玻璃生产技术讲座

思考题
评定配合料质量的标准有哪些？
配合料粒化的目的和意义何在？
一、玻璃的熔制
熔制成型联合车间
(由硅酸盐和未熔二氧化硅组成)
1、硅酸盐形成阶段 （800－900℃） 800900C） 配合料 主要的固相反应完成（ 不透明烧结物 2、玻璃形成阶段（1200－1250℃）
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配合料的称量 1） 2） 要求：快速、准确。 称量方法：分别称量、累计称量。 适用于排仓
分别称量：在每个粉料仓下面各设一称，原 料称量后分别卸到皮带机上送入混合机中。 累计称量：用一个称依次称量各种原料，每 次累计计算重量，称后直接送入混合机。
适用于排仓和塔仓 3） 称：自动称和台称（磅称）。精度一般为 1/500(1/1000)。要定期校正、维修。
• 成球盘工作原理： 成球盘是一个带边的倾斜圆盘。一般直径为1米以上。盘的倾斜 度在30～60°内调节，盘在倾斜面上绕中心轴旋转，转速10～ 25r/min。配合料与粘结剂，自盘的上方连续加入，由于粒化料 与未粒化料的摩擦系数不同，摩擦系数较小的粒化料逐渐移向上 层，最后越过盘边而排出。由于这样的分级作用，成球盘可以得 到较均匀的料粒，盘的倾斜度不能小于湿配合料的休止角，否则 配合料将在盘内形成“死”垫，破坏粒化，斜度越大，盘的转速 也应越大。
原料 辅
助 原 料
化工原料
熟 碎玻璃 料 → 废旧料
• 引入SiO2的原料：石英砂、砂岩、石英岩和脉石英 • 引入B2O3的原料:硼酸、硼砂和含硼矿物（硼镁石，钠硼解石， 硅钙硼石）。 • 引入Al2O3的原料：长石、高岭土、叶蜡石、氧化铝和氢氧化铝 等 • 引入P2O5的原料：工业磷酸产品如磷酸二氢铵、磷酸铝、磷酸 钙等 • 引入氧化钠的原料：纯碱、芒硝、硝酸钠、氢氧化钠 • 引入氧化钾的原料：碳酸钾、硝酸钾 • 引入氧化锂的原料：碳酸锂、天然含锂矿物。 • 引入氧化钙的原料：方解石、石灰石、白垩、工业碳酸钙等 • 引入氧化镁的原料：白云石（苦灰石）、菱镁矿（菱苦石） • 引入氧化钡的原料：硫酸钡和碳酸钡 • 引入氧化锌的原料：锌白（亚铅华）和菱锌矿 • 引入氧化铅的原料：铅丹（红丹）、黄丹（密陀僧）、硅酸铅
破粉碎方法： 石灰石、白云石、长石、萤石常用鄂式破碎机 粗破，锤式破碎机进行粉碎。
化工原料用锤式破碎机或笼形碾。 （ 4） 原料的过筛 目的：满足一定的颗粒组成以保证配合料的均 匀混合和避免分层。 过筛设备：六角筛、振动筛、摇筛等 控制
硅砂：36～49孔/厘米2； 砂岩、石英岩、长石：81孔/厘米2； 纯碱、芒硝、石灰石、白云石：64孔/厘米2
玻璃厂车间
•原料车间 将进厂的大块原料进行破碎及精选 •熔制成型联合车间 将配合料熔制成玻璃液并 成型、退火； •切裁及包装车间 将玻璃切裁为要求的尺寸并 将产品进行包装。
原 料 车 间 一、原料
主 要 原 料
天然原料
酸性氧化物原料 （ Al2O3 B2O3 SiO2 GeO2 P2O5 As2O5 ） 碱金属氧化物原料（ Na2O、 K2O、Li2O） 碱土金属氧化物和其它二价氧化物原料 （BeO MgO CaO SrO BaO ZnO PbO CdO） 四价金属氧化物原料（ZrO2 TiO2 ） 助熔剂：萤石、硼化合物等 澄清剂：As2O3、Sb2O3、硝酸盐、硫 酸盐、氟化物、食盐、二氧化铈等 着色剂：Mn2O3、Cr2O3等 脱色剂：硝酸钠、CeO2等 乳浊剂：氟化合物、磷酸盐等 氧化剂：硝酸盐、As2O3、CeO2等 还原剂：碳粉等
具有一定的气体率：易于澄清和均化。一般 钠钙硅玻璃的气体率为16－20%。 逸出气体量 气体率＝ ×100% 配合料 5 必须混合均匀：配合料混合不均匀，会使玻璃 产生结石、条纹、气泡等缺陷，易熔物较多的 还会侵蚀耐火材料。 一般玻璃制品对配合料均匀度要求 水不溶物：允许误差小于±0.1% 酸不溶物：允许误差小于±0.1% 含碱量：允许误差小于±0.6% 水分：允许误差小于±0.6% 4
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原料的加工处理 原料的加工处理包括破碎、粉碎、过筛等 过程。 （1） 工艺流程 • 单系统流程：各种矿物原料共同使用一个 破碎、粉碎、过筛系统。 小型玻璃工厂 • 多系统流程：每种原料各有一套破碎、粉 碎、过筛系统。 大中型玻璃工厂
