Manchas negras en botellas de vidrio teñidas con polvo de cromita – Causas

La cromita (FeCr₂O₄) tiene un punto de fusión extremadamente alto (≈2180 °C). El vidrio de sílice-soda para botellas se funde a tan solo 1400–1550 °C . No se funde por completo; en su lugar, los iones Cr³⁺ se disuelven para dar color. Las partículas de gran tamaño retienen espinela de cromita sólida, lo que da lugar a manchas o cristales negros.

1. Tamaño excesivo de las partículas del polvo de cromita crudo (causa primaria más común)

• Presencia de partículas gruesas >100 μm : Solo la superficie de las partículas reacciona ligeramente, mientras que el núcleo interno no se disocia. Los granos residuales de espinela de cromita sólida forman manchas negras duras visibles. Tras el seccionamiento, se pueden observar núcleos de cromita sin reaccionar al microscopio.
• Para botellas típicas de color verde cerveza, se recomienda un tamiz de 325 mallas (≤45 μm) . Como mínimo, se requiere un tamiz de 200 mallas de paso completo (≤74 μm). El exceso de residuos de tamiz en polvo grueso o aglomerados provocará manchas negras de gran tamaño.
• Aglomeración del polvo: Los grumos provocados por la humedad no se pueden deshacer durante la mezcla por lotes, lo que da lugar a la formación de «partículas pseudogruesas» localmente y también a la creación de manchas negras.

2. Poca homogeneidad de la mezcla del lote y enriquecimiento local.

La proporción de adición de polvo de cromita es baja (generalmente entre 0,2 y 0,6 %). Un tiempo de mezclado insuficiente, un mezclador de baja eficiencia o la estratificación causada por la gran diferencia de densidad entre las materias primas provocan la concentración localizada de polvo de cromita. Las partículas superpuestas no se disocian durante la fusión y producen manchas negras u oscuras.

3. Proceso de fusión inadecuado

1. Temperatura baja del horno o tiempo de fusión insuficiente para la pila de material fundido : La capa inferior se funde rápidamente, mientras que la capa superior tiene un tiempo de residencia corto. La cromita no se disocia lo suficiente. Una temperatura insuficiente en la salida y en el antehorno introduce partículas sin disolver en el proceso de conformado.
2. Atmósfera reductora : La falta de oxígeno dentro del horno o el exceso de polvo de carbono provocan una fuerte reducción localizada. Esto altera el color y precipita hierro metálico y cromo de baja valencia, formando manchas negras metálicas. Para la coloración de la cromita, debe mantenerse una atmósfera oxidante; se puede añadir una pequeña cantidad de nitrato de sodio como oxidante.
3. Convección y agitación insuficientes del vidrio: Las partículas no disueltas no tienen tiempo suficiente para ser erosionadas y disueltas por el vidrio fundido.

4. Manchas negras extrañas introducidas por impurezas.

• Las impurezas de alto punto de fusión asociadas naturalmente al polvo de cromita, como la ganga gruesa, la magnetita, las limaduras de hierro metálico y las impurezas de minerales pesados, también forman manchas negras. Controle las impurezas de SiO₂, CaO y hierro elemental en el polvo de cromita.
• Desprendimiento de material refractario del horno: Fragmentos de ladrillo de cromo-magnesia y material refractario que se introducen en el vidrio fundido. Las características microscópicas de estas manchas negras difieren de las piedras de cromita procedentes de las materias primas; el seccionamiento permite distinguirlas.
• Metales e impurezas refractarias procedentes del vidrio reciclado.

Método de identificación rápida

1. Tras el pulido, quedan manchas negras duras → partículas de espinela de cromita sin fundir (problema de tamaño de partícula del polvo de cromita)
2. Manchas negras acompañadas de pequeñas burbujas y textura suave → principalmente hierro metálico precipitado causado por una atmósfera reductora
3. Aumento repentino de manchas negras justo después del cambio de lote o de polvo de mineral → verificación prioritaria del residuo del tamiz y la distribución del tamaño de partícula del polvo de mineral

Acciones correctivas correspondientes

1. Polvo de cromita: Se utiliza polvo de cromita de malla 325, especialmente diseñado para vidrio . Se controla rigurosamente el residuo del tamiz, se analiza la distribución del tamaño de partícula y se eliminan las partículas de más de 100 μm. El polvo debe mantenerse libre de humedad y se deben romper los aglomerados.
2. Mezcla por lotes: Prolongue el tiempo de mezclado para asegurar la homogeneidad y evitar la estratificación.
3. Fusión: Estabilizar la temperatura del horno y garantizar un tiempo de refinado y mantenimiento suficiente; mantener una atmósfera oxidante y evitar un exceso de reductor de carbono.
4. Pretratar el vidrio reciclado para eliminar el hierro y las impurezas; inspeccionar periódicamente el desprendimiento del material refractario del horno.