年產270萬重箱浮法玻璃廠原料車間工藝設計摘要設計中介紹了一套規模為270萬重箱/年浮法玻璃廠原料車間工藝設計，在設計過程中，首先對工藝流程中的配料進行了計算，以及產量及物料平衡計算［2］；然后根據計算的數據，對原料車間進行工藝流程設計。并且重點分析了浮法玻璃的工藝流程和制造優點，整個設計過程通過與目前浮法玻璃生產的主要設計思路對照，采用了國內外先進技術，具有一定的可行性［1］。關鍵字：浮法玻璃配料計算物料平衡產量計算工藝流程前言：浮法玻璃是我國尚世紀七十年代末，由洛陽玻璃廠引進英國皇家浮法玻璃生產線［1,2］。浮法玻璃常用的原材料有：石英砂、長石、石灰石、白云石、純堿、芒硝、碳粉、鐵粉、氧化鉆［3］。按照一定的比例和順序加入攪拌機內進行一定時間的干濕混合后，進入窯頭，經投料機推入熔窯。熔窯將配合料熔化成玻璃液，熔融的玻璃液從池窯中連續通入保護氣體（N2及H2）的錫槽中并漂浮在密度相對大的錫液表面上，在重力和表面張力的作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成上下表面平整、硬化、冷卻后被引上過渡輥臺。輥臺的輥子轉動，把玻璃帶拉處錫槽進入退火窯，經退火、切裁，就得到平板玻璃產品⑸。浮法與其他成型方法比較，其優點是：適合于高效率制造優質平板玻璃，如沒有波筋、厚度均勻、上下表面平整、相互平行；生產線的規模不受成形方法的限制，單位產品的能耗低；成品利用率高［4］易于科學化管理和實現全線機械化、自動化，勞動生產率高；連續作業周期可長達幾年，有利于穩定地生產［6］；可為在線生產一些新品種提供適合的條件。大噸位低單位產品能耗和小噸位高產品價值是今后平板玻璃熔窯的發展方向，沒有地緣優勢，產品技術特點，小噸位、高耗能的普通浮法玻璃將在市場上沒有立足之地［1,5］。在技術領域，采用中國浮法玻璃技術建設的生產線，技術裝備與實物質量已達到國際先進水平。通過對原料配料稱量，熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設備及自動控制系統成套軟件的一系列科技攻關，進而對各關鍵技術進行系統集成和工程轉化，形成了具有自主知識產權并全面達到國際先進水平的新一代中國浮法玻璃技術［7,8］。目前國際玻璃新技術均向能源、材料、環保、信息、生物等五大領域發展。在材料方面，主要指玻璃原片的生產向大片、薄片、厚片、白片四個方向發展。在研發新技術方面，通過對玻璃產品進行表面和內在改性處理，使其具備強度、節能、隔熱、耐火、安全、陽光控制、隔聲、自潔、環保等優異功能回。正文第一章設計說明1-1設計依據產品方案：浮法平板玻璃生產規模：270萬重箱浮法工藝優點多，例如建設快，質量好，產量高，成本低，品種多所以為進一步提高產品質量和產量，并且節約成本，我們將使用浮法工藝來生產玻璃。玻璃組成的設計原則：設計的玻璃最夠滿足給定的性能要求設計的玻璃組成易于形成玻璃，析晶傾向小設計的玻璃組成能夠適合一定的熔制，成型，退火，加工等生產工藝條件設計的玻璃組成應當價格低廉，原料易于獲得1.2成分作用本次設計是鈉鈣硅浮法玻璃的設計，其主要成分二氧化硅(SiO2)，氧化鈉(Na2O)，氧化鈣(CaO)，氧化鎂(MgO)，氧化鋁(Al2O3)，氧化鐵(Fe2O3)等。SiO2SiO2是形成玻璃的最主要成分，也是構成玻璃的基礎，為玻璃形成體。它賦予了玻璃一系列優良性能，如透明度，機械強度，透紫外光性，化學穩定性和熱穩定性等。玻璃液的粘度、熱穩性和化學穩定性均隨含量增高的增加而提高；密度和熱膨脹系數隨含量的增加而降低。缺點是熔點高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困難，能耗增加，一般在控制在71%?73%。Al2O3少量的A12O3在玻璃中為四面體結構，起到補網的作用，也可以提高玻璃的化學穩定性和熱穩定性，稱網絡中間體。太多了會使玻璃的熔化速度減慢和會使澄清時間延長，也不利于均化，而且對玻璃液在錫槽中攤平拋光也不利。