• 混合系统：用量较多的原料单独为一个加 工系统，用量小的性质相近的共用一个系 统。 大中型玻璃工厂
（5）
原料的除铁
目的：保证玻璃的含铁量符合规定要求。 方法
物理除铁 筛分、淘洗、水力分级、超声波浮 选和磁选等。 常用磁选法（悬挂式电磁铁） 化学除铁（湿法、干法）除去石英原料中的铁 化合物。 （6） 粉状原料的输送与料仓分层 • 用溜管、皮带机、斗式 提升机等机械设备和 气力输送设备进行输送入仓。 • 加料与卸料方式会影响颗粒发生分层。
二氧化硅在硅酸盐中溶 解扩散 烧结物 透明体 含有大量气泡和不均匀 体(1200C ) 3、玻璃液的澄清阶段（1400－1500 ℃ ） 黏度降低（η≈10帕· 秒），消除查见气泡。 逐步排除可见气泡到允 许程度 透明体 无气泡的玻璃液 对钠钙硅玻璃温度 1400 ~ 1500C 4、玻璃的均化阶段（1350－1420℃）
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配合料的输送与贮存 要求 保证生产的连续性和均衡性，避免分层 结块和飞料。 2 工艺布置：配料车尽量靠近熔制车间， 输送时应避免震动和减少卸料落差。 3 输送设备 皮带机：有分层现象，大型厂使用。 1 单元料：用单轨电葫芦垂直和水平输送。 小型厂采用。 配合料贮存 用窑头料仓，＜8小时
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7 配合料的粒化 • 粒化的作用 1）避免配合料分层和飞料现象的有效办法。 • 配合料在输送和贮存过程中的分层、飞料，特别是往熔炉中投料 时纯碱等的飞料会侵蚀耐火材料和蓄热室的格子砖，影响玻璃成 分和熔制质量以及污染大气。 2）由于配合料中各原料的颗粒接触紧密，导热性增加，固相反应 速度加快，组份氧化物的挥发损失减小，特别是可以采用细粉状 原料，能缩短熔化时间（有人试验可缩短熔化时间30%～40%）、 提高玻璃的熔制质量，使玻璃中的结石和气泡减少，增加玻璃产 量，提高熔化率30%～40%。但是也有人持不同的看法，认为不 能节省燃料，未经预烧的粒化料也不能降低烟囱的污染。 • 粒化的方法 • 采用盘式粒化机是比较经济的玻璃成球方法。其工艺过程是先按 一般方法制成均匀的配合料，再将配合料在专门的盘式成球(粒 化)盘上，边下料边添加粘结剂，边滚动而制成10～20mm的小球。 然后在干燥设备中烘干使球具有一定的运输及贮存强度。
（ 2）
原料的干燥
目的：为了介于过筛、贮存和干法配料，须 将水分含量的原料进行干燥。 方法：离心脱水、蒸汽加热、回转干燥筒、 热风炉干燥器等。 （3） 原料的破碎的粉碎 • 破粉碎方法选择依据：依原料的粒度、硬 度和需要粉碎的程度。 • 硬度高的预先煅烧，可在原料内部产生许多 裂纹，提高破碎比；减少机械铁的引入。 砂岩粗碎前预先在1000℃以上进行煅烧。
定形：把制品的形状固定下来
二者关系：玻璃的成形和定形是连续进行的， 定形是成形的延续。
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成形方法 人工成形 机械成形
人工成形
1） 人工吹制 主要工具：吹管和表面涂附含碳物质的衬碳模。 主要工序：挑料、吹小泡、吹制、加工等 2） 自由成形 不用模型，仅使用一些特制的工具，如钳子、剪 刀、镊子、夹子、夹板，样模等将玻璃液直接制 成制品，主要用于艺术制品的生产(窑玻璃)。在 自由成形时，玻璃常需反复加热，且是用多种玻 璃结合起来成形的。因此要注意玻璃的析晶倾向 和热膨胀系数。
5、玻璃的冷却阶段（降低200－300 ℃） 以便使玻璃液具有成形所必须的黏度。（η＝102－103Pa· s)
五个阶段的相互关系：
特点：彼此互相联系和影响； 在窑内常是同时或交错进行
池窑中玻璃熔融过程模型图
玻璃工艺学 24
二、玻wenku.baidu.com的成形
1 概念 把熔融的玻璃液转为具有固定几何形状制品的过程。 过程
机械作用
热传递
机械作用：与玻璃液在一定温度下的流变性有关， 是玻璃在外力（压力、拉力）的影响下内部各部 分的移动情况。粘度、表面张力、弹性。 热传递：玻璃在冷却和硬化过程中受传热过程的 制约。比热、透热性、传热系数。
