摘要 研究了电石渣替代方解石、白云石用于生产钠钙瓶罐玻璃，并对经济效益进行了初步分析。实验结果表明：电石渣可以全部替代方解石和白云石用于熔制钠钙瓶罐玻璃，具有较好的经济效益和社会效益。
关键词 电石渣 瓶罐玻璃 替代 效益
1引言
电石渣是工业生产乙炔、聚氯乙烯、聚乙烯醇等产品排放的废渣，每生产1 t电石约产生1.2 t电石渣。电石渣呈碱性，不加以处理，将污染环境。目前，电石渣多用于生产水泥，本试验对电石渣用于生产钠钙瓶罐玻璃进行了研究。
2实验研究
2.1 原料
电石渣：取自贵州有机化工厂。含水约30％，经烘干后备用。
硅 砂：取自贵阳青岩。
白云石：取自贵州惠水。
长石、萤石、纯碱、硝酸钠等：取自贵阳第二玻璃厂。
各原料化学成分及电石渣物理性质分别见表1和表2。
2.2 玻璃成分设计
因研究对象主要是电石渣在酒瓶类瓶罐玻璃生产中的应用，并考虑生产厂家采用自动滴料的行列式制瓶机吹—吹法成形，且希望在配合料中尽可能多加
表1 原料化学成份 (%)
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原 料 SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 Na2O MgO CaF2 As2O3 Sb2O3 水份 |
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硅 砂 98.76 0.28 0.031 0.77 0.28 0.66
长 石 73.94 19.96 0.19 0.55 — 0.85
纯 碱 58.48 1.76
萤 石 62.40 87.00 0.38
硝酸钠 36.50
电石渣1)5.26 65.59 2.37 0.60 0.87
砷锑粉 36.20 60.50 |
1) 电石渣配料前烘干。
表2 电石渣的物理性质
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原始水分 密度 细度(%) 颗粒组成（%）
(%) (4900孔筛余） > 0.1mm > 0 .1～0.0.5mm > 0.05～0.01mm < 0.01mm |
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92～93 2.2～2.4 4～6 4.5 15～18 60～78 6～7 |
表3 玻 璃 组 成 (%)
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样品编号 SiO2 CaO Al2O3 Na2O MgO |
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1# 72.45 7.39 2.75 14.80 2.52
2# 70.45 9.00 2.75 16.48 0.91 |
表4 配合料组成 (%)
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样品编号 硅砂 长石 纯碱 电石渣 萤石 硝酸钠 砷锑粉 |
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1# 55.74 9.77 20.21 11.89 0.99 1.40 0.60
2# 52.80 9.58 23.41 11.64 0.97 1.60 1.20 |
电石渣，据此要求，设计2种玻璃成分见表3。选用萤石作助熔剂，砷锑粉和硝酸钠作澄清剂。相应的玻璃配合料组成见表4。2组配合料中CaO均全部由电石渣引入，并分别外加20%的碎玻璃。
2.3 玻璃的熔制
将烘干后的电石渣与其它配合料仔细混合均匀，加入预热至约300℃的刚玉坩埚中，入硅钼棒电炉中继续升温熔炼。根据文献[1]，考虑到在有碳酸钙和碳酸钠组成的配合料中，有如下反应：
电石渣代替碳酸钙后，上述反应随之减少。当CaO全部用电石渣引入后，低温时只有下述反应：
低温阶段硅酸盐固相反应程度相应减弱，玻璃的澄清可能趋于缓慢。且由于几乎没有CaNa2(CO3)2等一类的低共熔物生成，使配合料的熔化有可能趋于困难，故而实验时选取的玻璃熔制温度高，保温时间较长，分别按熔制温度为1450℃保温4h和5h、1500℃保温4h和5h进行对比实验。
熔制过程中通过挑料拉丝进行比较，观察玻璃的熔制情况。玻璃的熔制情况的观察结果见表4和表5。
熔制好的玻璃浇注成型，成型规格为400mm×200mm，厚度约5mm，成型情况良好。玻璃脱模后立即送入温度控制在580℃的马弗炉中退火。
表5 1450℃时玻璃的熔制情况
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配合料 玻璃的熔制情况 玻璃的熔制情况
编 号 （1450℃、保温2h） （1450℃、保温5h） |
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玻璃无色，粘度大，气泡多，
1# 泡径大，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，
玻璃中有明显条纹。
玻璃无色，粘度、气泡量及泡径较
2# 1#小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，玻
