Bột cromit có màu xanh ô liu chủ yếu do Cr³⁺ . Khi chuyển hóa thành Cr²⁺ , màu sắc chuyển sang xám xanh. Cromit tự nhiên chứa sắt đi kèm. Năm nguyên nhân chính gây ra sự khác biệt về màu sắc là: hàm lượng Cr₂O₃, hàm lượng Fe₂O₃, môi trường lò nung, độ mịn của bột và độ đồng nhất khi trộn nguyên liệu.
Nhận diện hiện tượng nhanh chóng
- Màu sắc thay đổi giữa các mẻ sản xuất → Sự khác biệt về hàm lượng Cr₂O₃ hoặc thành phần khoáng chất.
- Trong cùng một lò nung, sản phẩm có thể có màu vàng lục ở một mặt và màu xám xanh ở mặt kia → Sự dao động của môi trường oxy hóa-khử (vấn đề thường gặp nhất)
- Các đốm hoặc vệt cục bộ trong cùng một mẻ → Độ mịn của bột không đủ, trộn không đều, tan chảy không hoàn toàn
I. Điều chỉnh nguyên liệu thô (Kiểm soát ưu tiên. Biến động thành phần khoáng chất của bột cromit là yếu tố kích hoạt số 1)
Cố định các thông số kỹ thuật và thực hiện kiểm tra đầu vào đối với bột cromit . Các chỉ số chính cần theo dõi: Cr₂O₃, tổng lượng sắt (Fe₂O₃), kích thước hạt và độ ẩm. Không chỉ tập trung vào Cr₂O₃ đơn thuần.
- Thành phần hóa học: Cr₂O₃: 44-46%; Fe₂O₃: 26-28%. Hàm lượng sắt trực tiếp quyết định độ đậm nhạt của màu vàng. Hàm lượng Fe cao hơn tạo ra màu vàng ô liu đậm hơn; hàm lượng Fe thấp hơn tạo ra màu xanh ngọc lục bảo.
- Kích thước hạt: Nên dùng loại 325 mesh hoặc mịn hơn. Bột spinel cromit thô tan chậm và gây ra các đốm và vệt màu. Giữ kích thước hạt đồng nhất giữa các mẻ; tránh trộn lẫn vật liệu 200 mesh và 325 mesh.
- Tiến hành thử nghiệm nấu chảy quy mô nhỏ đối với các lô quặng mới từ cùng một nhà cung cấp. Kiểm tra giá trị L/a/b bằng máy đo chênh lệch màu. Chỉ phê duyệt sản xuất hàng loạt sau khi đạt yêu cầu. Không được trực tiếp đưa các nguyên liệu quặng khác nhau vào bằng cách trộn trong silo.
- Chuẩn bị nguyên liệu thô trước khi trộn: Xếp, trải đều và đảo trộn bột cromit khối lượng lớn khi nhận hàng. Hoặc trộn nhiều mẫu tại các điểm khác nhau trong mỗi lô để đảm bảo phân bố Cr và Fe đồng đều cho toàn bộ lô hàng.
- Ổn định nguyên liệu thô cơ bản: Điều chỉnh hàm lượng Fe₂O₃ cho cát thạch anh, tro soda và đôlômit. Lượng sắt dư thừa từ nguyên liệu thô cơ bản sẽ làm tăng hiện tượng ngả vàng và gây ra hiện tượng thủy tinh ngả vàng xanh không kiểm soát.
II. Tinh chỉnh công thức (Đối với độ sâu màu hoặc sự chuyển dịch màu vàng-xanh lam)
Trước tiên, hãy thử nghiệm với các mẫu nhỏ trong nồi nấu chảy. Chỉ tiến hành sản xuất quy mô lớn khi ΔE đáp ứng yêu cầu. Thực hiện các điều chỉnh nhỏ trong mỗi lần thử nghiệm.
- Màu quá nhạt (giá trị L cao): Tăng nhẹ liều lượng bột cromit, tính toán dựa trên hàm lượng Cr₂O₃ hiệu dụng thay vì chỉ đơn giản là tăng trọng lượng bột quặng nguyên liệu.
- Màu quá tối (giá trị L thấp): Giảm liều lượng bột cromit từng chút một.
- Màu xanh lục pha vàng quá mức (giá trị +b cao): Phương án 1: Chuyển sang loại bột cromit có hàm lượng Fe₂O₃ thấp hơn. Phương án 2: Thêm một lượng nhỏ chất oxy hóa để ngăn chặn sự hình thành Fe²⁺.
- Màu xám xanh và xỉn màu (giá trị a âm): Thường do môi trường khử gây ra, không thể giải quyết chỉ bằng cách thêm bột cromit. Thêm chất oxy hóa như natri nitrat/kali nitrat để loại bỏ Cr²⁺. Đồng thời giảm các chất khử bao gồm bột cacbon, bụi than và dăm gỗ trong nguyên liệu.
