玻璃生产工艺

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辅助原料:为使玻璃获得某种必要的性质,或为加速玻璃熔制过 程而引入的原料通称为辅助原料。
2、原料的选择原则
(1) 原料的质量应符合玻璃制品的技术要求,其中包括化学成分稳 定、含水量稳定、颗粒组成稳定、有害杂质少(主要指Fe2O3)等。
(2) 便于在日常生产中调整成分;
(3) 适于熔化与澄清,挥发与分解的气体无毒性;
玻璃生产工艺
第一节 概述
玻璃生产基本流程
成原 配
分 设 计
料 加 工
合 料 制
熔成 化型

缺一
退 火
陷次 检制
验品

深 加 工
检 验
次 制 品
第二节 原 料
1、种类
主要原料:在一般玻璃中,它的主要成分有SiO2、Na2O、CaO、 Al203、MgO等五种成分,为引入上述成分而使用的原料称主 要原料。
软锰矿
氧化锰矿山
氧化锰矿石
氧化钴
三氧化二铬
硫酸铜
2.胶体着色剂
(1)金化合物的原料:主要是三氯化金(AuCl3)的溶 液,为得到稳定的红色玻璃,应在配合料中加入Sn02。
( 2 ) 银 化 合 物 的 原 料 有 : 硝 酸 银 (AgNO3) 、 氧 化 银 (Ag20)、碳酸银(Ag2CO3)。其中以AgN03所得的颜 色最为均匀,添加Sn02能改善玻璃的银黄着色。
(一)选择设备
1、原则:根据原料块度、硬度、粉碎程度、设备性能等 选择。
2、破、粉碎设备性能特征
(1) 颚式破碎机
动颚靠近定颚, 压碎物料,动颚 远离定颚,则进 料和出料。
构造简单、维修方 便、机体坚固,能 处理粒度范围大和 硬度大的矿物。因 此,至今它仍是广 泛使用的粗碎设备。 其不足之处是破碎 比不大,一般为4~ 6。它不宜用于片状 岩石和湿的塑性物 料的破碎。
叶腊石
叶腊石
黄腊石
彩腊石
三、引人Na2O的原料
作用:提供游离氧,从而降低玻璃粘度,使玻璃易于熔
融,是良好的助溶剂。Na2O可增加玻璃的热膨胀系 数,降低热稳定性、化学稳定性和机械强度。 (一)纯碱
纯碱是微细白色粉末,易溶于水,它是一种含杂质少的工业 产品,主要杂质有NaCl(不大于1%)。
纯碱易潮解、结块,它的水含量通常波动在9%~10%之间, 应储存在通风干燥的库房内。
4.玻璃液与耐火材 料间的作用
二、玻璃的熔制
(一)硅酸盐的形成 1、阶段作用、特点 (1)作用:形成硅酸盐; (2)产物:SiO2和硅酸盐形成的不透明烧结物 (3)特点:温度——900℃左右;速度——快, 2、影响因素 (1)熔化温度:随着温度的升高,其反应速度也随着提高; 当温度不变时,反应速度也逐渐减慢; 温度每升高10℃,反应速度约增加10%。 (2)反应物量:量↑,速度↑ (3)物料颗粒度:颗粒度↓,速度↑ (4)配合料均匀度:均匀度↑,速度↑ (5)原料的种类、形式:
3、选用设备: 砂岩——颚式破碎机、对辊、自磨机等; 石灰石、白云石——颚式破碎机、锤式破碎
机、反击式破碎机等; 长石——颚式破碎机、反击式破碎机等; 纯碱、芒硝——笼形碾等。 (二)选择流程: 1、间歇破碎 2、开路破碎 3、闭路破碎
三、原料的筛分
(一)筛分作用:控制物料粒度 (二)筛分设备
1、六角筛
工作原理
适用于筛分砂岩、 白云石、长石、 石灰石、纯碱、 芒硝等粉料,但 不适用于含水量 高的物料。其优 点是运转平稳、 密闭性好、振动 小、噪声小,其 缺点是筛面利用 率仅为整个筛面 的1/6,因而产量
2、机械振动筛
主要用来筛分砂岩。其 优点是筛分效率高、构 造简单、维修方便、密 闭性好,能分出多种粒 级的物料,电耗低。其 缺点是振动和噪声大, 若筛与筛间分隔不当易 蹦大颗粒。
失重微机配料控制系统
PCS型电子自动配料秤
自动化程度高, 称量速度快,价 格较高
(2)台秤
自动化程度低, 称量速度慢, 价格相对便宜
(三)混合
1、混合机理
对流混合 扩散混合 剪切混合 2、混合设备
目前浮法玻璃生产企业更多用艾立 赫式混合机,不仅机内桨叶转动,混 合机下底盘也转动,使物料运动轨迹 更加复杂,混合效果更好。
(1)种类:重力混合机 强制混合机
(2)常用混合机
QH式 混合机
V型混 合机
双锥混 合机
桨叶式 混合机
鼓形混 合机
