年产270万重箱浮法玻璃厂原料车间工艺设计

.年产 270 万重箱浮法玻璃厂原料车间工艺设计摘要设计中介绍了一套规模为 270 万重箱/年浮法玻璃厂原料车间工艺设计，在设计过程中，首先对工艺流程中的配料进行了计算，以及产量及物料平衡计算 2；然后根据计算的数据，对原料车间进行工艺流程设计。并且重点分析了浮法玻璃的工艺流程和制造优点，整个设计过程通过与目前浮法玻璃生产的主要设计思路对照，采用了国内外先进技术，具有一定的可行性 1。关键字：浮法玻璃 配料计算 物料平衡 产量计算 工艺流程 前言：浮法玻璃是我国尚世纪七十年代末，由洛阳玻璃厂引进英国皇家浮法玻璃生产线 1,2。浮法玻璃常用的原材料有：石英砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、芒硝、碳粉、铁粉、氧化钴 3。按照一定的比例和顺序加入搅拌机内进行一定时间的干湿混合后，进入窑头，经投料机推入熔窑。熔窑将配合料熔化成玻璃液，熔融的玻璃液从池窑中连续通入保护气体（N 2 及 H2）的锡槽中并漂浮在密度相对大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉处锡槽进入退火窑，经退火、切裁，就得到平板玻璃产品 5。浮法与其他成型方法比较，其优点是：适合于高效率制造优质平板玻璃，如没有波筋、厚度均匀、上下表面平整、相互平行；生产线的规模不受成形方法的限制，单位产品的能耗低；成品利用率高 4；易于科学化管理和实现全线机械化、自动化，劳动生产率高；连续作业周期可长达几年，有利于稳定地生产 6；可为在线生产一些新品种提供适合的条件。大吨位低单位产品能耗和小.吨位高产品价值是今后平板玻璃熔窑的发展方向，没有地缘优势，产品技术特点，小吨位、高耗能的普通浮法玻璃将在市场上没有立足之地 1,5。在技术领域，采用中国浮法玻璃技术建设的生产线，技术装备与实物质量已达到国际先进水平。通过对原料配料称量，熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备及自动控制系统成套软件的一系列科技攻关，进而对各关键技术进行系统集成和工程转化，形成了具有自主知识产权并全面达到国际先进水平的新一代中国浮法玻璃技术 7,8。目前国际玻璃新技术均向能源、材料、环保、信息、生物等五大领域发展。在材料方面，主要指玻璃原片的生产向大片、薄片、厚片、白片四个方向发展。在研发新技术方面，通过对玻璃产品进行表面和内在改性处理，使其具备强度、节能、隔热、耐火、安全、阳光控制、隔声、自洁、环保等优异功能 9。正文第一章 设计说明1.1 设计依据产品方案：浮法平板玻璃生产规模：270 万重箱浮法工艺优点多，例如建设快，质量好，产量高，成本低，品种多所以为进一步提高产品质量和产量，并且节约成本，我们将使用浮法工艺来生产玻璃。玻璃组成的设计原则：1) 设计的玻璃最够满足给定的性能要求2) 设计的玻璃组成易于形成玻璃，析晶倾向小3) 设计的玻璃组成能够适合一定的熔制，成型，退火，加工等生产工艺条件4) 设计的玻璃组成应当价格低廉，原料易于获得1.2 成分作用本次设计是钠钙硅浮法玻璃的设计，其主要成分二氧化硅（SiO 2） ，氧化钠(Na 2O)，氧化钙(CaO)，氧化镁(MgO)，氧化铝(Al 2O3)，氧化铁(Fe 2O3)等。（1）SiO 2 SiO2 是形成玻璃的最主要成分，也是构成玻璃的基础，为玻璃形成体。它赋予了玻璃一系列优良性能，如透明度，机械强度，透紫外光性，化学稳定性和热稳定性等。玻璃液的粘度、热稳性和化学稳定性均随含量增高的增加而提高；密度和热膨胀系数.随含量的增加而降低。缺点是熔点高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加，一般在控制在 71%73%。（2）Al 2O3 少量的 Al2O3 在玻璃中为四面体结构，起到补网的作用，也可以提高玻璃的化学稳定性和热稳定性，称网络中间体。太多了会使玻璃的熔化速度减慢和会使澄清时间延长，也不利于均化，而且对玻璃液在锡槽中摊平抛光也不利。一般控制在0.1%1.6%。（3）Fe 2O3 钠钙硅玻璃中的 Fe 一般以 Fe2+和 Fe3+状态存在，均有颜色，因此在玻璃中 Fe 是杂质，引入 Fe 会使玻璃产生颜色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中 Fe 的含量应尽量的低，一般控制在 0.070.21%。（4）CaO 是玻璃网络外体，在一定范围内能加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃化稳性。高温时降低玻璃粘度，低温时增加玻璃液粘度，亦可调整玻璃的料性，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%，则玻璃易产生结晶。一般在7.7%10.0%。（5）MgO MgO 能提高玻璃的化学稳定性和机械强度，并能减低玻璃的析晶倾向，与 CaO 一样为网络外体。生产中 MgO 对玻璃液的粘度有复杂的作用，当温度高于 1200时，会使玻璃的粘度降低，而在 1200900之间，又有使玻璃液的粘度增加的倾向，低于900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。