【文章內(nèi)容簡介】 成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O SO3 All 含量 100 湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 7 工廠設計原則 采用先進、可靠的技術措施的裝備，確保能生產(chǎn)出滿足企業(yè)要求的平板玻璃。 以滿足浮法線高標準產(chǎn)品質(zhì)量和品種要求為前提，進行設備選型，既要有效控制投資，又必須確保達到使用要求，確?？傮w目標和實現(xiàn)。環(huán)境保護、職業(yè)安全衛(wèi)生、節(jié)能、消防等方面均要符合國空的相關標準規(guī)范、規(guī)定?？傮w規(guī)劃 的布局合理、道路通暢，方便管理，最大限度利用廠區(qū)原有場地和設施。全面解決工廠生產(chǎn)，廠外運輸和各種物料儲備的關系。應該考慮工廠建成后生產(chǎn)潛力的可能和留有工廠發(fā)展的余地。 湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 8 第三章 玻璃的化學成分及原料 浮法玻璃化學成分設計的一般原則 玻璃科學為玻璃成分設計提供了重要的理論基礎，包括玻璃形成和結構理論，相平衡，成分和性質(zhì)與結構的關系等方面，但迄今在大部分情況下，理論還只能定性地為玻璃成分設計指出方向，必須反復通過實踐調(diào)整成分以獲得所需性能的玻璃。 一般說來，玻璃成分設計要考慮的主要方面如 下。 (1)必須滿足使用性質(zhì)的要求，即依賴于成分和性質(zhì)與結構的關系。就目前玻璃科學發(fā)展水平而言，主要闡述成分和性質(zhì)之間的關系，成分和結構間的關系還未能精密確定。 (2)所設計的成分必須能夠形成玻璃并具有較小的析晶傾向，因而可以借助于玻璃形成區(qū)域圖和相圖來確定。 (3)必須符合熔制、成型等工藝要求。 浮法玻璃化學成分是由普通平板玻璃基礎上設計出來的，是由鈉鈣硅玻璃組成演變而來的。根據(jù) Na2OCaOSiO2系統(tǒng)相圖確定該系統(tǒng)中能夠形成玻璃的組成范圍為： 12%~18% Na2O， 6%~16% CaO， 68%~82% SiO2，但在實用玻璃組成中該系統(tǒng)的組成范圍為： 12%~15% Na2O， 8%~12% CaO， 69%~73% SiO2。在這個三元系統(tǒng)玻璃組成中，容易形成兩種析晶組成，失透石（ Na2OCaOSiO2）和硅灰石（ CaOSiO2），在生產(chǎn)實踐中當引入 MgO 和 Al2O3時，不僅玻璃的析晶性能得到改善，而且熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性均得到改善，因而形成了普通平板玻璃化學成分（表 ）。表中 Fe2O3為原料中雜質(zhì)所致，并非設計數(shù)值，而是限制數(shù)值；而 SO3主要是由澄清劑芒硝引入 [3]。 表 普通與浮法 玻璃化學成分比較 單位： % 浮法玻璃化學成分設計時，根據(jù)浮法玻璃成型的特點，在普通玻璃化學成分基礎上進行了局部調(diào)整。 1） 由于浮法玻璃拉引速度比垂直引上快得多，在成型中必須采用硬化速度快的 “短 ”性玻璃成分，即調(diào)整 CaO 到 8%~9%。但是 CaO 含量增加，使 玻璃發(fā)脆并容易產(chǎn)生硅灰石析晶，因此 MgO 控制在 4%左右，以改善玻璃析晶性能。 