Faktor-faktor proses utama yang memengaruhi peleburan kaca meluas melampaui tahap peleburan itu sendiri, karena dipengaruhi oleh kondisi pra-peleburan seperti kualitas bahan baku, perlakuan dan pengendalian pecahan kaca, sifat bahan bakar, bahan tahan api tungku, tekanan tungku, atmosfer, dan pemilihan bahan penjernih. Berikut adalah analisis rinci dari faktor-faktor tersebut:
ⅠPersiapan Bahan Baku dan Pengendalian Mutu
1. Komposisi Kimia Batch
SiO₂ dan Senyawa Refraktori: Kandungan SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, dan senyawa refraktori lainnya secara langsung memengaruhi laju peleburan. Kandungan yang lebih tinggi meningkatkan suhu peleburan yang dibutuhkan dan konsumsi energi.
Oksida Logam Alkali (misalnya, Na₂O, Li₂O): Mengurangi suhu leleh. Li₂O, karena jari-jari ionnya yang kecil dan elektronegativitasnya yang tinggi, sangat efektif dan dapat meningkatkan sifat fisik kaca.
2. Pra-Perlakuan Batch
Pengendalian Kelembapan:
Kelembapan Optimal (3%~5%): Meningkatkan pembasahan dan reaksi, mengurangi debu dan segregasi;
Kelembapan Berlebih: Menyebabkan kesalahan penimbangan dan memperpanjang waktu penjernihan.
Distribusi Ukuran Partikel:
Partikel Kasar yang Berlebihan: Mengurangi area kontak reaksi, memperpanjang waktu peleburan;
Partikel halus yang berlebihan: Menyebabkan aglomerasi dan adsorpsi elektrostatik, menghambat peleburan yang seragam.
3. Pengelolaan Pecahan Kaca
Pecahan kaca harus bersih, bebas dari kotoran, dan sesuai dengan ukuran partikel bahan baku segar untuk menghindari masuknya gelembung atau residu yang tidak meleleh.
II. Desain Tungkudan Sifat Bahan Bakar
1. Pemilihan Material Tahan Api
Ketahanan terhadap erosi suhu tinggi: batu bata zirkonium tinggi dan batu bata korundum zirkonium hasil peleburan listrik (AZS) harus digunakan di area dinding kolam, dasar tungku, dan area lain yang bersentuhan dengan cairan kaca, untuk meminimalkan kerusakan batu yang disebabkan oleh erosi kimia dan pengikisan.
Stabilitas termal: Mampu menahan fluktuasi suhu dan mencegah pengelupasan material tahan api akibat guncangan termal.
2. Efisiensi Bahan Bakar dan Pembakaran
Nilai kalor bahan bakar dan atmosfer pembakaran (oksidasi/reduksi) harus sesuai dengan komposisi kaca. Misalnya:
Gas Alam/Minyak Berat: Membutuhkan kontrol rasio udara-bahan bakar yang tepat untuk menghindari residu sulfida;
Peleburan Listrik: Cocok untuk peleburan presisi tinggi (misalnya,kaca optik) tetapi mengonsumsi lebih banyak energi.
ⅢOptimasi Parameter Proses Peleburan
1. Kontrol Suhu
Suhu Leleh (1450~1500℃): Peningkatan suhu sebesar 1℃ dapat meningkatkan laju pelelehan sebesar 1%, tetapi erosi bahan tahan api meningkat dua kali lipat. Keseimbangan antara efisiensi dan umur pakai peralatan sangat diperlukan.
Distribusi Suhu: Pengendalian gradien suhu di berbagai zona tungku (peleburan, pemurnian, pendinginan) sangat penting untuk menghindari pemanasan berlebih lokal atau residu yang tidak meleleh.
2. Atmosfer dan Tekanan
Atmosfer Pengoksidasi: Mendorong dekomposisi organik tetapi dapat memperintensifkan oksidasi sulfida;
Atmosfer Pereduksi: Menekan pewarnaan Fe³+ (untuk kaca tanpa warna) tetapi memerlukan penghindaran pengendapan karbon;
Stabilitas Tekanan Tungku: Tekanan positif ringan (+2~5 Pa) mencegah masuknya udara dingin dan memastikan penghilangan gelembung.
3. Bahan Penjernih dan Fluks
Fluorida (misalnya, CaF₂): Mengurangi viskositas lelehan dan mempercepat penghilangan gelembung;
Nitrat (misalnya, NaNO₃): Melepaskan oksigen untuk mendorong penjernihan oksidatif;
Fluks Komposit**: misalnya, Li₂CO₃ + Na₂CO₃, secara sinergis menurunkan suhu leleh.
IVPemantauan Dinamis Proses Peleburan
1. Viskositas dan Fluiditas Lelehan
Pemantauan waktu nyata menggunakan viskometer putar untuk menyesuaikan suhu atau rasio fluks guna mendapatkan kondisi pembentukan yang optimal.
2. Efisiensi Penghilangan Gelembung
Pengamatan distribusi gelembung menggunakan teknik sinar-X atau pencitraan untuk mengoptimalkan dosis zat penjernih dan tekanan tungku.
VMasalah Umum dan Strategi Perbaikan
| Masalah | Akar Penyebab | Solusi |
| Batu Kaca (Partikel yang Tidak Meleleh) | Partikel kasar atau pencampuran yang buruk | Optimalkan ukuran partikel, tingkatkan pencampuran awal. |
| Gelembung Sisa | Bahan penjernih yang tidak mencukupi atau fluktuasi tekanan | Tingkatkan dosis fluorida, stabilkan tekanan tungku. |
| Erosi Refrakter Parah | Suhu yang berlebihan atau bahan yang tidak sesuai | Gunakan batu bata dengan kandungan zirkonia tinggi, kurangi gradien suhu. |
| Garis dan Cacat | Homogenisasi yang tidak memadai | Perpanjang waktu homogenisasi, optimalkan pengadukan. |
Kesimpulan
Peleburan kaca merupakan hasil sinergi antara bahan baku, peralatan, dan parameter proses. Proses ini membutuhkan pengelolaan yang cermat terhadap desain komposisi kimia, optimasi ukuran partikel, peningkatan material tahan api, dan pengendalian parameter proses yang dinamis. Dengan menyesuaikan fluks secara ilmiah, menstabilkan lingkungan peleburan (suhu/tekanan/atmosfer), dan menggunakan teknik pemurnian yang efisien, efisiensi peleburan dan kualitas kaca dapat ditingkatkan secara signifikan, sementara konsumsi energi dan biaya produksi dapat dikurangi.
Waktu posting: 14 Maret 2025
