0.66
秦皇岛长 65.86
19.88
0.17
0.39
14.29
0.21
—
石
南京长石 62.84
51.40
0.31
—
2.31
12.30
0.21
忻县长石 65.66
18.38
—
2.64
13.37
0.17
0.33
北京长沟 66.09
18.04
0.83
—
13.50
0.22
—
长石
六．确定各种原料的质量控制方案原料的质量控制方案
主要包括：外观质量控制、化学成分控制、粒度控制、水分控制以及难容重矿物 控制等项目。 1 原料外观质量控制 外观质量控制是原料控制的第一道程序，是最直接、快速、简单的原料控制方法。 各种原料进厂时都必须进行外观质量检查。原料外观质量的控制内容主要包括原 矿构成、包装质量、原料的色泽、杂物混入及污染、粒度初检等。 主要控制环节为：加工厂家原矿外观控制→厂家成品原料外观控制→包装质量外 观控制→进厂原料商检样外观控制→上料过程原料外观控制。
化学成分设计有一般有五个步骤： 1 确定玻璃组成设计的依据 2 列出玻璃性能指标要求
3 初步确定玻璃组成 4 复核设计组成玻璃的性能 5 玻璃组成的确定
根据以上方法，我组设计的玻璃成分。
化学成 二氧化 氧化铝 氧化 氧化钙 氧化镁 氧化 三氧化 氧化硼 三氧 三氧化 氧化铬
分
硅
铁
钠
硫
化砷 锑
成分含 69.73% 1.00% 0.02% 10.00% 3.50% 13.00 0.20% 1.50% 0.20% 0.40% 0.45%
玻璃配合料制备技术
课 程 任 务 书
一． 任务题目：
500 吨绿色浮法玻璃的成分的设计与原料的选择及成分确定。
二． 任务分配
1 确定玻璃性质要求。 2 合理设计玻璃的成分。 3 确定玻璃的生产工艺流程。 4 分析各种成分对玻璃性质的影响。 5 合理选择原料种类并确定其化学成分。 6 确定各种原料的质量控制方案。
1 二氧化硅
二氧化硅为玻璃形成体氧化物，构成硅酸盐玻璃的网络骨架，能降低玻璃制品的 热膨胀系数，提高玻璃结构网络的致密性，提高玻璃物化性能，提高玻璃粘度， 提高玻璃高熔化温度。
2 三氧化二铝
提高玻璃结构网络致密性，提高玻璃的化稳性，提高玻璃液的粘度，提高熔化温 度，熔化困难。
3 氧化铁
在玻璃中铁的含量常是由杂志因种种原因而产生的少量物质，但铁进入玻璃中会 使玻璃产生不良黄色。从而降低玻璃透光率，则需控制氧化铁的含量。
A． 原料的质量必须符合要求，而且成分稳定。 B． 选用的原料有利于玻璃的澄清，均化。 C． 原料易于加工处理。 D． 原料成本低，能大量供应。 E． 尽量少用轻质和对人体健康，环境有还得原料。 F． 原料对耐火材料的侵蚀要小。
2 原料的种类和其主要的化学成分
石英砂：二氧化硅含量在 99%以上（根据计算选择昆明的硅砂的粉料）。 长石：二氧化硅含量在 66%以上，氧化铝含量在 18%以上（根据计算选择北京长 沟长石的粉料）。 方解石：氧化钙的含量在 56%以上。 白云石： 氧化镁的含量在 21%以上，氧化钙含量在 30%以上。 纯碱：氧化钠含量在 58%以上。 氧化铬：铬酸盐在熔制的过程中分解成氧化铬 氧化硼：主要是硼酸和硼砂
引入 1.5%的氧化硼可以提高熔制速度的 15%到 16%。
8 三氧化二砷与三氧化二锑
在钠钙硅酸盐中用 0.2%的三氧化二锑和 0.4%的三氧化二砷作澄清剂，澄清效果 较好，而且可以防止二次小气泡的产生。
9 氧化铬
氧化铬在还原的条件下使玻璃着成绿色。
五．合理选择原料种类并确定其化学成分。
1 原料的选择分为 6 个原则：
