Faktor-faktor proses utama yang memengaruhi peleburan kaca melampaui tahap peleburan itu sendiri, karena dipengaruhi oleh kondisi pra-peleburan seperti kualitas bahan baku, perlakuan dan pengendalian cullet, sifat bahan bakar, material tahan api tungku, tekanan tungku, atmosfer, dan pemilihan agen pemurnian. Berikut adalah analisis terperinci dari faktor-faktor tersebut:
ⅠPersiapan Bahan Baku dan Kontrol Kualitas
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 akan meningkatkan suhu leleh dan konsumsi energi yang dibutuhkan.
Oksida Logam Alkali (misalnya, Na₂O, Li₂O): Menurunkan suhu leleh. Li₂O, karena jari-jari ioniknya yang kecil dan elektronegativitasnya yang tinggi, sangat efektif dan dapat meningkatkan sifat fisik kaca.
2. Pra-Perlakuan Batch
Kontrol Kelembaban:
Kelembaban Optimal (3%~5%): Meningkatkan pembasahan dan reaksi, mengurangi debu dan segregasi;
Kelembaban Berlebih: Menyebabkan kesalahan penimbangan dan memperpanjang waktu pemurnian.
Distribusi Ukuran Partikel:
Partikel Kasar Berlebihan: Mengurangi area kontak reaksi, memperpanjang waktu peleburan;
Partikel Halus yang Berlebihan: Menyebabkan penggumpalan dan penyerapan elektrostatik, sehingga menghambat pelelehan yang seragam.
3. Manajemen Cullet
Pecahan harus bersih, bebas dari kotoran, dan sesuai dengan ukuran partikel bahan baku segar untuk menghindari timbulnya gelembung atau residu yang tidak meleleh.
2. Desain Tungkudan Properti Bahan Bakar
1. Pemilihan Material Tahan Api
Tahan terhadap erosi suhu tinggi: batu bata zirkonium tinggi dan batu bata zirkonium korundum elektrofusi (AZS) harus digunakan di area dinding kolam, dasar tungku dan area lain yang bersentuhan dengan cairan kaca, untuk meminimalkan cacat batu yang disebabkan oleh erosi dan pengikisan kimia.
Stabilitas termal: Tahan terhadap fluktuasi suhu dan hindari keretakan refraktori 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: Memerlukan 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.
3Optimasi Parameter Proses Peleburan
1. Kontrol Suhu
Suhu Leleh (1450~1500℃): Peningkatan suhu sebesar 1℃ dapat meningkatkan laju lebur sebesar 1%, tetapi erosi refraktori akan berlipat ganda. Keseimbangan antara efisiensi dan masa pakai peralatan sangat penting.
Distribusi Suhu: Kontrol gradien di berbagai zona tungku (peleburan, pemurnian, pendinginan) sangat penting untuk menghindari panas berlebih lokal atau residu yang tidak meleleh.
2. Atmosfer dan Tekanan
Atmosfer Pengoksidasi: Meningkatkan dekomposisi organik tetapi dapat mengintensifkan oksidasi sulfida;
Mengurangi Atmosfer: Menekan pewarnaan Fe³+ (untuk kaca tak berwarna) tetapi mengharuskan menghindari pengendapan karbon;
Stabilitas Tekanan Tungku: Tekanan positif sedikit (+2~5 Pa) mencegah masuknya udara dingin dan memastikan penghilangan gelembung.
3. Agen Penjernih dan Fluks
Fluorida (misalnya, CaF₂): Mengurangi viskositas lelehan dan mempercepat penghilangan gelembung;
Nitrat (misalnya, NaNO₃): Melepaskan oksigen untuk mendorong pemurnian 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 untuk kondisi pembentukan yang optimal.
2. Efisiensi Penghilangan Gelembung
Pengamatan distribusi gelembung menggunakan teknik sinar-X atau pencitraan untuk mengoptimalkan dosis bahan pemurnian dan tekanan tungku.
ⅤMasalah Umum dan Strategi Perbaikan
| Masalah | Akar Penyebab | Solusinya |
| Batu Kaca (Partikel yang Tidak Meleleh) | Partikel kasar atau pencampuran yang buruk | Optimalkan ukuran partikel, tingkatkan pra-pencampuran |
| Gelembung Sisa | Agen pemurnian tidak mencukupi atau fluktuasi tekanan | Meningkatkan dosis fluoride, menstabilkan tekanan tungku |
| Erosi Refraktori Parah | Suhu yang berlebihan atau bahan yang tidak cocok | Gunakan batu bata zirkonia tinggi, kurangi gradien suhu |
| Goresan dan Cacat | Homogenisasi yang tidak memadai | Memperpanjang waktu homogenisasi, mengoptimalkan pengadukan |
Kesimpulan
Peleburan kaca merupakan hasil sinergi antara bahan baku, peralatan, dan parameter proses. Hal ini membutuhkan manajemen yang cermat dalam desain komposisi kimia, optimasi ukuran partikel, peningkatan material refraktori, dan kontrol parameter proses yang dinamis. Dengan penyesuaian fluks secara ilmiah, stabilisasi lingkungan peleburan (suhu/tekanan/atmosfer), dan penerapan teknik pemurnian yang efisien, efisiensi peleburan dan kualitas kaca dapat ditingkatkan secara signifikan, sekaligus mengurangi konsumsi energi dan biaya produksi.
Waktu posting: 14-Mar-2025
