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0 引 言
众所周知，玻璃中的固体夹杂物是玻璃体内最危险的缺陷，是使玻璃出现开裂损坏的主要因素。此类缺陷严重影响光伏成品玻璃的等级及良品率，所以在玻璃生产中应尽可能地避免和消除它。固体夹杂物又叫玻璃结石，从玻璃结石形成原因和来源可分为3类：粉料夹杂物结石、因窑炉耐火材料侵蚀剥落进入玻璃生产流的耐火材料结石、玻璃熔体析晶物或冷凝物外来结石。只有在出现结石缺陷时，全面分析、细致排查，才能到真正的形成原因加以解决，并为以后的生产积累经验，避免生产损失。 硅砂原料在光伏玻璃配合料中占比达70%左右，加之太阳能光伏玻璃对光线高透光率的要求，因此低铁硅砂原料的粒度、成分控制稍有疏忽，或对硅砂原料水分、配料助熔剂的管理及熔制温度偏低等因素引起跑料等现象，就会产生由硅质原料未能熔解引起的粉料夹杂物结石（硅质结石）。大多数情况下，粉料夹杂物结石（富硅结石）是石英颗粒，一般以鳞石英、方石英的形式存在。鳞石英、方石英属于同质多晶，随着在玻璃熔窑中停留时间的延长，或在不同条件下， 鳞石英、方石英可能会互相转化[1]。本文通过某公司全氧窑炉因原料引起的硅质结石缺陷分析对策为案
例，为全氧窑炉生产光伏压延玻璃中遇到的结石问题提供实际生产解决经验和高效改进措施，减少结石对连续性生产带来的不利影响。
1 现 象
该公司窑炉从点火至今已运行5年时间，玻璃累计引出量120万吨以上，设计为一窑四线（1#、2#、3#、4#）。3#和4#线首先在出退火窑的原片中出现大量白结石带、小白点，并且在横通路溢流处可以看见玻璃液中有白夹杂物流出。随后在1#和2#线原片中也相继出现白结石，到4天后达到高峰，不良率超过20%。个别结石直径达100～200mm，一般以5～30mm 居多，颜为乳白，有些大结石敲开后，可明显看见配合料痕迹。企业相关部门重新调整生产工艺制度，提高熔化温度，降低拉引量等措施之后结石逐渐有所减少，但未完全解决。3#和4#仍不间断出夹杂物结石。 硅质结石（粉料夹杂物结石）一旦出现，就会严重影响质量和产品品质。图1为当月结石不良趋势图。
全氧光伏窑炉玻璃富硅结石成因及应对措施
王 斌，周 康，方忠喜，杨运宇，李海鹏（彩虹（合肥）光伏有限公司，合肥 230012）
摘要：本文从夹杂物结石现象开始分析原因，结合窑炉生产情况进行科学化应对措施，规范化全氧窑麦双尾蚜
炉的生产。
图1 结石不良曲线
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2 情况分析
2.1 硅质结石（粉料夹杂物结石）形成原因（1）因原料称量出错或配合料混合得不均匀，输送过程中发生分层，或者配合料水分过大，引起结块，从而造成熔化工艺制度的不稳定，原料熔解不好；或者操作不当，引起“跑料”，出现大量的未熔石英颗粒；在熔化过程中，由于加料方式的改变，受温度变化的影响，玻璃液及其未熔料的密度发生变化而出现熔解分层，这些未熔料就会慢慢成为浮渣，随之被生产流带入产品中。
（2）硅质耐火材料的掉落同样也会引起玻璃板上出现大量的硅质浮渣，由于浮渣的存在而形成了硅质结石。因该全氧窑炉的结构特性，高温区域所用耐材全部为电熔锆刚玉材质，因而不存在这种大批量硅质结石出现的可能性[2]；加之从卡脖水包处捞出浮渣的外观同未熔解好的跑料引起的浮渣外观上区别不大。所以，这次大批量出现的结石非硅质耐火材料结石。2.2 分析结石成分
（1）通过在现场观察取样，显微镜观察如图2（方石英、鳞石英图片）。
图2 结石在生产线、单独采下、显微镜下的形态
防水按键（2）对结石取样电镜分析
对结石取样电镜分析如表1。通过目测、显微镜和电镜岩相扫描分析：硅质结石（粉料夹杂物）外观呈白，周围可见明显的条纹，形状有片状的也有团状的，结构疏松，有熔融物释放的气泡，主要晶相为未融的石英颗粒，其开裂处伴有板状、树枝状、羽状的鳞石英和骨架状的方石英。结石成分与玻璃成分基本相同，但硅含量偏高，所以判断为原料未熔物、沉积料等硅质结石。
