ştiri

Barbotarea, o tehnică critică și utilizată pe scară largă în omogenizarea forțată, are un impact semnificativ și complex asupra proceselor de finificare și omogenizare a sticlei topite. Iată o analiză detaliată.

1. Principiul tehnologiei de bule

Barbotarea implică instalarea mai multor rânduri de barbotoare (duze) în partea de jos a cuptorului de topire (de obicei în ultima parte a zonei de topire sau în zona de afinare). Un gaz specific, de obicei aer comprimat, azot sau un gaz inert, este injectat în sticla topită la temperatură înaltă într-un mod periodic sau continuu. Gazul se extinde și se ridică prin sticla topită, creând coloane de bule ascendente.

2. Impactul barbotajului asupra procesului de limpezire (în principal pozitiv)

Barbotarea ajută în principal la eliminarea bulelor de gaz, clarificând astfel sticla.

Promovarea eliminării bulelor

Efect de aspirațieO zonă de joasă presiune se formează în urma bulelor mari, în ascensiune, creând un „efect de pompare”. Acesta atrage, adună și îmbină eficient microbulele minuscule din sticla topită din jur, transportându-le la suprafață pentru a fi expulzate.

Solubilitate redusă în gazGazul injectat, în special gazul inert, poate dilua gazele dizolvate în sticla topită (de exemplu, SO₂, O₂, CO₂), reducând presiunea parțială a acestora. Acest lucru facilitează exdizolvarea gazelor dizolvate în bulele care cresc.

Suprasaturație locală redusăBulele în ascensiune oferă o interfață gaz-lichid predefinită, facilitând exdizolvarea și difuzia gazelor dizolvate suprasaturate în bule.

Cale de finisare scurtatăColoanele de bule în ascensiune acționează ca „căi rapide”, accelerând migrarea gazelor dizolvate și a microbulelor spre suprafață.

Întreruperea stratului de spumăAproape de suprafață, bulele care se ridică ajută la spargerea stratului dens de spumă care poate împiedica expulzarea gazului.

Efecte negative potențiale (necesită control)

Introducerea de noi buleDacă parametrii de barbotare (presiunea gazului, frecvența și puritatea) sunt controlați necorespunzător sau dacă duzele sunt blocate, procesul poate introduce bule noi, mici, nedorite. Dacă aceste bule nu pot fi îndepărtate sau dizolvate în procesul de limpezire ulterioară, ele devin defecte.

Selectarea necorespunzătoare a gazuluiDacă gazul injectat reacționează nefavorabil cu sticla topită sau cu gazele dizolvate, ar putea produce gaze sau compuși mai dificil de îndepărtat, împiedicând procesul de finificare.

3. Impactul barbotajului asupra procesului de omogenizare (în principal pozitiv)

Barbotarea îmbunătățește semnificativ amestecarea și omogenizareasticlă topită.

Convecție și agitație îmbunătățite

Circulație verticalăPe măsură ce coloanele cu bule se ridică, densitatea lor scăzută în comparație cu sticla topită creează un flux ascendent puternic. Pentru a reface sticla care se ridică, sticla din jur și cea de la bază curg orizontal spre coloana cu bule, creând un flux puternic...circulație verticalăsauconvecțieAceastă convecție forțată accelerează considerabil amestecarea orizontală a sticlei topite.

Amestecare prin forfecareDiferența de viteză dintre bulele în ascensiune și sticla topită din jur generează forțe de forfecare, promovând amestecarea difuzivă între straturile adiacente de sticlă.

Reînnoirea interfețeiAgitația produsă de bulele în ascensiune reîmprospătează continuu interfețele de contact dintre sticla cu compoziții diferite, îmbunătățind eficiența difuziei moleculare.

Întreruperea stratificării și striațiilor

Convecția puternică descompune eficientstratificare chimică sau termicăşistriațiicauzate de diferențe de densitate, gradienți de temperatură sau alimentare neuniformă. Acesta încorporează aceste straturi în fluxul principal pentru amestecare.

