玻璃工艺流程

玻璃工艺流程 Henan University of Urban Construction 《无机非金属工艺学》 课程设计 专业: 无机非金属材料 班级: 0134081 学号: 013408144 姓名: 指导老师:徐开东 汪潇 王继娜 成绩: 土木与材料工程系 2010年12月30日 《无机非金属材料工艺学》课程设计 目录 玻璃配料的计算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2 玻璃工艺流程图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5 主要原料•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5 原料处理•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7 配合料的制备••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8 玻璃的熔化••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8 玻璃的成型及工艺•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10 玻璃的退火及工艺制度•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12 玻璃板的切割••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13 原片装箱•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14 注意事项•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14 水泥配料的计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15 - 1 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 1、某玻璃厂的一种玻璃配料工艺参数与所设数据如下: 纯碱挥散率 2.95%; 玻璃获得率 82.5%; 碎玻璃掺入率 20%; 萤石含率 0.85%; 芒硝含率 16%; 煤粉含率 4.4%; 100Kg玻璃液; 计算精度 0.01。 计算基础 设有26%的CaF与SiO反应，生成SiF而挥发，SiO的摩尔量为60.09，CaF22422的摩尔量为78.08。 玻璃的设计成分见1，各种原料的化学成分见表2。 表1 玻璃的成分设计(质量%) SiO AlO FeO CaO MgO NaO SO 总计 223232372.4 2.10 <0.2 6.2 4.4 14.5 0.2 100 表2 各种原料的化学成分(%) 原料 含水量 SiO AlO FeO CaO MgO NaO NaSO CaF C 223232242硅砂 4.5 89.5 5.32 0.34 0.44 0.16 3.66 砂岩 1.0 98.76 0.52 0.11 0.18 0.02 0.19 菱镁石 — 2.94 0.26 0.42 0.71 43.29 白云石 0.3 3.69 0.15 0.13 34.24 20.42 纯碱 1.8 57.94 芒硝 4.2 1.18 0.29 0.12 0.50 0.36 41.47 95.03 萤石 — 24.62 2.18 0.43 51.56 70.08 煤粉 — 84.11 根据已知条件， (1)试设计合适的原料配量表。 (2)画出玻璃制备工艺流程图，并简要叙述各环节主要工艺参数与注意事项。 