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配合料Redox值影響著玻璃熔化過程中的氧化還原過程,對高溫熔體表面張力、熔體品質(zhì)及脫色效果產(chǎn)生顯著影響。雖然配合料Redox值的原理性研究由來已久,但玻璃工廠的實際應(yīng)用仍然不多,往往還因此給工藝制程帶來較多困擾。從應(yīng)用性層面出發(fā),探究原料COD及配合料Redox值的影響因素和管控要點,對于預防熔體缺陷、提升產(chǎn)品品質(zhì)有著重要的實踐意義。
1 COD值和Redox值的定儀
玻璃配合料制備中的各種玻璃原料,總會不同程度地含有一些含碳物質(zhì),在玻璃熔制過程中,其作用同配方中引入的碳粉性質(zhì)一樣,影響著配合料氣氛和熔制氣氛。把這些含碳物質(zhì)通過一定的測定方法進行檢測并折合為C量(CODC,×10-6kg/kg)來表示,就稱該測定值為COD值。COD是化學需氧量(Chemical oxygen demand)的英文縮寫,它實際上評估了原料或配合料的氧化還原勢,氧化性原料的COD值為負,還原性原料的COD值為正,它是Redox值核算中還原勢的核算基礎(chǔ),對玻璃脫色效果的影響非常顯著。
Redox是氧化還原勢(Oxidizing&Reducing potential)的英文縮寫,表征的是配合料的氧化還原特性,對Redox值的控制稱為Redox值,簡稱R值,它是把配合料中各原料所含還原性物質(zhì)通過COD值測定折算為等當量的碳(CODC),連同加入配合料中的還原劑和氧化劑等一并納入核算體系進行R值計算、評估和調(diào)整,以精確控制配合料的氧化還原性,對玻璃脫色效果的影響非常顯著。
由此可見,R值主要受原料COD、配合料中輔助原料如氧化劑、還原劑的種類和引入量的影響。
2 Redox值核算
配合料COD是Redox值的核算基礎(chǔ),與配合料中的還原劑有著等效的作用影響著配合料還原勢,因此在進行Redox值核算前需先對COD進行計算。
2.1 COD核算
配合料COD核算分三步:
(1)核算原料用量
原料用量核算是在當前配方料單(表1第3列)基礎(chǔ)上,以907.20 kg(2000lb)石英砂用量為基數(shù)進行其他各原料用量的計算(表1第4列)。
(2)檢測原料COD
原料COD(表1第5列)是計算配合料COD的前提和基礎(chǔ),必須對其進行檢測。
3.0240——以石英砂用量為907.20 kg時各原料的換乘系數(shù)。
表1玻璃配合料COD C、R值示例核算
2.2 Redox值核算
Redox值的算法國際上有兩種,一是英國Calumite公司算法,二是美國FMC公司算法,不同算法使用的原料因素值也不同,而且這些因素值也不是一成不變的。
本文以FMC公司算法做示例計算,核心計算步驟分三步:
①核算配合料氧化勢;
②核算配合料還原勢;
③核算配合料Redox值;
接續(xù)進行參數(shù)的核算:
④核算玻璃液Redox值;
⑤核算澄清數(shù);
⑥核算SO2在配合料中引入量;
⑦核算SO2在玻璃液中引入量。
3 Redox值控制
玻璃配合料Redox值的工藝控制主要從原料和配方兩個方面著手,凡是影響原料COD的因素、對輔助原料種類和含量的調(diào)整都會影響配合料Redox值,從工藝操作層面上看,需要強化對以下要素的管制。
3.1原料品質(zhì)的管制要素
(1)穩(wěn)定原料產(chǎn)地
不同產(chǎn)地的礦物原料因其形成條件的差異,使得所含還原性物質(zhì)的種類與數(shù)量不同,由此導致COD產(chǎn)生較大差別。取樣江西宜春、宜豐鋰長石,貴州、廣東白云石對其進行CODC的檢測結(jié)果出現(xiàn)顯著差異,見圖1。
圖1不同產(chǎn)地的鋰長石(左)和白云石COD C差異
化工類原料也會因工藝或過程控制差異,同種原料不同制造廠家的產(chǎn)品其COD也存在差異。同時,不同種類的原料COD往往差異巨大。
(2)穩(wěn)定粒度管制要求
礦物原料的粒度越細CODC值會越高,通?;ぴ螩ODC不會隨原料粒度變化而變化。換句話講,原料或配合料粒度分布情況會影響COD的大小。工業(yè)副產(chǎn)物原料的CODC可能會因成分種類和含量差異帶來變化。
(3)杜絕原料和碎玻璃污染
原料在運輸、存貯或轉(zhuǎn)運過程中不能受污染,污染物不但會影響原料CODC,還可能會帶來熔體缺陷,如鉻礦渣污染石英砂帶來熔體黑色結(jié)石;黏土、淤泥、氧化鐵銹污染碎玻璃惡化玻璃脫色效果。碎玻璃中含有的乳濁玻璃、陶瓷、塑料、金屬、雜色玻璃、噴涂材料等都會給工藝過程控制帶來困擾,有機夾雜物的引入,使得配合料COD值升高。
Redox值的調(diào)整技巧
在工藝過程中,為了滿足某些特定工藝要求,有時需要對配合料COD或Redox值進行調(diào)整,調(diào)整過程中需遵循如下流程:①評估調(diào)整目標;②擬定調(diào)整幅度;③確定原料種類;④預算調(diào)整結(jié)果;⑤評估預算結(jié)果。
預算方式可以在多種情況下進行,如:
①配方料單輸出計算時
當調(diào)整配方設(shè)計成分或輔助原料含率量變化時,即可預算輸出Redox值相關(guān)信息,并對其進行評估。
②配方料單成分反算時
當調(diào)整主要或輔助原料用量時,即可預算輸出Redox值相關(guān)信息,并對其進行評估。
③Redox值配方調(diào)整時
根據(jù)給定Redox值相關(guān)指標和待調(diào)原料種類或范圍,直接計算出符合Redox參數(shù)要求的原料用量。
在以上三種預算模式中,前兩者是“被動調(diào)整”,通過改變設(shè)計成分或原料種類與用量評估Redox值相關(guān)參數(shù)變化是否符合預期要求,后者是根據(jù)給定的Redox值目標和原料種類及范圍,精確計算原料用量。