年產(chǎn)270萬重箱浮法玻璃廠原料車間工藝設(shè)計(jì)

年產(chǎn)270萬重箱浮法玻璃廠原料車間工藝設(shè)計(jì)摘要設(shè)計(jì)中介紹了一套規(guī)模為270萬重箱/年浮法玻璃廠原料車間工藝設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中，首先對(duì)工藝流程中的配料進(jìn)行了計(jì)算，以及產(chǎn)量及物料平衡計(jì)算［2］；然后根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)，對(duì)原料車間進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)。并且重點(diǎn)分析了浮法玻璃的工藝流程和制造優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)設(shè)計(jì)過程通過與目前浮法玻璃生產(chǎn)的主要設(shè)計(jì)思路對(duì)照，采用了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，具有一定的可行性［1］。關(guān)鍵字：浮法玻璃配料計(jì)算物料平衡產(chǎn)量計(jì)算工藝流程前言：浮法玻璃是我國(guó)尚世紀(jì)七十年代末，由洛陽(yáng)玻璃廠引進(jìn)英國(guó)皇家浮法玻璃生產(chǎn)線［1,2］。浮法玻璃常用的原材料有：石英砂、長(zhǎng)石、石灰石、白云石、純堿、芒硝、碳粉、鐵粉、氧化鈷［3］。按照一定的比例和順序加入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行一定時(shí)間的干濕混合后，進(jìn)入窯頭，經(jīng)投料機(jī)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(xù)通入保護(hù)氣體（n2及h2）的錫槽中并漂浮在密度相對(duì)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(tái)。輥臺(tái)的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，把玻璃帶拉處錫槽進(jìn)入退火窯，經(jīng)退火、切裁，就得到平板玻璃產(chǎn)品［5］。浮法與其他成型方法比較，其優(yōu)點(diǎn)是：適合于高效率制造優(yōu)質(zhì)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(chǎn)線的規(guī)模不受成形方法的限制，單位產(chǎn)品的能耗低；成品利用率高［4；］易于科學(xué)化管理和實(shí)現(xiàn)全線機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；連續(xù)作業(yè)周期可長(zhǎng)達(dá)幾年，有利于穩(wěn)定地生產(chǎn)［6］；可為在線生產(chǎn)一些新品種提供適合的條件。大噸位低單位產(chǎn)品能耗和小噸位高產(chǎn)品價(jià)值是今后平板玻璃熔窯的發(fā)展方向，沒有地緣優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)，小噸位、高耗能的普通浮法玻璃將在市場(chǎng)上沒有立足之地［1,5］。在技術(shù)領(lǐng)域，采用中國(guó)浮法玻璃技術(shù)建設(shè)的生產(chǎn)線，技術(shù)裝備與實(shí)物質(zhì)量已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。通過對(duì)原料配料稱量，熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設(shè)備及自動(dòng)控制系統(tǒng)成套軟件的一系列科技攻關(guān)，進(jìn)而對(duì)各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成和工程轉(zhuǎn)化，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的新一代中國(guó)浮法玻璃技術(shù)［7,8］。目前國(guó)際玻璃新技術(shù)均向能源、材料、環(huán)保、信息、生物等五大領(lǐng)域發(fā)展。在材料方面，主要指玻璃原片的生產(chǎn)向大片、薄片、厚片、白片四個(gè)方向發(fā)展。在研發(fā)新技術(shù)方面，通過對(duì)玻璃產(chǎn)品進(jìn)行表面和內(nèi)在改性處理，使其具備強(qiáng)度、節(jié)能、隔熱、耐火、安全、陽(yáng)光控制、隔聲、自潔、環(huán)保等優(yōu)異功能［9］。正文第一章設(shè)計(jì)說明1.1設(shè)計(jì)依據(jù)產(chǎn)品方案：浮法平板玻璃生產(chǎn)規(guī)模：270萬重箱浮法工藝優(yōu)點(diǎn)多，例如建設(shè)快，質(zhì)量好，產(chǎn)量高，成本低，品種多所以為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，并且節(jié)約成本，我們將使用浮法工藝來生產(chǎn)玻璃。玻璃組成的設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)的玻璃最夠滿足給定的性能要求設(shè)計(jì)的玻璃組成易于形成玻璃，析晶傾向小設(shè)計(jì)的玻璃組成能夠適合一定的熔制，成型，退火，加工等生產(chǎn)工藝條件設(shè)計(jì)的玻璃組成應(yīng)當(dāng)價(jià)格低廉，原料易于獲得成分作用本次設(shè)計(jì)是鈉鈣硅浮法玻璃的設(shè)計(jì)，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(A12O3),氧化鐵(Fe2O3)等。SiO2SiO2是形成玻璃的最主要成分，也是構(gòu)成玻璃的基礎(chǔ)，為玻璃形成體。它賦予了玻璃一系列優(yōu)良性能，如透明度，機(jī)械強(qiáng)度，透紫外光性，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等。玻璃液的粘度、熱穩(wěn)性和化學(xué)穩(wěn)定性均隨含量增高的增加而提高；密度和熱膨脹系數(shù)隨含量的增加而降低。