玻璃颜色的转换机制

玻璃颜色的转换机制

0改色过程标准海关颜色的变化对玻璃公司来说非常重要。同时，颜色转换的成功评估标准取决于整个颜色变化过程中时间的推移。本文总结了改色期间各工序实际操作的一些经验及相关建议,以期达到缩短改色周期、提高改色效率、减少改色期间所影响的产量和质量,最终降低生产成本。1玻璃着色剂的应用铬、钴、铜等过渡金属,在玻璃中以离子状态存在时,它们的价电子在不同能级间跃迁,由此引起对可见光的选择性吸收,导致玻璃着色。玻璃的光谱特性和颜色主要决定于离子的价态及其配位体的电场强度和对称性。此外,玻璃的组成、熔制温度、时间、气氛等对离子的着色有着重要影响。在普通玻璃的配料中加入0.4%~0.7%的着色剂,就能使玻璃产生颜色。玻璃着色剂大多是金属氧化物。每种金属元素都有它独特的光谱特征,所以不同的金属氧化物呈现出不同的颜色。如果在玻璃配料中加入这些氧化物就会使玻璃着色。例如加入Cr2O3使玻璃呈现绿色;加入MnO2使玻璃呈紫色;加人Co2O3玻璃呈蓝色。2配合料方的调整改色过程同时也是对之前工艺制度的一次微调过程。在整个改色过程中,有时需对整个配合料料方做调整,有时需针对相应物料进行调整,调整的过程中势必要求熔化做相对应的微调工作,以对应料方改变而引起的熔化制度的变化。2.1人工专着色剂的使用根据玻璃目标颜色初步计算出所需着色剂的用量。化验室会先用电熔炉烧制目标颜色玻璃,然后再测定颜色玻璃的成分,进行计算调整后,放大一定的倍数后形成最终着色剂料单通知给配料车间。通常情况下,配料车间会根据料单人工进行称量、混合着色剂。着色剂的称混过程中,会先配入一定的纯碱,目的是使着色剂能够均匀投放。着色剂称量的精度一般要求±0.2g,纯碱称量的精度一般要求±0.5g。随着技术的发展以及生产的需要,人工配置着色剂将会逐步被机械自动化方式所代替,已有部分厂家进行试验,且取得了较好的结果。改色的一个重要原则就是要在最短的时间内达到合格目标颜色,杜绝或减少花板时间,加快颜色的转换。因此,各个环节的衔接与配合就非常重要。对于配置阶段,着色剂的称量精度要严格控制,混合均匀度需达到98%以上,投放需按照配料的个数均匀分配。2.2氧化还原性气氛控制颜色玻璃的光谱特性不仅随离子的种类而异,而且在很大程度上决定于离子的价态。同种元素的离子,其价态不同时光谱特性也不同。例如,Fe3+与Fe2+、Cr6+与Cr3+、Mn3+与Mn2+等,虽分别属于同一元素,但由于价态不同,它们的光谱特性各异。过渡金属离子都是可变价的,在玻璃中也是如此。离子的变价实质上是氧化还原问题。对某一变价离子来说,一定的氧化还原状态必定存在着不同价态之间的平衡关系。玻璃在熔制过程中,变价离子的高低价态之间存在着动态平衡关系,如:显然这些平衡将影响玻璃的最后着色。一般来说,熔制温度越高、熔制时间越长(有利于高价氧化物的分解),越有利于着色离子从高价转向低价。熔制时保持氧化气氛(或配合料中引入氧化剂)有利于着色离子从低价向高价转变。反之,在还原气氛下(或加入还原剂)则有利于从高价转向低价。由于这种动态的平衡关系,熔窑内的氧化还原性气氛控制显得极其重要,特别是每个小炉火焰的氧化性和还原性的控制。熔窑外围控制通常做法是通过对每个小炉空气闸板的控制来调节助燃风的量,进而控制每个小炉燃烧时候所需空气量,达到控制每个小炉火焰的氧化还原性;熔窑内部控制通常做法是将1#和2#小炉火焰调整到一个强还原性质的状态,用以防止着色剂中还原碳粉的过早氧化而失去作用。2.3能减少能耗碎玻璃是生产过程中的废品和切裁下来的边角料,是十分有效的助熔剂,又称熟料。正常使用过程中,加入10%的碎玻璃,可减少能耗2%~3%,正常生产过程中基本控制在15%~30%的量。遇到改色,由于配合料中着色剂用量的变化,导致熔化将出现较大的变动,为了降低这种变动,需对碎玻璃的用量进行适当调整,经过长期的观察与总结,在改色的时候将碎玻璃的用量增加5%~10%,对于整个熔化状态的稳定有明显的效果。2.4氧化剂的制备配合料中氧化剂与还原剂用量比例控制对于玻璃的改色也影响较大。通常生产颜色玻璃时候,会使用到铁粉,而在熔化过程中,Fe2+与Fe3+在熔窑内不同气氛下会相互转化,Fe2+的着色能力是Fe3+的10倍,且Fe2+和Fe3+的氧化物会让玻璃呈现不同的颜色,Fe2O3(黄色)、FeO(蓝色)。因此氧化剂与还原剂的控制就显得重要。在生产颜色玻璃时常用到的氧化剂是硝酸钠,还原剂是煤粉。2.5玻璃黏度的调整经过一段时间观察,我们发现,不同颜色玻璃液其黏度有所不同,绿色系列玻璃的黏度较大。为了改变这种状况,我们在改色期间会实时调整搅拌器的用量,并且对卡脖冷却水包的深度也进行调整。经过对调整前后对比发现,这样做有利于缩短改色时间。2.6熔窑内配合料的分布由于着色剂的用量占整个配合料比例很小,但其对整个玻璃熔液颜色影响却很大,因此调整着色剂后的配合料在熔窑内均匀分布就非常重要。按照经验,我们通常采取2种手段,一是配料车间先人工将着色剂按照一定量称量并且和纯碱预混合均匀,二是在窑头料仓分配混合料时候均匀布料。实践证明,这样做极大地减少了花板的发生,特别是当花板产生时,这样做,也大大降低了花板的时间。3长期改色的应急预案玻璃熔窑内的物理化学变化非常复杂,一次改色过程中将对这种变化产生巨大的影响,即使改色计划方案再周密,也有可能出现不可预料的情况,那么就需根据长期改色的经验总结做一些相应的应急预案,以应对之,减少损失。比如,将每次改色碎玻璃的使用量做一个长期记录,寻找规律,加以利用。玻璃改色成功,也就为