(四) 影响因素 1、物料的物理性质(密度、颗粒组成、表面形 状等):越接近越容易混合; 2、加料顺序:常用顺序如 砂岩、硅砂→水→纯碱→长石→石灰石、 白云石→芒硝煤粉混合物 3、加水量:占总水量5%左右 4、加水方式:水雾 水蒸气 5、混合时间:太长、太短都影响均匀度 6、碎玻璃的加入:破坏料蛋,减少分料,但 减小混合机有效利用率。
3、颗粒组成:通常颗粒度越细,其铝铁含量也越大,玻璃生 产要求的粒径应在0.15~O.8mm之间。
4、矿物组成:与其伴生的无害矿物有长石、高岭石、白云石、 方解石等;与其伴生的有害矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、 钛铁矿等。
(二)砂岩
是由石英颗粒和粘性物质在地质高压下胶结而成的坚实致密 的岩石。根据粘性物质的性质可分为粘土质砂岩、长石质 砂岩和钙质砂岩。所以砂岩成分不仅取决于石英颗粒,而 且与粘性物质的种类和含量有关。砂岩中的有害杂质是氧 化铁。
第四节 玻璃的熔制
一、玻璃熔制过程概述
配合料加热时的各种过程
物理过程
化学过程
物理化学过程
1.配合料加热
1.固相反应
1.共熔体的生成
2.配合料脱水
2.各种盐类分解
2.固态溶解、液态 互溶
3.各个组分熔化 3.水化物分解
3.玻璃液、炉气、 气泡间的相互作用
4.晶相转化 5.个别组分的挥发
4.结晶水分解 5.硅酸盐的形成与 相互作用
3、平面摇筛
倾斜安装的筛面 被传动系统带动 而摇动,砂粒从 筛孔漏出,杂物 从筛低端排除。
用于硅 砂筛分
四、配合料的制备
(一)质量要求 1、正确性、稳定性 2、均匀性 3、恰当的颗粒度与颗粒组成 4、一定的气体含率 5、一定的水分含率
(二)称量 1、要求:快、准 2、称量设备: (1)电子自动秤
在高温放出氧气而起澄清作用。 由于As203的粉状和蒸气都是极毒物质,目前已很少使用。
氧化锑颗粒
纯氧化锑粉
纯氧化砷粉
2.硫酸盐原料
主要有硫酸钠,它在高温时分解逸出气体而起澄清作用。 3.氟化物类原料
以降低玻璃液粘度而起澄清作用。对耐火材料侵蚀大, 产生的气体(HF、SiF4)污染环境,目前已限制使用。
(3)铜化合物的原料有:Cu2O及CuSO4,添加SnO2能 改善铜红着色。
铜红盘
金红玻璃
3.化合物着色剂
硒与硫化镉:常用原料有金属硒粉、硫化镉、硒化镉。 单体硒使玻璃着成肉红色;CdSe着成红色;CdS使玻 璃着成黄色;Se与CdS的不同比例可使玻璃着成由黄 到红的系列颜色。
镉红-镉黄玻璃棒
硒镉黄
石灰石矿山
天然石灰石
方解石
透明方解石
方解石矿山
五、引人MgO的原料
主要为白云石(MgCO3·CaCO3),呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。 质量要求:MgO≥20%;CaO≤32%;Fe203<0.15%。
白云石
白云石
白云石粉
通常采用石灰石和白云石共同引入MgO和CaO。
白云石粉
六、澄清剂
1.氧化砷和氧化锑 均为白色粉末。与硝酸盐组合作用时,它低温吸收氧气,
(2) 反击式破碎机
适宜对硬脆矿物进行中碎,具有破碎比大、效率高、 电耗小、生产能力大、产物粒度均匀、构造简单等优 点,其不足之处是板锤和反击板磨损大,须经常更换。 它主要用来进行砂岩的中碎。
物料在打击 板与反击板 之间反复受 到打击、碰 撞而破碎
(3) 对辊粉碎机
相对转动的 主动辊和从 动辊,将物 料拽入两辊 之间,压碎 物料。
使用芒硝缺点:热耗大、对耐火材料的侵蚀大、易产生 芒硝泡,当还原剂使用过多时,Fe2O3还原成FeS而使玻 璃着成棕色。
质量要求是:Na2SO4>85%;NaCl<2%; CaSO4<4%; Fe203<O.3%;H20<5%
天然芒硝
无水芒硝
袋装无水芒硝
芒硝矿
四、引人CaO的原料
石灰石、方解石 两原料均为CaCO3,后者的纯度比前者高。 对含钙原料的质量要求是:CaO≥50%;Fe203<0.15%。
萤石:天然矿物,是由白、绿、蓝、紫色组成的微透明 的岩石。
氟硅酸钠是工业副产品。
萤石
萤石晶体
萤石块料
萤石矿山一角
氟硅酸钠
氟硅酸钠
七、着色剂
1.离子着色剂 常用有
(1)锰化合物的原料:软锰矿(MnO2)、氧化锰(Mn203)、 高锰酸钾(KMnO4)。Mn2O3使玻璃着成紫色,若还原 成MnO则为无色。
