《原料工艺及设备》PPT课件.ppt

浮法玻璃生产技术与设备2.原料工艺及设备成分设计、主要原料及辅助原料一、浮法玻璃化学成分的设计1.玻璃成分？玻璃所含有元素和化合物的种类和比例2.玻璃成分的表示方法： 质量分数（mass fraction）-质量百分数（最常见） 摩尔分数（mole fraction)-克分子百分率（mol%） 原子分数（atomatic fraction）-原子百分率，用于特种玻璃成分3.玻璃成分设计的原则： a.玻璃成分必须在相图中的玻璃形成区，可以形成玻璃而不析晶马祖林等编著玻璃性质与玻璃形成手册；美国陶瓷协会编著相平衡图集（Phase Equilibra Diagrams） 基础系统：钠钙硅系统 基本含量：12%15%Na2O，8%12% CaO，69%73% SiO2 一、浮法玻璃化学成分的设计浮法玻璃的化学成分设计c.必须符合工艺性能的需要-熔制、成型、退火工艺要求；b.玻璃性质必须达到要求的指标； 进入国际市场-ISO标准或进口国市场的法定标准； 国内市场-国家标准或行业标准d.要符合绿色设计、绿色制造、和绿色产品的要求，保护环境和环境协调；Pb、Cd，As，Hg，Cr, Ni, Cu ,Zn 、F等的使用e.原料能大量供应，质量稳定，生产成本低廉。

浮法玻璃的化学成分设计化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3普通玻璃71731.520.26.06.54.5150.3浮法玻璃71.572.51.00.18.094.01414.50.3平板玻璃的化学成分4.浮法玻璃的成分特点浮法玻璃的化学成分设计高钙：浮法玻璃拉引速度快，在成型中必须采用硬化速度快的“短”性玻璃成分，即调整CaO到8%9%中镁：CaO含量增加，使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶（CaO.SiO2 ）因此MgO控制在4%左右，以改善玻璃的析晶性能低铝：铝高将增加玻璃的黏度，不利于均化和澄清，将Al2O3的含量降低到1.3%以下微铁： 熔化时着色能力强的Fe2+被氧化为着色能力弱的Fe3+，但在锡槽中又被还原成Fe2+因此严格限制在0.1%以内浮法玻璃的化学成分设计5.玻璃成分的设计方法：摸索性阶段：古代玻璃工匠试探性地摸索出玻璃配方；经验性阶段（感性阶段）：根据经验、秘方，凭直觉建立经验规则；试验性阶段：根据积累的数据进行分析，建立实验公式，用数学的方法来设计玻璃成分；（现在大部分玻璃成分的设计在宏观计算阶段 ）理论性阶段：用理论公式进行成分设计探索阶段，在特殊玻璃元素半导体玻璃、化合物半导体玻璃应用2： 优点：玻璃的黏度、机械性能、热稳定性和化学稳定性均随SiO2含量的增加而提高；密度和热膨胀系数随SiO2含量增加而降低。

缺点：熔点高、黏度大，使玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加优点：能加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃的化学稳定性能降低玻璃液的高温黏度，增加玻璃液的高温黏度，即可以调整玻璃的料性缺点：增加玻璃的脆性，含量大于10%，则玻璃易产生结晶玻璃中各种氧化物的作用玻璃中各种氧化物的作用MgO：以MgO代替CaO，改善玻璃的失透倾向，提高玻璃的热稳定性温度高于1200时，会使玻璃液的黏度降低；而在1200900之间，又有使玻璃液的黏度增加的倾向；低于900，反而使玻璃的黏度下降Al2O3：少量Al2O3可以提高玻璃的化学稳定性和热稳定性；缺点：增加玻璃液黏度和表面张力，使玻璃的熔化速度减慢和使澄清时间延长，也不利于均化，而且对玻璃液在锡槽中摊平抛光也不利 玻璃中各种氧化物的作用Na2O：能大幅度降低玻璃液的黏度，降低玻璃的熔化温度，增加玻璃液的流动性，是良好的助熔剂缺点：会使玻璃的化学稳定性、热稳定性以及机械强度降低，膨胀系数增大玻璃发脆；而且还容易使玻璃析碱、发霉，并使玻璃生产成本增加K2O：降低玻璃的表面张力，改善玻璃的光泽 K2O代替Na2O具有“双碱效应”，能够提高玻璃的化学稳定性，减少玻璃析晶，改善玻璃的析晶倾向。