一般控制在0.1%?1.6%。Fe2O3鈉鈣硅玻璃中的Fe一般以Fe2+和Fe3+狀態存在，均有顏色，因此在玻璃中Fe是雜質，引AFe會使玻璃產生顏色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中Fe的含量應盡量的低，一般控制在0.07?0.21%。CaO是玻璃網絡外體，在一定范圍內能加速玻璃的熔化和澄清過程，并提高玻璃化穩性。高溫時降低玻璃粘度，低溫時增加玻璃液粘度，亦可調整玻璃的料性，提高玻璃的硬化速度。但玻璃中CaO的含量不宜太大，如大于10%，則玻璃易產生結晶。一般在7.7%?10.0%。MgOMgO能提高玻璃的化學穩定性和機械強度，并能減低玻璃的析晶傾向，與CaO一樣為網絡外體。生產中MgO對玻璃液的粘度有復雜的作用，當溫度高于1200^時，會使玻璃的粘度降低，而在1200?900°C之間，又有使玻璃液的粘度增加的傾向，低于900°C反而使玻璃的粘度下降，因此，玻璃中MgO含量不宜太大，一般控制在4.0%左右。R2O這里主要是Na2O和K2O，Na2O在玻璃結構中主要起斷網作用為網絡外體，可以大幅降低玻璃液的粘度，降低玻璃的熔化溫度，增加玻璃的流動性，是良好的助熔劑。但過多的Na2O會降低玻璃的化學穩定性、熱穩定性及機械強度，還容易使玻璃析堿、發霉，并使生產成本增加。K2O和Na2O一樣為網絡外體，起助熔作用。K2O代替Na2O具有“雙堿”效應，提高玻璃化學穩定性，減少玻璃的析晶，改善玻璃的析晶傾向。在浮法玻璃生產中引入K2O主要是它能降低玻璃表面張力，有利于玻璃液在錫槽中攤平和拋光，獲得高質量的玻璃表面并改善玻璃的光澤。R2O的含量一般在13.4%?14.6%。第二章配料計算2.1配料計算的相關參數1、某玻璃成分(%)SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaOMgO Na2O SO3

72.101.600.187.704.0514.200.082、原料化學成分（%）名稱SiO2 Al2O3 Fe2O3CaOMgONa2O Na2SO4C硅砂91.604.21 0.290.520.173.21砂巖98.760.56 0.100.140.020.19白云石4.000.40 0.1931.0021.20石灰石2.600.40 0.1354.000.94純堿57.91芒硝42.79 99.03煤粉87.153、原料含水率及加工損失率名稱 原料含水率（%） 原料加工損失率（%）TOC\o"1-5"\h\z硅砂 2 3砂巖 1 2白云石 1 2石灰石 1 2純堿 1 5芒硝 2 2煤粉 2 34、工藝參數指標名稱取值純堿揮散率（%）3芒硝含率（%）5煤粉含率（%）4總成品率（%）80碎玻璃損失率（%）0.5玻璃液密度（t/m3）2.5年工作日（d/a）345拉引速度（m/h）3mm670-7304mm470-5305mm360-4406mm250-350

原板有效寬度（m） | 270萬重箱4.22.2配料計算根據原料成分表進行計算SiO2AI2O3CaOMgONa2OSO372.101.600.187.704.0514.200.08硅砂與砂巖的計算先滿足SiO2與A12O3>>A=sym([0.91600.9876;0.04210.0056])b=sym([72.10;1.60])X1=A\b硅砂：29410000/911209=32.275kg砂巖：39245250/911209=43.069kg硅砂砂巖用量(Kg)32.27543.069Mg0(Kg)0.054860.00861CaO(Kg)0.16780.0602NaO(Kg)21.0360.0828合計75.3440.063470.2281.1188白云石與石灰石的計算再滿足CaO與MgO剩余CaO=7.70-0.228=7.4720Kg剩余MgO=4.05-0.06347=3.9865kgA=sym([0.310.54;0.2120.0094])b=sym([7.4720;3.9865])X1=A\b白云石：18.666Kg石灰石：3.1215kg用量（Kg）Si02(kg)Al203(kg)白云石石灰石18.6663.12150.74660.081160.074660.012486合計 