1001、萤石用量多少计算 根据玻璃获得率得原料总量为:=121.21kg 0.825 设萤石的用量为x kg，根据萤石含率得: X，0.7008 0.85%=×100% 得x=1.47kg 121.21 由表2可知引入1.47kg萤石将带入的氧化物量分别为: SiO 1.47 × 24.8%—0.10=0.26kg 2 AlO 1.47 × 2.18%=0.03kg 23 Fe2O 1.47 × 0.43%=0.01kg 3 CaO 1.47 × 51.56%=0.76kg —SiO =—0.10kg 2 - 2 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 上式中的—SiO是SiO 的挥发量，按下式计算: 22 SiO + 2CaF=========SiF?+2CaO 224 设有28%的CaF和SiO 反应，生成SiF而挥发，设SiO 的挥发量为x kg，4242 SiO 的摩尔质量为60.09，CaF的摩尔质量为78.08，则: 24 1 x=60.09 × 1.47 × 70.08% × 26% × =0.10g 2，78.08 2、纯碱和芒硝用量的计算 设芒硝引入量为x kg根据芒硝含率得下式: x，0.4147 =16% 得x=5.59g 14.5 芒硝引入的个氧化物的量见表2.1 表2.1 由芒硝引入的各氧化物的量(kg) SiO AlO FeO CaO MgO NaO 2232320.07 0.02 0.01 0.03 0.02 2.32 14.5—2.32 纯碱用量==21.02g 0.579 3、煤粉用量 设煤粉用量为x kg，根据煤粉含率得: x，0.8411 =4.4% 得x=0.28kg 5.59，0.9503 4、硅砂和砂岩用量的计算 设硅砂和砂岩为x kg，砂岩用量为y kg，则: 0.895 + 0.9876=72.4—0.07—0.26=72.07 0.0532 + 0.0052y=2.10— 0.03—0.02=2.05 得: x=34.45g y=41.75g 由硅砂和砂岩引入的个氧化物的量见表4.1 表4.1 由硅砂和砂岩引入的个氧化物的量(kg) 原料 SiO AlO FeO CaO MgO NaO 22322硅砂 30.83 1.83 0.12 0.15 0.06 1.26 砂岩 41.23 0.22 0.05 0.08 0.01 0.08 5、白云石和菱镁石用量的计算 设白云石的用量为x kg，菱镁石的用量为y kg，则: 0.3424 x +0.0071y=6.2—0.76—0.03—0.15—0.08=5.18 0.2042x+0.4329y=4.4—0.02—0.06—0.01=4.31 得: x=15.07kg y=2.85kg 由白云石和菱镁石引入的个氧化物量见表5.1 表5.1 由白云石和菱镁石引入的个氧化物量(kg) FeO 原料 SiO AlO CaO MgO 23223 白云石 0.56 0.02 0.02 5.16 3.08 菱镁石 0.08 0.01 0.01 0.02 1.23 6、 校正纯碱用量和挥散量 设纯碱的理论用量为x kg，挥散量为y kg，则: - 3 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 0.5794x=14.5—2.1—2.32—0.08—1.26 得x=18.71kg y =2.95% 得y=0.57kg y，18.71 7、校正硅砂和砂岩用量 设硅砂用量为x kg，砂岩用量为y kg，则: 0.895x +0.9876y=72.4—0.26—0.07—0.56—0.08=71.43 0.0532x +0.0052y=2.1—0.03—0.02—0.02—0.01=2.02 得: x=33.90kg y=41.60kg 8、把上述计算结果汇总成原料用料表 玻璃获得率得计算: 100 玻璃获得率==83.3% 120.04 已知条件:碎玻璃掺入率为20%;各种原料含水率见表1，配合料含水率为 4%，混合机容量为1200kg干基，计算如下: 1200kg中硅砂的干基用量为: (1200 × 20%)] × 28.4%=271.10kg [1200— 271.10 硅砂的湿基量为=283.87kg 1—4.5% 同理可计算其他原料，结果见 表一 表一 原料用量表 AlO