玻璃顏色的轉換機制

玻璃顏色的轉換機制

0改色過程標準海關顏色的變化對玻璃公司來說非常重要。同時，顏色轉換的成功評估標準取決于整個顏色變化過程中時間的推移。本文總結了改色期間各工序實際操作的一些經(jīng)驗及相關建議,以期達到縮短改色周期、提高改色效率、減少改色期間所影響的產量和質量,最終降低生產成本。1玻璃著色劑的應用鉻、鈷、銅等過渡金屬,在玻璃中以離子狀態(tài)存在時,它們的價電子在不同能級間躍遷,由此引起對可見光的選擇性吸收,導致玻璃著色。玻璃的光譜特性和顏色主要決定于離子的價態(tài)及其配位體的電場強度和對稱性。此外,玻璃的組成、熔制溫度、時間、氣氛等對離子的著色有著重要影響。在普通玻璃的配料中加入0.4%~0.7%的著色劑,就能使玻璃產生顏色。玻璃著色劑大多是金屬氧化物。每種金屬元素都有它獨特的光譜特征,所以不同的金屬氧化物呈現(xiàn)出不同的顏色。如果在玻璃配料中加入這些氧化物就會使玻璃著色。例如加入Cr2O3使玻璃呈現(xiàn)綠色;加入MnO2使玻璃呈紫色;加人Co2O3玻璃呈藍色。2配合料方的調整改色過程同時也是對之前工藝制度的一次微調過程。在整個改色過程中,有時需對整個配合料料方做調整,有時需針對相應物料進行調整,調整的過程中勢必要求熔化做相對應的微調工作,以對應料方改變而引起的熔化制度的變化。2.1人工專著色劑的使用根據(jù)玻璃目標顏色初步計算出所需著色劑的用量?；炇視扔秒娙蹱t燒制目標顏色玻璃,然后再測定顏色玻璃的成分,進行計算調整后,放大一定的倍數(shù)后形成最終著色劑料單通知給配料車間。通常情況下,配料車間會根據(jù)料單人工進行稱量、混合著色劑。著色劑的稱混過程中,會先配入一定的純堿,目的是使著色劑能夠均勻投放。著色劑稱量的精度一般要求±0.2g,純堿稱量的精度一般要求±0.5g。隨著技術的發(fā)展以及生產的需要,人工配置著色劑將會逐步被機械自動化方式所代替,已有部分廠家進行試驗,且取得了較好的結果。改色的一個重要原則就是要在最短的時間內達到合格目標顏色,杜絕或減少花板時間,加快顏色的轉換。因此,各個環(huán)節(jié)的銜接與配合就非常重要。對于配置階段,著色劑的稱量精度要嚴格控制,混合均勻度需達到98%以上,投放需按照配料的個數(shù)均勻分配。2.2氧化還原性氣氛控制顏色玻璃的光譜特性不僅隨離子的種類而異,而且在很大程度上決定于離子的價態(tài)。同種元素的離子,其價態(tài)不同時光譜特性也不同。例如,Fe3+與Fe2+、Cr6+與Cr3+、Mn3+與Mn2+等,雖分別屬于同一元素,但由于價態(tài)不同,它們的光譜特性各異。過渡金屬離子都是可變價的,在玻璃中也是如此。離子的變價實質上是氧化還原問題。對某一變價離子來說,一定的氧化還原狀態(tài)必定存在著不同價態(tài)之間的平衡關系。玻璃在熔制過程中,變價離子的高低價態(tài)之間存在著動態(tài)平衡關系,如:顯然這些平衡將影響玻璃的最后著色。一般來說,熔制溫度越高、熔制時間越長(有利于高價氧化物的分解),越有利于著色離子從高價轉向低價。熔制時保持氧化氣氛(或配合料中引入氧化劑)有利于著色離子從低價向高價轉變。反之,在還原氣氛下(或加入還原劑)則有利于從高價轉向低價。由于這種動態(tài)的平衡關系,熔窯內的氧化還原性氣氛控制顯得極其重要,特別是每個小爐火焰的氧化性和還原性的控制。熔窯外圍控制通常做法是通過對每個小爐空氣閘板的控制來調節(jié)助燃風的量,進而控制每個小爐燃燒時候所需空氣量,達到控制每個小爐火焰的氧化還原性;熔窯內部控制通常做法是將1#和2#小爐火焰調整到一個強還原性質的狀態(tài),用以防止著色劑中還原碳粉的過早氧化而失去作用。2.3能減少能耗碎玻璃是生產過程中的廢品和切裁下來的邊角料,是十分有效的助熔劑,又稱熟料。正常使用過程中,加入10%的碎玻璃,可減少能耗2%~3%,正常生產過程中基本控制在15%~30%的量。遇到改色,由于配合料中著色劑用量的變化,導致熔化將出現(xiàn)較大的變動,為了降低這種變動,需對碎玻璃的用量進行適當調整,經(jīng)過長期的觀察與總結,在改色的時候將碎玻璃的用量增加5%~10%,對于整個熔化狀態(tài)的穩(wěn)定有明顯的效果。2.4氧化劑的制備配合料中氧化劑與還原劑用量比例控制對于玻璃的改色也影響較大。通常生產顏色玻璃時候,會使用到鐵粉,而在熔化過程中,Fe2+與Fe3+在熔窯內不同氣氛下會相互轉化,Fe2+的著色能力是Fe3+的10倍,且Fe2+和Fe3+的氧化物會讓玻璃呈現(xiàn)不同的顏色,Fe2O3(黃色)、FeO(藍色)。因此氧化劑與還原劑的控制就顯得重要。在生產顏色玻璃時常用到的氧化劑是硝酸鈉,還原劑是煤粉。2.5玻璃黏度的調整經(jīng)過一段時間觀察,我們發(fā)現(xiàn),不同顏色玻璃液其黏度有所不同,綠色系列玻璃的黏度較大。為了改變這種狀況,我們在改色期間會實時調整攪拌器的用量,并且對卡脖冷卻水包的深度也進行調整。經(jīng)過對調整前后對比發(fā)現(xiàn),這樣做有利于縮短改色時間。2.6熔窯內配合料的分布由于著色劑的用量占整個配合料比例很小,但其對整個玻璃熔液顏色影響卻很大,因此調整著色劑后的配合料在熔窯內均勻分布就非常重要。按照經(jīng)驗,我們通常采取2種手段,一是配料車間先人工將著色劑按照一定量稱量并且和純堿預混合均勻,二是在窯頭料倉分配混合料時候均勻布料。實踐證明,這樣做極大地減少了花板的發(fā)生,特別是當花板產生時,這樣做,也大大降低了花板的時間。3長期改色的應急預案玻璃熔窯內的物理化學變化非常復雜,一次改色過程中將對這種變化產生巨大的影響,即使改色計劃方案再周密,也有可能出現(xiàn)不可預料的情況,那么就需根據(jù)長期改色的經(jīng)驗總結做一些相應的應急預案,以應對之,減少損失。比如,將每次改色碎玻璃的使用量做一個長期記錄,尋找規(guī)律,加以利用。玻璃改色成功,也就為