质量要求是:A12O3>16%;Fe203<0.3%;R20>12%
钾长石 钾长石矿
钠长石
钙长石 钠长石矿
2.高岭土
质量要求是:A1203>25%;Fe2O3<O.4%。表 2—3—2为长石和高岭土的成分范围。
高龄土
高龄土粉
煅烧高龄土
3、腊石
玻璃成分中需要存在碱金属氧化物时,引入A1203
叶腊石
质量要求:Na2C03>98%;NaCl<1%;Na2SO4<0.1%; Fe203<O.1%。
纯碱
纯碱库
重碱
轻碱
2.芒硝(Na2SO4) 有无水芒硝和含水芒硝(Na2SO4·10H20)两类。
使用芒硝不仅可以代碱,而且又是常用的澄清剂,为降 低芒硝的分解温度常加入还原剂(主要为碳粉、煤粉 等)。
硒镉红
八、脱色剂 按脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两类。 常用物理脱色剂有Se、MnO2、NiO、C0203等 常用的化学脱色剂有As203、Sb203、Na2S、硝酸盐等。
九、氧化剂和还原剂 在熔制玻璃时能释出氧的原料称氧化剂,能吸收氧的原料称
还原剂。 属氧化剂的原料主要有硝酸盐、氧化铈、As205、Sb205等。 属还原剂的原料主要有碳、酒石酸钾、氧化锡等。
(4) 对耐火材料的侵蚀要小;
(5) 原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格低等。
一、引人SiO2的原料
作用: SiO2是玻璃中最主要的成分,它使玻璃具有高的 化学稳定性、力学性能、电学性能、热学性能,但含 量过多时使熔制的玻璃液粘度过大。 (一)硅砂
常用硅砂
纯净硅砂
硅砂矿
硅砂颗粒放大图
硅砂性能
十、乳浊剂 使玻璃产生乳白不透明的原料称乳浊剂。 最常用的原料有氟化物、磷酸盐等。
十一、其他 天然碱、珍珠岩、钽wk.baidu.com尾矿、碎玻璃
第三节 原料的加工
概述 1、原料加工的意义 (1)有利于物料流动 (2)有利于均匀混合 (3)加快熔化速度 (4)有利于物料精选
2、原料加工工艺流程
二、原料的破碎与粉碎
1、外观:质地纯净的硅砂为白色,一般硅砂因含有铁的氧化 物和有机质而呈淡黄色、红褐色。
2 、 化 学 组 成 : 它 的 主 要 成 分 是 SiO2 , 另 含 有 少 量 的 Al2O3 、 Na2O、K2O、CaO等无害杂质。主要的有害杂质为氧化铁,它 能使玻璃着成蓝绿色而影响玻璃透明度。有些硅砂中尚含 有Cr203,它的着色能力比Fe2O3大3-5倍,使玻璃着成绿色; TiO2使玻璃着成黄色,若与氧化铁同时存在可使玻璃着成黄 褐色。
优点:过粉碎的物料 少,能破碎坚硬的物 料,设备的磨损小, 常用作中块砂岩的细 碎设备。 缺点:入料粒度不能 过大、产量偏低、噪 声和震动大。
(4)锤式破碎机
适于中等硬度物料的中、细 碎,具有较高的粉碎比 (10~50),产品粒度较细、 机体紧凑,但锤子的磨损较 大,不适合潮湿、粘性物料。
物料经受锤头冲击、 衬板碰撞,合格物料 从蓖条缝排除。
硅质原料的成分范围(%)
硅砂
SiO2 90-98
Al2O3 1-5
Fe2O3 0.1-0.2
CaO 0.1-1
MgO
H2O
0-0.2
1-3
砂岩 95-98 0.3-0.5 0.1-0.3 0.05-0.15 0.1-0.15 0.2-0.5
二、引人Al203的原料
作用:降低玻璃的析晶倾向,提高化学稳定性、热稳定性、 机械强度、硬度和折射率,减弱玻璃的脆性,减轻玻璃液 对耐火材料的侵蚀,有助于氟化物的浮浊。 1.长石
(2)钴化合物的原料:绿色粉末的氧化亚钴(C0O)、深 紫色的Co2O3和灰色的C0304。热分解后的CoO使玻璃 着成天蓝色。
( 3 ) 铬 化 合 物 的 原 料 : 重 铬 酸 钾 (K2Cr2O7) 、 铬 酸 钾 (K2CrO4)。热分解后的Cr203使玻璃着成绿色。
(4)铜化合物的原料:蓝绿色晶体的硫酸铜(CuSO4)、 黑色粉末的氧化铜(CuO)、红色结晶粉末的氧化亚铜 (Cu2O)。热分解后的CuO使玻璃着成湖蓝色。
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