浮法玻璃生产技术 2 原料工艺及其设备

Al2O3 ≥13.5%
波动范围±0.5%
SiO2 ≥65.0%
波动范围±0.5%
Na2O+K2O 8.5~14.5 波动范围±0.5%
Fe2O3 ≤0.2%
波动范围±0.1%
（3）粒度的要求
随着长石颗粒尺寸的下降，玻璃的熔制和澄 清质量会变好，但0.08mm以下会使玻璃的 澄清质量变差。
其反应过程为：
2CeO2 1400 CCe2O3 O2
(2)硫酸盐类澄清剂
以硫酸盐应用最多，往往以芒硝、重晶石、 石膏等引入。
这种澄清剂在分解后产生O2和SO2。 其反应过程为： 2Na2SO4 1400C2Na2O 2SO2 O2 用量小于2%，浮法玻璃小于1%，注意控
制，玻璃REDOX数。使用时要注意芒硝与 碳粉的比例与熔窑气氛，同时，玻璃熔制温 度要求高。
+0.6mm 0%； 0.6～0.42mm＜5%； 0.42～0.075mm＞90%； -0.075mm 0%
2.2.4 Na2O
(1)引入Na2O的原料 A.纯碱 (Na2CO3) 分为结晶纯碱(Na2CO3·10H2O)和煅烧纯碱
(Na2CO3)，玻璃工业采用煅烧纯碱。 煅烧纯碱分为轻质碱和重质碱
C. CeO2
CeO2是高温澄清剂，无毒。 熔窑温度低于1510℃时，玻璃液温度在
1400℃以下，CeO2不会分解，起不到澄清 作用。 熔于窑 玻温璃度液的在高14低00与℃C以eO上2的停用留量的用时关间系较，短由， 过量的CeO2分解不完，后期接触还原性介 质会放出O2，产生微小气泡。 一般用量小于0.5%
离子着色 胶态着色 硫硒化合物着色
2.3.3 脱色剂
(1)化学脱色 化学脱色是借助于脱色剂的氧化作用，使着
色能力强的低价铁氧化物（FeO）变成为着 力能力较弱的三价铁氧化物（Fe2O3），同 时使玻璃被有机物沾染的黄色消除。 澄清剂一般都为化学脱色剂。
(2)物Fra Baidu bibliotek脱色
三原色 红、绿、蓝 物理脱色是往玻璃中加入一定数量的能产生
微铁： 熔化时着色能力强的Fe2+被氧化为着色能 力弱的Fe3+，但在锡槽中又被还原成Fe2+因此严格 限制在0.1%以内。
浮法玻璃与普通平板玻璃化学成分
化学 SiO2 成分
普通 71~73 玻璃
Al2O3 Fe2O3
CaO
MgO Na2O SO3 (K2O)
1.5~2 ＜0.2 6.0~6.5 4.5
随Al2O3增加玻璃液黏度和表面张力增大， 不仅使玻璃的熔化速度减慢和使澄清时间延 长，也不利于均化，而且对玻璃液在锡槽中 摊平抛光也不利。
（5） Na2O
能大幅度降低玻璃液的黏度，降低玻璃的熔 化温度，增加玻璃液的流动性，是良好的助 熔剂。
含量过多，则会使玻璃的化学稳定性、热稳 定性以及机械强度降低，膨胀系数增大玻璃 发脆；而且还容易使玻璃析碱、发霉，并使 玻璃生产成本增加。
二是几种澄清剂混合，使氧的分解温度范围 扩大（1200~1450℃），也就是使澄清温 度范围扩大，等有利于澄清。
这类澄清剂有焦锑酸钠 （Na2H2Sb2O7.4H2O） 、硫锑酸钠 （10Na2O.4Sb2O5.9SO3.10H2O） 、砷 锑酸钠（Na2AsSbO7） 、重金属冶炼废渣。
2.3.2 着色剂
（1）变价氧化物类的澄清剂
这类澄清剂的特点是在一定温度下分解放出 氧 ，以As2O3、Sb2O3、CeO2为代表。
A.As2O3 As2O3是高效澄清剂，用量一般为
0.2~0.5%，与硝酸盐（钠）共用。 但As2O3剧毒；As2O3本身易气化挥发，随
烟气排出，对环境造成危害。
其反应过程为：
(1)引入CaO和MgO的原料 引入的CaO原料主要有白云石
（CaCO3·MgCO3）、石灰石和方解石、白 垩(CaCO3)等； 由于需要引入MgO，所以，又以用白云石为 主，CaO不足部分用石灰石或方解石补充。
（2）对原料成分的要求
