張勇

（吳江南玻玻璃有限公司，江蘇 蘇州 215222）

0 引言

玻璃是介于穩(wěn)定固體和液體之間的一個(gè)不穩(wěn)定體，易炸裂，而經(jīng)過(guò)鋼化后，其機(jī)械強(qiáng)度大幅提升，但由于生產(chǎn)過(guò)程中含鎳物質(zhì)影響，部分在鋼化交付使用后產(chǎn)生自爆，造成人員傷亡問(wèn)題，因此控制好玻璃自爆非常重要。

文章從熱浸自爆產(chǎn)生的機(jī)理著手，重點(diǎn)分析了浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中能夠引入Ni元素的區(qū)域和設(shè)備，并建立相應(yīng)的管控措施，進(jìn)而為鋼化玻璃提供優(yōu)質(zhì)原片，根本上降低熱浸自爆產(chǎn)生的概率。

1 熱浸自爆產(chǎn)生機(jī)理

對(duì)熱浸自爆點(diǎn)跟蹤取樣，做好標(biāo)記，送中科院上海硅酸鹽研究所，用FEI公司的場(chǎng)發(fā)射電鏡Magallen400與牛津儀器公司的X-Max 80 mm2能譜儀對(duì)缺陷進(jìn)行微區(qū)能譜定量分析，分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 熱浸自爆點(diǎn)微區(qū)能譜定量分析

由圖1可知：熱浸自爆產(chǎn)生的原因?yàn)椴ＡП倔w中含有NiS缺陷所致。其產(chǎn)生的機(jī)理如下：

高溫正六面體ɑ-NiS轉(zhuǎn)換成低溫斜方六面體β-NiS，體積膨脹2%~4%，使玻璃承受巨大的相變張應(yīng)力，從而導(dǎo)致自爆。研究表明：引起自爆的NiS結(jié)晶物大約在0.04~0.65 mm，平均在0.2 mm，處于玻璃厚度方向25%~75%。

2 影響因素分析

2.1 設(shè)備影響

熔化和原料區(qū)域能夠引入Ni的主要設(shè)備為混合機(jī)、擋火板、噴槍、推料板和卡脖水包等，由于推料板和卡脖水包為指定品牌，因此對(duì)近期更換過(guò)的混合機(jī)底板、轉(zhuǎn)子底座、擋火板和噴槍材質(zhì)送上海材料研究所檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

表1 更換設(shè)備Ni含量檢測(cè)

由表1可知：除擋火板和國(guó)產(chǎn)風(fēng)帽外，其余設(shè)備的Ni含量均較低。分析認(rèn)為：擋火板和國(guó)產(chǎn)風(fēng)帽的Ni超標(biāo)是產(chǎn)生熱浸自爆的因素之一。因此，更換了玻璃生產(chǎn)中噴槍擋火板，對(duì)所有擋火板的材質(zhì)進(jìn)行送檢化驗(yàn)，保證其Ni含量在公司控制指標(biāo)之內(nèi)，同時(shí)，對(duì)所用的國(guó)產(chǎn)風(fēng)帽進(jìn)行排查，對(duì)比發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)風(fēng)帽較進(jìn)口風(fēng)帽燒損嚴(yán)重，12月份逐步完成燒損噴槍的更換，更換過(guò)程中對(duì)所有噴槍使用情況、燒損情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比，并且對(duì)燒損比較嚴(yán)重的再次進(jìn)行化驗(yàn)，找出Ni含量偏高材質(zhì)的生產(chǎn)廠家，杜絕使用其產(chǎn)品，達(dá)到降低熱浸自爆風(fēng)險(xiǎn)概率。

2.2 碎玻璃影響

隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提升，浮法玻璃的成品率均有較大幅度提高，在線回收的碎玻璃量已無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定、熔化質(zhì)量受控，必須引入外購(gòu)碎玻璃。外購(gòu)碎玻璃主要為碎玻璃貿(mào)易商提供，但由于其來(lái)源多為鋼化自爆(含Ni)，以及存在鋁鎳金屬雜質(zhì)等不利因素，后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中易生成NiS和單質(zhì)硅缺陷，導(dǎo)致熱浸自爆概率上漲。