（6）R 2O 这里主要是 Na2O 和 K2O，Na 2O 在玻璃结构中主要起断网作用为网络外体，可以大幅降低玻璃液的粘度，降低玻璃的熔化温度，增加玻璃的流动性，是良好的助熔剂。但过多的 Na2O 会降低玻璃的化学稳定性、热稳定性及机械强度，还容易使玻璃析碱、发霉，并使生产成本增加。K 2O 和 Na2O 一样为网络外体，起助熔作用。K 2O 代替 Na2O 具有“双碱”效应，提高玻璃化学稳定性，减少玻璃的析晶，改善玻璃的析晶倾向。在浮法玻璃生产中引入 K2O 主要是它能降低玻璃表面张力，有利于玻璃液在锡槽中摊平和抛光，获得高质量的玻璃表面并改善玻璃的光泽。R 2O 的含量一般在 13.4%14.6%。第二章 配料计算2.1 配料计算的相关参数.1、某玻璃成分（%）SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O SO372.10 1.60 0.18 7.70 4.05 14.20 0.082、原料化学成分（%）名 称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O Na2SO4 C硅 砂 91.60 4.21 0.29 0.52 0.17 3.21砂 岩 98.76 0.56 0.10 0.14 0.02 0.19白 云 石 4.00 0.40 0.19 31.00 21.20石 灰 石 2.60 0.40 0.13 54.00 0.94纯 碱 57.91芒 硝 42.79 99.03煤 粉 87.153、原料含水率及加工损失率名 称 原 料 含 水 率 （ %） 原 料 加 工 损 失 率 （ %）硅 砂 2 3砂 岩 1 2白 云 石 1 2石 灰 石 1 2纯 碱 1 5芒 硝 2 2煤 粉 2 34、工艺参数指 标 名 称 取 值纯 碱 挥 散 率 （ %） 3芒 硝 含 率 （ %） 5煤 粉 含 率 （ %） 4总 成 品 率 （ %） 80碎 玻 璃 损 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） 3mm 670-730.4mm 470-5305mm 360-4406mm 250-350原 板 有 效 宽 度 （ m） 270 万 重 箱 4.22.2 配料计算根据原料成分表进行计算SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O SO372.10 1.60 0.18 7.70 4.05 14.20 0.081. 硅砂与砂岩的计算先满足 SiO2 与 Al2O3 A=sym(0.9160 0.9876;0.0421 0.0056) b=sym(72.10;1.60) X1=Ab硅砂：29410000/911209=32.275kg砂岩：39245250/911209=43.069kg用量（Kg） Mg0（ Kg） CaO（Kg） Na2O（Kg）硅砂 32.275 0.05486 0.1678 1.036砂岩 43.069 0.00861 0.0602 0.0828合计 75.344 0.06347 0.228 1.11882. 白云石与石灰石的计算再满足 CaO 与 MgO剩余 CaO=7.70-0.228=7.4720Kg剩余 MgO=4.05-0.06347=3.9865kgA=sym(0.31 0.54;0.212 0.0094) b=sym(7.4720;3.9865) X1=Ab白云石： 18.666Kg石灰石： 3.1215kg.用量（Kg） Si02(kg) Al203(kg)白云石 18.666 0.7466 0.07466石灰石 3.1215 0.08116 0.012486合计 21.7875 0.82776 0.0871463. 纯碱和芒硝的计算满足 Na2O 的量剩余 Na2O 的量为 =14.20-1.1188=13.0812芒硝的含量=5*13.0812/42.79=1.5285芒硝引入的 Na2O 的量为：1.5285*0.4279=0.6540Kg纯碱的含量=（13.0812-0.6540）/0.5791=21.4595Kg4. 校正纯碱用量和挥散量校正后的纯碱用量：（14.20-1.1188-0.6540）/0.5791=21.4595Kg挥散量：0.6637Kg5. 校正硅砂与砂岩的含量A=sym(0.9160 0.9876;0.0421 0.0056) b=sym(71.2722; 1.5129)X1=Ab硅砂的校正用量为：30.0429Kg砂岩的校正用量为：44.3022Kg6. 煤粉的用量=0.04*1.5285*0.9903/0.8715=0.0695Kg7. 上述计算结果汇集成原料配料表原料名称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 ）SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O硅砂 30.043 0.252 27.519 1.265 0.087 0.156 0.051 0.964 砂岩 44.302 0.372 43.416 0.248 0.044 0.062 0.009 0.084 白云石 18.666 0.157 0.747 0.075 0.035 5.786 3.957 0.000 .