FeOO SO 含水率 干基 湿基 用量(%) SiOCaO MgO Na 223223 原料 (kg) 3 硅砂 33.90 28.24 30.34 1.80 0.12 0.15 0.05 1.24 4.5 271.10 283.87 砂岩 41.60 34.66 41.08 0.22 0.04 0.07 0.01 0.08 1.0 332.74 336.10 白云石 15.07 12.55 0.57 0.02 0.03 5.16 3.08 0.3 120.48 120.84 菱镁石 2.85 2.37 0.08 0.01 0.01 0.02 1.23 — 22.75 22.75 纯碱 18.71 16.06 10.84 1.8 154.18 157.01 纯碱挥散量 0.57 芒硝 5.59 4.66 0.07 0.02 0.01 0.03 0.02 2.32 4.2 44.74 46.70 萤石 1.47 1.23 0.36 0.03 0.01 0.76 — 11.81 11.81 煤粉 0.28 0.23 — 2.21 2.21 合计 120.04 100 72.50 2.10 0.22 6.19 4.39 14.48 0.2 960.01 981.59 碎玻璃 240 总计 1221.29 - 4 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 1、玻璃制备工艺流程图 砂岩硅砂 菱镁石 白云石 萤石 纯碱 芒硝 煤粉 碎玻璃 岩 粗碎 洗涤 粗碎 粗碎 水洗 粉碎 粉碎 筛分 洗涤 粉碎 干燥 粉碎 粉碎 粗碎 筛分 筛分 破碎 筛分 筛分 筛分 筛分 粉碎 筛分 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 称量 称量 混合 称量 加水 混合 运输 料仓 投料机 熔化 检验 切割 退火 成型 包装 2、主要原料 硅砂、砂岩、菱镁石、白云石、纯碱、芒硝、萤石、煤粉其主要化学成分及含水率等工艺参数列举在表1中。 - 5 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 3、辅助原料 3.1澄清剂 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，玻璃厂大都采用此类澄清剂。 3.2着色剂 ?(离子着色剂锰化合物的原料有:软锰矿 (MnO) 、氧化锰 ( Mn0) 、223高锰酸钾 ( KMnO) 。 MnO 使玻璃着成紫色，若还原成 MnO 则为无色。钴化423 合物的原料有:绿色粉末的氧化亚钴 (CoO ) 、深紫色的 CoO和灰色的 C00 2 3 3 。热分解后的 CoO 使玻璃着成天蓝色。铬化合物的原料有:重铬酸钾 ( KCr4 2 O)铬酸钾 ( KCrO ) 。热分解后的 Cr0使玻璃着成绿色。铜化合物的原2 7 2 4 2 3 料有:蓝绿色晶体的硫酸铜 (CuSO) 、黑色粉末的氧化铜 ( Cu O ) 、红色结 4 晶粉末的氧化亚铜 ( CuO ) 。热分解后的 CuO使玻璃着成湖蓝色。 2 ?(胶体着色剂金化合物的原料有:三氯化金 (AuC) 的溶液，为得到稳 l3 定的红色玻璃，应在配合料中加入 Sn0 。银化合物的原料有:硝酸银 ( AgNO2 ) 、氧化银 (Ag0 ) 、碳酸银 ( AgCO) 。其中以 AgN0所得的颜色最为3 2 2 3 3 均匀，添加 Sn0 能改善玻璃的银黄着色。铜化合物的原料有: CuO 及 CuSO，2 24 添加 SnO 能改善铜红着色。 2 ?(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 3.3脱色剂 主要指减弱铁氧化物对玻璃着色的影响。根据脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两类。 常用的物理脱色剂有 Se 、 MnO 、 NiO等;常用的化学脱色剂有 As0 、 22 3Sb0 、 NaS 、硝酸盐等。 