Acest lucru este util în special în eliminarea„zone moarte”pe fundul rezervorului, reducând cristalizarea sau neomogenitatea severă cauzată de stagnarea prelungită.

Eficiență îmbunătățită a omogenizării

Comparativ cu convecția naturală sau cu fluxurile cu gradient de temperatură, convecția forțată generată de barbotare are undensitate energetică mai mare și rază de acțiune mai largăAcest lucru scurtează semnificativ timpul necesar pentru a atinge un nivel dorit de omogenitate sau pentru a obține o uniformitate mai mare în același interval de timp.

Efecte negative potențiale (necesită atenție)

Eroziunea materialelor refractareCurgerea rapidă a bulelor ascendente și convecția intensă pe care o induc pot provoca eroziuni și coroziuni mai puternice ale fundului rezervorului și ale materialelor refractare din pereții laterali, scurtând durata de viață a cuptorului. Acest lucru poate introduce, de asemenea, produse de eroziune în sticla topită, creând noi surse de neomogenitate (pietre, striații).

Întreruperea modelelor de fluxDacă amplasarea punctului de fierbere, dimensiunea bulelor sau frecvența sunt proiectate necorespunzător, acestea pot interfera cu câmpurile originale, benefice de temperatură și de curgere naturală din interiorul rezervorului de topire. Acest lucru ar putea crea noi regiuni neomogene sau vârtejuri.

4. Parametri cheie de control pentru tehnologia de barbotare

Poziția cu buleDe obicei, în ultima parte a zonei de topire (asigurându-se că materiile prime sunt în mare parte topite) și în zona de afinare. Poziția trebuie aleasă pentru a optimiza câmpurile de curgere și temperatură.

Selectarea gazuluiOpțiunile includ aer (cost redus, dar proprietăți oxidante puternice), azot (inert) și gaze inerte precum argonul (cea mai bună inerție, dar scump). Alegerea depinde de compoziția sticlei, starea redox și cost.

Dimensiunea buleiIdealul este să se producă bule mai mari (de câțiva milimetri până la centimetri în diametru). Bulele mici se ridică încet, au un efect de aspirație slab și este posibil să nu fie expulzate cu ușurință, devenind defecte. Dimensiunea bulelor este controlată de designul duzei și de presiunea gazului.

Frecvența de ebullițieBarbotarea periodică (de exemplu, o dată la câteva minute) este adesea mai eficientă decât barbotarea continuă. Aceasta creează perturbări puternice, permițând în același timp expulzarea bulelor și stabilizarea sticlei. Intensitatea (debitul de gaz și presiunea) trebuie adaptată la grosimea și vâscozitatea sticlei.

Aspectul punctului de bulgăreAranjarea mai multor rânduri într-un model eșalonat care acoperă întreaga lățime a rezervorului asigură că convecția ajunge în toate colțurile, prevenind „zonele moarte”. Spațierea trebuie optimizată.

Puritatea gazuluiImpuritățile precum umezeala sau alte gaze trebuie evitate pentru a preveni apariția unor noi probleme.

În concluzie, barbotarea este o tehnologie crucială care injectează gaz în sticla topită pentru a crea o circulație verticală puternică și o agitație. Aceasta nu numai că accelerează semnificativ procesul intern de finificare, ajutând bulele mici și mari să se îmbine și să fie expulzate, dar și descompune eficient straturile chimice și termice neomogene și elimină zonele inactive de curgere. În consecință, îmbunătățește considerabil eficiența omogenizării și calitatea sticlei. Cu toate acestea, controlul strict asupra parametrilor cheie, cum ar fi selecția gazului, poziția, frecvența și dimensiunea bulelor, este esențial pentru a evita introducerea de noi defecte ale bulelor, agravarea eroziunii refractare sau perturbarea câmpului de curgere original. Prin urmare, deși are potențiale dezavantaje, barbotarea este o tehnologie cheie care poate fi optimizată pentru a îmbunătăți semnificativ fabricarea sticlei.