使用量来实现玻璃液温度的降低。此种方式下，因玻璃液在熔窑内的循环作用，池底温度的降低幅度与空间温度基本相当。当熔窑整体温度降低10 ℃后，固定区域气泡由平均36个/h，减少到平均31个/h。显然，熔窑温度的降低有利于固定区域气泡的减少，但实际上不可能无限制地降下去，降温的底线就是必须达到熔化和澄清所需要的最低温度。

因此，为了更具针对性地降低池底玻璃液温度，同时保证上层玻璃液质量所必需的热量，经讨论决定适当调整配合料料方，采取提高玻璃含铁量的方式来降低玻璃液的热渗透，实现在降低池底温度的同时，保障上层玻璃液和空间温度。调整按平均提高玻璃含铁量速率30×10-6/d执行，过程中通过降低燃料量保持空间温度稳定。当玻璃含铁量提高300×10-6时，较正常时作业温度：空间降低10 ℃、池底降低25 ℃，固定区域气泡由平均31个/h，减少到平均12个/h；考虑若继续提高玻璃含铁量，透光率将不能满足部分客户需求，同时当前条件下玻璃微气泡质量仍为正常水平，决定将整体温度再降低5 ℃，调整后固定气泡稳定在平均≤10个/h，已基本不影响玻璃质量和产量。

负面影响在于，较大幅度的降温后，熔窑工况处于临界点状态，表现为当原料尤其是硅砂质量出现波动时，板面未熔石英、铝硅质结石等未熔缺陷会明显增多，导致达不到差异化产品生产条件，普通规格产品产量也大幅降低。而且，由于市场原因，硅砂呈现供不应求局面，质量受控性较差成为常态；因此，此状态不可持续，需变通思路，寻求新的解决办法。

2.2 针对性降温

熔窑温度制度在最佳状态，才能最大程度保障生产稳定性。根据锁定的污染源位置，分区域冷却，以寻找相对精确的污染源位置，达到可以适当回升熔窑温度、提高熔化澄清质量的目的。

（1）第一阶段：降低澄清后池底温度

利用卡脖水包作用原理，通过减小卡脖水包压入深度，来实现澄清后池底温度的降低。卡脖水包压深减少带来的变化主要包括：①熔化回流减弱，过浅会使得料堆的最后位置变得非常不稳定，熔窑工况将变得对熔化的干扰非常敏感，严重时会跑料；②热效率差，由于澄清回流增强，在工作部被冷却的玻璃液回到熔化部被再加热，增加燃料的消耗；③有利于澄清，上升点前移、前进流变浅（图3），有利于气泡的排出。

图3 卡脖水包深度对液流的影响

结合前期调整时，池底温度需达到足够的降幅，才能有效抑制固定区域气泡，卡脖水包共分4步上抬40 mm，相应温度变化：澄清部因工作部被冷却的玻璃液回流量的增多、池底温度降低9℃，工作部因澄清部较高温度的玻璃液量的增多、池底温度升高6 ℃。稳定3天后，固定气泡呈增多趋势，立即恢复卡脖水包压入深度。

（2）第二阶段：降低工作部池底温度

根据卡脖水包调整的过程及结果，可基本锁定金属污染源来自工作部池底。熔窑工况恢复稳定后，开始尝试降低工作部池底温度。普通白玻生产时，工作部一般采用冷却风（俗称稀释风）对玻璃液降温，以使玻璃液达到成形所需要的黏度，其冷却主要针对表层玻璃液；实现对工作部底部的针对性降温，可采取增设空间水包、拆除底部保温方式。

最后确定方案：在工作部放散孔1#、2#、3#处分步安装空间水包，若有效果则视情况决定是否拆除相应位置的底部保温。不先拆底部保温的原因在于，因位置不明确无法小面积拆除，若大面积拆除极易使玻璃液温度降低到析晶范围（温度1000～1100 ℃，黏度10～105Pa·s）。

实际操作时，在1#放散孔安装空间水包，工作部前池底温度降低5 ℃（通过减少稀释风用量维持流道温度），熔窑整体温度升高10 ℃，对应固定区域气泡开始增多。考虑若金属污染源在2#放散对应处（此处无电偶），1#放散孔安装水包应有一定效果，故跳过2#直接尝试3#。安装3#空间水包，工作部后池底温度降低5 ℃，熔窑整体温度升高10 ℃后，对应固定区域气泡没有明显变化，仍维持平均≤10个/h水平。

由此，确定金属污染源就在工作部3#池底对应处，拆除对应位置底部保温，3天后固定区域气泡特征彻底消除。随后开始缓慢降低玻璃含铁量并提升熔窑温度，15天后对比固定区域气泡出现前状态：铁含量高100×10-6（颜色和透光率基本恢复）、空间温度低5 ℃、池底温度低10 ℃（前期证明可保证有效的熔化澄清质量），整体基本恢复到正常水平。

3 结语

随着浮法玻璃工艺的日臻成熟，工艺类气泡的治理基本实现了有章可循，但杂质类气泡则需通过综合分析才能实现精准治理。举例分析了某公司治理固定气泡区域的思路，通过适当提高玻璃含铁量，采取增设空间水包和拆除池底保温的方式，可有效抑制金属污染气泡，并有效规避了简单降温带来的负面影响。在实际生产过程中，一定要对产生问题的原因进行系统的分析和研究，通过一定的、灵活的尝试精准地锁定气泡源头，并采取有效的处理手段，从而达到消除非常规类气泡的目的。