232 3.4氧化剂和还原剂 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 ( 硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡 ) 、氧化铈、As 0 、 25 Sb0 等。属还原剂的原料主要有碳 ( 煤粉、焦炭、木屑 ) 、酒石酸钾、氧化25 锡等。 3.5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 ( 萤石、氟硅酸钠 ) 、磷酸盐 ( 磷酸钙、骨灰、磷灰石 ) 等。 3.6助溶剂 选用氟化物(CaF)作助溶剂加速玻璃的熔制过程。 2 - 6 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 4、原料处理 4.1、 砂岩在机械破碎之前在1000?以上进行煅烧，然后经过淬冷后用复摆式颚式破碎机粗碎、反击式破碎机细碎，采用机械振动筛筛分出0.15mm—0.80mm范围内的颗粒，电磁除铁后放入粉库待用。 4.2 、精选的硅砂经回转干燥筒进行干燥 ，干燥后其水分控制在0.2%以下，采用机械振动筛筛分出0.15mm—0.80mm范围内的颗粒，电磁除铁后放入粉库待用。 4.3 、菱镁石和白云石经颚式破碎机粗碎、反击式破碎机细碎，采用机械振动筛筛分出140目至8目之间颗粒，电磁除铁后分别放入粉库待用。 4.4、 用水把萤石表面冲洗干净，然后颚式破碎机粗碎、反击式破碎机细碎，电磁除铁后放入粉库待用。 4.5、纯碱和芒硝拆包后经反击式破碎机细碎，采用机械振动筛筛分出0.10—0.50mm范围内的颗粒，电磁除铁后分别放入粉库待用。 4.6、煤粉采用机械振动筛筛分出符合要求的颗粒，电磁除铁后放入粉库待用。 4.7、 碎玻璃经过料仓、皮带机、旋转垄式喷射管、沉淀池等设备清除所有的泥砂，是碎玻璃表面干净、明亮、便于分捡。然后通过皮带机，经反击式破碎机破碎后，用机械振动筛对碎玻璃进行分级，合适的碎玻璃块度为20~40mm，符合要求的碎玻经过电磁除铁后放入粉库待用。 颚式破碎机 反击式破碎机 - 7 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 振动筛 5、配合料的制备 5.1、配合料的称量 配料的称量用电脑控制，采用自动电子秤;其优点是可以实行远距离给定、远距离操作及回零指示，这样可达到配料线自动化。 对秤的精度要求秤在出厂时的精度达到 1/ 1 000。 5.2、配料的混合 原料的混合指多种原料在外力作用下通过运动速度和方向的发生变化，使各种原料得到均匀分布的操作。混合系统主要由混合机、混合控制系统和混合机加水设备构成，混合机采用桨叶式混合机，桨叶式混合机是一种结构简单的混合机。在横向圆筒内，中间主轴旋转，带动焊在其上的括板回转，使配合料搅拌混合，它的使用和维修均较方便，混合机的装载量控制指标为40%。 5.3、配合料的输送与储存 配合料的输送与储存要求保证生产的连续性和均衡性，避免分层、结块和飞料。所选用设备:胶带输送机、単斗提升机。 6、玻璃的熔化 玻璃的熔化过程是一个很复杂的物理、化学过程。大体上可分为:硅酸盐的形成、玻璃液的形成、玻璃液的澄清、玻璃液的均化和玻璃液的冷却五个阶段。 - 8 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 6.1、硅酸盐的形成 硅酸盐生成反应在很大程度上是在固体状态下进行的，配合料各组分在加热过程中经过了一系列的物理的、化学的和物理化学变化，结束了主要反应过程，大部分气态产物逸散，到这一阶段结束时配合料变成了由硅酸盐和剩余 SiO 组2 成的烧结物。对普通钠钙硅玻璃而言，这一阶段在800 , 900? 终结。对于普通钠-钙硅酸盐水泥来说，这一阶段结束后配合料转变为硅酸盐和残余石英颗粒组成的烧结体。 6.2、玻璃液的形成 烧结物继续加热时，在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及反应后剩余的 SiO开始熔融，它们间相互溶解和扩散，到这一阶段结束2 时烧结物变成了透明体，再无未起反应的配合料颗粒，在 12 0 0 , 12 5 0? 