2025年浮法玻璃原料及配合料制备.pdf

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乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》
浮法玻璃原料及配合料制备
1、浮法玻璃化学成分
浮法玻璃化学成分基础系统为 Na-Ca-Si 三元系统，满足三个要求：
（1）产品的使用要求；（2）生产工艺要求；（3）生产成本要求。
浮法玻璃的化学成分主要包括： 二氧化硅（SiO2）、氧化钠（Na2O）、
氧化钙（ CaO）、氧化镁（ MgO）、氧化铝（ Al2O3）、氧化铁（ Fe2O3）
等。
基本含量： Na2O：12%～15% ； CaO： 8%～12% ；SiO2： 69%～73%
2、浮法玻璃的成分特点
经过人们长时间生产实践得出“高钙、中镁、低铝、微铁”的化
学组合成分是生产优质浮法玻璃的条件之一。
高钙：浮法玻璃拉引速度快， 在成型中必须采用硬化速度快的 “短”
性玻璃成分，即调整 CaO到 8%～9%。
中镁： CaO含量增加，使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶
（ ）。因此 MgO控制在 4%左右，以改善玻璃的析晶性能。
低铝：铝高将增加玻璃的粘度，不利于均化和澄清，将 Al2O3的
含量降低到 % 以下，
微铁： 熔化时着色能力强的 Fe2+被氧化为着色能力弱的 Fe3+，
但在锡槽中又被还原成 Fe2+因此严格限制在 % 以内。
3、浮法玻璃中各种氧化物的作用
SiO2 ：是形成浮法玻璃最主要的氧化物。 SiO2 以硅氧四面体的
结构单元形成不规则的连续网络，成为玻璃的“骨架” 。它能赋予玻 : .
学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎
璃一系列优良性能， 能增加玻璃的粘度， 提高玻璃的热稳定性和化学
稳定性；玻璃的密度和热膨胀系数随 SiO2 含量增加而降低。其缺点
是熔点高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加。
CaO ：它能加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃的机械强度、
硬度及化学稳定性。 适量的 CaO在高温时能降低玻璃液的粘度， 有利
于熔化和澄清，低温时增加玻璃液的粘度，即可以调整玻璃的料性，
加快玻璃硬化速度， 有利于玻璃的快速成型。 因此浮法玻璃成分中采
用较高含量的 CaO来适应浮法生产工艺高速拉引、快速成型的要求。
但 CaO会增加玻璃的析晶倾向，因此玻璃中 CaO的含量也不宜太大，
如大于10% 则会使玻璃发脆，成型难度增大。
MgO ：适量的 MgO可降低玻璃的高温粘度，降低玻璃的析晶倾向
和析晶速度，提高机械强度和化学稳定性， 对提高玻璃的热稳定性也
有良好的影响。MgO对玻璃的粘度有复杂的作用： 当温度高于 1200 ℃
时，会使玻璃液的粘度降低；而在 1200 ～900℃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
璃中的 MgO含量也不宜太大。
Al2O3 ：能降低玻璃的析晶倾向和结晶速度， 降低玻璃的膨胀系数，
提高玻璃的粘度、表面张力、软化温度、化学稳定性、热稳定性和机
械强度，是最有效的玻璃稳定剂； Al2O3 对增加玻璃液粘度的影响
程度比 SiO2 大，随 Al2O3增加，玻璃液粘度和表面张力增大，不仅
使玻璃的熔化速度减慢和使澄清时间延长，也不利于均化， 容易在玻
璃板面形成玻筋及线道；而且对玻璃液在锡槽中摊平、抛光、展薄也 : .
