硒紅玻璃電熔化的幾個要點

（河北省鐵尾礦微晶玻璃電熔研究中心 承德華富玻璃技術工程有限公司 067000 承德） 摘要：:本文通過玻璃組成、原料挑選、電熔爐參數(shù)調(diào)整等在8噸保溫瓶玻璃電熔爐上進行了系列的調(diào)整和生產(chǎn)實踐，摸索了影響硒粉在玻璃中著粉紅色的關鍵問題、解決了硒粉著色玻璃生產(chǎn)控制中一些的問題。使硒粉著色的粉紅色玻璃在電熔爐中熔化，也能穩(wěn)定的顯示出美麗的顏色。 關鍵詞：硒粉著色 ?氣氛 ?電熔爐熔化 ?玻璃電熔技術是目前國際上先進的熔制工藝，是玻璃生產(chǎn)公司提高產(chǎn)質(zhì)量量，下降能耗，從根本上消除環(huán)境污染的十分有效的途徑。對于彩色玻璃來說，用電熔技術生產(chǎn)是更為劃算的。不僅可以得到質(zhì)量等級較高的產(chǎn)品，另外由于電熔爐的特殊熔化工藝還可以減少硒粉的用量，下降原料的使用成本。此次的硒粉著色的8噸保溫瓶玻璃采用的垂直冷頂全電熔結構的熔爐結構。 1.硒粉顯色機理、顯色氣氛及特性 1.1硒粉顯色的機理及顯色氣氛 硒屬于典型的非金屬元素，元素符號Se、分子量為78.96。最外層電子結構為4S~P4，硒有-2、0、+4、+6等四種價態(tài)。根據(jù)玻璃成分和熔制條件不同，硒在玻璃中以不同的價態(tài)存在。其著色的狀態(tài)和程度也各有不同。在中性熔制條件下以單質(zhì)硒狀態(tài)存在，產(chǎn)生淡紫色。在弱氧化條件下其顏色為純正的玫瑰紅色。在弱還原或還原熔制條件下形成無色多硒化物或硒化物。當玻璃中含有鐵離子時容易形成FeSe（見1-1），使玻璃著成棕色調(diào)。在強氧化條件下形成SeO2或無色的硒酸鹽（見1-2），使硒的著色減弱或失色。所以，玻璃熔化的氣氛影響著硒的價態(tài)。只有偏弱氧化氣氛才能達到顏色要求。 1.2 硒粉的特性 單質(zhì)硒，分無定形和六方晶體兩種，灰黑色粉末、熔點217℃、沸點685℃、比重4.81。玻璃著色用硒粉要求：①純度較高，Se≥99%、粒度100～200目。②使用硒粉著色時盡量保證硒粉性能的穩(wěn)定，使用同一廠家同一批次的產(chǎn)品。因為不同廠家的硒粉由于生產(chǎn)工藝的不同硒粉的晶型和比重都不同，硒粉的熔化和氣化溫度差別較大，進而影響硒粉的揮發(fā)和飛散量也不同，會對顏色的穩(wěn)定產(chǎn)生較大的影響。 2．冷頂全電熔爐的熔化特色 此次電熔窯采用“冷頂”式垂直熔制工藝（見圖1）。其特色有：①整個熔化池的表層均勻分布著配合料生料層，既可阻擋熔體向窯頂熱輻射，使窯爐上部空間溫度降到100℃以下，相對處于冷態(tài)。②配合料中易揮發(fā)成分遇到覆蓋層冷凝回流至玻璃熔體中。既保持玻璃成分的穩(wěn)，也下降了配合料成本。③而熔制過程當中釋放的氣體很容易穿過覆蓋層進入空間。配合料形成玻璃熔體（圖2）慢慢地往下流入電極區(qū)。玻璃在此區(qū)完全熔化后，開始澄清、均化，完成整個熔化過程。 ? ? ? ? ? ? （圖1）垂直熔化截圖 ? ? ?（圖2）配合料生料層及玻璃熔體放大 3.影響硒粉在電熔爐中著色的因素 3.1 配合料生料層是否穩(wěn)定 ???