玻璃生产工艺及装备培训教材.pptx
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1、玻璃生产工艺及装备 主要内容 一.玻璃生产的基本流程二.常用原料 三.浮法玻璃工厂的基本构成 四.配合料制备工艺和设备 五.玻璃熔制工艺和设备 六.浮法玻璃成型工艺和设备 七.主要污染物及防治措施 1 原料贮存:粉料散装汽车进厂,直接卸入库,当运输车辆超大时,粉料散装汽车进厂,直接卸入库,当运输车辆超大时,可采用移动皮带机等措施倒运入库。可采用移动皮带机等措施倒运入库。袋装粉料进厂,储存在综合原料库内,使用时用叉车 袋装粉料进厂,储存在综合原料库内,使用时用叉车运至原料车间,提升入配料仓。重碱为袋装粉料进厂,储 运至原料车间,提升入配料仓。重碱为袋装粉料进厂,储存在综合原料库内,使用时用叉车运
2、至原料车间,经提升、存在综合原料库内,使用时用叉车运至原料车间,经提升、筛分后,筛下合格料分别送入配料仓,筛上物结块经 筛分后,筛下合格料分别送入配料仓,筛上物结块经笼型碾破碎后返回系统重新筛分加工。笼型碾破碎后返回系统重新筛分加工。芒硝、焦锑酸钠为袋装合格粉料进厂,储存在综合原 芒硝、焦锑酸钠为袋装合格粉料进厂,储存在综合原料库内,使用时用叉车运至原料车间,经提升、筛分,筛 料库内,使用时用叉车运至原料车间,经提升、筛分,筛下合格料分别送入配料仓,筛上物结块经笼型碾破碎 下合格料分别送入配料仓,筛上物结块经笼型碾破碎后返回系统重新筛分加工。后返回系统重新筛分加工。一.玻璃生产的基本流程2 原
3、料混合 用混合机作为混合设备,混合好的料用皮带输送机送入窑头料仓。为了防止错料进入熔窑,在各原熔皮带机上均设有电动犁式卸料器,当有错料发生时,由计算机自动给出信号,电动犁式卸料器启动,将错料排入废料仓。为了防止机械铁进入混合机和熔窑,在混合料皮带机上设有永磁除铁器,以除去机械铁。3 熔化 原料车间制备好的配合料通过提升机或配合料带式输送机输送到窑头料仓。窑头料仓下设投料机进行连续投料,将料推入熔窑。熔窑以天然气等为燃料。配合料经高温熔化、澄清、均化后形成合格的玻璃液,经卡脖进入通路,以1150 左右的温度流入成型机。4 成型 根据用户的要求,成型机组把玻璃液成型为不同厚度或形状的玻璃,再经活动
4、辊台进入退火窑。5 退火连续的玻璃带在退火窑内,按一定的温度曲连续的玻璃带在退火窑内,按一定的温度曲线进行退火后,冷却到线进行退火后,冷却到7070左右进入冷端机组。左右进入冷端机组。密闭式,采用循环自然风冷却密闭式,采用循环自然风冷却6 包装平板玻璃带经纵切、横切、横掰、加速别离,平板玻璃带经纵切、横切、横掰、加速别离,掰边后输送至气垫桌,由人工或机械手取片,装掰边后输送至气垫桌,由人工或机械手取片,装箱入库。箱入库。二.常用原料 1.原料分类 1.1 主要原料 1.2 辅助原料 2.原料的质量要求1 原料分类1.11.1主要原料:主要原料:主要原料是形成玻璃结构主体的原料,它们决定着主要原
5、料是形成玻璃结构主体的原料,它们决定着玻璃的基本物理、化学性能。玻璃的基本物理、化学性能。这些原料经熔融、反响后即生成硅酸盐构成玻璃液这些原料经熔融、反响后即生成硅酸盐构成玻璃液的主体。的主体。主要原料有石英砂、白云石、石灰石、长石、纯碱主要原料有石英砂、白云石、石灰石、长石、纯碱等。这些原料目前一般是以粉料进厂。等。这些原料目前一般是以粉料进厂。酸性氧化物:酸性氧化物:SiO2SiO2、Al2O3Al2O3、B2O3B2O3等等碱性氧化物:碱性氧化物:K2OK2O、Na2ONa2O、Li2OLi2O等等碱土金属氧化物:碱土金属氧化物:BeOBeO、MgOMgO、CaOCaO等等二价金属氧化物