玻璃中各种氧化物的作用Fe2O3：使玻璃着色，影响玻璃的质量一般控制在0.1%以下B2O3:降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，改善玻璃光泽，提高玻璃的机械强度降低玻璃的高温粘度，增加玻璃的低温粘度玻璃原料：制备玻璃配合料的各种物质浮法玻璃生产原料及质量要求 主要原料：玻璃种引入个组成氧化物的原料次要原料：为使玻璃获得某些必要的性质或加速熔制过程的原料对于原料的总体要求： 1.同一批料，化学组成波动要小； 2.相邻批次料，化学组成要相近原料的选用原则： 1.原料的质量要符合要求：成分、颗粒度和颗粒组成、氧化还原值、含水率等； 2.易于加工处理； 3.成本低廉，储量丰富，供应可靠； 4.对耐火材料的侵蚀要小； 5.尽量采用适用于熔制和无害的原料浮法玻璃生产原料及质量要求一、主要原料1.引入SiO2的原料：石英砂、砂岩、石英岩等矿物原料约占配合料总用量的6070%a.石英砂：硅砂，主要成分石英是石英岩和硅质演示受地质作用或风化作用而生成常含有难熔的矿物质 浮法玻璃生产原料及质量要求b.砂岩：砂岩是一种沉积岩，是由石英颗粒经过水冲蚀沉淀于河床上，经千百年的堆积变得坚固而成后因地球地壳运动，在高压下由胶结物胶结而成的矿岩。

砂岩根据胶结物的不同石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩玻璃厂作为原料使用的是石英砂岩（石英和各种硅质岩屑的含量占砂级岩屑总量的95%以上 ）浮法玻璃生产原料及质量要求砂岩的化学成分不仅取决于石英颗粒，而且与胶结物的性质和含量有关，硅质胶结的纯度高，粘土胶结的氧化铝含量高成本比石英砂高开采后要破碎、粉碎、过筛、除铁等处理浮法玻璃生产原料及质量要求泥质石英砂岩长石石英砂岩铁质石英砂岩石英砂岩浮法玻璃生产原料及质量要求c.石英岩：是石英颗粒彼此紧密结合，而成，是砂岩的变质岩，纯度高，硬度大白石英岩绿石英岩浮法玻璃生产原料及质量要求d.水晶：水晶是一种无色透明的大型石英结晶体矿物它的主要化学成份是二氧化硅，跟普通砂子是一种物质当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩 浮法玻璃生产原料及质量要求浮法玻璃对硅质原料的质量要求： （1）化学成分的要求：vSiO298.0% 波动范围不超过0.20%vFe2O30.10% 波动范围不超过0.01%vAl2O30.7% 波动范围不超过0.1%v烧失量0.2%vTiO20.01% vCr2O30.001%v相邻两批料之间的成分波动不得超过上述波动范围的40%。

2）原料粒度的要求：0.6mm 0%；5%；90%；5%；0.075mm 0%不允许有粒径大于的铬铁矿、高铝矿物或其他难熔矿物浮法玻璃生产原料及质量要求（3）水分含量的要求： 原料含水率小于5%生产运输储存过程中避免污染 2.引入Cao与MgO的原料：白云石、石灰石、方解石、白垩等以白云石为主，石灰石、方解石补充浮法玻璃生产原料及质量要求a.白云石（）：白云石的主要成分为碳酸镁钙，颜色多为白色、灰色、肉色、无色、绿色、棕色、黑色、暗粉红色等，透明到半透明，具有玻璃光泽，硬度，比重块状的白云石遇到冷的稀盐酸不容易起泡 浮法玻璃生产原料及质量要求浮法玻璃生产原料及质量要求b.石灰石（CaCO3 ）：生石灰的主要成分是CaO，一般呈块状，纯的为白色，含有杂质时为淡灰色或淡黄色遇到盐酸起大量的泡 浮法玻璃生产原料及质量要求b.方解石（CaCO3 ）：纯度比石灰石高，是浮法玻璃生产 的优质原料方解石是一种分布很广的碳酸钙矿物方解石的晶体形状多种多样，它们的集合体可以是一簇簇的晶体，也可以是粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等等敲击方解石可以得到很多方形碎块，故名方解 浮法玻璃生产原料及质量要求白垩：白垩是一种微细的碳酸钙的沉积物，主要是由单细胞浮游生物球藻（coccolithophorid）的遗骸（颗石）构成。

