硅灰石成分為Ca3(Si3O9)，三斜晶系，屬于一種鏈狀偏硅酸鹽，白色帶灰，有少數呈肉紅色，柱狀晶體，集合體多為放射狀、纖維狀、致密塊狀，硬度4.5-5.5，密度為2.8-2.9g /cm3，主要產(chǎn)于接觸變質(zhì)巖或大理石巖中，常與透閃石等共生，二者易于相混，但硅灰石質(zhì)軟，透閃石性脆易折。由于其特殊的晶體形態(tài)結晶結構決定了其性質(zhì)，具有良好的絕緣性，良好的介電性能和較高的耐熱、耐候性，因而硅灰石廣泛應用于陶瓷、化工、冶金、造紙、涂料、塑料等領(lǐng)域的原料或填料。
一、使用硅灰石的可行性
CaO是E玻璃的主要成分之一，在玻璃中是玻璃結構網(wǎng)絡(luò )外氧化物。主要作用是穩定劑和助熔劑，在玻璃結構成型時(shí)會(huì )增加纖維成型的硬化速度，提高玻璃纖維質(zhì)量。SiO2是E玻璃最重要的成分，是玻璃形成體，它幾乎是全部玻璃的基礎。當將氧化硅加熱到液態(tài)，然后進(jìn)行冷卻時(shí)它就形成玻璃。
硅灰石中主要成分是SiO2和CaO，其合量達到96%以上，其它含有少量的氧化鎂、氧化鋁、氧化鐵等氧化物，但都是玻璃所需要的成分。在玻璃中使用硅灰石的目的就是引入由于玻璃組成所需要的主要由葉臘石引入氧化硅不足的氧化硅，即全部替換石英砂。因為石英砂熔化溫度高，在2000度以上才開(kāi)始逐漸軟化；再一個(gè)是硬度大，達到7以上，在加工成45微米以下的微粉中常常含有大于250微米的顆粒，當玻璃通過(guò)漏板的漏嘴時(shí)原料中沒(méi)有被發(fā)現粗的石英顆粒不可能全部溶解，這些幾十微米的會(huì )引起斷頭。況且硅灰石本身就是一種助熔劑，且含有的SiO2以化合物形式存在易于與其他氧化物發(fā)生化學(xué)反應，另外硅灰石硬度（4-5）比石英砂硬度（7）小，容易加工。硅灰石為玻璃成型提供SiO2的同時(shí)，帶入部分氧化鈣，可以在玻璃配合料中減少石灰石用量，由于石灰石用量的減少降低了配合料中的CO2揮發(fā)，既提高了玻璃的轉化率，同時(shí)減少了窯爐中煙氣的排放，降低了窯爐熱耗。
二、硅灰石的質(zhì)量控制
表1 硅灰石質(zhì)量指標：
| 氧化物含量 |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
SiO2 |
Al2O3 |
粒度 |
燒失 |
| 采購指標 |
45±0.5 |
≤1.8 |
≤0.35 |
51±0.5 |
≤0.8 |
325目≤5.0 |
≤3.0 |
質(zhì)量控制點(diǎn)：
1、必須嚴格控制氧化鎂含量，因與透閃石伴生，透閃石中 MgO含量較高，且含有FeO,選礦時(shí)必須嚴格挑選。
2、硅灰石結晶習性：纖維狀或針狀、致密塊狀，兩種結晶結構的硅灰石在高溫熔化狀態(tài)一致的，但用作纖維原料的我認為致密快狀較好，呈纖維狀或針狀，長(cháng)度約是直徑的七倍，經(jīng)破碎研磨后仍具有針狀結構，粉料的流動(dòng)性較差。本公司在使用硅灰石過(guò)程中，曾多次發(fā)生堵塞螺旋喂料機事故，絞刀轉不動(dòng)，后調整下料開(kāi)度、助流錐流量、通過(guò)變頻器調整配料絞刀轉速，尤其精加料速度，后經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現纖維狀的顆粒占有30%以上，造成粉料的流動(dòng)性較差，精加料時(shí)，喂料機中料較多，絞刀轉速漫，絞刀之間的料造成擠壓，越擠壓越實(shí)，最后絞刀轉不動(dòng)，造成堵料。致密塊狀的礦石粉料成顆粒狀流動(dòng)好一些。最好使用致密狀的礦石加工的粉料。
