玻璃工艺流程设计

玻璃工艺流程设计
2.1  配合料的质量要求
保证配合料的质量,是加速玻璃熔制和提高玻璃质量,防止产生缺陷的基本措施,对于配合料的主要要求如下:
1、具有正确性和稳定性
配合料必须能保证熔制成的玻璃成分正确和稳定。为此必须使原料的化学成分、水分、颗粒度等达到要求并保持稳定。并且要正确计算配方,根据原料成分和水分的变化,随时对配方进行调整。同时要经常校正料称,务求称量准确。
2、合理的颗粒级配
构成配合料的的各种原料均有一定的颗粒度,它直接影响配合料的均匀度、配合料的熔制速度、玻璃液的均化质量。
通过实验室分层试验,得出不同粒度(粒径比)对分层程度的影响(见图2- 1。图2-1表明,
纯碱和硅砂两种物料混合物的平均粒径比为0.8时,可获得混合物最小程度的分层。当纯碱和硅砂两种物料混合物的平均粒径比大于或小于0.8时,标准偏差随之增大,粒径比偏离0.8越远,分层越严重。
2-1 不同粒度(粒径比)对分层程度的影响
在整个熔制过程中,影响硅酸盐形成速度和玻璃形成速度的主要因素之一是原料的颗粒度,而是玻璃形成速度主要取决于石英砂粒的熔化与扩散。从热力学、动力学的观点看:当反应物的颗粒度减少时,该反应物的等温等压位也增加即该物质的饱和蒸汽压、溶解度、化学反应活度也增加,并且反应物的面积增大,因此小颗粒的原料比大颗粒的原料更
容易加速硅酸盐和玻璃的形成、玻璃均化速度也提高。当然过细原料的引入,也会造成杂质含量增加、澄清难度加大的不利影响。
3、具有一定的水分
用一定量的水,或含有湿润剂(减少水的表面张力的物质如食盐)的水,湿润石英原料(硅砂、砂岩、石英岩),使水在石英原料颗粒的表面上,形成水膜。这层水膜,可以溶解纯碱和芒硝达5%,有助于加速熔化。同时,原料的颗粒表面湿润后粘附性增加,配合料易于混合均匀,不易分层。加水湿润,还可以减少混合和输送配合料以及往炉中加料时的分层与粉料飞扬,有利于工人的键康,并能减少熔制的飞料损失(减少5%)
4、具有一定气体率
为了使玻璃液易于澄清和均化,配合料中必须含有一部分能受热分解放出气体的原料,如碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硼酸盐、氢氧化铝等。配合料逸出的气体量与配合料重量之比,称为气体率。
气体率(%=×100
对钠-钙硅酸盐玻璃来说,其气体率为15%20%。气体率过高会引起玻璃起泡,过低则又使玻璃发滞,不易澄清。硼硅酸盐玻璃的气体率一般为9%15%
5、必须混合均匀
配合料在化学物理性质上,必须均匀一致。如果混合不均匀,则纯碱等易熔物较多之处熔化速度快,难熔物较多之处,熔化就比较困难,甚至会残留未熔化的石英颗粒使熔化时间延长。这样就破坏了玻璃的均匀性,并易产生结石、条纹、气泡等缺陷,而且易熔物较多之处与池壁或坩埚壁接触时,易侵蚀耐火材料,也造成玻璃不均匀。因此必须保证配合料充分均匀混合。
6、一定的配合料的氧化还原态势(Redox数)
以前对玻璃熔制过程中氧化还原态势的控制,经常只注意到窑炉内燃烧气氛的氧化还原性,而忽略了窑炉中配合料的氧化态势,但后者常常会起到很重要的作用。因此有必要对氧化还原态势同时进行控制。这种控制称为Redoxreducing & oxidizing potential)数控制。
2.2 配合料制备的工艺流程
玻璃配合料是将原料进行破碎、粉碎、筛分,而后进行称量、混合后制成的。
1、原料加工处理工艺流程
原料加工处理工艺流程采用多系统流程。多系统流程是每种原料各有一套破碎、粉碎、过筛的系统。这种流程适用于大、中型玻璃工厂。多系统原料加工处理工艺流程如下:
砂岩  硅砂瞬态电压抑制器  菱镁石  白云石  萤石  纯碱  芒硝  煤粉    碎玻璃
                                           
