玻璃配料的计算
玻璃配料的计算
题目：某玻璃厂的一种玻璃配料工艺参数与所设数据如下：
纯碱挥散率 2.8%；玻璃获得率 82.5%；
碎玻璃掺入率 22%；萤石含率 0.87%；
芒硝含率 18%；煤粉含率 4.7%；
计算基础 100Kg玻璃液；计算精度 0.01。
设有30%的CaF2与SiO2反应，生成SiF4而挥发，SiO2的摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08。
玻璃的设计成分见表1，各种原料的化学成分见表2。
表1 玻璃的成分设计（质量%）
SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O SO3总计
72.4 2.10 <0.2 6.4 4.2 14.5 0.2 100
表2 各种原料的化学成分（%）
原料含
水
量
SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O Na2SO4CaF2 C
硅
砂
4.5 89.43
5.26 0.34 0.42 0.16 3.48
砂
岩
1.0 98.76 0.56 0.10 0.14 0.02 0.19
菱
镁
石
— 1.74 0.29 0.42 0.71 46.29
白
云
0.3 0.65 0.14 0.13 33.37 20.12
石
纯
碱
1.8 57.94
芒
硝
4.2 1.15 0.29 0.14 0.50 0.37 41.47 9
5.03
萤
石
—24.62 2.18 0.43 51.56 70.08
煤
粉
—82.11
根据已知条件，
（1）试设计合适的原料配量表。
（2）画出玻璃制备工艺流程图，并简要叙述各环节主要工艺参数与注意事项。
解：具体计算过程如下：
1.1 萤石用量的计算根据玻璃获得率得原料总量为：
100／0.825=121.21kg
设萤石用量为xkg,根据萤石含率得
0.87%=0.7008x×100%／121.21 x=1.51kg
由表2可知，引入1.47kg萤石将带入的氧化物量分别为
SiO
2
1.51×24.62%-0.12=0.25kg
Al
2O
3
1.51×
2.18%=0.04kg
Fe
2O
3
1.51×0.43%=0.01kg
CaO 1.51×51.56%=0.78kg -SiO
2
=-0.12kg
上式中的-SiO
2是SiO
2
的挥发量，按下式计算：
SiO
2+2CaF
2
=SiF
4
+2CaO
设有30%的CaF
2与 SiO
2
反应，生成SiF
4
而挥发，设SiO
2
的挥发量为xkg, SiO
2
摩尔量为60.09，CaF
2
的摩尔量为78.08，则
x=60.09×1.51×70.08%×30%/(2×78.08)=0.12kg
1.2 纯碱和芒硝的用量计算设芒硝引入量为xkg,根据芒硝含率得下式
0.4147x/14.5=18% x=6.29kg
芒硝引入的各氧化物量见表1-3
表1-3由芒硝引入的各氧化物量（kg）
SiO
2Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO Na
2
O
0.07 0.02 0.01 0.03 0.02 2.61
1.3 煤粉用量设煤粉用量为xkg，根据煤粉含率得
0.8211x/(6.29×0.9503)=4.7% x=0.34kg
1.4 硅砂和砂岩用量的计算设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则
0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07=72.08
0.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02=2.04
得x=34.32kg y=44.91kg
由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见表2-4
表2-4 由硅砂和砂岩引入的各氧化物量（kg）
原料SiO
2Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO Na
2
O
硅砂30.69 1.81 0.12 0.14 0.06 1.19
砂岩41.39 0.24 0.04 0.06 0.01 0.08
1.5 白云石和菱镁石用量的计算设白云石用量为xkg，菱镁石用量为ykg，则
0.3337x+0.0071y=6.4-0.78-0.03-0.14-0.06=5.39
0.2012x+0.4629y=4.2-0.06-0.01-0.02=4.11
得x=16.11kg y=1.88kg
由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见表1-5
表1-5 由白云石和菱镁石引入的各氧化物量（kg）
原料SiO
2Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO
白云石0.11 0.02 0.02 5.38 3.24
菱镁石0.03 0.01 0.01 0.01 0.87
1.6 校正纯碱用量和挥发量设纯碱理论用量为xkg，挥发量为ykg，则
0.5794x=14.5-2.61-1.19-0.08=10.62 x=18.33kg
y/(18.33+y)=0.028 y=0.53kg
1.7 校正硅砂和砂岩用量设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则
0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07-0.11-0.03=71.94
0.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02-0.02-0.01=2.01
得x=33.71kg，y=42.32kg
把上述计算结果汇总成原料用量表（见表6）。
1.8 玻璃获得率的计算：
玻璃获得率=100/120.02=82.6%
换算单的计算
已知条件，碎玻璃参入率为22%，各种原料含水率见表2，配合料含水量为4%，混合机容量为1200kg干基。
计算如下：
1200kg中硅砂的干基用量为：
[1200-（1200×22%）]×27.90%=261.14kg
硅砂的湿基用量=275.71/（1-4.5%）=273.45kg
同理计算其他原料，结果见表1-6
原料用量
kg % SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O SO3含
水
率
干基湿基
硅砂33.71 27.90 30.05 1.77 0.12 0.14 0.06 1.17 4.5 261.14 273.45 砂岩42.32 35.00 41.80 0.24 0.04 0.06 0.01 0.08 1.0 327.60 330.91 白云石16.11 13.30 0.11 0.02 0.02 5.38 3.25 0.3 124.49 124.86 菱镁石 1.88 1.60 0.03 0.01 0.01 0.01 0.86 --- 14.98 14.98 纯碱18.33
15.6 10.93 1.8 146.01 147.78 纯碱挥
量
0.53
芒硝 6.29 5.20 0,。
07
0.02 0.01 0.03 0.02 2.61 4.2 48.67 50.81 萤石 1.51 1.30 0.25 0.04 0.01 0.78 --- 12.17 12.17 煤粉0.34 0.28 --- 2.62 2.62 合计121.02 100 0.20 937.68 958.12 碎玻璃264 总计1222.12
根据要求，配合料的水分为4%，所以
加水量=[粉料干基/（1-水分%）]-粉料湿基
=[（1200-264）/(1-4%)]-958.12
=16.88kg。