范围内完成玻璃形成过程。但玻璃中还有大量气泡和条纹;因而玻璃液本身在化学组成上是不均匀的，玻璃性质也是不均匀的。由于石英砂粒的溶解和扩散速度比之其他各种硅酸盐的溶扩散速度低得多，所以玻璃形成过程的速度实际上取决于石英砂粒的溶扩散速度。石英砂粒的溶扩散过程分为两步，首先是砂粒表面发生溶解，而后溶解的 SiO 向外扩散。这两者的速度是不同的，其中扩散速度最慢，2 所以玻璃的形成速度实际上取决于石英砂粒的扩散速度。由此可知，玻璃形成速度与下列因素有关:玻璃成分、石英颗粒直径以及熔化温度。除SiO与各硅酸盐2 之间的相互扩散外，各硅酸盐之间也相互扩散，后者的扩散有利于SiO 的扩散。2硅酸盐形成和玻璃形成的两个阶段没有明显的界限，在硅酸盐形成阶段结束前，玻璃形成阶段就已开始，而且两个阶段所需时间相差很大。 6.3、玻璃液的澄清 玻璃液的澄清过程是玻璃熔化过程中极其重要的一环，它与制品的产量和质量有着密切的关系。对通常的钠钙硅玻璃而言，此阶段的温度为1400 , 1500?。在硅酸盐形成与玻璃形成阶段中，由于配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃液与炉气及耐火材料的相互作用等原因析出了大量气体，其中大部分气体将逸散于空间，剩余气体中的大部分将溶解于玻璃液中，少部分以气泡形式存在于玻璃液中，也有部分气体与玻璃液中某种组分形成化合物，因此，存在于玻璃液中的气体主要有三种状态，即可见气泡、物理溶解的气体、化学结合的气体。对玻璃配合料的气体率、玻璃的得率的计算可知玻璃熔化过程中，放出的气体的量约为配合料质量的15%,20%。 6.4、 玻璃的均化 均化过程是为了消除玻璃液中条纹和其他化学组成与玻璃液组成的不均匀体，从而获得化学组成均匀一致的玻璃液。均化过程就是不均匀体在玻璃液中的溶解，扩散过程。由于扩散速度明显低于溶解速度，故均化过程的快慢取决于不均匀体的扩散速度的大小。不均匀体与玻璃液组成间的浓度差是不均匀体溶解和扩散的源动力。熔窑不同部位玻璃液的浓度差引起的自然对流也有助于不均匀体的扩散。除此之外，搅拌、鼓泡等辅助引起的玻璃液的强制对流也促进了不均匀体的溶解和扩散。 - 9 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 6.5、玻璃液的冷却 为使玻璃液满足成形所需的黏度要求，经高温澄清、均化后的玻璃液需进一步降温冷却。整个冷却过程应力求平稳进行，以保证玻璃液的热均匀性，并防止出现温度波动，以免引起二次气泡。 玻璃熔化的五个阶段在实际生产中是难以完全分开的，有时甚至是同步发生的。 浮法窑平面图 l - 投料口; 2 - 熔化部; 3 、 6- 小炉; 4- 冷却部; 5- 流料口 浮法窑立面图 1 - 小炉口; 2 - 蓄热室; 3- 格子体; 4- 底烟道; 5- 联通烟道; 6 - 支烟道; 7 - 燃油喷嘴 7、玻璃的成型及工艺制度 玻璃的浮法成型原理是玻璃液从池窑连续流入并浮在有还原气氛保护的锡液上;由于各物相界面张力和应力的综合作用，摊成厚度均匀，上下两表面平行，平整和火抛光的玻璃带，经冷却硬化后脱离锡液，再经退火，切割而得浮法玻璃。浮法生产的成型过程是在锡槽中进行的。 - 10 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 锡槽各部分尺寸 项目 数值 项目 数值 玻璃带宽度B/m 4.4 窄段长度L/m 21.6 2 拉引量Q/(t/d) 600 收缩段长度/m 3 拉引速度V(m/s) 750 锡槽宽度S 8 3 3mm玻璃带在锡槽中停 /m 7.6 留时间T/min 4.75 宽段长度S313 保护气用量V(m/h) 2000 窄带宽度S/m 5 2 锡槽长度L/m 60 收缩段水平宽度S/m 6.3 32 宽段长度L/m 35.34 锡槽面积F/m417 1 高温(1050?)锡液面上的玻璃液，再没有外力作用下，其所受重力和表面张力达到平衡时，玻璃带的厚度有一个固定植，成为平衡厚度，数值约为6,7mm。