百学须先立志。——朱熹
不利。因此应对玻璃成分中的 Al2O3 含量严格控制。
Na2O ：能降低玻璃的熔化温度，大幅度降低玻璃液的粘度，增加
玻璃液的高温流动性，是良好的助熔剂。含量过多，则会降低玻璃的
机械强度、化学稳定性以及热稳定性，增大膨胀系数，使玻璃发脆；
而且还容易使玻璃析碱、发霉，并使玻璃生产成本增加。因此，玻璃
成分中 Na2O含量不能太高。
K2O ：K2O和 Na2O作用基本一样； 用少量的 K2O代替 Na2O，具
有“双碱效应”，能够提高玻璃的化学稳定性，显著减少玻璃析晶，
改善玻璃的析晶倾向。 在浮法玻璃生产中引入 K2O主要是由于它能
够大大降低玻璃的表面张力，有利于玻璃液在锡槽中的摊平和抛光，
获得高质量的玻璃表面。
Fe2O3 ：在无色透明浮法玻璃生产中，Fe2O3纯属有害杂质，它能
使玻璃着成黄绿色而影响玻璃的光学性能。玻璃成分中的铁含量不仅
影响到玻璃的色泽，而且影响到玻璃液的粘度、透热性、硬化速度等
性能。钠 -钙-硅玻璃中的 Fe 一般以 Fe2+或 Fe3+状态存在。 Fe3+ 离
子着色很弱，使玻璃产生淡黄色。而 Fe2+会使玻璃产生淡蓝色，着
色能力比 Fe3+高 10 倍左右。因此，在生产无色透明浮法玻璃时，成
分中的含量及稳定性要严加控制。目前高档无色浮法玻璃制品中
Fe2O3≤% 。
4、浮法玻璃的原料
自然界中含有玻璃构成元素的物质很多。用于制备玻璃配合料的
各种物质， 统称为玻璃原料。 为了在生产中得到合理的技术经济指标， : .
饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》
通常玻璃原料很少使用纯粹的氧化物，而多使用天然矿物原料。
生产浮法玻璃的原料可分为生料和熟料两种。其中生料根据它们
的用量和作用不同， 可分为主要原料和辅助原料两大类； 而熟料是指
在实际生产中往配合料中按一定比例加入的碎玻璃。
主要原料是指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料，是形成玻璃
结构的主体原料，它们决定玻璃的基本物理、化学性能。这些原料经
熔融、反应后即生成硅酸盐构成玻璃液的主体。
对于浮法玻璃来说，主要原料引入 SiO2 、Al2O3、CaO、MgO、Na2O
（或 K2O）等氧化物，决定着玻璃的物理性质和化学性质。
辅助原料是使玻璃获得某些必要的特性和加速熔制过程的原料，
用量虽然少，但作用却很重要。根据作用的不同，辅助原料分为澄清
剂、助熔剂、氧化剂与还原剂、着色剂与脱色剂等。
目前，我国浮法玻璃企业通常使用的原料主要包括石英砂 （硅砂）、
长石、白云石、石灰石、纯碱、芒硝、碳粉等。
硅质原料是玻璃制造中最主要和用量最大的原料，它主要引入玻
璃成分中的 SiO2。天然硅砂也叫石英砂，硅砂是配合料中最难熔化
的原料。其颗粒的大小、粒度分布，甚至颗粒的形状对于配合料的混
匀、分聚、熔化和均化都有重要影响。
当玻璃配合料中由硅质原料引入的 Al2O3不能满足玻璃成分需要
时，一般就用长石来补充。
白云石主要成分是 CaCO3和 MgCO3，它主要引入玻璃成分中的 CaO
和 MgO。浮法玻璃配合料中引入的CaO原料主要有白云石、石灰石、 : .
老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃
方解石和白垩（ CaO3）等，由于需要引入 MgO，所以又以用白云石为
主， CaO不足部分用石灰石或方解石补充。
石灰石主要成分是 CaCO3，主要引入玻璃成分中的 CaO。当玻璃
成分要求氧化铁含量极严格时， 可用方解石代替， 它比石灰石纯度高
得多，方解石是生产浮法玻璃的优质原料。
纯碱是一种化工原料，其主要成分是 Na2CO3，引入玻璃成分中
的 Na2O。纯碱熔点低， 化学性质活泼，是玻璃生产过程中的助熔剂。
玻璃工业使用的纯碱分为轻质纯碱和重质纯碱。
轻质纯碱密度小， 颗粒细小，会使已混合均匀的配合料在运输和
储存过程中产生分料现象， 且容易被窑内的热气流带入蓄热室， 造成
格子砖的堵塞和侵蚀， 同时也易侵蚀窑体； 重质纯碱的密度和颗粒比
轻质纯碱大的多，飞扬和分层倾向较小，有利于混合均匀。
考虑到重质纯碱粒度与硅砂的粒度匹配，减少飞料和分层、 混合
的均匀性，减少对耐火材料的侵蚀，改善操作环境，浮法玻璃配合料
一般都选用重质纯碱。
芒硝是一种化工原料，其主要成分是 Na2SO4，引入玻璃成分中
的 Na2O。浮法玻璃生产采用无水芒硝，它在玻璃熔制过程中的主要
作用是促进熔化、加速澄清，是一种有效的澄清剂。
无水芒硝的熔点为 884℃， 热分解温度在 1120 ～1220 ℃之间。 由
于分解温度高于熔点，在熔融时往往形成芒硝溶液，称为芒硝水，对
耐火材料侵蚀严重，甚至可以在玻璃板面上形成白色的芒硝泡。
在还原剂的作用下，其分解温度可以降低到 500 ～700℃。还原 : .
穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》
剂一般使用煤粉，为了促使 Na2SO4充分分解，使用中把芒硝与煤粉
预先均匀混合，然后加入到配合料内。
碎玻璃又称熟料， 是玻璃生产不可缺少的一种原料。 碎玻璃加入
后可提高熔化率，有助于澄清和均化。配合料的熔融主要是 SiO2 的
熔融，随着碎玻璃用量的增加，配合料的熔融时间相应缩短，熔化速
度提高。 当碎玻璃加入量合适时， 碎玻璃的助熔作用时玻璃熔体粘度
降低，缩短澄清和均化时间。
碎玻璃的加入有利于节省能源、 延长窑炉的使用寿命。 在节约纯
碱的同时，增加碎玻璃的量还可以大大节约燃料。
但碎玻璃的掺入量视玻璃成分而言， 对钠钙硅玻璃一般不宜过多，
过多会使玻璃发脆，机械强度降低。
玻璃工业中，把按照一定比例，经混合均匀后的原料叫做玻璃
配合料。
配合料的制备包括料单的计算和原料的称量、混合、输送等工艺
过程，配合料制备得好坏直接影响玻璃的质量。
配合料料单的计算，是以构成玻璃的氧化物质量分数和原料的化
学成分为基础，计算出熔化 100kg 玻璃液所需的各种原料的用量， 然
后再算出每副配合料实际所要称取的各种原料的用量。
在配料过程中，用衡器称取一定物料的操作过程称为原料的称量。
既快又准确是对原料称量的要求， 如称量错误就会使配合料或玻璃液
报废。 称量精度是保证配合料质量的重要因素， 其精度取决于秤的精
度、称料量的多少和误差。 称量原料接近秤的全量程时，配合料的称 : .
士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎? ——《论语》
量精度就接近秤本身标定的精度，即误差最小；反之则大。
一般采用动态实际称量精度来作为衡量玻璃原料称量准确与否
的指标。
静态精度是指一台秤用标准砝码标定时， 秤的重量显示值与标准
砝码值之间的最大偏差值就是这台秤的静态精度， 具体表示方法是用
该最大偏差值除以该台秤的额定测量值，它是一个相对值。
动态精度是物料实际称量误差除以该台秤的额定称量值。 物料的
实际称量误差不完全取决于秤本身的静态精度， 电器控制系统、给料
机的过送量也会引入误差，因此动态精度是由以上三项按“方根和”
法则合成。
根据称量和排料的顺序， 原料的称量方式可分为增量法、 减量法
和累计称量。
增量称量法是称量过程中以进入秤斗的物料量为最终配方值的
称量方式， 通过给料设备向秤斗内加入规定数量的物料，然后由排料
装置将秤斗排空。它要求每次称量开始前，秤斗必须回零。
增量称量法的优点是控制比较简单，投资较少，一旦发生超差，
可以到现场及时补救。缺点是秤斗存料。
减量称量法是在称量过程中由秤斗排出的物料量为最终配方值
的称量方式，通过给料装置向秤斗内加入大于规定数量的物料，然后
由秤斗下的排料机将规定数量的物料排出。 假定要称量 Xkg原料，先
通过给料机向秤斗加料到 Akg，然后由秤斗出料口处的给料机往外排
料，直到秤斗中还残留 Bkg 料时停止排料，使 X=A-B。 : .