煅烧质粒拯救  选矿    粗碎    粗碎    水洗  拆包  拆包  筛分    洗涤
                                           
水冷    干燥  粉碎    粉碎    粗碎  粉碎  粉碎          破碎
                                               
粗碎  筛分    筛分    筛分    粉碎  筛分  筛分                   
                                                         
粉碎                          筛分                                 
                                                         
筛分                                                         
                                                             
粉库  粉库    粉库    粉库    粉库  粉库  粉库    粉库    粉库                                             
                                            高见光   
                                       
                    称量                          称量        称量   
                                                         
                                                草耙子混合         
                                                                         
                混合 ————————————————————       
                   
                    输送 
                                       
                  窑头料仓                 
                                       
                  投料机   
                2-2  玻璃减压蒸馏配合料制备的工艺流程           
对旋轴流风机2、原料的干燥
湿的白垩、石灰石、白云石,精选的石英砂和湿轮碾粉碎的砂岩或石英岩、长石,为了便于过筛入粉料仓储存和进行干法配料,必须将它们加以干燥。用湿轮碾粉碎的砂岩和长石,脱水后大约含水分为15%20%左右,干燥后其水分为0.2%以下。可采用离心脱水,蒸汽加热,回转干燥筒、热风炉干燥等进行干燥。
芒硝的水分超过18%19%时会结块和粘附在粉碎机械与筛网上,所以也应进行干燥,芒硝的干燥方法有三种:
1)在高温下(650700℃)采用回转干燥筒进行干燥。
2)在较低温度下(300400℃)采用隧道式干燥器或热风炉干燥器进行干燥。
3)混入8%10%的纯碱,吸收芒硝中的水分,使之便于粉碎和过筛。
3、原料的破碎和粉碎
1、原料的破碎与粉碎
原料的破碎与粉碎,主要根据料块的大小,原料的硬度和需要粉碎的程度等来选择加工处
理方法与相应的机械设备。
砂岩或石英岩是玻璃原料中硬度高、用量大的一种原料,为了减小粗碎时它们对于机械设备的磨损,降低机械铁的引入,在砂岩粗碎之前将它预先在1000℃温度以上进行煅烧。这是由于砂岩或石英岩的主要矿物组成是石英,而石英有多种变体,随着温度的变化会发生晶形转变。在晶形转变时伴随着体积的突然变化,因此在砂岩或石英岩的内部产生许多裂纹,提高了破碎率,减少了机械磨损。
在煅烧砂岩中主要的晶形转变为(标出了转变温度和体积变化)
β石英α石英
α石英α方石英β方石英
α方石英α鳞石英β鳞石英γ鳞石英
煅烧后的砂岩(或石英岩),用鄂式破碎机与反击式破碎机。煅烧的砂岩(或石英砂)虽然便于粉碎加工,但是要耗用燃料,生产费用增加,工艺流程多,工艺布置不紧凑。而且小块的
砂岩不好锻烧,矿石不能充分利用。同时砂岩煅烧后质地分散,在运输过程申易于剥落颗粒,硅尘量增加,对人健康不利。因此,采用鄂式破碎机与对辊破碎机或反击式破碎机,或项式破碎机与湿轮碾配合,直接粉碎砂岩或石英岩。
石灰石、白云石、长石、萤石用鄂式破碎机进行破碎,然后用锤式破碎机进行粉碎。长石和萤石也可用湿轮碾粉碎的。萤石因含粘土杂质多,在破碎前,先用水冲洗。纯碱结块时用笼形碾或锤式破碎机粉碎。芒硝也用笼形碾或锤式破碎机粉碎。
2、原料的过筛
石英砂和各种原料粉碎后,必须经过过筛,将杂质和大颗粒部分分离,便其具有一定的颗粒组成以保证配合料均匀混合和避免分层。不同原料要求的颗粒不同,过筛时所采用的筛网也不相同。
过筛只能控制原料粒度的上限,对于小颗粒部分则不能分离出来。原料的颗粒大小是根据原料的比重,原料在配合料中的数量以及给定的熔化温度等来考虑的。一般如下:
硅砂,通常只通过3649/2的筛。因为在选用硅砂时,对其颗粒组成已进行分析,到
厂后过筛的目的并不是对其颗粒进行控制,而是为了除去杂草、石块、泥块等外来杂质。

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