3、因其特殊結構硅灰石加工粒度必須要細，控制到325目小于5%。
4、硅灰石成分波動(dòng)較大，最好批量礦石均化，批量加工，成分容易控制穩定。
三、硅灰石的使用
3.1 硅灰石發(fā)送、稱(chēng)量參數調整
根據硅灰石粉的特性和用量選擇一個(gè)合適的配合料料倉，清洗干凈，打入3-5噸料，調整螺旋鉸刀的精加料速度為50%。
3.2 配方調整
根據玻璃配方調整程序，引用硅灰石中的SiO2全部替換石英砂引入的SiO2，同時(shí)根據硅灰石引入的CaO調整石灰石的用量，保證玻璃組成不改變，配置一副配合料的重量不變（2.5噸/付）。由于硅灰石替代石英砂和部分石灰石，玻璃中含量少的成分變化有小變化，但保證理論計算粘度變化不超過(guò)1度。微量元素變化如COD值依靠芒硝來(lái)調整，保證配合料中的C/S比不變化。玻璃熔成率提高1-2%。
3.3 窯爐控制
由于硅灰石的引入窯爐可能會(huì )有幾個(gè)變化：
1、窯爐溫度：池底玻璃液溫度升高。
2、窯爐的泡沫層變?。ㄈ刍瘏^、鼓泡處）
開(kāi)始投料4小時(shí)后，關(guān)注窯爐的溫度變化，畫(huà)面上拉出監控溫度變化趨勢曲線(xiàn)，隨時(shí)進(jìn)行調整。注意監控空間溫度的變化。
投料10小時(shí)后，每2小時(shí)觀(guān)察窯內的泡沫層情況一次，并進(jìn)行記錄。
出現玻璃液溫度升高的情況，此時(shí)根據溫度趨勢及時(shí)降低天然氣用量。玻璃液溫度不能超過(guò)5-10度的波動(dòng)，尤其升溫。
替換期間會(huì )出現窯爐的泡沫層變薄，此時(shí)如果鼓泡較大時(shí)，及時(shí)降低鼓泡的流量，保持鼓泡泡徑。
四 實(shí)際應用效果
到目前本公司已經(jīng)使用硅灰石有幾個(gè)月了的時(shí)間了，沒(méi)有出現由于硅灰石的原因引起的作業(yè)波動(dòng)。在替換期間和替換后作業(yè)基本穩定。替換期間、替換后，從控制系統（MES）復制的產(chǎn)量、成絲率曲線(xiàn)圖：
 4.1 窯爐空間溫度
從空間溫度（表2）和玻璃夜溫度（表3），可以明顯看出在使用硅灰石后，玻璃液溫度上升以及空間溫度下降?？臻g溫度下降，能夠減少耐火材料的侵蝕以及延長(cháng)窯爐壽命。
表2 TE106空間溫度
表3 TE107玻璃液溫度
由于玻璃溫度升高，空間溫度下降，窯內燃氣量下降，窯內泡沫層較未使用生石灰時(shí)薄，燃氣用量呈下降趨勢，節能效果明顯。
五、結論
在生產(chǎn)玻璃纖維原料中使用硅灰石完全是有可能的，硅灰石本身具有助熔作用，主要成分是氧化硅和氧化鈣，替代氧化硅，降低玻璃熔制溫度，降低天然氣消耗，引入部分氧化鈣提高了玻璃的熔成率，熔成率提高1-2%，引入硅灰石后配合料價(jià)格有所提高，但斷頭率有所減少。最好使用致密塊狀的硅灰石，針狀或纖維狀的硅灰石加工的粉料流動(dòng)性要差一些，但在單純的熔化上區別不大。
作者：任建鋒 沈建軍 （邢臺金牛玻纖有限責任公司 新余市南方硅灰石有限公司 河北邢臺 054001）
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