控制碎玻璃的質(zhì)量，關(guān)鍵在于控制鋼化自爆碎玻璃的量和混入的金屬雜質(zhì)。針對(duì)鋼化自爆碎玻璃，除要求外購(gòu)碎玻璃廠家嚴(yán)禁使用熱浸自爆碎玻璃外還修訂了碎玻璃的進(jìn)料粒度標(biāo)準(zhǔn)，鋼化自爆過(guò)的碎玻璃粒度均勻較小，如表2所示。

表2 碎玻璃顆粒度控制標(biāo)準(zhǔn)

而對(duì)于金屬雜質(zhì)，采用三級(jí)管理機(jī)制，碎玻璃由于粒度大小不一，部分含鐵金屬被壓在玻璃底部，無(wú)法被常用的除鐵器吸出，因此采用加裝強(qiáng)磁（銣磁鐵），強(qiáng)磁的磁性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通磁鐵，加裝過(guò)程中強(qiáng)磁塊盡量合并成較大面積磁性區(qū)，讓其能夠充分發(fā)揮作用，同時(shí)從碎玻璃廠家、庫(kù)區(qū)和碎玻璃回收系統(tǒng)增設(shè)13臺(tái)金屬探測(cè)儀，目的是減少碎玻璃中混入金屬雜質(zhì)的概率，利用玻璃生產(chǎn)的連續(xù)性，在線分選碎玻璃，一旦發(fā)現(xiàn)含有金屬的碎玻璃通過(guò)金屬探測(cè)儀后，系統(tǒng)立刻采取措施，在線將這1 m之內(nèi)的碎玻璃外排，杜絕含有金屬的碎玻璃進(jìn)入玻璃生產(chǎn)間，通過(guò)上述措施，單質(zhì)硅缺陷同比下降了90%，同時(shí)，也降低了后續(xù)鋼化玻璃熱浸自爆的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 原材料影響

浮法玻璃生產(chǎn)選用的礦物原材料均伴有Ni，與玻璃本體和天然氣中的硫反應(yīng)，產(chǎn)生NiS缺陷，從而在玻璃加工、熱浸以及后續(xù)使用過(guò)程中發(fā)生自爆。表3為某司3月所用原材料Ni含量檢測(cè)。

表3 原材料Ni含量檢測(cè)

由表3可知：由于Ni含量的控制標(biāo)準(zhǔn)≤5 ppm，因此所用硅砂超標(biāo)，導(dǎo)致4月份自爆率上漲較快，達(dá)到2.81%，如圖2所示，后續(xù)隨硅砂Ni含量的降低，熱浸自爆率開始逐步下降；9月份熱浸自爆率的反彈，主要是由于采購(gòu)使用的石灰石重金屬超標(biāo)，Ni含量由1.9 ppm突漲至13.7 ppm，化驗(yàn)問(wèn)題后及時(shí)更換原材料生產(chǎn)廠家，10月份恢復(fù)后，熱浸自爆率快速下降，12月份基本恢復(fù)正常。期間下游客戶投訴較多，影響玻璃品質(zhì)形象。

圖2 Ni含量與熱浸自爆趨勢(shì)

由圖2可知，除硅砂外，仍需對(duì)所有礦物質(zhì)原料進(jìn)行監(jiān)控，如玻璃日常生產(chǎn)使用到的白云石、石灰石等，同時(shí)，控制原材料Ni含量的標(biāo)準(zhǔn)≤1.5 ppm，可有效降低熱浸自爆率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)控制熔化區(qū)域設(shè)備Ni含量≤0.5%、大宗原材料重金屬含量≤5 ppm加強(qiáng)碎玻璃顆粒度管理，并利用金屬探測(cè)儀和強(qiáng)磁除鐵器相結(jié)合降低金屬雜質(zhì)對(duì)浮法玻璃質(zhì)量的影響，可達(dá)到控制后續(xù)鋼化玻璃熱浸自爆率≤0.25%的目的，最后，對(duì)原料配方進(jìn)行研究，增加抑制NiS產(chǎn)生的元素，根本上解決鋼化玻璃的熱浸自爆問(wèn)題。