因为玻璃的表面张力随玻璃液的温度而变化，所以平衡厚度也随具体条件的不同有所差异。实际上由于外加纵向拉力，此值略小。欲使玻璃带厚度薄于或厚于平衡厚度，应采取相应措施。如生产浮法玻璃时采用机械拉边法，即在锡槽中段玻璃带的两边放置若干横向拉边器，拉边其主要起横向拉边作用和阻止退火窑辊子的纵向拉力传递到高温区的玻璃带上，以减少其横向收缩，当提高拉引速度后，玻璃带逐渐被拉薄，宽度也有所减少。而生产浮法厚玻璃时则在锡槽高温区两侧设置石墨挡边器，以阻止玻璃液摊薄。在锡槽中完成抛光与拉薄，在锡槽末端的玻璃带已冷却到 600 ? 左右，把即将硬化的玻 璃带引出锡槽，通过过渡辊台进入退火窑。 徐冷拉薄法和强冷拉薄法 有括号和虚线者为强冷拉薄法.其余为徐冷法 - 11 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 浮法生产示意图 1一流槽;2—玻璃液;3—壁顶;4一玻璃带5—锡液6—槽底; 7一保护气体管道。8一拉边器;9一过渡辊台; 10—闸板 7.1徐冷拉薄法成型工艺制度 7.11、玻璃通过坎式宽流槽流入锡槽，温度约为1100? 2.73.27.12、摊平抛光区，温度约为1050~900?，玻璃液粘度为10~10Pa?s。连续均匀流入锡槽的玻璃液在锡液表面，摊平并被抛光，摊平抛光过程所需时间约为2min。 3.24.257.13、徐冷区，温度由900?降至850?，玻璃液粘度从10Pa?s变为10Pa?s 4.255.757.14、拉薄区，温度从850?降至700?，玻璃液粘度为10—10Pa?s。该粘度下，表面张力使玻璃变厚作用已不明显，受拉力作用玻璃易于伸展变薄，且厚度、宽度几乎按比例减小。玻璃带在该区形成一个收缩过渡段，或称为变形区。拉边辊都设在此区。 5.75107.15、硬化区，温度从700?降至650—600?，玻璃液粘度为10—10Pa?s。由于粘度迅速增加，使其能在原状情况下被拉出锡槽进入退火窑。如锡槽出口温度偏高，则玻璃带在被引上转动辊时，会出现塑性变形。反之，温度过低，则会断板，并使锡液的氧化加剧。 7、玻璃的退火及工艺制度 8.1退火窑技术指标 生产能力: 600t/d 原板宽: 4000—4400mm 原板厚; 3—19mm 玻璃板进窑温度: 600士10? 玻璃板出窑温度 : 士70? 玻璃板进窑横向温差: =15? 玻璃板出窑B区温度波动: 士2? 8.2、玻璃的退火工艺制度 玻璃的退火温度范围 为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃加热到转变温度T附近的某一温度，使应力松弛。这个选定的保温均热温度称为退火温度，g 玻璃的最高退火温度是指在此温度下经过3min能消除应力95%，一般相当于退火点的温度，也叫退火上限温度;最低退火温度是指在此温度下经3min只能消除应 - 12 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 力5%，也叫退火下限温度。最高退火温度至最低退火温度之间称为退火温度范围。平板玻璃550—570?，一般采用的退火温度都比最高退火温度低20—30?最低退火温度低于最高退火温度50—150?。 玻璃退火工艺制度 玻璃制品的退火包括加热、保温、慢冷、快冷四个阶段。 8.21加热阶段 玻璃制品进入退火窑后，必须把制品加热到退火温度。玻璃在加热时，其表面层受压应力，内层受张应力。由于玻璃的抗压强度约是其抗张强度的10倍，所以，加热速度可以较快。但在加热过程中温度梯度所产生的暂时应力与固有应力之和不能大于其抗张强度极限，否则将发生破裂。一般技术玻璃加热速度取值为 —20%。 最大加热速度的15% 8.22保温阶段 主要目的是消除快速加热时制品存在的温度梯度，并消除制品中所固有的内应力。这一阶段的主要参数是退火温度和在此温度下的保温时间。 8.23慢冷阶段 在玻璃中原由应力消除后，必须防止在降温过程中由于温度梯度产生新的应力。这主要靠正确的制定并严格控制玻璃在退火温度范围的冷却制度来实现。这个阶段的冷却速度应该很低，尤其在温度较高阶段。