缺點(diǎn)是熔點(diǎn)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Al2O3在玻璃中為四面體結(jié)構(gòu)，起到補(bǔ)網(wǎng)的作用，也可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，稱網(wǎng)絡(luò)中間體。太多了會(huì)使玻璃的熔化速度減慢和會(huì)使澄清時(shí)間延長(zhǎng)，也不利于均化，而且對(duì)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—般以Fe2+和Fe3+狀態(tài)存在，均有顏色，因此在玻璃中Fe是雜質(zhì)，引入Fe會(huì)使玻璃產(chǎn)生顏色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中Fe的含量應(yīng)盡量的低，一般控制在0.07~0.21%。CaO是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體，在一定范圍內(nèi)能加速玻璃的熔化和澄清過程，并提高玻璃化穩(wěn)性。高溫時(shí)降低玻璃粘度，低溫時(shí)增加玻璃液粘度，亦可調(diào)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(chǎn)生結(jié)晶。一般在7.7%~10.0%。MgOMgO能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，并能減低玻璃的析晶傾向，與CaO一樣為網(wǎng)絡(luò)外體。生產(chǎn)中MgO對(duì)玻璃液的粘度有復(fù)雜的作用，當(dāng)溫度高于1200時(shí)，會(huì)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(jié)構(gòu)中主要起斷網(wǎng)作用為網(wǎng)絡(luò)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(dòng)性，是良好的助熔劑。但過多的Na2O會(huì)降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度，還容易使玻璃析堿、發(fā)霉,并使生產(chǎn)成本增加。K2O和Na2O一樣為網(wǎng)絡(luò)外體，起助熔作用。K2O代替Na2O具有“雙堿”效應(yīng)，提高玻璃化學(xué)穩(wěn)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(chǎn)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(zhì)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(jì)算2.1配料計(jì)算的相關(guān)參數(shù)1、某玻璃成分(%)SO3SiO2 A12O3 Fe2O3 CaOMgO Na2SO372.101.600.187.704.0514.200.08名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa?。Na2SO4C硅砂91.604.210.2972.101.600.187.704.0514.200.08名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa?。Na2SO4C硅砂91.604.210.290.520.173.21砂巖98.760.560.100.140.020.19白云石4.000.400.1931.0021.20石灰石2.600.400.1354.000.94純堿57.91芒硝42.7999.03煤粉87.152、原料化學(xué)成分（%）3、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（%）硅砂23砂巖12白云石12石灰石12純堿15芒硝22煤粉234、工藝參數(shù)指標(biāo)名稱取值純堿揮散率（%）芒硝含率（%）煤粉含率（%）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）3453mm670-730拉引速度（m/h）4mm470-5305mm360-4406mm250-3506mm2.2配料計(jì)算根據(jù)原料成分表進(jìn)行計(jì)算SiO2Al2O3CaOMgONa2OSO372.101.600.187.704.0514.200.08硅砂與砂巖的計(jì)算先滿足Sio2與ai2o3>>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用量（Kg）MgO(Kg)CaO(Kg)Na2O(Kg)硅砂32.2750.054860.16781.036砂巖43.0690.008610.06020.0828合計(jì)75.3440.063470.2281.1188白云石與石灰石的計(jì)算再滿足CaO與MgO剩余Ca0=7.70-0.228=7.4720Kg剩余Mg0=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18.6660.74660.07466石灰石3.12150.081160.012486合計(jì) 21.7875 0.82776 0.087146純堿和芒硝的計(jì)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：44.3022Kg6.煤粉的用量=0.04*1.5285*0.9903/0.8715=0.0695Kg7.上述計(jì)算結(jié)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(jì)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(chǎn)量計(jì)算3.1各類類厚度的取值1）產(chǎn)品任務(wù)表各類產(chǎn)品厚度比例年產(chǎn)重量箱數(shù)年產(chǎn)（萬m2）數(shù)（萬）3mm3081542.74mm2054253.85mm30813.1各類類厚度的取值1）產(chǎn)品任務(wù)表各類產(chǎn)品厚度比例年產(chǎn)重量箱數(shù)年產(chǎn)（萬m2）數(shù)（萬）3mm3081542.74mm2054253.85mm3081291.66mm合計(jì)20541352701205.12）完成各類產(chǎn)品所需要生產(chǎn)天數(shù)表完成各類產(chǎn)品所需的天數(shù) 工作日比例3mm97.110.293mm97.110.29TOC\o"1-5"\h\z4mm 66.96 0.205mm 100.45 0.306mm 66.96 0.20合計(jì) 331.48 1331．