21.7875 0.82776 0.087146純堿和芒硝的計算滿足Na2O的量剩余Na2O的量為=14.20-1.1188=13.0812芒硝的含量=5*13.0812/42.79=1.5285芒硝引入的Na2O的量為：1.5285*0.4279=0.6540Kg純堿的含量=(13.0812-0.6540)/0.5791=21.4595Kg校正純堿用量和揮散量校正后的純堿用量：(14.20-1.1188-0.6540)/0.5791=21.4595Kg揮散量：0.6637Kg校正硅砂與砂巖的含量A=sym([0.91600.9876;0.04210.0056])b=sym([71.2722;1.5129])X1=A\b硅砂的校正用量為：30.0429Kg砂巖的校正用量為：44.3022Kg煤粉的用量=0.04*1.5285*0.9903/0.8715=0.0695Kg7.上述計算結果匯集成原料配料表原料名稱100kg玻璃液所需各原料量（kg）各原料配比各原料引入氧化物量（kg）SiO2A12O3Fe2O3CaOMgONa2O硅砂30.0430.25227.5191.2650.0870.1560.0510.964砂巖44.3020.37243.4160.2480.0440.0620.0090.084白云石18.6660.1570.7470.0750.0355.7863.9570.000石灰石3.1220.0260.0670.0120.0041.6860.0290.000純堿21.4600.1800.0000.0000.0000.0000.00012.427芒硝1.5290.0130.0000.0000.0000.0000.0000.657

煤粉0.0700.0010.0000.0000.0000.0000.0000.000合計119.1901.00071.7501.6000.1717.6904.04614.1338.玻璃獲得率:n=100/119.19=83.9%第三章.玻璃產量計算3.1各類類厚度的取值3mm6704mm4705mm3606mm2501）產品任務表各類產品厚度比例 年產重量箱數 年產（萬m2）數（萬）3mm30 81 542.74mm20 54 253.85mm30 81 291.66mm20 54 135合計1 270 1205.12）完成各類產品所需要生產天數表完成各類產品所需的天數工作日比例3mm97.110.294mm66.960.205mm100.450.306mm66.960.20合計331.481331.48天＜345天，員工能在規定時間內完成任務。3）各類產品實際生產天數和實際生產量各類產品實際生產天數（天）實際生產量（萬m2）重量箱（萬）3mm100.05540.5680.684mm69261.5255.645mm103.5317.1683.466mm69173.8869.6624）產量匯總產品厚度（mm）3456年總數年產（萬m2）540.56261.52317.16173.881293.12年產重量箱（萬）80.6855.6483.4669.662289.442產量計算匯總后，實際年總重箱數為289.442萬，與設計任務書270萬相當，故所取的指標是恰當的。第四章.物料衡算4.1熔化需要的玻璃液量=（年實際重箱數*玻璃密度*重箱體積）/總成品率=（289.442*2.5*0.002*10）/0.8=18.09萬t4.2生成碎玻璃量=熔化玻璃液量*（1-總成品率）=18.09*0.2=3.618萬t4.3碎玻璃回窯量=生產碎玻璃量*（1-碎玻璃損失率）=3.618*0.995=3.599萬t4.4配合料熔成的玻璃液量=熔化需要玻璃液量-碎玻璃回窯量=18.093.599=14.491萬t4.5粉料配合料干基用量=需用粉料配合料熔成的玻璃液量/玻璃獲得率