因为这时由温度梯度产生的应力松弛速度很大，转变成永久应力的趋势大，所以初冷速度应最低。慢冷速度主要有制品所允许的永久应力决定。慢冷阶段的结束温度，必须低于玻璃的应变点，即要使玻璃冷却到玻璃的结构完全固定以后，才不会有永久应力产生的可能。 8.24快冷阶段 快冷阶段是指应变温度到室温这段区间。在本阶段内只能引起暂时应力，在保证制品不致因热力而破坏的前提下，可以尽快冷却玻璃制品。 9、玻璃板的切割 玻璃的切割是采用金刚石刀具直接切割或划痕后施加外力使伤痕处收到张应力而切断。平板玻璃生产时，使用超应力砂轮在线切割;而平板玻璃的深加工时的进一步切割是在大型自动切割机上完成的。 玻璃的切割时常加入煤油、水或研磨液等液体，起到提高切割效率和保护刀具的作用。 生产能力: 600t/d 玻璃原板宽度: 4000—4400mm 玻璃厚度: 3—19mm 玻璃温度: <70? ，在线切割玻璃板尺寸: 最大4000mm6000mm ， 最小1830mm1650mm 横向切割精度: 士1mm 纵向切割精度: 士1 m 对角线偏差: 最大3mm 10、原片装箱: 采用水平堆垛机将玻璃板从工作台移至木质玻璃箱内 - 13 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 11、注意事项 1、须严格控制原料的含水率 2、在玻璃重熔后，易挥发组分将进行第二次挥发，导致组分的含量减少。 3、由于玻璃液对耐火材料的侵蚀，使玻璃中增加FeO和AlO的含量，所以二次2323 融化就产生二次积累。 5、某些化学稳定性较差的玻璃，由于表面水解造成表面成分与内层成分之间的差别，若熔制温度较低或玻璃液对流不大时，在熔制玻璃内部往往会留下明显的线痕。 6、在玻璃重熔时，热分解会使FeO会转变成FeO，同时铁的变价，也影响到硒的23 脱色作用，使玻璃的颜色变坏。热分解放出的氧，容易扩散到周围的气泡中去，与之一同逸出玻璃液外，导致玻璃缺氧，呈还原性熔制，。对变价元素为基础的颜色玻璃会引起色泽上的变化。 7、在碎玻璃中含有少量的化学结合气体，在重熔时产生相当于二次气泡那样的微笑气泡。因此，加入碎玻璃多时就难以澄清。 8、在使用外购碎玻璃时，要进行清洗，选择。除去杂质，特别是要用磁选法除去金属杂质。同时，必须进行化学分析，根据其化学成分，对配合料作适当调整。(9、熔窑的熔制温度是最重要的因素。温度越高，硅酸盐反应越强烈，石英颗粒的溶解与扩散越快，玻璃液的去泡和均化也越容易。试验表明，在1450,1650? 范围内，每升高10?可使熔化能力增加5,,10,。因此，提高熔窑温度是强化玻璃熔融，提高熔窑生产率的最有效措施。但必须注意:随着温度的升高，耐火材料的侵蚀将加快，燃料耗量也将大幅度提高。 二、某水泥厂采用煤料分别粉磨法，已知原燃料的有关分析数据如表1、表2所示，熟料热耗为4086 kJ/(kg熟料)。熟料率值为KH=0.87?0.1，n=2.0?0.1， - 14 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 p=1.3?0.1。入磨原料水分控制值为石灰石0.8%，粘土1.7%，铁粉4%。 试求白生料的各原料入磨配合比。计算精确至0.01。 表1 原料与煤灰的化学成分(%) 名称 SiOAlO FeO CaO MgO 烧失量 Σ 2 2323 石灰石 7.26 1.76 1.05 49.06 1.88 38.28 99.29 粘土 66.32 15.86 5.08 1.09 1.40 6.84 96.59 铁粉 14.53 8.71 65.42 2.26 2.01 5.50 98.43 煤灰 53.84 30.42 5.16 4.52 1.30 — 94.97 表2 煤的工业分析数据 项目 挥发物 固定碳 灰分 热值 水分 数值 10.00% 66.38% 17.92% 24276kJ/kg 5.70% 1、对原料进行归一化处理如下表所示 原料与煤灰的化学成分(%) 名称 SiOAlO FeO CaO MgO 烧失量 Σ 2 2323 石灰石 7.31 1.77 1.06 49.41 