表1 结石与玻璃成分对比表
化学成分玻璃结石SiO 271.8675.56Na 2O 13.8212.16CaO 8.807.37MgO 3.78 2.93Al 2O 30.990.92Sb 2O 30.190.16K 2O 0.030.09TiO 20.0110.016SO 30.230.27Fe 2O 3
0.0117
0.0255
2.3 物相分析结果
根据物相分析，可以排除锆质耐火材料、析晶、其他原料异常的情况，硅质结石主要就是复杂形态的SiO 2结合物。而玻璃中的主要原料为SiO 2，所有的原材料都与之发生复杂的物理化学反应而形成硅酸盐、形成玻璃。所以对硅砂（SiO 2）的把控要非常严格，从原料的各项指标要求、配料称量、和其他材料的混合
过程中接触设备造成的结块与熔化效果等都至关重要[3]，逐一排查分析。
（1）石英砂颗粒度要求100～800μm，原料颗粒大，难熔化；小颗粒（细粉）会包覆其他原料影响其性质，难熔化。按照工艺文件的要求进行相关原料的再次检查确认，发现该全氧窑炉使用的硅砂1日至6日的
100μm 细粉含量严重超标，见表2。
表2 硅砂粒度检测表（6日内）
硅砂粒度细粉100μm 检测（规格100μm<5%）日期1#砂11#砂2平均值112.40%14.25%13.33%216.10%15.10%15.60%312.50%11.90%12.20%412.70%12.70%12.70%510.30%10.40%10.35%6
5.40%
9.70%
7.55%
建筑玻璃与工业玻璃2021，№5
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（2）配料称量，若发生某种原料的称量错误，特别是称错助熔剂、纯碱等原料会直接导致熔化效果欠佳。检查配料每天都能对每台秤做一次校准，并且对每天的各原材料使用量做好记录备查。检查其他原料的混合均匀性，严格把控混料机的混料时间和碎玻璃与粉料的混合时间差，减少因为混合不均匀造成的熔化不良。检查确认以上配料工作无异常。（3）在长时间运行过程中，原料与设备（包括原料仓、混料机、窑头料仓、投料机铲板等）接触会导致在设备拐角、内壁等地方形成结块，而这些结块由于硬度过大难以熔化。检查确认发现混料机内部结块严重，图3为清理混料机取出来的结块。若将这些结块投入窑炉，会造成图4中的白杂物，
难以熔化。
图3
温度远程监控
混料机内壁的原料结块
图4 漂浮在窑炉料山上的结块、粉料杂物
（4）窑炉熔化工艺的影响
石英砂水分波动大，目前的均化库均化作用不够明显，造成来料对熔化工艺冲击较大，投料口料山忽
长忽短，热点也不够稳定，每天天然气调整量随之波动，继而导致窑炉内部对流紊乱产生熔化质量的波动。图5
为近期的投料机开度波动图。
图5 投料机开度曲线
其他影响因素，季节性气温波动大，随着引出量的提升，池炉负荷持续加大，熔化难度加大，熔化工艺受限于池炉温度上限要求难于调整，是产生富硅结石、气泡不良上升的重要原因之一。
综上分析，判断该窑炉白结石为富硅结石（粉料夹杂物），主要原因是由于硅砂来料细粉含量过高，在混合时超细粉结团未能打开，又未能受到纯碱的包裹和不均匀混合，致使局部形成硅砂富集，在窑炉内部熔解不完全而残留下来造成的结果。在熔化工艺总体保持平稳下，工艺裕度小，环境温度及来料水分波动时，原料没有充分熔化是次要原因，未充分熔融的粉料流向澄清区引发富硅结石等质量的波动[4-6]。
3 解决措施
（1）出现硅质结石，首先应该降低拉引量（关闭溢流），同时根据熔化工艺制定升温调整。尽可能组织人用专用工具将澄清区卡脖水包前拦截的浮渣清理干净，减少硅质结石（粉料夹杂物）被进一步
带入后端
生产流。