化學成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O SO3 普通玻璃 浮法玻璃 71~73 ~ ~2 ~ ~9 15 14~ 湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 9 2） 為了獲得優(yōu)質(zhì)的玻璃表面質(zhì)量，將 Al2O3的含量降低到 %以下，并注意不能影響玻璃的機械強度、熱穩(wěn)定性。 3） Fe2O3 是原料中的雜質(zhì)引入的，它是一種著色劑，因此嚴格限制在 %以內(nèi)，最好在 %以下，以使玻璃有良好的透光率，經(jīng)調(diào)整后浮法玻璃化學成分見上表。 用于制備琧配合料的各種物料，統(tǒng)稱為玻璃原料。根據(jù)它們的用量不同，分為主要原料和輔助原料兩類。主要原料指玻璃中引入各種組成氧化物的原料，如石英砂、白云石、尾砂、純堿和芒硝等 。輔助原料是使玻璃獲得某些必要的性質(zhì)和加速熔制過程的原料。它們用量少，但其作用并不是不重要。根據(jù)作用不同，分為澄清劑，脫色劑，氧化劑和還原劑等，對原料質(zhì)量主要有以下要求：原料引入的主要成分含量高，雜質(zhì)含量低，不得超標；原料組成粒度分布合理，以保證配合料均勻度達最佳狀態(tài)，玻璃熔制質(zhì)量好；原料中難溶礦物的含量和粒度符合要求，避免玻璃成品上形成固體夾雜物。 配料流程 硅砂系統(tǒng)為引入 SiO2的原料， SiO2的想對分子質(zhì)量是 ，密度是~cm3。 SiO2是玻璃形成骨架的主體 ，以 [SiO4]的結構組成不規(guī)則連續(xù)網(wǎng)絡結構。它本身就可以開成玻璃，即石英玻璃，引入二氧化硅的作用，是提高玻璃的熔制溫度、黏度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、硬度和機械強度，同時它又能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)和密度。 合格的硅砂由汽車運輸進廠，入喂料倉，經(jīng)電磁振動給料機喂料，斗式提升至均化庫料堆上放的帶卸料小車的帶式輸送機上，進行均化堆料作業(yè)。 用于配料的硅砂，有門式耙料機均化取料，經(jīng)帶式輸送機運至 1式提升機，提升入中間倉，有電磁振動給料機喂入平面搖篩進行保護性篩分，篩下物同 2斗式提升機提升，以帶式輸送機送入粉庫貯 存，當門式耙料機發(fā)生故障時，同輪式裝載機代替，經(jīng)帶式輸送機運至 1斗式提升機，提升入 中間倉進行篩分作業(yè)。 白云石系統(tǒng) 為引入 MgO 的原料， MgO 的相對分子質(zhì)量是 ,它在硅酸鹽玻璃中是網(wǎng)絡外體氧化物。玻璃中經(jīng) %以下的 MgO 代替部分 CaO，可使玻璃形成硬化速度變慢，降低玻璃的析晶傾向，提高玻璃的化學穩(wěn)定性的機械強度。 白云石塊料同汽車運輸進廠，由抓斗橋式起重機運至喂料倉，通過電磁振動給料機喂入鄂式破碎機進行破碎。破碎后的物料經(jīng)斗式提升到中間倉，再由電磁振動給料機喂入錘 式 破碎機進行細 碎，細碎后的物料經(jīng)斗式提升機升入兩臺六角篩進行篩分，篩上物返至錘式破碎機細碎，再提升、篩分，篩下的合格物料由斗式提升機升入庫頂帶式輸送機，送入粉庫貯存。 尾砂系統(tǒng)為引入 Al2O3的原料， Al2O3的相對分子量為 ,密度為湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 10 cm3。它屬于玻璃的中間體氧化物，能降低玻璃的結晶傾向，提高玻璃的化學穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、硬度、機械強度和折射率，減輕玻璃對耐火材料的侵蝕，并有助于氟化物的乳濁。 