高硼硅玻璃电熔窑的结石分析

摘要：简要介绍了高硼硅玻璃电熔窑的结石种类，并对产生结石的原因进行了分析，提出解决办法。

关键词：高硼硅玻璃电熔窑 结石

1.概述

在玻璃体中，存在诸如气泡、节瘤、析晶、结石等夹杂物，这些玻璃体的缺陷，使玻璃质量大大降低。对于高硼硅玻璃来说，结石是玻璃体内最危险的缺陷，是出现在玻璃体中的结晶状固体夹杂物，对玻璃影响最为严重，在拉制高硼硅玻璃纤维原丝时，更容易引起拉丝的断头和飞丝。即使这些结石没有造成断头，它们也会大大降低玻璃纤维的强度。

2.高硼硅玻璃电熔窑结石的种类

高硼硅玻璃电熔窑的结石按来源可分为生料结石、熟料引入的结石、耐火材料结石以及一些外来污染物产生的结石。

（1）生料结石，是配合料中一些粒度较大的原料没来得及完全熔化而残留在玻璃中，或是原料中含有一些难容重矿物。高硼硅玻璃中，主要是砂子结石。

（2）熟料引入的结石，来源于疵品球、做球产生的熟料、拆窑的玻璃块料。

（3）耐火材料结石，碹顶和胸墙在高温下长期受到配合料的飞料以及从玻璃来的挥发物的侵蚀，渐渐滴落或下流到玻璃液中造成的结石；池壁砖与玻璃液直接接触，也会由于侵蚀而剥落或与玻璃中某些组成反应形成难熔矿相。这些统称为耐火材料结石。

（4）析晶结石，高硼硅玻璃在1000℃左右，具有明显的析晶倾向，当在玻璃熔窑中的四角，由于流动缓慢、散热多、温度低，而难以加热，形成所谓的“死区”中，晶体可以充分成长，若被裹挟到流动的玻璃中就会产生有危害的析晶结石。

（5）外来污染物结石，主要由钼电极，硅碳棒等物断裂、侵蚀造成。

3.结石产生的原因分析

高硼硅玻璃电熔窑结石产生的原因主要有以下几个方面：

（1）生料结石，主要是配合料搅拌不均匀造成，致使矿物原料过分集中不能充分接触玻璃液未完全融化，而未完全熔化的颗粒团随玻璃液流出，形成粒状或絮状结石。

（2）熟料引入的结石，高硼硅玻璃电熔窑的熟料来源于疵品球、做球产生的熟料、拆窑的玻璃块料。疵品球及拆窑的玻璃料块一般比较干净，不会引起结石。做球产生的熟料由于不可避免会混入其他杂质，所以会产生部分结石。

（3）耐火材料结石，耐火材料长期与高硼硅玻璃液或挥发产物作用，受到侵蚀，进入高硼硅玻璃液产生结石。在高硼硅玻璃电熔窑上，主要由石英砖受侵蚀引起，石英砖在受到高温高硼硅玻璃液侵蚀时，石英砖发生方石英化，变成亚稳方石英，出现大量鳞片状裂纹，亚稳方石英在受玻璃的侵蚀下，大颗粒逐渐分解成小颗粒，从而进入到玻璃液中，引起结石，结石多呈不透明白色。

（4）析晶结石，主要是窑炉存在“死角”，同时死角温度长时间处于析晶成长温度区域。

（5）外来污染物结石，高硼硅电熔窑的升温采用碳棒加热，当碳棒由于放弧断裂，产生的碳棒碎渣进入玻璃液中，致使制品出现黑色结石。另外高硼硅玻璃电熔窑采用钼电极，当玻璃液面出现低落时，钼在高温下氧化，也会出现黑色的结石。此两中现象导致的结石量也比较少，但如果出现异常，也会连续不断产生大量结石。

4.结石的检验

各种结石的产生原因虽然不同，但对于它们的检验可采用同样的方法。检验的目的是查明结石的化学组成和矿物组成，以确定其产生的原因，进一步采取措施加以预防和排除，针对高硼硅玻璃结石的检验方法一般采用以下几种方法：

（1）肉眼或放大镜观察法，这是一种最基本最简单的方法，由于石英形成的配合料结石和析晶结石都呈白色；耐火材料形成的结石呈黄或灰色；钼电极等夹杂物呈明显金属色，所以可以极为明显的判别出来是结石。

（2）岩相分析法，把结石样品做成切片置于偏光显微镜下，利用偏光显微镜对矿物进行结晶光学性质的检验，可以准确的确定结石的矿物类型。

（3）扫描电子显微镜法，扫描电子显微镜是一种利用电子束与物质相互作用所产生的二次电子、背散射电子以及吸收电子进行成像和分析的仪器。其基本工作原理是：阴极发出电子经阳极加压加速聚焦成微细电子束后，在扫描线圈的驱动下，按一定时间和空间的顺序对试样表面进行栅网式扫描。聚焦电子束与试样表面产生相互作用，产生二次电子、背散射电子和吸收电子，由探测器接收并转换成电讯号，经视频放大后输出显像管屏幕得到反映试样表面形貌特征图像。

此方法能较好的获得结石的形貌特征，同时利用配套的波谱仪和能谱仪，可对结石微区和局部进行化学组成分析。根据获得的晶体形貌和化学组成，可以准确地判断结石的种类。

5.减少结石的方法

（1）对于配合料产生的结石，应加强搅拌，并经常性的抽测检查，防止不均匀配合料的进入。

（2）熟料引入的结石解决办法主要是加强熟料管理，及时挑选出熟料中的杂物。

（3）耐火材料引起的结石应该说难以避免，但只要加强控制，其出现的量应能得以控制，对此在砌筑窑炉时，提高砌筑工艺，升温过程中，严格按照升温曲线升温，日常避免极冷极热。

（4）析晶结石的解决办法，主要是防止窑炉“死角”的产生，其次尽可能是防止玻璃液温度长时间处于析晶成长温度区域。

（5）外来污染主要来源于碳棒及钼电极，对此，在升温过程中，应经常检查碳棒的运行情况，发现异常及时处理，对于放弧及断裂的碳棒应该对接，估算出掉入玻璃液中碳棒的长度，然后对玻璃液进行清理。对于钼电极的氧化，应该加强日常液面控制，出现低落及时调整。

通过以上几方面的措施，能使结石的量进一步减少，使电熔窑高硼硅玻璃的质量得以提高。

参考文献：

[1]玻璃工艺学[M].西北轻工业学院.

[2]玻璃纤维与矿物棉全书[M].