Faktor proses utama yang mempengaruhi peleburan kaca melangkaui peringkat peleburan itu sendiri, kerana ia dipengaruhi oleh keadaan pra-peleburan seperti kualiti bahan mentah, rawatan dan kawalan cullet, sifat bahan api, bahan refraktori relau, tekanan relau, atmosfera dan pemilihan agen pemurnian. Berikut ialah analisis terperinci tentang faktor-faktor ini:
ⅠPenyediaan Bahan Mentah dan Kawalan Kualiti
1. Komposisi Kimia Kelompok
SiO₂ dan Sebatian Refraktori: Kandungan SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ dan sebatian refraktori lain secara langsung mempengaruhi kadar lebur. Kandungan yang lebih tinggi meningkatkan suhu lebur dan penggunaan tenaga yang diperlukan.
Oksida Logam Alkali (cth., Na₂O, Li₂O): Mengurangkan suhu lebur. Li₂O, disebabkan oleh jejari ioniknya yang kecil dan keelektronegatifan yang tinggi, amat berkesan dan boleh meningkatkan sifat fizikal kaca.
2. Pra-Rawatan Kelompok
Kawalan Kelembapan:
Kelembapan Optimum (3%~5%): Meningkatkan pembasahan dan tindak balas, mengurangkan habuk dan pengasingan;
Kelembapan Berlebihan: Menyebabkan ralat penimbangan dan memanjangkan masa penghalusan.
Taburan Saiz Zarah:
Zarah Kasar Berlebihan: Mengurangkan luas sentuhan tindak balas, memanjangkan masa lebur;
Zarah Halus Berlebihan: Menyebabkan penggumpalan dan penjerapan elektrostatik, menghalang pencairan seragam.
3. Pengurusan Cullet
Cullet mestilah bersih, bebas daripada bendasing, dan sepadan dengan saiz zarah bahan mentah segar untuk mengelakkan daripada memasukkan buih atau sisa yang tidak cair.
Ⅱ. Reka Bentuk Relaudan Hartanah Bahan Api
1. Pemilihan Bahan Refraktori
Rintangan hakisan suhu tinggi: bata zirkonium tinggi dan bata korundum zirkonium leburan elektrik (AZS) harus digunakan di kawasan dinding kolam, dasar relau dan kawasan lain yang bersentuhan dengan cecair kaca, untuk meminimumkan kecacatan batu yang disebabkan oleh hakisan kimia dan penggosokan.
Kestabilan terma: Tahan turun naik suhu dan elakkan kemerosotan refraktori akibat kejutan terma.
2. Kecekapan Bahan Api dan Pembakaran
Nilai kalori bahan api dan atmosfera pembakaran (pengoksidaan/penurunan) mesti sepadan dengan komposisi kaca. Contohnya:
Gas Asli/Minyak Berat: Memerlukan kawalan nisbah udara-bahan api yang tepat untuk mengelakkan sisa sulfida;
Peleburan Elektrik: Sesuai untuk peleburan berketepatan tinggi (cth.,kaca optik) tetapi menggunakan lebih banyak tenaga.
ⅢPengoptimuman Parameter Proses Lebur
1. Kawalan Suhu
Suhu Lebur (1450~1500℃): Peningkatan suhu 1℃ boleh meningkatkan kadar lebur sebanyak 1%, tetapi hakisan refraktori berganda. Keseimbangan antara kecekapan dan jangka hayat peralatan adalah perlu.
Pengagihan Suhu: Kawalan kecerunan dalam zon relau yang berbeza (pencairan, penghalusan, penyejukan) adalah penting untuk mengelakkan pemanasan melampau setempat atau sisa yang tidak cair.
2. Atmosfera dan Tekanan
Atmosfera Pengoksidaan: Menggalakkan penguraian organik tetapi mungkin meningkatkan pengoksidaan sulfida;
Mengurangkan Atmosfera: Menyekat pewarnaan Fe³+ (untuk kaca tidak berwarna) tetapi memerlukan pengelakan pemendapan karbon;
Kestabilan Tekanan Relau: Tekanan positif yang sedikit (+2~5 Pa) menghalang pengambilan udara sejuk dan memastikan penyingkiran gelembung.
3. Agen Pemurni dan Fluks
Fluorida (contohnya, CaF₂): Kurangkan kelikatan leburan dan mempercepatkan penyingkiran gelembung;
Nitrat (contohnya, NaNO₃): Melepaskan oksigen untuk menggalakkan pemurnian oksidatif;
Fluks Komposit**: contohnya, Li₂CO₃ + Na₂CO₃, suhu lebur yang lebih rendah secara sinergis.
ⅣPemantauan Dinamik Proses Peleburan
1. Kelikatan dan Kecairan Cair
Pemantauan masa nyata menggunakan viskometer putaran untuk melaraskan nisbah suhu atau fluks untuk keadaan pembentukan yang optimum.
2. Kecekapan Penyingkiran Gelembung
Pemerhatian taburan gelembung menggunakan teknik sinar-X atau pengimejan untuk mengoptimumkan dos agen penghalus dan tekanan relau.
ⅤIsu-isu Lazim dan Strategi Penambahbaikan
| Masalah | Punca Utama | Penyelesaiannya |
| Batu Kaca (Zarah Tidak Lebur) | Zarah kasar atau pencampuran yang lemah | Optimumkan saiz zarah, tingkatkan pra-pencampuran |
| Gelembung Sisa | Agen pendempul atau turun naik tekanan yang tidak mencukupi | Tingkatkan dos fluorida, stabilkan tekanan relau |
| Hakisan Refraktori Teruk | Suhu yang berlebihan atau bahan yang tidak sepadan | Gunakan bata zirkonia tinggi, kurangkan kecerunan suhu |
| Jalur dan Kecacatan | Homogenisasi yang tidak mencukupi | Panjangkan masa homogenisasi, optimumkan pengadukan |
Kesimpulan
Pencairan kaca adalah hasil daripada sinergi antara bahan mentah, peralatan dan parameter proses. Ia memerlukan pengurusan yang teliti terhadap reka bentuk komposisi kimia, pengoptimuman saiz zarah, penaiktarafan bahan refraktori dan kawalan parameter proses dinamik. Dengan melaraskan fluks secara saintifik, menstabilkan persekitaran lebur (suhu/tekanan/atmosfera) dan menggunakan teknik pemurnian yang cekap, kecekapan lebur dan kualiti kaca dapat ditingkatkan dengan ketara, sementara penggunaan tenaga dan kos pengeluaran dapat dikurangkan.
Masa siaran: 14 Mac 2025