其中含有海绵骨针、浮游性有孔虫壳、菊石、箭石、海胆和贝类化石等海生动物的壳，含有水分，使用前需要经干燥处理 浮法玻璃生产原料及质量要求浮法玻璃对石灰质原料的质量要求：（1）对成分的要求：白云石：CaO 18.0% 波动范围0.4% MgO 35.0% 波动范围0.4% Fe2O30.25% 波动范围0.1% 酸不溶物 3% 波动范围0.5%石灰石：CaO 54.00% 波动范围0.40% MgO 2.00% 波动范围0.40% Fe2O30.10% 波动范围0. 1% 酸不溶物 3.0% 波动范围0.5%浮法玻璃生产原料及质量要求（2）对粒度的要求：白云石：过细的白云石颗粒会吸附在较大的硅质颗粒周围，阻碍砂粒参与反应；少量白云石细粉不影响玻璃澄清质量；15%左右的白云石细粉，能提高玻璃的熔化和澄清质量当细粉含量超过20%时，则会产生不利影响白云石： 3mm 0%； 0.25mm 50%-70%； 5%； 0.075mm 0% 浮法玻璃生产原料及质量要求3.引入Al2O3的原料：长石、高岭土、叶腊石、钽铌尾矿砂、氧化铝和氢氧化铝常用的为长石a.长石：长石是长石族岩石2的总称，它是一类含钙、钠和钾的铝硅酸盐类矿物。

为地壳中最常见的矿物，比例达到60%它们都具有玻璃光泽，颜色多种多样，有无色的，有白色、黄色、粉红色、绿色、灰色、黑色等等有些透明，有些半透明长石本身应该是无色透明的，之所以有色或不完全透明，是因为含有其他杂质有些成块状，有些成板状、有些成柱状或针状等等 玻璃厂常用的长石分为钾长石（K2OAl2O36SiO2）和钠长石 (Na2OAl2O36SiO2)；由于混碱效应和钾能改善玻璃的光泽，现在玻璃企业一般侧重于使用钾长石浮法玻璃生产原料及质量要求玻璃厂常用的长石分为钾长石（K2OAl2O36SiO2）和钠长石 (Na2OAl2O36SiO2)；由于混碱效应和钾能改善玻璃的光泽，现在玻璃企业一般侧重于使用钾长石钾长石颜色多为肉红色，也有灰、白褐色钠长石为白、灰及浅黄色钠长石（black clay）钠长石（black clay）浮法玻璃生产原料及质量要求 钾长石钾长石浮法玻璃生产原料及质量要求2.对长石粒度的要求：随着长石颗粒尺寸的下降，玻璃的熔制和澄清质量会变好，但以下会使玻璃的澄清质量变差 +0.6mm 0%；5%；90%；-0.075mm 0% （1）对长石成分的要求：vAl2O3 13.5% 波动范围0.5%vSiO2 65.0% 波动范围0.5%vNa2O+K2O 8.514.5 波动范围0.5%vFe2O3 0.2% 波动范围0.1%浮法玻璃生产原料及质量要求4.引入Na2O的原料：纯碱、芒硝a.纯碱：分为结晶纯碱(Na2CO310H2O)和煅烧纯碱(Na2CO3)，玻璃工业采用煅烧纯碱。

煅烧纯碱的特性：白色粉末，易溶于水，极易吸水潮解，结块放置时间长的纯碱中含有510%的水分，在使用时应进行水分测定在熔制时，Na2O的挥发量为本身质量的0.53.2%，在配料计算时要考虑纯碱中含有硫酸钠、氯化铁等杂质煅烧纯碱分为重质碱和轻质碱，浮法玻璃厂一般采用重质碱原因：？纯碱挥散率浮法玻璃生产原料及质量要求（1）颗粒大，表面致密，吸潮性轻 （2）密度大，节省包装，减少储存空间 （3）粒级少，储运、称量、混合过程中减少飞料和分层 （4）改善操作环境，减少对耐火材料的侵蚀，提高熔窑寿命 现广东地区外埠轻质碱主流送到价格在1060-1150元/吨，本地品牌价格略高，送到均价在1180-1200元/吨，重质碱送到价格在1230-1250元/吨广西纯碱大部分货源企业自用福建市场目前轻质碱出厂价格徘徊在1100元/吨，重质碱价格在1200元/吨近期河南地区纯碱市场仍然处于低位，轻质碱主流送到价格在1070-1100元/吨，重质碱主流成交价格为1200-1230元/吨，天然碱销售价位处于低端浮法玻璃生产原料及质量要求对纯碱的质量要求： 。