6、:二价金属氧化物:ZnOZnO、PbOPbO、CdOCdO等等多价金属氧化物:多价金属氧化物:TiO2TiO2、ZrO2ZrO2等等1.2 辅助原料 辅助原料主要用以改善玻璃的熔化、澄清和成型性能或使 辅助原料主要用以改善玻璃的熔化、澄清和成型性能或使产品具有某些特殊性能,使玻璃获得某些必要的性能和加 产品具有某些特殊性能,使玻璃获得某些必要的性能和加速熔制过程的原料。辅助原料的用量虽少,但作用却很重 速熔制过程的原料。辅助原料的用量虽少,但作用却很重要。要。根据作用的不同,辅助原料分为澄清剂、助熔剂、氧化剂 根据作用的不同,辅助原料分为澄清剂、助熔剂、氧化剂与复原剂、着色剂与脱色剂等。如参加
7、萤石作助熔剂,参 与复原剂、着色剂与脱色剂等。如参加萤石作助熔剂,参加三氧化锑作澄清剂,参加碳粉作复原剂,参加硒、钴作 加三氧化锑作澄清剂,参加碳粉作复原剂,参加硒、钴作着色剂等。着色剂等。澄清剂:澄清剂:As2O3 As2O3、Sb2O3 Sb2O3、硝酸盐等、硝酸盐等 着色剂:着色剂:Mn2O3 Mn2O3、Cr2O3 Cr2O3 等 等 脱色剂:硝酸钠、脱色剂:硝酸钠、CeO2 CeO2 等 等 乳浊剂:氟化合物、磷酸盐等 乳浊剂:氟化合物、磷酸盐等 氧化剂:硝酸盐、氧化剂:硝酸盐、As2O3 As2O3、CeO2 CeO2 等 等 复原剂:碳粉等 复原剂:碳粉等 助熔剂:萤石、硼化合物
8、等 助熔剂:萤石、硼化合物等 熟料:碎玻璃 熟料:碎玻璃三.浮法玻璃工厂的基本构成11原料车间:原料称量混合输送设备;原料车间:原料称量混合输送设备;22浮法玻璃联合车间:玻璃熔窑、锡槽、过渡浮法玻璃联合车间:玻璃熔窑、锡槽、过渡辊台、退火窑、冷端辊道及相应控制系统;辊台、退火窑、冷端辊道及相应控制系统;33保护气体站:氮气和氢气制造生产设备及混保护气体站:氮气和氢气制造生产设备及混合计量输送;合计量输送;44燃油供给站:燃油储存、过滤、加压输送设燃油供给站:燃油储存、过滤、加压输送设备及系统;备及系统;55气水供给站:压缩空气设备及管路、循环水气水供给站:压缩空气设备及管路、循环水设备及管路
9、;设备及管路;66厂区变电所:变电设备及控制柜系统;厂区变电所:变电设备及控制柜系统;四.配合料的制备和设备配料车间常用生产设备 A.1 A.1 运输设备 运输设备 A.1.1 A.1.1 胶带输送机 胶带输送机 A.1.2 A.1.2 斗式提升机 斗式提升机 A.1.3 A.1.3 螺旋输送机 螺旋输送机A.2 A.2 破碎磨碎设备 破碎磨碎设备 A.2.1 A.2.1 颚式破碎机、圆锥破碎机 颚式破碎机、圆锥破碎机 A.2.2 A.2.2 辊式破碎机 辊式破碎机 A.2.3 A.2.3 锤式破碎机 锤式破碎机 A.2.4 A.2.4 还击式破碎机 还击式破碎机 A.2.5 A.2.5 轮碾
10、机 轮碾机 A.3 A.3 筛分设备 筛分设备A.4 A.4 给料设备 给料设备 A.4.1 A.4.1 电磁振动给料机 电磁振动给料机 A.4.2 A.4.2 圆盘给料机 圆盘给料机A.5 A.5 混料设备 混料设备 A.5.1 A.5.1 混料设备一般以选用强制式的固定容器混料机为宜,在混料过程中 混料设备一般以选用强制式的固定容器混料机为宜,在混料过程中应参加适当水量。混料机一般应设吸风罩。应参加适当水量。混料机一般应设吸风罩。A.6 A.6 窑头加料设备 窑头加料设备 A.6.1 A.6.1 窑头料仓一般宜采用斗式提升机或胶带输送机的方式上料,并设备 窑头料仓一般宜采用斗式提升机或胶带