48天＜345天，員工能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。3）各類產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)和實(shí)際生產(chǎn)量各類產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)天數(shù) 實(shí)際生產(chǎn)量（萬 重量箱（萬）（天）m2）3mm100.05540.5680.684mm69261.5255.645mm103.5317.1683.466mm69173.8869.6624）產(chǎn)量匯總產(chǎn)品厚度（mm）3456年總數(shù)年產(chǎn)（萬m2）540.56261.52317.16173.881293.12年產(chǎn)重量箱80.6855.6483.4669.662289.442萬）產(chǎn)量計(jì)算匯總后，實(shí)際年總重箱數(shù)為289.442萬，與設(shè)計(jì)任務(wù)書270萬相當(dāng)，故所取的指標(biāo)是恰當(dāng)?shù)摹５谒恼拢锪虾馑?.1熔化需要的玻璃液量=（年實(shí)際重箱數(shù)*玻璃密度*重箱體積）/總成品率=（289.442*2.5*0.002*10）/0.8=18.09萬t生成碎玻璃量=熔化玻璃液量*（1-總成品率）=18.09*0.2=3.618萬t碎玻璃回窯量=生產(chǎn)碎玻璃量*（1-碎玻璃損失率）=3.618*0.995=3.599萬t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t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t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(shí)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(jì)算結(jié)果匯總表物料名稱原料配比（%）原料用量（干基）原料含水率（%）原料用量（濕基）加工損失率（%）原料實(shí)際加工量萬t萬t/d萬t萬t/d萬t萬t/d硅砂0.2524.3520.012624.44080.012934.57810.01327砂巖0.3726.4240.018616.48890.018826.62130.0192白云0.1572.7110.007912.73840.007922.79430.0081石石灰0.0260.44900.001310.45350.001320.46280.00134石純堿0.1803.10860.009013.14000.009153.30530.00958芒硝0.0130.22450.000720.22900.000720.23370.006773煤粉0.0010.01730.0000520.017650.0000530.01820.000052配合1.00017.28640.0501517.508250.050718.01370.058315料總量碎玻3.5990.010433.5990.010433.5990.01043璃混合20.88540.0605821.107250.061121.61270.068745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(jù)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(shè)備。玻璃工廠中，石灰石、白云石、長(zhǎng)石等塊狀通常用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，然后用錘式破碎機(jī)進(jìn)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(shí)物料對(duì)機(jī)械設(shè)備的磨損，正常情況下應(yīng)對(duì)其煅燒。由于純堿和芒硝易結(jié)塊，所以通常用錘式破碎機(jī)或籠形碾進(jìn)行粉碎。5.2破碎和粉碎的設(shè)備選型為：LF600型籠形輾：生產(chǎn)能力：1?3t/h物料最大粒度：100mm主軸轉(zhuǎn)速：400r/min功率：5.5kw外形尺寸：1200mm1450mm882mm機(jī)重：0.6tPG630300輾式破碎機(jī)：最大進(jìn)料尺寸：10?25mm出料粒度：0?10mm生產(chǎn)率：2~8t/h輾子轉(zhuǎn)速：80r/min機(jī)重：4.85t電機(jī)功率：15kwPE250400顎式破碎機(jī):進(jìn)料口尺寸：400mm250mm最大進(jìn)料粒度：210mm產(chǎn)量：5~20t/d排料口調(diào)整范圍：20~60mm外形尺寸：1450mm1315mm1296mm電機(jī)功率：15kwPC800600錘式破碎機(jī)：給料粒度：300mm出料粒度：30mm產(chǎn)量：25~50t/h功率：55kw機(jī)重：2t5.3原料的篩分各種塊狀原料經(jīng)粉碎必須進(jìn)行篩分，將雜質(zhì)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(yīng)有一定的粒度比，難熔化的原料其粒度應(yīng)適當(dāng)細(xì)些。原料的篩分一般只控制原料粒度的上限，對(duì)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(shù)表示，一般要求如下：石英砂，通常只通過36~49孔/cm2的篩。因?yàn)樵谶x用石英砂使，對(duì)其顆粒組成已進(jìn)行分析，到廠后過篩的目的并不是對(duì)其粒度進(jìn)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(zhǎng)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(shè)備選型： 2000mm900mm機(jī)動(dòng)篩和11002000mm