=14.491/0.839=17.27萬t4.6各原料用量。某種原料干基用量=粉料配合料干基用量*某種原料配比某種原料濕基用量=某種干原料/（1-原料含水率）某種原料實際加工量（濕基）=某種原料濕基用量/（1-原料加工損失率）4.7計算結果匯總表物料原料配比原料用量（干基）原料原料用量（濕基）加工原料實際加工量名稱（%）含水損失率率（%（%）)萬t 萬t/d萬t 萬t/d萬t 萬t/d硅砂0.2524.352 0.012624.4408 0.012934.5781 0.01327砂巖0.3726.424 0.018616.4889 0.018826.6213 0.0192白云0.1572.711 0.007912.7384 0.007922.7943 0.0081石石灰0.0260.4490 0.001310.4535 0.001320.4628 0.00134石純堿0.1803.1086 0.009013.1400 0.009153.3053 0.00958芒硝0.0130.2245 0.000720.2290 0.000720.2337 0.006773煤粉0.0010.0173 0.0000520.01765 0.0000530.0182 0.000052配合1.00017.2864 0.0501517.50825 0.050718.0137 0.058315料總量碎玻3.599 0.010433.599 0.010433.599 0.01043璃混合20.8854 0.0605821.107250.061121.6127 0.068745料總3量第五章工藝流程5.1原料的破碎與粉碎破碎與粉碎主要是根據原料的硬度、塊度和需要粉碎的程度選擇加工方法和加工設備。玻璃工廠中，石灰石、白云石、長石等塊狀通常用顎式破碎機進行破碎，然后用錘式破碎機進行粉碎，從而制得粒度符合要求的粉狀原料。砂巖、石英巖的硬度較大，用量也多，為了減少破碎時物料對機械設備的磨損，正常情況下應對其煅燒。由于純堿和芒硝易結塊，所以通常用錘式破碎機或籠形碾進行粉碎。5.2破碎和粉碎的設備選型為:LF600型籠形輾：生產能力：1~3t/h物料最大粒度：100mm主軸轉速：400r/min功率：5.5kw外形尺寸：1200mm1450mm882mm機重：0.6tPG630300輾式破碎機：最大進料尺寸：10~25mm出料粒度：0~10mm生產率：2?8t/h輾子轉速：80r/min機重：4.85t電機功率：15kwPE250400額式破碎機：進料口尺寸：400mm250mm最大進料粒度：210mm產量：5~20t/d排料口調整范圍：20~60mm外形尺寸：1450mm1315mm1296mm電機功率：15kwPC800600錘式破碎機：給料粒度：300mm出料粒度：30mm產量：25~50t/h功率：55kw機重：2t5.3原料的篩分各種塊狀原料經粉碎必須進行篩分，將雜質和大顆粒部分分離出去，使物料具有適宜的顆粒組成以保證配合料混合均勻和避免分層，不同的原料有不同的粒度要求，配合料中各原料應有一定的粒度比，難熔化的原料其粒度應適當細些。原料的篩分一般只控制原料粒度的上限，對于小顆粒部分則不作分離，原料的粒度一般用通過的篩孔數表示，一般要求如下：石英砂，通常只通過36~49孔/cm2的篩。因為在選用石英砂使，對其顆粒組成已進行分析，到廠后過篩的目的并不是對其粒度進行控制，而是為了除去雜草、石塊、泥塊等外來夾雜物。砂巖、石英砂、長石，通過81孔/cm2的篩。純堿、芒硝、石灰石、白云石，通過孔/cm2的篩。設備選型：2000mm900mm機動篩和11002000mm六角篩5.4原