对白云石的要求： CaO ≥18.0% 波动范围±0.4% MgO ≤35.0% 波动范围±0.4% Fe2O3≤0.25% 波动范围±0.1% 酸不溶物 ≤3% 波动范围±0.5%
煅烧纯碱中常含有少量的NaCl，Cl-非常活 泼，对耐火材料的侵蚀也非常严重。
对纯碱的质量要求为：
Na2CO3＞99.0% NaCl＜0.1%
B.芒硝(Na2SO4) 无水芒硝的熔点为884℃，其热分解温度在
1288～1450℃之间。
由于分解温度高于熔点，在熔融时往往形成 芒硝熔液，称为芒硝水。
2.2.1 SiO2
(1)引入SiO2的原料 主要有石英砂和砂岩，约占配合料总量的
70%～72%左右。
（2）浮法玻璃对硅质原料的质量要求
SiO2≥98.0% Fe2O3≤0.10% Al2O3≤0.7% 烧矢量≤0.2%
TiO2≤0.01% Cr2O3＜0.001%
波动范围不超过±0.20% 波动范围不超过±0.01% 波动范围不超过±0.1%
以玻C璃a的F2粘、度N和aC表l、面N张a2力S影iF6响等较形大式。引入。对 氟化物在熔体中，是以形成[FeF6]3-无色基
团，与Si生成挥发物SiF4，断裂玻璃结构而 起澄清作用。 卤化物类的澄清剂对耐火材料侵蚀性非常强， 大大降低窑炉的使用寿命。
（4）复合澄清剂
一是它直接以高价形式出现，省却了由低价 氧化成高价，再有高价氧化态分解放出氧气 转化过程，既节约了硝酸盐的用量，又减少 了单个澄清剂被还原和挥发的损失；
芒硝水有利于石英砂的熔化，但是对耐火材 料侵蚀严重，甚至可以在玻璃板面上形成白 色的芒硝泡缺陷。
但在还原剂的作用下，其分解温度可以降低 到800～900℃。还原剂一般使用煤粉、锯 末等。
还原剂的用量还依赖于各种原料尤其是硅砂 中的有机物含量，称为原料的化学氧需要量 （COD值）
对于芒硝的质量要求为： Na2SO4＞99% NaCl＜0.3% H2O＜0.5%。
轻质碱的假密度为0.1～1g/cm3。颗粒细小 （<0.1mm粒级>50%，0.125～ 0.42mm粒级<50%），易于飞扬、分层， 不易与其他原料均匀混合。
重质碱的容重为1.1～1.5g/cm3，为白色颗 粒状，>0.1mm粒级占90%以上，飞扬和 分层倾向较小，有利于混合均匀。
玻璃熔制时纯碱的挥发量约为0.2～3.5%， 在计算配料时应加以考虑。
（6）K2O
K2O和Na2O作用基本一样； K2O代替Na2O具有“双碱效应”，能够提
高玻璃的化学稳定性，减少玻璃析晶，改善 玻璃的析晶倾向。
（7）Fe2O3
一般控制在0.1%以下
2.2浮法玻璃生产原料及质量要求
主要掌握各种原料的主成分含量、杂质含量 要求，粒度要求，可替代原料的选择等。
12% CaO，69%～73% SiO2
浮法玻璃的成分特点
高钙：浮法玻璃拉引速度快，在成型中必须采用硬 化速度快的“短”性玻璃成分，即调整CaO到 8%～9%。
中镁：CaO含量增加，使玻璃发脆并容易产生硅灰 石析晶（CaO.SiO2 ）。因此MgO控制在4%左右， 以改善玻璃的析晶性能。
低铝：铝高将增加玻璃的黏度，不利于均化和澄清， 将Al2O3的含量降低到1.3%以下，
硫酸盐属于高温澄清剂，温度越高，澄清效 果越好。
用量一般小于2%，与碳粉配合使用，对窑 炉气氛有要求。
还原性硫澄清理论认为，硫酸盐在玻璃熔化 和澄清中的作用主要有：表面活性剂作用、 界面湍动作用、高温排气作用、均化作用。
（3）卤化物类的澄清剂
这类澄清剂以不同的方式来降低熔体的粘度。 属于这类澄清剂的有氟化物、氯化物，一般
当两者颗粒增大到2.5mm时，玻璃的熔化和澄清 明显提高；当颗粒尺寸大于3mm时则都明显下降。
少量白云石细粉不影响玻璃澄清质量；
15%左右的0.15~0.08mm白云石细粉， 能提高玻璃的熔化和澄清质量
当细粉含量超过20%时，则会产生不利影 响。
+3mm 0%；0.6～0.25mm50%-70%； -0.1mm＜5%；-0.075mm 0%