1.89 38.55 100.00 粘土 68.66 16.42 5.26 1.13 1.45 7.08 100.00 铁粉 14.76 8.85 66.46 2.30 2.04 5.59 100.00 煤灰 56.69 32.03 5.43 4.76 1.37 — 100.00 2、确定熟料组成 根据题意、已知熟料率值为:KH=0.87、SM=2.0、IM=1.3 3、计算煤灰掺入量 y4086，17.92，100qASG===3.02% AyQ，10024276，100 A 式中 G熟料中煤灰的掺入量，%; q单位熟料热耗，kJ/kg熟料; y Q煤的应用基热值，kJ/kg煤; y A煤的应用基灰分含量，%; S 煤灰沉落率，%; 生料的化学成分/(%) - 15 - 名称 配合比 烧失量 SiO AlO FeO CaO 22323 《无机非金属材料工艺学》课程设计 石灰石 87.80 33.85 6.42 1.55 0.93 43.38 粘土 9.70 0.69 6.66 1.59 0.51 0.11 铁粉 2.50 0.14 0.37 0.22 1.66 0.06 生料 100.00 34.68 13.45 3.36 3.10 43.55 灼烧生 20.59 5.14 4.75 66.67 料 4、计算干燥原料配合比 设定石灰石87.8%、粘土9.7%、铁粉2.5%，以此计算生料的化学成分，生料的化学成分见下表 G=3.02%，则灼烧生料配合比为(100—3.02)%=96.98%.按此计算熟料A 的化学成分，熟料的化学成分见下表 熟料化学成分/% AlO FeO CaO 名称 配合比 SiO22323 灼烧生料 96.98 19.97 4.98 4.93 64.66 煤灰 3.02 1.71 0.97 0.16 0.14 熟料 100.00 21.68 5.95 5.09 64.80 则熟料的率值计算如下 64.80—1.65，5.95—0.35，5.09C—1.65A—0.35FCCC KH===0.88 2.8，21.682.8，SC 21.685.95SACC SM===1.96 IM===1.17 5.095.95，5.09FA，FCCC 上述计算结果可知，IM稍低，KH、SM满足题意，需要调高粘土含量。调整配比为:石灰石87.6%、粘土9.9%、铁粉2.5%重新计算结果如下 生料的化学成分/(%) 名称 配合比 烧失量 SiO AlO FeO CaO 22323 石灰石 87.60 33.77 6.40 1.55 0.93 43.28 - 16 - 《无机非金属材料工艺学》课程设计 粘土 9.90 0.70 6.80 1.63 0.52 0.11 铁粉 2.50 0.14 0.37 0.22 1.66 0.06 生料 100.00 34.61 13.57 3.40 3.11 43.45 灼烧生 20.75 5.20 4.76 66.45 料 熟料化学成分/% AlO FeO CaO 名称 配合比 SiO22323灼烧生料 96.98 20.12 5.04 4.62 64.44 煤灰 3.02 1.71 0.97 0.16 0.14 熟料 100.00 21.83 6.01 4.78 64.58 C—1.65A—0.35F64.58—1.65，6.01—0.35，4.78CCCKH== ,0.872.8，S2.8，21.83C 21.836.01SACC= IM== SM=,0.87,1.26FA，F6.01，4.784.78CCC 所得结果KH、SM、IM均在要求范围内，取原料100kg，则石灰石87.6kg、 粘土9.9kg、铁粉2.5kg。各原料入磨时质量 87.69.9石灰石 粘土 ,88.31kg,10.07kg1—0.8%1—1.7% 2.50铁粉 ,2.60kg1—4% 则白生料的各原料入磨配合比为 88.31石灰石 ，100%,87.45%88.31，10.07，2.60 10.07粘土 ，100%,9.97%88.31，10.07，2.60 2.60铁粉 ，100%,2.57%88.31，10.07，2.60 - 17 -