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1、玻璃生产工艺,第一节 概述 玻璃生产基本流程,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。 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； (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
2、、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,硅砂性能,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。 3、颗
3、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0.15O.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。,硅质原料的成分范围(),二、引人Al203的原料,1长石 质量要求是：A12O316；Fe2030.3；R2012,钠长石,钙长石,钾长石,钾长石矿,钠长石矿,作用：降低
4、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。,2高岭土,质量要求是：A120325；Fe2O3O.4。表232为长石和高岭土的成分范围。,高龄土,煅烧高龄土,高龄土粉,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,叶腊石,叶腊石,黄腊石,彩腊石,三、引人Na2O的原料,（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910之间，应储存在通风干燥的库房内。 质量要求：Na2C0398；NaCl1；
5、Na2SO40.1；Fe203O.1。,纯碱,纯碱库,重碱,轻碱,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。,2芒硝(Na2SO4) 有无水芒硝和含水芒硝(Na2SO410H20)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)。 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：Na2SO485；NaCl2； CaSO44；Fe203O3；H205,天然芒硝,
6、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：CaO50；Fe2030.15。,天然石灰石,石灰石矿山,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(MgCO3CaCO3)，呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。 质量要求：MgO20；CaO32；Fe2030.15。,白云石,白云石,白云石粉,白云石粉,通常采用石灰石和白云石共同引入MgO和CaO。,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，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
7、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。 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。 （2）钴化合物的原料：绿色粉末的氧化亚
8、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。,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(Ag
9、20)、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。 （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,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
10、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。 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、钽铌尾矿、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,（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
11、式破碎机,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46。它不宜用于片状岩石和湿的塑性物料的破碎。,动颚靠近定颚，压碎物料，动颚远离定颚，则进料和出料。,(2) 反击式破碎机,物料在打击板与反击板之间反复受到打击、碰撞而破碎,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。,(3) 对辊粉碎机,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
12、过大、产量偏低、噪声和震动大。,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。,（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（1050），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。,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,工作原理,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,适用于筛
13、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，因而产量低,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。,3、平面摇筛,用于硅砂筛分,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。,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
14、 2、称量设备： （1）电子自动秤,PCS型电子自动配料秤,失重微机配料控制系统,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 （1）种类：重力混合机 强制混合机 （2）常用混合机,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。,(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
15、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。,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,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：
16、均匀度，速度 （5）原料的种类、形式：,(二)玻璃的形成 1、机理 （1）砂粒表面SiO2断键、溶解 （2）溶解的SiO2向熔体扩散 2、作用、特点： （1）作用：生产含气泡、不均匀的玻璃液； （2）特点：温度1200左右；速度较快； 在熔窑中几十分钟可以完成（28-29分）。,3、影响因素 （1）玻璃成分 （2）熔制温度 （3）颗粒度 （4）助熔剂 （5）碎玻璃 （三）澄清 1、概述 （1）概念：除去玻璃液中可见气泡的过程,（2）气体来源 配合料料粒空隙、配合料水分分解与蒸发、挥发分的 挥发、氧化物的氧化还原、耐火材料的孔隙及被侵蚀分 解、窑炉气体的孔隙及被侵蚀分解 （3）气体存在形式 A、可见气泡 1% B、溶解：物理溶解、化学溶解 （4）澄清的两种方法 A、气泡长大 B、气泡变小、溶解 澄清与去气的区别,2、澄清过程 （1）气泡的形成和长大 （2）气体的转化与平衡 影响因素： 温度、炉内压力与气氛、气泡中气体分压与种类、玻 璃成分与气