对石灰石的要求： CaO ≥54.00% 波动范围±0.40% MgO ≤2.00% 波动范围±0.40% Fe2O3≤0.10% 波动范围±0. 1% 酸不溶物 ≤3.0% 波动范围±0.5%
（3）粒度的要求
过细的白云石颗粒会吸附在较大的硅质颗粒周围， 阻碍砂粒参与反应；
较粗的石灰石颗粒在硅酸盐反应初期不被初生相所 润湿，在1200℃以上则急速分解，CaO和MgO能 很快参加反应，使生成物的黏度迅速下降，加之分 解气体的搅拌作用，有利于玻璃的澄清和均化；
2.2.5 K2O
引入K2O的原料主要是钾长石，要求与钠长 石一样。
2.3 辅助原料
主要有澄清剂、着色剂、脱色剂、碎玻璃
2.3.1 澄清剂
澄清剂：往玻璃配合料或玻璃熔体中加入一 种高温时本身能气化或分解放出气体，以促 进排除玻璃液中气泡的物质 。
常见的澄清剂有：变价氧化物类 、硫酸盐 类 、卤化物类及复合澄清剂 。
2.2.3 Al2O3
引入Al2O3的原料 常用的长石分为钾长石（K2O·Al2O3·6SiO2）
和钠长石 (Na2O·Al2O3·6SiO2)； 由于混碱效应和钾能改善玻璃的光泽，现在
玻璃企业一般侧重于使用钾长石；
天然含碱矿物引入Al2O3，同时也引入了 R2O，如霞石、白粒岩等。
（2）对原料的成分要求
颗粒表面积增大，产生颗粒间的静电吸附效 应，造成配合料的团聚；
熔化过程中，反应速度快，发泡激烈，产生 的微小气泡部易排除，难于澄清。
0.6mm 0%； 0.5～0.4mm＜5%； 0.4～0.1mm＞90%； 0.1～0.075mm＜5%； -0.075mm 0%
2.2.2 CaO和MgO
其缺点是熔点高、黏度大，使玻璃熔化、澄 清和均化困难，能耗增加。
（2）CaO
它能加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻 璃的化学稳定性。
在高温时，能降低玻璃液的黏度，低温时增 加玻璃液的黏度，即可以调整玻璃的料性， 提高玻璃硬化速度，
但玻璃中CaO的含量也不宜太大，如大于 10%，则玻璃易产生结晶。
As2O5 1300 C As2O3 O2 As2O3 O2 400~1300 C As2O5
As2O3 加热 As O2
B. Sb2O3
Sb2O3的澄清机理类似于As2O3，但毒性较 小，密度大，放出氧气的温度低。
Sb2O3与As2O3配合使用，效果更好，同时 可降低As2O3的用量。
2 原料工艺及其设备
主要讲述 成分设计及原料、主要原料和辅助原料、原 料的均化、配合料及其制备
2.1 浮法玻璃的化学成分及原料
2.1.1 浮法玻璃化学成分 满足三个要求 (1) 产品的使用要求； (2) 生产工艺要求 ； (3) 生产成本要求。 基础系统为：钠钙硅系统 基本含量：12%～15%Na2O，8%～
15
＜0.3
浮法 71.5~72.5 1.0 玻璃
＜0.1 8.0~9
4.0
14~14.5 ＜0.3
2.1.2 玻璃中各种氧化物的作用
组成玻璃的氧化物的作用、含量、对玻璃性 能的影响是本节的主要内容
（1）SiO2
玻璃的黏度、热稳定性和化学稳定性均随 SiO2含量的增加而提高；密度和热膨胀系 数随SiO2含量增加而降低。
（3）MgO
以MgO代替CaO，以改善玻璃的失透倾向 和结晶速度，提高玻璃的热稳定性。
温度高于1200℃时，会使玻璃液的黏度降 低；而在1200～900℃之间，又有使玻璃 液的黏度增加的倾向；低于900℃，反而使 玻璃的黏度下降。因此，玻璃中的MgO含量 也不宜太大。
（4）Al2O3
少量Al2O3可以提高玻璃的化学稳定性和热 稳定性；
(3)粒度要求
最合适的颗粒直径为0.106~0.5mm。 最合适的沙粒形状为棱角形，因为棱角形的
面积大，与助熔剂的接触机会多，在混合、 运输过程中不易分层。
硅质原料颗粒度的下降有利于玻璃的熔制；
但过细，除了飞料、易分层外，细粉会过早 与配合料中含钠、钙、镁的物质反应，生成 密度大、黏度小的出生熔体；