利用原有加 工 系統(tǒng)，合格粉料由斗式提升機提升，然后經(jīng)過雙向閘門和帶式輸送機送投影儀粉 庫貯存。 石灰石系統(tǒng)為引入 CaO 的原料， CaO 的相對分子量 為 ,密度為~ gcm3，是玻璃結構網(wǎng)絡外氧化物，其主要作用是穩(wěn)定劑，即增加玻璃的化學穩(wěn)定性和機械強度。主要礦物是方解石，是一種微晶或潛晶結構的化學與生物化學沉積巖。 利用原有加工系統(tǒng)，合格粉料由斗式提升機提升，然后經(jīng)過雙向閘門和帶式輸送機送投影儀粉庫貯存。 純堿、芒硝系統(tǒng)為引入 R2O 的原料， Na2O 的相對分子量是 62,密度 gcm3，是玻璃網(wǎng)絡 外 氧化物，可降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是 玻璃的良好溶劑。可增加玻璃的熱膨脹系數(shù)，降低玻璃的熱穩(wěn)定性，化學穩(wěn)定性和機械強度。 純堿、芒硝由火車運輸進廠，由手推車從袋裝原料庫運至原料車間倒料處，人工拆袋倒料經(jīng)斗式提升機提升入立角篩進行篩分，篩上物經(jīng)籠型碾粉機粉碎再提升、篩分，篩下的合格料由斗式提升機提升入粉庫貯存。 煤分系統(tǒng)它引入的主要成分是還原 C，因為芒硝是主要澄清劑，它在熔窯內(nèi)高溫分解產(chǎn)生 O2和 SO2，所以使用芒硝里還要使用澄清劑，而煤分就是一個很好的選擇。 袋裝的煤粉由汽車運輸進廠，由手推車從庫房運至粉庫吊運孔處，經(jīng)電動葫蘆提升至粉 庫頂，人工拆袋倒料送入粉庫貯存。 稱量混合系統(tǒng)，各種粉料按配比分別采用 “減量法 ”的 “增量法 ”電子秤進行準確稱量，通過稱量帶式輸送機運至預定的混合機混合，混合時加適量水蒸汽，以前常加水混合，但加水蒸汽有更多好處，比如混合料不易結團，混合料更為均勻，粒度相差不太大，混合均勻的配合料卸入中間倉，再由配合料帶式輸送機運至浮法聯(lián)合車間窯頭料倉，之后便進行熔窯的熔化、錫槽的成型、退火窯退炎，經(jīng)過切裁得到相應規(guī)格的成品。 原料工藝有三個關鍵部位：原料成分、原料的顆粒大小和原料混合的均勻度，實際生產(chǎn)中各種原料的 控制粒度范圍見表 。 其它輔助原料 1）澄清劑 往玻璃配合料或玻璃液中加入一種高溫時本身能氣化或分解放出氣體，以促進排除玻璃液中氣泡的物質(zhì)，稱為澄清劑。浮法玻璃常用的澄清劑有三氧化二銻、硝酸鹽、硫酸鹽、氟化物、二氧化鈰。 湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 11 表 實際生產(chǎn)中各種原料的控制粒度范圍 2 著色劑 使玻璃著色的物質(zhì)，稱為著色劑。其作用是使玻璃對光線產(chǎn)生選擇性的吸收，呈現(xiàn)一定的顏色。根據(jù)著色劑在玻璃中呈現(xiàn)形態(tài)不同，分為離子著色劑、膠態(tài)著色劑和硫硒 化物著色劑三類。浮法玻璃常用離子著色劑即過渡金屬元素和稀土元素的化合物。 3）脫色劑 對浮法玻璃透明度危害最大的是微量的鐵，其次是鉻、釩、鈦。脫色主要是如何減弱和中和鐵的著色作用的問題。方法主要有物理脫色和化學脫色。常用的物理脫色劑有二氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化釹。常用的化學脫色劑有硝酸鈉、硝酸鉀、三氧化二銻、氧化鈰、氧化錳。 4）碎玻璃 在玻璃生產(chǎn)和加工和各個環(huán)節(jié)，總會產(chǎn)生一定量的碎玻璃，如生產(chǎn)中的不合格產(chǎn)品及切裁下來的邊子等。