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成形二阶段 成形：赋于制品一定的几何形状 流变性 热性质和周围 介质对玻璃硬 化速度的影响
粉库
称量
水
混合 运输 窑头料仓 投料机
（三）典型配合料制备工艺流程示意图
玻璃类（浮法）
（四）工艺要点 1 原料的运输 • 原料在运输进厂前，要经过有关部门的化 验和鉴定。 • 原料运输分厂内和厂外两种。运输时应尽 量减少粉尘，不使原料彼此污染，要注意 除铁。 2 原料的储存 要满足一定的数量，考虑一定的储存期， 分块状、粉状、化工、有毒原料的储存。 硅砂、砂岩、长石为1.8； 各种原料容重 石灰石、白云石为1.7； 纯碱0.9；硫酸钠1.0；
（6）气体率 钠钙硅玻璃配合料气体率应在15-20%内，硼 硅酸盐玻璃配合料则在9-15%内。
（7）碎玻璃掺入率 指配合料中碎玻璃用量与配合料量之比 碎玻璃掺入量＝ 碎玻璃量 生料量＋碎玻璃量 一般控制在25－30% ×100%
三、配合料的制备
（一）配合料的质量要求 1 必须具有正确性和稳定性
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具有一定的水份：用水润湿配合料，加水量 随颗粒不同而不同。越细加水量越多。纯碱 配合料加水量3－5%，芒硝配合料加水量5－ 7%。 注意 •水温＞35℃,否则，Na2CO3将转化为 Na2CO3· 7H2O和Na2CO3· 10H2O，使 配合料产生胶结作用。 3 要有一定的颗粒组成：可减少配合料的分层 和提高混合质量。纯碱的颗粒度应比石英大 一个筛号。
3）
人工拉制 指拉制玻璃管（或玻璃棒）的成形方法。是从吹 制法中产生出来的。 主要工序和吹制法相似。即挑料、滚料、做料 泡、拉管。
4）
人工压制 属于半机械的成形方法。它从挑料、剪料起直至 压制、脱模等均借人力操作．它的成形部件主要 是模型、冲头和模环。
机械成形
• • • • • • • 机械成形的供料 压制法 吹制法 拉制法 压延法 浇铸法 烧结法
二、配合料的几个工艺参数 （1）纯碱（芒硝）挥发率 指纯碱中未参与反应而挥发、飞散量与总量 之比。即 纯碱挥散量 纯碱挥散率＝ ×100% 纯碱用量 是一个经验值，与加料方式、熔化方法、熔制 温度、纯碱的特性等有关。一般为0.2－3.5% （2）碳粉含率 由碳粉引入的固定碳与芒硝引入的Na2SO4 之比。即 碳粉×C含量 碳粉含率＝ ×100% 芒硝×Na2SO4含量 生产上一般控制在3－5%
（二）配合料制备工艺流程： 砂岩 煅烧 水冷 粗碎 粉碎 筛分 粉库 硅砂 选矿 干燥 筛分
小料预混
石灰石 白云石 萤石 纯碱 芒硝 煤粉 碎玻璃 粗碎 水洗 拆包 拆包 筛分 洗涤 粗碎 粉碎 粉碎 粗碎 粉碎 粉碎 破碎 筛分 筛分 粉碎 筛分 筛分 筛分 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 称量 混合 称量
（3）芒硝含率
由芒硝引入的Na2O与芒硝和纯碱引入的 Na2O总重量比。即 芒硝引入的Na2O 芒硝含率＝ ×100% 芒硝和纯碱引入的Na2O 一般掌握在5－8% （4）萤石含率
由萤石引入的CaF2量与玻璃总量之比。 萤石×CaF2 萤石含率＝ ×100% 玻璃总量 一般在1%以下
（5）含水率 一般纯碱配合料在3-5%，芒硝配合料在3-7%， 砂粒越细，所需水量越多。
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配合料的混合 1） 配合料的加料顺序 石英（喷水）、长石、石灰石、白云石、纯碱 和澄清剂、脱色剂； 石英（喷水）、纯碱、长石、石灰石、小料； 加料为设备容积的30－50%，混合时间2～5分 2） 混合设备 重力式（鼓形混合机、滚筒式混合机） 强制式（浆叶式、艾立赫式等）
3）
小料预混合
芒硝、燃料预混合机MH80（搅拌容积80 升、混合时间1分钟）或V型混合机。 4） 碎玻璃的混合 依混合机不同。一般在配合料混合终了将近 卸料时再加入；或直接加入配合料内。 注意： 选择混料机的混料时，应考虑秤量和混合 周期，一般前一副料混合时，后一付料开 始称量，可缩短配料车间的每日工作班数