11、输送机的方式上料,并设备密闭罩或大容积密闭室,辅以吸尘装置;对以箕斗或料罐方式上料的,应设 密闭罩或大容积密闭室,辅以吸尘装置;对以箕斗或料罐方式上料的,应设置敞开式吸风罩。置敞开式吸风罩。A.6.2 A.6.2 窑炉加料应选用密闭性良好的机械加料设备,加料口不可敞开过大,窑炉加料应选用密闭性良好的机械加料设备,加料口不可敞开过大,并设吸风罩。并设吸风罩。排厍 由于粉库成横排列而得名,其布置的方案如下图。一、颗粒组成 构成配合料的各种原料均有一定的颗粒组成,它直接影 构成配合料的各种原料均有一定的颗粒组成,它直接影响配合料的均匀度和熔制速度,玻璃液的均匀度 响配合料的均匀度和熔制速度,玻璃液的
12、均匀度 配合料的颗粒组成不仅要求同一原料有适宜的颊粒度,配合料的颗粒组成不仅要求同一原料有适宜的颊粒度,而且要求各原料间有一定的粒度比,其目的在于提高混合 而且要求各原料间有一定的粒度比,其目的在于提高混合质量与防止配合料在运输过程中的分层。为此,应使各种 质量与防止配合料在运输过程中的分层。为此,应使各种原料的颗粒重量相近,对难熔原料其粒度要适当的减小。原料的颗粒重量相近,对难熔原料其粒度要适当的减小。在整个熔制过程中,影响硅酸盐形成速度和玻璃形成速 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的是原料的颗粒度。尤其是玻璃形成速 度的主要因素之一的是原料的颗粒度。尤其是玻
13、璃形成速度主要取决于剩余砂粒的熔化与扩散。从热力学观点看,度主要取决于剩余砂粒的熔化与扩散。从热力学观点看,当增加物质的粉碎度时,该物质的等温等压位也增加,也 当增加物质的粉碎度时,该物质的等温等压位也增加,也即物质的饱和蒸汽压,溶解度,化学活度也相应增大。即物质的饱和蒸汽压,溶解度,化学活度也相应增大。因此,小粒度的原料比大粒度的原料更容易加速硅酸盐形 因此,小粒度的原料比大粒度的原料更容易加速硅酸盐形成和玻璃形成,玻璃也更快均化。当然,过细的原料也会 成和玻璃形成,玻璃也更快均化。当然,过细的原料也会给其他工艺环节带来不利的影响。给其他工艺环节带来不利的影响。二、水分二、水分在配合料中参加
14、一定量的水是必要的。湿物料在配合料中参加一定量的水是必要的。湿物料比干物料有利于减少粉尘,防止分层,提高熔制比干物料有利于减少粉尘,防止分层,提高熔制速度,提高混合均匀度等。速度,提高混合均匀度等。直接向配合料加水会引起混合不均,所以常先直接向配合料加水会引起混合不均,所以常先润湿石英质原料,使水分均匀地分布在砂粒外表润湿石英质原料,使水分均匀地分布在砂粒外表形成水膜,此水膜约可溶解形成水膜,此水膜约可溶解55的纯碱和芒硝,这的纯碱和芒硝,这有利于玻璃的熔制。砂粒越细,所需的水量也越有利于玻璃的熔制。砂粒越细,所需的水量也越多。当使用纯碱配合料时,水分以多。当使用纯碱配合料时,水分以3355为
15、宜,为宜,使用芒硝料时,水分宜在使用芒硝料时,水分宜在77以下。以下。三、气体的含量 为加速玻璃熔制,要求配合料有一定的气体比是必要的。它们在受热分解后所逸出的气体对配合料和玻璃液的搅拌作用有利于硅酸盐形成和玻璃均化。对钠钙玻璃而言,配合料中的气体比应在15 20 内最为适宜。四、配合料的均匀性四、配合料的均匀性配合料均匀度的优劣将影响玻璃制品的产量和配合料均匀度的优劣将影响玻璃制品的产量和质量,所以均匀度良好的配合料是熔制均匀玻璃质量,所以均匀度良好的配合料是熔制均匀玻璃液的前提。液的前提。一般玻璃制品对配合料均匀度有如下要求一般玻璃制品对配合料均匀度有如下要求水不溶物:允许误差小于士水不溶