石灰石 3.122 0.026 0.067 0.012 0.004 1.686 0.029 0.000 纯碱 21.460 0.180 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 12.427 芒硝 1.529 0.013 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.657 煤粉 0.070 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 合计 119.190 1.000 71.750 1.600 0.171 7.690 4.046 14.133 8.玻璃获得率：n=100/119.19=83.9%第三章.玻璃产量计算3.1 各类类厚度的取值3mm 6704mm 4705mm 3606mm 2501）产品任务表各类产品厚度 比例 年产重量箱数（万） 年产（万 m2）数3mm 30 81 542.74mm 20 54 253.85mm 30 81 291.66mm 20 54 135合计 1 270 1205.12）完成各类产品所需要生产天数表33148 天345 天，员工能在规定时间内完成任务。完成各类产品所需的天数 工作日比例3mm 97.11 0.294mm 66.96 0.205mm 100.45 0.306mm 66.96 0.20合计 331.48 1.3）各类产品实际生产天数和实际生产量各类产品实际生产天数（天）实际生产量（万m2）重量箱（万）3mm 100.05 540.56 80.684mm 69 261.52 55.645mm 103.5 317.16 83.466mm 69 173.88 69.6624）产量汇总产品厚度(mm) 3 4 5 6 年总数年产 (万 m2) 540.56 261.52 317.16 173.88 1293.12年产重量箱（万）80.68 55.64 83.46 69.662 289.442产量计算汇总后，实际年总重箱数为 289.442 万，与设计任务书 270 万相当，故所取的指标是恰当的。第四章物料衡算4.1 熔化需要的玻璃液量=（年实际重箱数*玻璃密度*重箱体积）/总成品率=（289.442*2.5*0.002*10）/0.8=18.09 万 t4.2 生成碎玻璃量=熔化玻璃液量*（1-总成品率）=18.09*0.2=3.618 万 t4.3 碎玻璃回窑量=生产碎玻璃量*（1-碎玻璃损失率）=3.618*0.995=3.599 万 t4.4 配合料熔成的玻璃液量=熔化需要玻璃液量-碎玻璃回窑量=18.09-3.599=14.491 万 t.4.5 粉料配合料干基用量=需用粉料配合料熔成的玻璃液量/玻璃获得率=14.491/0.839=17.27 万 t4.6 各原料用量。某种原料干基用量=粉料配合料干基用量*某种原料配比某种原料湿基用量=某种干原料/(1-原料含水率)某种原料实际加工量（湿基）=某种原料湿基用量/(1-原料加工损失率)4.7 计算结果汇总表物料名称原料配比（%）原料用量（干基） 原料含水率（%）原料用量（湿基） 加工损失率（%）原料实际加工量万 t 万 t/d 万 t 万 t/d 万 t 万 t/d硅砂 0.252 4.352 0.0126 2 4.4408 0.0129 3 4.5781 0.01327砂岩 0.372 6.424 0.0186 1 6.4889 0.0188 2 6.6213 0.0192白云石0.157 2.711 0.0079 1 2.7384 0.0079 2 2.7943 0.0081石灰石0.026 0.4490 0.0013 1 0.4535 0.0013 2 0.4628 0.00134纯碱 0.180 3.1086 0.0090 1 3.1400 0.0091 5 3.3053 0.00958芒硝 0.013 0.2245 0.0007 2 0.2290 0.0007 2 0.2337 0.006773煤粉 0.001 0.0173 0.00005 2 0.01765 0.00005 3 0.0182 0.000052配合料总量1.000 17.2864 0.05015 17.50825 0.0507 18.0137 0.058315碎玻璃3.599 0.01043 3.599 0.01043 3.599 0.01043混合料总量20.8854 0.06058 21.10725 0.0611321.6127 0.068745第五章 工艺流程5.1 原料的破碎与粉碎破碎与粉碎主要是根据原料的硬度、块度和需要粉碎的程度选择加工方法和加工设备。.玻璃工厂中，石灰石、白云石、长石等块状通常用颚式破碎机进行破碎，然后用锤式破碎机进行粉碎，从而制得粒度符合要求的粉状原料。砂岩、石英岩的硬度较大，用量也多，为了减少破碎时物料对机械设备的磨损，正常情况下应对其煅烧。由于纯碱和芒硝易结块，所以通常用锤式破碎机或笼形碾进行粉碎。5.2 破碎和粉碎的设备选型为： 1) LF600 型笼形辗：生产能力：13t/h 物料最大粒度： 100mm 主轴转速：400r/min 功率：5.5kw 外形尺寸：1200mm 1450mm882mm 机重：0.6t2) PG630300 辗式破碎机： 最大进料尺寸：1025mm 出料 粒度：010mm 生