Les principaux facteurs de procédé affectant la fusion du verre vont au-delà de la fusion elle-même. Ils sont influencés par les conditions préalables à la fusion, telles que la qualité de la matière première, le traitement et le contrôle du calcin, les propriétés du combustible, les matériaux réfractaires du four, la pression du four, l'atmosphère et le choix des agents d'affinage. Une analyse détaillée de ces facteurs est présentée ci-dessous :
ⅠPréparation des matières premières et contrôle qualité
1. Composition chimique du lot
SiO₂ et composés réfractaires : La teneur en SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ et autres composés réfractaires affecte directement la vitesse de fusion. Une teneur plus élevée augmente la température de fusion requise et la consommation d'énergie.
Oxydes de métaux alcalins (par exemple, Na₂O, Li₂O) : réduisent la température de fusion. Li₂O, en raison de son faible rayon ionique et de sa forte électronégativité, est particulièrement efficace et peut améliorer les propriétés physiques du verre.
2. Prétraitement par lots
Contrôle de l'humidité :
Humidité optimale (3%~5%) : Améliore le mouillage et la réaction, réduit la poussière et la ségrégation ;
Humidité excessive : provoque des erreurs de pesée et prolonge le temps de clarification.
Distribution granulométrique :
Particules grossières excessives : Réduit la zone de contact de réaction, prolonge le temps de fusion ;
Particules fines excessives : entraînent une agglomération et une adsorption électrostatique, empêchant une fusion uniforme.
3. Gestion du calcin
Le calcin doit être propre, exempt d'impuretés et correspondre à la granulométrie des matières premières fraîches pour éviter d'introduire des bulles ou des résidus non fondus.
Ⅱ. Conception du fouret propriétés du carburant
1. Sélection des matériaux réfractaires
Résistance à l'érosion à haute température : des briques à haute teneur en zirconium et des briques en corindon de zirconium électrofondues (AZS) doivent être utilisées dans la zone de la paroi de la piscine, du fond du four et d'autres zones qui entrent en contact avec le liquide de verre, afin de minimiser les défauts de pierre causés par l'érosion chimique et le récurage.
Stabilité thermique : Résiste aux fluctuations de température et évite l'écaillage des réfractaires dû aux chocs thermiques.
2. Efficacité du carburant et de la combustion
Le pouvoir calorifique du combustible et l'atmosphère de combustion (oxydante/réductrice) doivent correspondre à la composition du verre. Par exemple :
Gaz naturel/pétrole lourd : nécessite un contrôle précis du rapport air-carburant pour éviter les résidus de sulfure ;
Fusion électrique : Convient pour la fusion de haute précision (par exemple,verre optique) mais consomme plus d'énergie.
IIIOptimisation des paramètres du processus de fusion
1. Contrôle de la température
Température de fusion (1450~1500 °C) : Une augmentation de température de 1 °C peut augmenter le taux de fusion de 1 %, mais l'érosion du réfractaire double. Un équilibre entre efficacité et durée de vie de l'équipement est nécessaire.
Répartition de la température : Le contrôle du gradient dans les différentes zones du four (fusion, affinage, refroidissement) est essentiel pour éviter les surchauffes locales ou les résidus non fondus.
2. Atmosphère et pression
Atmosphère oxydante : favorise la décomposition organique mais peut intensifier l’oxydation des sulfures ;
Atmosphère réductrice : supprime la coloration Fe³+ (pour le verre incolore) mais nécessite d'éviter le dépôt de carbone ;
Stabilité de la pression du four : une légère pression positive (+2~5 Pa) empêche l'entrée d'air froid et assure l'élimination des bulles.
3. Agents de collage et flux
Fluorures (par exemple, CaF₂) : réduisent la viscosité de la masse fondue et accélèrent l'élimination des bulles ;
Nitrates (par exemple, NaNO₃) : Libèrent de l’oxygène pour favoriser le collage oxydatif ;
Flux composites** : par exemple, Li₂CO₃ + Na₂CO₃, abaissent synergiquement la température de fusion.
ⅣSurveillance dynamique du processus de fusion
1. Viscosité et fluidité à l'état fondu
Surveillance en temps réel à l'aide de viscosimètres rotatifs pour ajuster les rapports de température ou de flux pour des conditions de formage optimales.
2. Efficacité d'élimination des bulles
Observation de la distribution des bulles à l'aide de techniques de rayons X ou d'imagerie pour optimiser le dosage de l'agent de collage et la pression du four.
ⅤProblèmes courants et stratégies d'amélioration
| Problèmes | Cause première | La solution |
| Pierres de verre (particules non fondues) | Particules grossières ou mauvais mélange | Optimiser la taille des particules, améliorer le pré-mélange |
| Bulles résiduelles | Agent de collage insuffisant ou fluctuations de pression | Augmenter le dosage du fluorure, stabiliser la pression du four |
| Érosion réfractaire sévère | Température excessive ou matériaux incompatibles | Utiliser des briques à haute teneur en zircone, réduire les gradients de température |
| Stries et défauts | Homogénéisation inadéquate | Prolonger le temps d'homogénéisation, optimiser l'agitation |
Conclusion
La fusion du verre résulte de la synergie entre les matières premières, les équipements et les paramètres du procédé. Elle exige une gestion rigoureuse de la composition chimique, l'optimisation de la granulométrie, la modernisation des matériaux réfractaires et le contrôle dynamique des paramètres du procédé. L'ajustement scientifique des flux, la stabilisation de l'environnement de fusion (température/pression/atmosphère) et l'utilisation de techniques d'affinage performantes permettent d'améliorer considérablement l'efficacité de la fusion et la qualité du verre, tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts de production.
Date de publication : 14 mars 2025