2 原料化学成分控制 玻璃在熔化成形的整个生产过程中，化学成分都应处于稳定状态。从这一意义上来讲，各种 原料在同一批料中，其化学组成波动要小，在相邻的两批料间的化学组成波动更不能大。否 则，就会影响玻璃的均匀性，即使玻璃液的温度相同，也会使玻璃的密度、黏度及颜色等发 生变化。所以必须对原料中各种氧化物的化学组成的波动提出要求，并加以严格控制。原料 成分的控制主要是控制主成分、杂质含量及成分的波动。原料化学成分的控制应包括三方面： 一是主要氧化物含量不低于要求的百分数，且波动范围要小；二是批量原料的化学组成及波 动范围符合规定的标准要求；三是批量之间的波动要小于一定的范围。这样才能保证连续投 入到熔窑的配合料化学成分的稳定。 3 原料颗粒组成控制 在浮法玻璃生产过程中，原料质量的控制是玻璃产品质量控制的重要环节，其中原料颗粒度 的大小会直接影响玻璃的熔制过程和产品质量。原料颗粒度的控制包括三个方面：第一是颗 粒上限，即允许粉料中最大颗粒的尺寸，超过上限尺寸的就称为大颗粒；第二是颗粒上限， 即允许粉料中最细颗粒的尺寸，小于下限尺寸的就称为细粉（细粉即指小于 0.10mm 的颗 粒）；第三是颗粒级配，在粉料中各种不同尺寸级别的颗粒所占的比例。颗粒级配合理的配 合料将会有助于熔化质量的提高。硅质原料颗粒尺寸的下降有利于玻璃的熔制，但并非越细 越好。 白云石和石灰石两种碳酸盐矿物原料，过去认为颗粒细小有利于熔制，但随着对玻璃配合料 高温熔制机理研究的加深，发现这两种原料颗粒加粗有利于玻璃的熔制。长石颗粒的大小会 明显影响玻璃的熔制质量，随着长石颗粒尺寸的下降，玻璃的熔制和澄清质量变好，但 0.08mm 以下长石细粉会使玻璃澄清质量变差，一般长石的粒度控制比硅质原料略细一些。 4 原料水分控制 原料在开采、加工、运输、储存及使用过程中都会带来水分。水分的波动会影响原料质量以 及配合料的称量精度。原料水分影响原料的使用品位，必须进行严格控制。
长
石
方
白
纯
石 （ 粉 ）
英 砂
解 石（ 粉
云 石（ 粉
碱 （ 重
）
）
）
破碎
过筛
过筛
过筛
过筛
过筛
着
助
还
澄
色
溶
原
清
剂
剂
剂
剂
Cr2O3
B2O3
碳粉
称量
Sb2O3 AsO2
均化库
干燥粉库
辅助原料
称量 碎玻璃
水蒸气 混料机
料仓 熔窑 流液槽 锡槽成型 退火窑 根据用户需求切割 包装
出厂或入库
四．分析各种各种成分对玻璃性质的影响。
二氧化硅原料的化学成分
（单位：%）
原料名称 二氧化硅 氧化铝 氧化钙 氧化镁 氧化钠 氧化钾 氧化铁
灼减
Байду номын сангаас
昆明硅砂 99.50
0.46
—
—
—
—
0.006
—
广州硅砂 99.14
0.41
—
—
—
—
0.11
0.43
湘潭硅砂 97.86
1.62
—
—
—
0.30
0.30
—
内蒙古硅 86～91
5～7
1.00
—
1～1.5
三． 基本要求：
1 玻璃的成分应符合实际生产情况要求，便于组织生产。 2 工艺流程选择合理，先进。 3 熟悉玻璃原料成分及对玻璃性能的影响。 4 配料计算过程准确，计算包括干基湿基和料计算。 5 要求组员按时完成任务。
任务书
一．绿色浮法玻璃的性质：
1 各向同性 2 介稳定 3 无固定熔点 4 有优越的物理，机械光学性能
4 氧化钙
高温下降低玻璃的粘度，有利熔化低温提高粘度，有利成型。使玻璃料性变短， 脆性增大，析晶倾向增大。
5 氧化镁
降低玻璃的析晶能力。提高玻璃的化学稳定性，热稳定性和玻璃的机制强度。
6 氧化钠
使玻璃网状结构断裂，疏松，性能下降。当同时使用两种原料时，玻璃产生混合 碱性效应，提高玻璃性能。 7 氧化硼
5 化学性质稳定，不易风化，透明度高，热稳定性高
二．合理设计玻璃成分
玻璃化学组成的设计原则： 1 必须根据玻璃制品要求的物理 化学性质和工艺性能，选择适宜的氧化物系统， 这样就确定了决定了主要性质的氧化物，一般在 3 到 4 种在，总量往往达到 90% 左右。 2 为了使玻璃具有较小的析晶倾向，或使玻璃熔制温度降低，玻璃设计成分时往 往趋于多组分。 3 为了使设计成分能够付诸于工艺生产，即在工艺上能够熔制，成形等工序，需 要加入一定量的促溶剂，调整玻璃液料性等。特闷的用量尽管不同，但从工艺上 考虑是不可缺少的。 4 索设计的玻璃化学组成应当以成本较低，原料易获取，而且尽可能的无毒性， 有利于人体健康，对环境无污染，符合环境保护法规的要求原则。