16、物:允许误差小于士0.10.1,酸不溶物:允许误差小于土酸不溶物:允许误差小于土0.10.1,含含碱碱量量:允许误差小于允许误差小于0.60.6,水水分:允许误差小于土分:允许误差小于土0.60.6,五.玻璃熔制工艺1.玻璃的熔制过程硅酸盐形成玻璃的形成玻璃液的澄清玻璃液的均匀玻璃液的冷却2.影响玻璃熔制过程的工艺因素3.玻璃熔制的温度制度六.浮法玻璃成型和设备 浮法的成型原理远比其它传统方法优越得多。浮法的成型原理远比其它传统方法优越得多。浮法玻璃成型的原理与传统的方法不同,玻璃的 浮法玻璃成型的原理与传统的方法不同,玻璃的 摊平、摊平、抛光、展薄或积厚、冷固 抛光、展薄或积厚、冷固 等各个
17、阶段层次清楚;等各个阶段层次清楚;成型是在自由锡液面上进行的,玻璃液所受的重力完全由 成型是在自由锡液面上进行的,玻璃液所受的重力完全由锡液承受 锡液承受;缓慢而均匀地冷却;外表张力充分发挥作用,缓慢而均匀地冷却;外表张力充分发挥作用,使玻璃外表得以在锡槽中有足够的时间抛光进行;锡槽中 使玻璃外表得以在锡槽中有足够的时间抛光进行;锡槽中具有均匀的温度场,锡液温度分布可自由调节,且横向温 具有均匀的温度场,锡液温度分布可自由调节,且横向温差极小;玻璃液与锡液几乎不浸润,无化学反响。差极小;玻璃液与锡液几乎不浸润,无化学反响。在成型过程中对玻璃带各部位粘度控制方法是多种多样的,在成型过程中对玻璃带
18、各部位粘度控制方法是多种多样的,玻璃带离开成型室至退火窑时,玻璃与传动辊接触,对玻 玻璃带离开成型室至退火窑时,玻璃与传动辊接触,对玻璃的压力很小,是单辊承托,且温度低,辊子对玻璃质量 璃的压力很小,是单辊承托,且温度低,辊子对玻璃质量不会造成缺陷。不会造成缺陷。五.成型工艺玻璃液在锡液面上是液、液、气三相。玻璃液层玻璃液在锡液面上是液、液、气三相。玻璃液层大约有大约有1/31/3厚度沉入锡液中,如下图。当平衡时,厚度沉入锡液中,如下图。当平衡时,三个外表张力之间必须满足以下条件:三个外表张力之间必须满足以下条件:tgcos+gt在玻璃生产工艺过程中,玻璃粘度起着十分重要的作用。浮法生产工艺要
19、求的玻璃粘度:抛 抛 光 光10 103.7 3.7 10 104.2 4.2dPas dPas 拉 拉 薄 薄10 105.25 5.25 10 106.75 6.75dPaS dPaS 锡槽出口 锡槽出口10 1011 11dPas dPas 10 1011 11dPas dPas 是玻璃的荷重软化点。此时,玻璃带已具有固 是玻璃的荷重软化点。此时,玻璃带已具有固定的形状,但还略带塑性。在这样的粘度下将玻璃带拉引 定的形状,但还略带塑性。在这样的粘度下将玻璃带拉引出锡槽,不容易断裂。粘度大于 出锡槽,不容易断裂。粘度大于10 1011 11dPas dPas 时,玻璃则呈现 时,玻璃则呈现
20、一定程度的脆性,容易发生断板事故。粘度小于 一定程度的脆性,容易发生断板事故。粘度小于10 1011 11dPas dPas,玻璃带在出口处常常会变形和被擦伤。,玻璃带在出口处常常会变形和被擦伤。显然,在玻璃生产过程中,必须严格控制各工艺阶段玻 显然,在玻璃生产过程中,必须严格控制各工艺阶段玻璃的粘度。一定成分的玻璃在某温度时的粘度为常数,所 璃的粘度。一定成分的玻璃在某温度时的粘度为常数,所以,通常只要对温度进行控制,就可以间接地控制粘度。以,通常只要对温度进行控制,就可以间接地控制粘度。当然,要做到这 当然,要做到这 一点,必须掌握所生产的那种成分玻璃 一点,必须掌握所生产的那种成分玻璃的
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