上述2中提到窯爐上部空間溫度≦100度，硒粉熔點217℃。硒粉在此溫度下不揮發(fā)，可以穩(wěn)定的存在。可以按照顯色要求用量穩(wěn)定的進入玻璃熔體中顯色。并且在玻璃熔體中部分揮發(fā)的硒粉可以二次回流再次顯色。 ????然而若是參數(shù)給定不合理，造成配合料生料層不可穩(wěn)定存在。覆蓋層沒有、或者大面積消失，會造成窯爐上部空間溫度升高。進而造成硒粉開始熔融、沸騰，大量的進入窯爐上部空間，致使可顯色部分量減少，最終造成顯色不穩(wěn)定。 3.2 硒粉的使用量 ???硒粉的特性決定它也是易揮發(fā)成分，在火焰爐實際生產(chǎn)中硒粉大約85%引入量都在投料及熔化環(huán)節(jié)揮發(fā)散失，只有15%或更低的引入量有效參與玻璃的著色。 而上述2中提到全電熔爐中配合料易揮發(fā)成分遇到覆蓋層會冷凝回流至玻璃熔體中，也就是說硒粉可以確保90%以上參與顯色（參照氟乳濁玻璃氟化物的用量）。那么在全電熔爐中計算硒粉的用量時需要慎重考慮。用量大時，產(chǎn)生的缺點有：①硒粉是貴重原料，用量過大時增加成本。②上述1.2中硒粉密度不僅大于玻璃的密度，而且還大于鋯剛玉磚的密度。大量不顯色的硒粉會沉積在熔化池底部，逐步鑲嵌在熔化池底部鋯剛玉磚中，造成底部被侵蝕透。進而造成整個窯爐不可使用。③配合料轉變?yōu)椴ＡУ牡谝粋€階段是硅酸鹽成型階段。此階段的溫度為900℃左右，此溫度遠大于硒粉的沸點。硒粉用量過大時，大量的硒粉變?yōu)闅怏w，造成配合料生料層鼓包、翻騰。進而造成不穩(wěn)定，冷頂狀態(tài)破壞，大量的硒粉揮發(fā)掉。不僅顯色不穩(wěn)定，而且玻璃液中會產(chǎn)生大量的細小氣泡。 3.3 配合料的水分 配合料的水分是配合料制備過程當中控制的一個重要的工藝指標。水分的波動對玻璃成分的穩(wěn)定和均勻性影響極大，有時甚至影響配合料的均勻度，造成熔化的波動。對于硒粉參與著色的包含有易揮發(fā)組分玻璃，尤其要注意嚴格控制配合料水分的波動。配合料的水分必須≦2.5%。這是由于配合料中的水分能促使硒粉的揮發(fā)，造成玻璃顏色變淺或沒有顏色。 3.4 玻璃熔化時的氣氛 ???上述1.1的硒粉顯色機理中提到在弱氧化條件下其顏色為純正的玫瑰紅色。所以氣氛對硒粉的顯色影響是很大的，只有單質(zhì)硒在玻璃中才產(chǎn)生玫瑰紅色。這就要求熔制的氣氛控制為弱氧化性氣氛，強氧化或強還原氣氛硒的價態(tài)發(fā)生變化，硒粉都不著色。因此生產(chǎn)硒粉著色玻璃時，原料的挑選、用量、工藝過程很重要。才能保證原料的COD和配合料的Redox及熔制氣氛的符合硒粉顯色的氣氛要求。這些正是硒粉著色玻璃顏色難于穩(wěn)定控制的關鍵所在。電熔爐的熔制氣氛不受外界影響，相對于火焰爐來說易于控制。做好原料和配合料的控制，即可保證顏色穩(wěn)定性。 4.總結 ???在電熔爐中，保證硒粉穩(wěn)定顯色，必須做到：①有穩(wěn)定的配合料生料層。必須要求平時參數(shù)給定時可以保證生料層在100-150mm、合理的硒粉使用量。②熔制的氣氛控制為弱氧化性氣氛。必須保證原料的COD和配合料的Redox及熔制氣氛符合要求。