技术探索
浮法玻璃锡槽硫化物产生原因及治理方法
浮法玻璃锡槽的污染物主要有氧化亚锡和硫化亚锡。氧化亚锡和硫化亚锡对玻璃成形十分不利,可能造成掉落物、沾锡、擦伤、彩虹和小波纹等缺陷,从而影响玻璃质量。此外锡槽出口过渡辊处的二氧化硫除了进入锡槽生成硫化亚锡外,还会对环境造成污染。
1、硫化亚锡产生因素及危害
硫或含硫物质与锡液接触会生成多种硫化物,以硫化亚锡为主,价态在不同条件下相互转换。硫化亚锡在272~857℃会溶于锡液中,高于857℃时会飘在锡液面上,影响玻璃质量。硫在高温下的挥发性极强,大约是氧的10倍,是锡挥发物的主要来源。
硫化亚锡产生的因素很多,主要有以下几种:
(1)芒硝含率高浮法玻璃配合料中一般加入芒硝,芒硝在配合料中引入NaO,一是促进玻璃熔化,起助熔剂作用;二是澄清过程不可缺少的原料,起澄清剂的作用。当芒硝含量过高时会造成配合料硫过高。芒硝含率过高,熔化时在玻璃液的表面产生过量的硝水。
(2)燃料带入浮法玻璃熔窑的燃料通常为天燃气、重油或煤气。尤其煤气和重油燃料中含有一定量硫的成分。燃料含硫量过高,还可能造成对碹砖的冲击及侵蚀。
(3)过渡辊二氧化硫带入锡灰附着在过渡辊上,会造成过渡辊凹凸不平,从而在玻璃下表面造成划伤或凹痕,影响到玻璃质量。通过加入二氧化硫,凹痕得到缓解。但一部分二氧化硫会扩散到锡槽,大部分会扩散到周围环境,造成环境污染。
2、常用硫化物处理办法
如图1所示,硫从玻璃中析出并溶解在锡液中形成硫化亚锡,硫化亚锡在高温下汽化进入保护气氛中并冷凝在锡槽顶盖、硅碳棒、保护气孔或水包上,在有H的情况下,还会被H还原成单质锡:SnS + H2---Sn + H2S,单质锡在受热条件下会掉到玻璃板上表面形成顶部掉锡缺陷。因此必须从源头上对硫化物进行解决。

图1 锡槽罩顶硫化亚锡附着示意图
2.1 原料和燃料控制
(1)通过减少配合料芒硝用量和减少使用高硫燃料解决玻璃液带入硫化物芒硝作为澄清剂广泛应用于玻璃行业。过量的芒硝会产生硝泡,同时会对耐火材料造成侵蚀。因此,在满足澄清效果的前题下,尽量减少芒硝的用量。
(2)使用含硫量低的清洁能源国内大部分平板玻璃生产企业采用重油为燃料,少部分采用了天然气、煤制气、甚至石油焦。由于燃料的多样性,不同窑炉的污染物排放有较大区别。见表1。

表1 平板玻璃窑炉烟气各污染物原始排放浓度(标况,8%O2)
从表1可见,不同燃料产生的二氧化硫浓度有很大不同。采用天然气做燃料不但减少二氧化硫初始浓度,减少环境污染,也会减少玻璃液中硫的含量,对生产有利。
2.2 安装并打开锡槽前部导流管
大多数玻璃液中气体的挥发是在3贝前形成的,故应在1~3贝上加强排气,将有害气体排出。在1贝处安装导流管,在满足槽压的情况下,尽可能地从导流管多排气,将含硫气体通过导流管排出。通过定期清理,并保证导流管畅通。
2.3 加强流道闸板密封
如果锡槽流道处的闸板密封不好,锡槽气体有可能进入锡槽闸板处,氧化亚锡会被氧化成锡石,随着闸板的上下运动掉落在玻璃板上形成缺陷。
2.4加强过渡辊处二氧化硫的控制
(1)过渡辊二氧化硫使用要合理,并尽可能少用。一般50 L/h以下。使用位置尽可能靠后,放在第二过渡辊和第三过渡辊之间,减少二氧化硫进入锡槽。
(2)在第一道过渡辊下侧增加密封装置。锡槽出口尽量采用加厚软档帘,第一过渡辊下部石墨密封装置要尽量靠近过渡辊下沿,保证槽压的同时减少了二氧化硫从玻璃板下部反串进锡槽。锡槽出口密封装置示意图见图2。

图2 锡槽出口密封装置
(3)锡槽出口下部增加氮气气封。为了能尽可能地阻挡外部气体进入锡槽,在锡槽出口应增加高温氮气气封(图2),氮气为惰性气体,可适当阻挡外部气体进入。
(4)打开锡槽尾部导流管。在最后一贝安装导流管,将含硫气体通过导流管排出。通过定期清理,保证导流管畅通。
2.5 定期吹扫锡槽
定期清理水包。将水包抽出并对水包上附着的硫化物进行清理。把罩顶暴露在热玻璃板是保持罩顶干净的较佳办法。因此,清理后最好更换水包穿入位置,避免罩的某些位置变成严重污染区。吹扫锡槽视锡槽污染情况决定,一般为一月一次。吹扫采用高压氮气。高压氮气从氮气枪中喷出,吹罩顶、硅碳棒和保护气孔等处,将锡槽液化的氧化亚锡及硫化亚锡吹掉。吹扫锡槽时也要将水包清理干净。污染较严重的锡槽还要在高压氮气里加入氯气,氯气和氢气及硫化亚锡反应生成氯化锡,影响到锡的表面张力,更容易掉下来,清理会更彻底。
2.6 加强锡槽槽压
通过加强边封密封,锡槽前部及后部密封,使锡槽槽压增高,有利于防止外部气体进入锡槽,从而减少锡的化合物产生。
3、二氧化硫回收再利用
二氧化硫冷凝再利用方法需要有冷凝剂。浮法玻璃厂大多数采用自产液氮作为冷凝剂使用。利用二氧化硫的沸点是-10℃和深冷制氮的液氮温度为-196℃的特点,可以很方便的利用液氮对二氧化硫进行冷凝处理,对二氧化硫进行环保回收。冷凝法去除过渡辊二氧化硫工艺流程图见图3。

图3 冷凝法去除过渡辊二氧化硫工艺流程图
如图3所示,在锡槽出口过渡辊处安装收尘罩并进行局部收取二氧化硫等气体。收尘罩位于玻璃的上部及侧部,高压风机将二氧化硫和附近的空气、氮气及氢气等气体进行收集,通过管路导入到冷凝塔。
冷凝塔为盘管形式压力容器,内为盘管结构。液态氮气从容器通过,通过收尘罩搜集的气体从盘管通过。盘管里的气体在低温下发生物理变化,二氧化硫冷凝成液态,其它气体以气体形式排出。冷凝后的液态二氧化硫在重力作用下流到储存槽,通过储存槽收集并进行灌装。采取这种办法较好地解决了二氧化硫对锡槽及环境的污染。
4、结语
通过对锡槽硫化物从源头到生产过程中进行控制及处理,减少锡槽锡液污染,提高玻璃质量,尤其是利用浮法玻璃厂具有低温液氮的便利条件,采取冷凝方法冷凝并回收再利用二氧化硫,解决了硫化物对锡槽及外部环境的污染问题。
(玻璃熔窑)