（2）核对配合料配比，检查原料输送环节：对配合料颗粒度、水分大小、含铁量等关键指标，必须按照工艺文件要求进行严格把关，从源头控制好，才能减少过程中控制的难度，降低损失。继续做好原料的混合和输送，每天对各秤进行校准，确保称量无误；定期对各个设备、料仓进行结块和杂物清理，清理出来的杂物不能重新投入料仓使用，做好清理记录；确保每称料的混合和碎玻璃的搭配时间要充分，避免投入到料仓出现严重的分层现象，影响熔化质量。（3）因该全氧窑炉使用的硅砂来自A 厂家和B 厂家混合均化而来，进而分别再次对两个厂家的硅砂
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颗粒度检测，加强频度和取样次数，发现B 厂家的硅砂细粉颗粒含量超标严重，进而第一时间停用了B 厂家生产的砂岩硅砂使用，停用后硅砂细粉检测随后合格。表3为后10日的细粉检测表。
表3 硅砂粒度检测表（10日内）硅砂粒度细粉100μm 检测（规格100μm<5%）日期1#砂11#砂2平均值7 3.50% 3.70% 3.60%8 4.10% 4.00% 4.05%9 4.20% 4.20% 4.20%10 3.80% 3.80% 3.80%
水晶面膜11 3.60% 3.90% 3.75%12 3.20% 4.00% 3.60%13 2.80% 1.70% 2.25%14 1.80% 4.10% 2.95%15 6.70% 1.80% 4.25%16
2.70%
1.60%
2.15%
（4）做好窑炉熔解工艺的控制工作，包括：①料层的厚度；②料山的长度；③关键区域（热点和后山墙）的温度控制；④制定特殊时期临时工艺文件，严格按照工艺要求执行；对质量要有敏感意识，及时跟踪、取样、反馈并配合好压延工艺关于温度的调整要求。尽可能地减小窑炉内温度波动幅度，在工艺要求下使其趋于平稳。
（5）根据窑炉现场情况调整卡脖水包压入深度，调整位置使水包紧贴卡脖池壁，减少富硅泡沫流向横通路。
100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
4#线
3#线
2#线
1#线
图6 结石欠点率趋势图
如图6，1～16日内结石欠点率趋势图，结合1～16日的硅砂粒度检测表分析，1～6日的粒度细粉严重超标对应结石率在4日达到最大。在来料检测发现不良后，马上采取以上措施调整后，6～16日内严格控制原料细粉指标。从4日开始压延玻璃结石趋向平稳，玻璃产量品质均有明显提高，16日生产逐步恢复正常。
4 结 论
综上所述，得出以下结论：
（1）玻璃生产首先必须把好原料第一关，任何轻视原料质量的行为都要付出代价的，万万不可大意。
针对从窑炉出来的各类结石大多是滞后的现象，因此在研究判断问题发生原因时需从结石出现之前查源头，不可盲目或大幅度变动窑炉工艺参数指标。依据科学分析后，有针对性地逐步调整工艺参数。（2）该公司突发性结石是硅质粉料结石，主要原因是原料硅砂细粉比例长期超标严重，其次原因是窑炉寿命使用年限为后期，原料质量波动频繁，拉引量偏大等综合原因。需要在现场仔细查各类影响质量的因素，剥茧抽丝来分析形成结石的真正原因。（3）充分利用成分分析对比、显微观察及岩相分析等工具并结合生产工艺流程的温度、液面和窑内玻璃动态流向等因素，可以快速准确地判定结石晶体形状，矿物类型进而推断出结石的源头因素，采取精准应对办法，持续跟踪结石变化情况。
（4）全氧窑炉虽然没有空气窑炉结构复杂，但其技术含量较高，被称为当今玻璃工业熔化技术的第二次革命，是玻璃工业实现节能减排的必由之路。因此还需要全氧窑炉技术人员在生产工艺水平、澄清新工艺等方面深入研究，为扩大和提升全氧窑炉的推广应用和企业又快又好地发展多做贡献。
参考文献
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