從工藝上看，有利于配合料的熔化，澄清，節(jié)能，提高產(chǎn)量，降低成本等。使用碎玻璃 的過程中必須注意幾個問題：二次揮發(fā)；二次積累；對某些化學穩(wěn)定性差的玻璃，由于表面水解造成表面層與內(nèi)層成分之間的差別，若熔制溫度較低或玻璃的對流不大時，在熔制后的玻璃液內(nèi)部往往留下明顯的差別；當玻璃重熔時，熱分解會使氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘉嗚F，同時也影響硒的脫色作用，使玻璃的顏色變壞。熱分解出來的氧，容易擴散到周圍的氣泡中去，與之一起益處玻璃液外，導致玻璃缺氧，呈還原性制。對變價元素為基礎的顏色玻璃會引起色澤上的變化；在碎玻璃中含有少 量的化學結合氣體，在重熔時產(chǎn)生相當于二次氣泡那樣的微小氣泡，因此 ，加入碎玻璃多時就 難于澄清；使用外購玻璃時，除要進行清洗、選別、除雜和磁選除鐵外，還必須經(jīng)常取樣，進行化學分析，對配合料配方進行調(diào)整。 原料 粒度范圍 品質(zhì)百分比 % 含水率 % 硅砂 ≥ ~ ~ 0 ≤ ≥ ≤4 到收貸時硅砂 水分≤5 白云石 ≥ ~ 0 ≥ ≤ 粉料含水率 ≤ 石和石 ≥ ~ 0 ≥ ≤ 粉料含水率 ≤ 長石 ≥ ~ ~ 0 ≤ ≥ ≤ 粉料含水率 ≤ 純堿 ≥ ≥ ≤2 ≤75 含水率 ≤ 湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 12 第四章 配料計算 于配料計算相關的參數(shù) 1） %100純堿總用量 飛散量純堿飛散率＝ 2） %100+ 22 2 ONaONa ONa芒硝引入的純堿引入的 芒硝中的芒硝含率＝ 3）%142 %803 玻璃獲得率）配合料（ 芒硝含量）芒硝加入量（含量＝配合料 tkgSO 4） %100% %芒硝含量芒硝用量 炭含量炭粉用量炭粉含量＝ 5）% %玻璃獲得率配合料量 炭含量炭粉加入量想配合料炭含量＝ 6） %100100 100玻璃液用的原料的量制 玻璃液玻璃獲得率＝ kg kg 浮法平板玻璃配料計算 設計依據(jù) 產(chǎn)品方案： 浮法平板玻璃； 生產(chǎn)規(guī)模： 日熔化量為 900t。 工作制度： 52/5/8； 玻璃厚度： 5mm。 玻璃原板寬度： 4000mm； 玻璃凈板寬度： 3500mm； 總成品率： 80%； 產(chǎn)品品種： 平板玻璃； 冷修周期： 8 年； 玻璃化學成分見表 湖南科技大 學本科生畢業(yè)設計 13 表 玻璃化學成分表 單位： %（質(zhì)量分數(shù)） 各原料的化學成分見表 表 各原料的化學成分 單位： %（質(zhì)量分數(shù)） 原料 含水率 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO N2O Na2SO3 C 硅砂 白云石 石灰石 純堿 芒硝 煤粉 配料的工藝參數(shù)； 計算基礎： 100kg玻璃液； 計算精度： 純堿灰散率： %； 玻璃獲得率： 80%； 碎玻璃摻入率： 20%； 芒硝含量： 3%； 碳粉含率： 4%； 計算步驟； 芒硝用量的計算，設生產(chǎn) 100KG 玻璃液用 xkg 芒硝。 %3=x x=(kg) 芒硝引入和各物質(zhì)的量如下； SiO2＝ (kg) Al2O3＝ (kg) Fe2O3＝ (kg) CaO＝ (kg) MgO＝ (kg) N2O＝ (kg) 純堿用量的計算。 化學成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O