量
%
还原剂：炭 650000mg/kg
碎玻璃：占总质量的 25%
三．工艺流程
浮发玻璃工艺包括五个主要步骤： ●配料 配料是第一阶段，为熔化制备原材料。原材料包括砂，白云石，石灰石，纯碱和芒硝，用卡 车或火车源源不断的运达。这些原材料都是储存在配料房中。料房中有料仓，料斗，传送带， 溜槽，集尘器，以及必要的控制系统，控制着原料的输送和配合料的混合。从原料送到料房 的那一刻起，它们是在不断的移动中。在配料房内部，一条长长的平传送带将原材料按次序 从各种原料的料仓中一层层地连续地输送到斗式提升机，然后再送往称量装置以检测其复合 重量。回收的玻璃碎片或生产线回头料会加到这些成分中。每份配合料含有大约 10-30％的 碎玻璃。干燥的材料加入混合机中搅拌成配合料，搅拌好的配合料通过传送带从配料房中送 到窑头料仓储存，然后用加料机以控制的速率加入熔窑中。 ●熔化 型的熔窑为有六个蓄热室的横火焰熔窑，大约有 25 米宽 62 米的，每天的生产能力为 500 吨。熔窑的主要部分是熔化池/澄清池,工作池,蓄热室和,和小炉，如图 4 所示，由特种耐火 材料建成，外框有钢结构。配合料由加料机送到熔窑的熔化池中，熔化池靠天然气喷枪加热 到 1650 度。熔融的玻璃从熔化池经澄清池流到卡脖区域，搅拌均匀。然后流入工作部，慢 慢冷却降至大约 1100 度，使其在达锡槽之前达到正确的黏度。 ●成形 澄清好的玻璃液成型成玻璃板的过程是一个按材料的自然倾向机械操纵的过程，这种材料的 自然厚度为 6.88 毫米厚。玻璃液从熔窑通过流道区域涌出，由一个叫做闸板的可调节门控 制其流量，闸板深进玻璃液±0.15 毫米左右。它浮在熔融的锡液之上-因此叫做浮法玻璃。 玻璃和锡互相不起反应，而且可以分离开；它们在分子形式上相互抵制的特性使玻璃极其光 滑。锡槽是一个密封在受控的氮和氢气氛的单元。它包括支撑钢，顶罩壳和底壳，耐火材料， 锡和加热元件，还原气氛，温度传感器，计算机工艺控制系统，大约 8 米宽，60 米长，生 产线速度可达 25 米/每分钟。锡槽载有近 200 吨纯锡，平均温度为 800℃。当玻璃在锡槽入 口的末端形成一个薄层，称为玻璃板，两边各有一系列的可调拉边机进行操作。操作人员用 控制程序设定退火窑和拉边机的速度。玻璃板的厚度可在 0.55 到 25 毫米之间。上部分区加 热原件用来控制玻璃温度。随着玻璃板连续不断地流经锡槽，玻璃板的温度会逐渐下降，使 玻璃变的平坦平行。 ●退火 当成型的玻璃离开锡槽时玻璃的温度为 600 度。如果玻璃板放在大气中冷却，玻璃表面会比 玻璃内部冷却的快，这样就会造成表面严重压缩，使玻璃板产生有害的内应力玻璃在成型前 后的受热过程也是内应力形成的过程。因此通过控制热量使玻璃温度逐渐降到周围环境温度 ——即退火，是很必要的。实际上，退火是在一个大约 6 米宽 120 米长预先设置好温度梯度 的退火窑（见图 7）中进行。退火窑中包括电控加热元件和风机，以保持玻璃板横向温度的 分布持续稳定。退火过程的最终结果是将玻璃小心地冷却到常温而没有带来暂时应力或永久 应力。 ●切割和包装 退火窑冷却好的玻璃板通过与退火窑驱动系统相连接的辊道输送到切割区域。玻璃通过在线 检测系统以排除任何缺陷，用金刚石切割轮切割，去除玻璃边缘（边料回收为碎玻璃）。然 后切割成客户所需要的尺寸。玻璃表面撒上粉末介质，使玻璃板可以堆积存放而避免沾在一 起或划伤。然后靠人工或自动机器将无瑕疵玻璃板分成垛进行包装，转移到仓库储存或装运 给客户。