notícies

El bombolleig, una tècnica crítica i àmpliament utilitzada en l'homogeneïtzació forçada, té un impacte significatiu i complex en els processos d'afinació i homogeneïtzació del vidre fos. Aquí teniu una anàlisi detallada.

1. Principi de la tecnologia de bombolles

El bombolleig implica la instal·lació de múltiples files de bombollejadors (broquets) a la part inferior del forn de fusió (normalment a la darrera part de la zona de fusió o la zona d'afinació). S'injecta un gas específic, generalment aire comprimit, nitrogen o un gas inert, al vidre fos a alta temperatura de manera periòdica o contínua. El gas s'expandeix i puja a través del vidre fos, creant columnes de bombolles ascendents.

2. Impacte del bombolleig en el procés de clarificació (principalment positiu)

El bombolleig ajuda principalment a eliminar les bombolles de gas, aclarint així el vidre.

Promoure l'eliminació de bombolles

Efecte de succióUna zona de baixa pressió es forma arran de les grans bombolles ascendents, creant un "efecte de bombament". Això aspira, recull i fusiona eficientment petites microbombolles del vidre fos circumdant, transportant-les a la superfície per a la seva expulsió.

Solubilitat reduïda en gasosEl gas injectat, especialment el gas inert, pot diluir els gasos dissolts en el vidre fos (per exemple, SO₂, O₂, CO₂), reduint la seva pressió parcial. Això facilita l'exsolució dels gasos dissolts a les bombolles ascendents.

Supersaturació local reduïdaLes bombolles ascendents proporcionen una interfície gas-líquid ja feta, cosa que facilita que els gasos dissolts sobresaturats s'exsolguin i es difonguin a les bombolles.

Camí d'afinació escurçatLes columnes de bombolles ascendents actuen com a "vies ràpides", accelerant la migració dels gasos dissolts i les microbombolles cap a la superfície.

Disrupció de la capa d'escumaProp de la superfície, les bombolles ascendents ajuden a trencar la densa capa d'escuma que pot impedir l'expulsió del gas.

Possibles efectes negatius (requereixen control)

Introducció de noves bombollesSi els paràmetres de bombolla (pressió del gas, freqüència i puresa) no es controlen correctament o si els broquets estan bloquejats, el procés pot introduir noves bombolles petites i no desitjades. Si aquestes bombolles no es poden eliminar o dissoldre en la refinació posterior, es converteixen en defectes.

Selecció incorrecta de gasSi el gas injectat reacciona desfavorablement amb el vidre fos o els gasos dissolts, podria produir gasos o compostos més difícils d'eliminar, cosa que dificultaria el procés d'afinació.

3. Impacte del bombolleig en el procés d'homogeneïtzació (principalment positiu)

El bombollament millora significativament la barreja i l'homogeneïtzació de lavidre fos.

Convecció i agitació millorades

Circulació verticalA mesura que les columnes de bombolles pugen, la seva baixa densitat en comparació amb el vidre fos crea un fort flux ascendent. Per reposar el vidre ascendent, el vidre circumdant i inferior flueix horitzontalment cap a la columna de bombolles, creant un potentcirculació verticaloconveccióAquesta convecció forçada accelera considerablement la barreja horitzontal del vidre fos.

Barreja de cisallamentLa diferència de velocitat entre les bombolles ascendents i el vidre fos que l'envolta genera forces de cisallament, cosa que promou la barreja difusa entre capes de vidre adjacents.

Renovació de la interfícieL'agitació de les bombolles ascendents refresca contínuament les interfícies de contacte entre vidres de diferents composicions, millorant l'eficiència de la difusió molecular.

Disrupció de l'estratificació i les estriacions

La convecció forta trenca eficaçmentestratificació química o tèrmicaiestriacionscausat per diferències de densitat, gradients de temperatura o alimentació desigual. Incorpora aquestes capes al flux principal per a la barreja.

Això és especialment útil per eliminar"zones mortes"al fons del tanc, reduint la cristal·lització o la inhomogeneïtat severa causada per un estancament prolongat.

Millora de l'eficiència d'homogeneïtzació

En comparació amb la convecció natural o els fluxos de gradient de temperatura, la convecció forçada generada per bombolles té undensitat d'energia més alta i abast més ampliAixò escurça significativament el temps necessari per aconseguir el nivell d'homogeneïtat desitjat o una major uniformitat dins del mateix termini.

Possibles efectes negatius (requereixen atenció)

Erosió de materials refractarisEl flux d'alta velocitat de bombolles ascendents i la intensa convecció que indueixen poden causar una erosió i corrosió més fortes del fons del tanc i dels materials refractaris de les parets laterals, escurçant la vida útil del forn. Això també pot introduir productes d'erosió al vidre fos, creant noves fonts d'inhomogeneïtat (pedres, estries).

Interrupció dels patrons de fluxSi la disposició del punt de bombolla, la mida de la bombolla o la freqüència estan mal dissenyades, poden interferir amb la temperatura original i beneficiosa i els camps de flux naturals dins del tanc de fusió. Això podria crear noves regions o vòrtexs heterogènies.

4. Paràmetres clau de control per a la tecnologia de bombolles

Posició de bombollesNormalment a la darrera part de la zona de fusió (assegurant-se que les matèries primeres estiguin majoritàriament foses) i la zona d'afinació. La posició s'ha de triar per optimitzar els camps de flux i temperatura.

Selecció de gasLes opcions inclouen aire (de baix cost, però amb fortes propietats oxidants), nitrogen (inert) i gasos inerts com l'argó (millor inert, però car). L'elecció depèn de la composició del vidre, l'estat redox i el cost.

Mida de la bombollaL'ideal és produir bombolles més grans (de diversos mil·límetres a centímetres de diàmetre). Les bombolles petites pugen lentament, tenen un efecte de succió feble i és possible que no s'expulsin fàcilment, convertint-se en defectes. La mida de les bombolles es controla mitjançant el disseny del broquet i la pressió del gas.

Freqüència de bombollesEl bombolleig periòdic (per exemple, un cop cada pocs minuts) sovint és més eficaç que el bombolleig continu. Crea fortes pertorbacions alhora que permet que les bombolles s'expulsin i que el vidre s'estabilitzi. La intensitat (cabal de gas i pressió) ha d'anar a l'alçada de la profunditat i la viscositat del vidre.

Disseny de punts de bombollesDisposar diverses files en un patró esglaonat que cobreix tota l'amplada del tanc garanteix que la convecció arribi a tots els racons, evitant "zones mortes". Cal optimitzar l'espaiat.

Puresa del gasCal evitar impureses com la humitat o altres gasos per prevenir nous problemes.

En conclusió, el bombolleig és una tecnologia crucial que injecta gas al vidre fos per crear una forta circulació i agitació vertical. Això no només accelera significativament el procés d'afinació interna, ajudant a que les bombolles petites i grans es fusionin i siguin expulsades, sinó que també trenca eficaçment les capes químiques i tèrmiques no homogènies i elimina les zones mortes de flux. En conseqüència, millora considerablement l'eficiència d'homogeneïtzació i la qualitat del vidre. Tanmateix, un control estricte sobre paràmetres clau com la selecció de gas, la posició, la freqüència i la mida de les bombolles és essencial per evitar la introducció de nous defectes de les bombolles, l'agreujament de l'erosió refractària o la interrupció del camp de flux original. Per tant, tot i que té possibles inconvenients, el bombolleig és una tecnologia clau que es pot optimitzar per millorar significativament la fabricació de vidre.