Phạm vi liều lượng thông thường cho thủy tinh chai soda-vôi: Lượng Cr₂O₃ đóng góp từ bột cromit được tính toán: 0,3-1,8%. Liều lượng phổ biến cho thủy tinh màu xanh ô liu (bia): 0,8-1,5%.
III. Kiểm soát môi trường lò nung chảy
✅ Điều kiện mục tiêu: Môi trường oxy hóa yếu để ổn định crom dưới dạng Cr³⁺. Thiếu oxy hoặc điều kiện khử giàu nhiên liệu: Cr³⁺ chuyển hóa thành Cr²⁺, dẫn đến thủy tinh có màu xám xanh xỉn và sự sai lệch màu sắc trong quá trình nung.
Các biện pháp điều chỉnh:
- Ổn định tỷ lệ không khí-nhiên liệu, tăng lượng không khí đốt phù hợp. Tránh quá trình đốt cháy thiếu oxy kéo dài.
- Thêm một lượng nhỏ natri nitrat (chất oxy hóa) vào nguyên liệu để ổn định Cr³⁺ và trung hòa các vùng khử cục bộ. Không nên cho quá liều để tránh tạo bọt khí.
- Kiểm soát chặt chẽ các tạp chất chứa carbon trong nguyên liệu thô. Loại bỏ các chất gây ô nhiễm carbon, cặn giấy và vết dầu mỡ khỏi thủy tinh phế liệu.
- Giữ tỷ lệ phế liệu ổn định. Tỷ lệ phế liệu dao động sẽ dẫn đến lượng chất khử và tạp chất sắt thay đổi. Trộn trước các mẻ phế liệu.
IV. Quy trình pha trộn, trộn và nấu chảy
- Độ chính xác khi cân: Bột cromit là chất tạo màu có hàm lượng rất thấp, cần sử dụng cân có độ chính xác cao. Sai sót nhỏ trong việc cân đo nguyên liệu bằng tay dễ dẫn đến sự khác biệt về màu sắc giữa các mẻ sản xuất. Trộn sẵn hỗn hợp chính (bột cromit trộn sẵn với soda ash) trước khi thêm vào mẻ sản xuất chính để cải thiện độ phân tán.
- Trộn: Duy trì thời gian trộn cố định để đảm bảo bột khoáng được phân tán hoàn toàn. Ổn định độ ẩm của vật liệu; bột vón cục sẽ tạo ra các đốm và vệt màu.
- Nhiệt độ nóng chảy và thời gian giữ
- Nhiệt độ quá thấp: Sự hòa tan không hoàn toàn của spinel cromit, màu nhạt kèm theo các đốm đen.
- Nhiệt độ quá cao: Sự bay hơi của crom dẫn đến màu sắc bị phai. Sự dao động nhiệt độ lò nung trực tiếp gây ra sự sai lệch màu sắc.
- Ổn định vị trí đống nguyên liệu, trình tự cấp liệu và độ dày lớp nguyên liệu theo từng mẻ. Đảm bảo thời gian nấu chảy, tinh chế và đồng nhất luôn được duy trì.
- Áp suất lò nung ổn định: Áp suất âm dao động gây ra hiện tượng không khí xâm nhập hoặc thiếu oxy cục bộ và sự khác biệt màu sắc theo chiều ngang.
V. Quản lý tạo hình và kiểm tra
- Độ dày thành ảnh hưởng đến giá trị L: Sự khác biệt về màu sắc thị giác có thể xuất phát từ độ dày thành sản phẩm không đồng đều thay vì sự biến đổi chất tạo màu. Ổn định trọng lượng khối nhựa và các thông số tạo hình.
- Kiểm tra sự khác biệt màu sắc theo tiêu chuẩn: Sử dụng nguồn sáng D65 và độ dày mẫu cố định. Lấy mẫu và đo giá trị Lab* cứ sau 2 giờ hoặc mỗi lần nung bằng máy đo sự khác biệt màu sắc. Đặt mức kiểm soát nội bộ ΔE ≤2,0 là chấp nhận được. Lưu giữ các mẫu tham chiếu tiêu chuẩn.
- Quản lý phế liệu nhựa: Bảo quản phế liệu nhựa tái chế màu xanh lá cây riêng biệt. Tránh trộn lẫn với phế liệu nhựa trong suốt hoặc màu hổ phách. Duy trì tỷ lệ phế liệu nhựa cố định; thay đổi đột ngột tỷ lệ phế liệu nhựa sẽ làm thay đổi trực tiếp tông màu.