配合料Redox值影響著(zhù)玻璃熔化過(guò)程中的氧化還原過(guò)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(zhù)影響。雖然配合料Redox值的原理性研究由來(lái)已久,但玻璃工廠(chǎng)的實(shí)際應用仍然不多,往往還因此給工藝制程帶來(lái)較多困擾。從應用性層面出發(fā),探究原料COD及配合料Redox值的影響因素和管控要點(diǎn),對于預防熔體缺陷、提升產(chǎn)品品質(zhì)有著(zhù)重要的實(shí)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(huì )不同程度地含有一些含碳物質(zhì),在玻璃熔制過(guò)程中,其作用同配方中引入的碳粉性質(zhì)一樣,影響著(zhù)配合料氣氛和熔制氣氛。把這些含碳物質(zhì)通過(guò)一定的測定方法進(jìn)行檢測并折合為C量(CODC,×10-6kg/kg)來(lái)表示,就稱(chēng)該測定值為COD值。COD是化學(xué)需氧量(Chemical oxygen demand)的英文縮寫(xiě),它實(shí)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,對玻璃脫色效果的影響非常顯著(zhù)。


Redox是氧化還原勢(Oxidizing&Reducing potential)的英文縮寫(xiě),表征的是配合料的氧化還原特性,對Redox值的控制稱(chēng)為Redox值,簡(jiǎn)稱(chēng)R值,它是把配合料中各原料所含還原性物質(zhì)通過(guò)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(jìn)行R值計算、評估和調整,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(zhù)。


由此可見(jiàn),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(lèi)和引入量的影響。

2 Redox值核算


配合料COD是Redox值的核算基礎,與配合料中的還原劑有著(zhù)等效的作用影響著(zhù)配合料還原勢,因此在進(jìn)行Redox值核算前需先對COD進(jìn)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)基礎上,以907.20 kg(2000lb)石英砂用量為基數進(jìn)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,必須對其進(jìn)行檢測。


3.0240——以石英砂用量為907.20 kg時(shí)各原料的換乘系數。

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;


接續進(jìn)行參數的核算:


④核算玻璃液Redox值;


⑤核算澄清數;


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(gè)方面著(zhù)手,凡是影響原料COD的因素、對輔助原料種類(lèi)和含量的調整都會(huì )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(lèi)與數量不同,由此導致COD產(chǎn)生較大差別。取樣江西宜春、宜豐鋰長(cháng)石,貴州、廣東白云石對其進(jìn)行CODC的檢測結果出現顯著(zhù)差異,見(jiàn)圖1。


圖1不同產(chǎn)地的鋰長(cháng)石(左)和白云石COD C差異


化工類(lèi)原料也會(huì )因工藝或過(guò)程控制差異,同種原料不同制造廠(chǎng)家的產(chǎn)品其COD也存在差異。同時(shí),不同種類(lèi)的原料COD往往差異巨大。


(2)穩定粒度管制要求


礦物原料的粒度越細CODC值會(huì )越高,通?;ぴ螩ODC不會(huì )隨原料粒度變化而變化。換句話(huà)講,原料或配合料粒度分布情況會(huì )影響COD的大小。工業(yè)副產(chǎn)物原料的CODC可能會(huì )因成分種類(lèi)和含量差異帶來(lái)變化。


(3)杜絕原料和碎玻璃污染


原料在運輸、存貯或轉運過(guò)程中不能受污染,污染物不但會(huì )影響原料CODC,還可能會(huì )帶來(lái)熔體缺陷,如鉻礦渣污染石英砂帶來(lái)熔體黑色結石;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(huì )給工藝過(guò)程控制帶來(lái)困擾,有機夾雜物的引入,使得配合料COD值升高。


Redox值的調整技巧


在工藝過(guò)程中,為了滿(mǎn)足某些特定工藝要求,有時(shí)需要對配合料COD或Redox值進(jìn)行調整,調整過(guò)程中需遵循如下流程:①評估調整目標;②擬定調整幅度;③確定原料種類(lèi);④預算調整結果;⑤評估預算結果。


預算方式可以在多種情況下進(jìn)行,如:


①配方料單輸出計算時(shí)


當調整配方設計成分或輔助原料含率量變化時(shí),即可預算輸出Redox值相關(guān)信息,并對其進(jìn)行評估。


②配方料單成分反算時(shí)


當調整主要或輔助原料用量時(shí),即可預算輸出Redox值相關(guān)信息,并對其進(jìn)行評估。


③Redox值配方調整時(shí)


根據給定Redox值相關(guān)指標和待調原料種類(lèi)或范圍,直接計算出符合Redox參數要求的原料用量。


在以上三種預算模式中,前兩者是“被動(dòng)調整”,通過(guò)改變設計成分或原料種類(lèi)與用量評估Redox值相關(guān)參數變化是否符合預期要求,后者是根據給定的Redox值目標和原料種類(lèi)及范圍,精確計算原料用量。