璃中有较明显条纹。 |
玻璃无色，粘度较大，气泡较多且泡径较小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，玻璃中有较明显条纹。
玻璃无色，粘度较小，气泡较少且泡径较小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，玻璃中有较明显条纹。 |
由表4及表5结果可见，熔制温度偏低、保温时间偏短时的玻璃熔制效果较差；同样条件下，2#样玻璃的熔制质量比1#样好。
工业生产中熔制玻璃是在玻璃池窑中进行，玻璃液在池窑中的流动翻滚有
利于气泡的排出，而本实验的玻璃熔制试验是在实验室高温试验炉中进行，玻璃液基本上是静止的，气泡的排出主要靠自身浮力，所以玻璃液中残存气泡较多。如果熔制温度偏低和保温时间偏短，Na2O和澄清剂含量偏少，势必进一步加剧玻璃熔制质量差的结果。
表6 1500℃时玻璃的熔制情况
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配合料 玻璃的熔制情况 玻璃的熔制情况
编 号 （1500℃、保温2h） （1500℃、保温5h） |
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玻璃无色，粘度较小，气泡较少、
1# 泡径较小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，
玻璃中有条纹。
玻璃无色，粘度小，气泡少、泡
2# 径小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，玻
璃中有很少条纹。 |
玻璃无色，粘度小，气泡少且泡径小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，玻璃中有较少条纹。
玻璃无色，粘度很小，基本无气泡且泡径小，无浮渣，玻璃液侵蚀坩埚，玻璃中基本无条纹。 |
1.4 玻璃的理化性能分析及讨论
本实验采用与工厂瓶罐玻璃产品进行对比试验的方法测定了2#样品玻璃的密度、透光率和化学稳定性。密度的测定采用比重法，透光率用722G型分光光度计测定，化学稳定性采用粉末法，通过测定耐酸性（1mol/L的HCl中煮沸3h）、耐碱性（1N的NaOH中煮沸3h）和耐水性来评定。对比玻璃样品取自贵阳第二玻璃厂。测定结果见表5。
表7 样 品 玻 璃 的理 化 性 能
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样品
编号 |
耐酸性（%） 耐碱性（%） 耐水性（mg/g） 密度（g/cm3） 透光率（%） |
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样品 对比样 样品 对比样 样品 对比样 样品 对比样 样品 对比样 |
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2# 0.430 0.246 2.726 2.100 0.1271 0.1550 2.4035 2.4600 85.00 86.00 |
由表6数据可见，样品玻璃和对比玻璃的各测定结果差异不是太大，样品玻璃的耐酸性、耐碱性测定数据略高于对比玻璃，耐水性测定数据略低于对比玻璃，但仍符合相关标准要求。之所以如此，估计与玻璃组成有关。考虑到玻璃的熔制是在实验室试验电炉内进行，2#样玻璃成份中Na2O含量高达16.8%，实际生产中可以适当降低Na2O含量，从而提高玻璃的化学稳定性。此外，从密度测定结果推测，由于熔制和成型操作、控制的差异，使得样品玻璃内部结构相对松散，比重小，填充粒子的配位状态不规则，侵蚀溶液容易渗透到松散的结构中，导致样品玻璃更容易被侵蚀，故而测定结果偏高。
3 经济效益初步分析
初步估算，加工好的电石渣到厂价约为60元／t，加工好的方解石到厂价约为90元／t。生产1t普白料瓶罐玻璃耗电石渣0.137t，合8.22元，若CaO全部由方解石引入需耗方解石约为0.17t，合15.30元，可见，若以电石渣全部替代方解石用于生产普白料瓶罐玻璃可节省原料费用约为7.08元／t。电石渣中几乎不含对玻璃生产有害的Fe2O3等杂质，可用于生产高白料玻璃，若按高白料玻璃计算效益更为可观。而电石渣的资源化利用，既治理污染，又保护环境，所产生的社会效益更是不言而喻。
4 结语
(1) 电石渣可以全部替代方解石和白云石等原料用于熔制钠钙普通瓶罐玻璃。
(2) 在实验室条件下，玻璃中CaO全部由电石渣引入时，玻璃的化学稳定性有所下降，但仍符合要求。实际生产中可以通过调整玻璃组成来提高化学稳定性。
(3) 在瓶罐玻璃生产中利用电石渣，治理污染，保护环境，具有较好的环境效益、经济效益和社会效益。
5 参考文献
1 西北轻工业学院.玻璃工艺学.北京:中国轻工业出版社,1997.
2 印祥生等.磷渣在熔制钠钙玻璃中的研究.玻璃与搪瓷,1989(3):33～38.
3 南京玻璃纤维研究设计院,玻璃测试技术编写组.玻璃测试技术.北京:中国建筑工业出版社,1987.
第一作者曹建新，男，1956年生，1982年毕业于贵州工学院化工系，副教授。本文作者还有邱华、吴学恒、张先英。
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