无机材料工艺学-玻璃的调研报告

1、无机材料工艺学过程考核之三我国玻璃生产工艺状况的调研报告班 级：12级粉体(2)班姓 名：胡思雯学 号：1203012032完成时间：2014年11月11日星期二成 绩：我国玻璃生产工艺状况的调研报告胡思雯12级粉体(2)班1203012032摘要：玻璃工业在我国产业中是一个重要的行业,在国家经济建设中起着非常重要的作用。随着我国固定资产投资的高速增长，工业化,城镇化进程加快,房地产,汽车等相关行业的快速发展，极大的拉动了玻璃的需求，为玻璃行业创造了广阔的发展空间，促进了玻璃工业的发展。我国的玻璃产量已经连续十多年居世界第一。关键词：玻璃,浮法,工艺流程玻璃制造业是最古老的工业之一，它已有五千

2、年以上的历史。20世纪以来，玻璃的生产技术获得了极其迅速的发展，生产方法有多种，如：平板玻璃生产有槽法,无槽法,平拉法,对辊法和格拉威伯尔法。1957年，英国人皮尔金顿发明了浮法工艺，并获得了专利权。由于成本低，产量高，所以逐步取代了平板玻璃的传统工艺，成为了世界上最先进的工艺方法。1975年，美国匹兹堡公司（PPG）发明了新浮法（LB），并获得了专利权。瓶罐玻璃生产自欧文斯发明了第一台瓶罐成型机，20世纪中期又出现了行列式制瓶机，今年来又出现了更为先进的成型设备，使玻璃制品的生产大多数已从手工变为半自动化或自动化控制生产。我国玻璃工业历史悠久，但在解放前一直处于落后状态，设备简陋，技术水平低

3、。自新中国成立以来，我国玻璃工业的布局有了根本的变化，生产技术,科研和设计能力飞速发展。一 玻璃的生产工艺玻璃厂产品及其生产工艺以企业吏属行业分为两类。即：轻工业日用玻璃产品和建材行业平板玻璃产品。依据各种玻璃产品的生产工艺技术不同分为5个品种玻璃产品，分别是手工艺吹制日用玻璃产品、双辊压处平板玻璃产品、托辊转向平拉平板玻璃产品、有槽垂直引上平板玻璃产品、浮法平板玻璃产品。五种玻璃产品及其生产工艺及其新产品的开发虽然有时和旧式产品短时期并存，但是新产品总是以其质量优，科技含量高，技术装备水平先进，产量多，成本低，经济效益好的优势取代老产品。1配料，按照设计好的料方单，将各种原料称量后在一混料机

4、内混合均匀。玻璃的主要原料有：石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等。2熔制，将配好的原料经过高温加热，形成均匀的无气泡的玻璃液。这是一个很复杂的物理、化学反应过程。玻璃的熔制在熔窑内进行。熔窑主要有两种类型：一种是坩埚窑，玻璃料盛在坩埚内，在坩埚外面加热。小的坩埚窑只放一个坩埚，大的可多到20个坩埚。坩埚窑是间隙式生产的，现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产。另一种是池窑，玻璃料在窑池内熔制，明火在玻璃液面上部加热。玻璃的熔制温度大多在13001600C。大多数用火焰加热，也有少量用电流加热的，称为电熔窑。现在，池窑都是连续生产的，小的池窑可以是几个米，大的可以大到400多米。3成形，是将熔

5、制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品。成形必须在一定温度范围内才能进行，这是一个冷却过程，玻璃首先由粘性液态转变为可塑态，再转变成脆性固态。成形方法可分为人工成形和机械成形两大类。A人工成形。又有：（1）吹制，用一根镍铬合金吹管，挑一团玻璃在模具中边转边吹。主要用来成形玻璃泡、瓶、球（划眼镜片用）等。（2）拉制，在吹成小泡后，另一工人用顶盘粘住，二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒。（3）压制，挑一团玻璃，用剪刀剪下使它掉入凹模中，再用凸模一压。主要用来成形杯、盘等。（4）自由成形，挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品。B机械成形。因为人工成形劳动强度大，温度高，条件差，所以，除自由

6、成形外，大部分已被机械成形所取代。机械成形除了压制、吹制、拉制外，还有：（1）压延法，用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等。（2）浇铸法，生产光学玻璃。（3）离心浇铸法，用于制造大直径的玻璃管、器皿和大容量的反应锅。这是将玻璃熔体注入高速旋转的模子中，由于离心力使玻璃紧贴到模子壁上，旋转继续进行直到玻璃硬化为止。（4）烧结法，用于生产泡沫玻璃。它是在玻璃粉末中加入发泡剂，在有盖的金属模具中加热，玻璃在加热过程中形成很多闭口气泡这是一种很好的绝热、隔音材料。此外，平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法。浮法是让玻璃液流漂浮在熔融金属（锡）表面上形成平板玻璃的方法，其主要优点是玻璃质量

7、高（平整、光洁），拉引速度快，产量大。4退火，玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和形状变化，这种变化在玻璃中留下了热应力。这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性。如果直接冷却，很可能在冷却过程中或以后的存放、运输和使用过程中自行破裂（俗称玻璃的冷爆）。为了消除冷爆现象，玻璃制品在成形后必须进行退火。退火就是在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间以消除或减少玻璃中热应力到允许值。此外，某些玻璃制品为了增加其强度，可进行刚化处理。包括：物理刚化（淬火），用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等；和化学刚化（离子交换），用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等。刚化的原理是在玻璃表面层产生压应力，以增加其

8、强度。二浮法玻璃制造工艺当今世界上有三种类型的平板玻璃：平拉，浮法，压延。浮法玻璃在目前玻璃生产总类中占百分之九十以上，是世界建筑玻璃中的基础建筑材料。浮法玻璃生产工艺创立于1952年，为高品质玻璃生产设立了世界标准。浮发玻璃工艺包括五个主要步骤： 配料 熔化 成形和镀膜 退火 切割和包装I : 配料配料是第一阶段，为熔化制备原材料。原材料包括砂，白云石，石灰石，纯碱和芒硝，用卡车或火车源源不断的运达。这些原材料都是储存在配料房中。料房中有料仓，料斗，传送带，溜槽，集尘器，以及必要的控制系统，控制着原料的输送和配合料的混合。从原料送到料房的那一刻起，它们是在不断的移动中。在配料房内部，一条长长

9、的平传送带将原材料按次序从各种原料的料仓中一层层地连续地输送到斗式提升机，然后再送往称量装置以检测其复合重量。回收的玻璃碎片或生产线回头料会加到这些成分中。每份配合料含有大约10-30 的碎玻璃。干燥的材料加入混合机中搅拌成配合料，搅拌好的配合料通过传送带从配料房中送到窑头料仓储存，然后用加料机以控制的速率加入熔窑中。II:熔化典型的熔窑为有六个蓄热室的横火焰熔窑，大约有25米宽62米的，每天的生产能力为500吨。熔窑的主要部分是熔化池/澄清池, 工作池, 蓄热室和, 和小炉，由特种耐火材料建成，外框有钢结构。配合料由加料机送到熔窑的熔化池中，熔化池靠天然气喷枪加热到1650度 。熔融的玻璃从

10、熔化池经澄清池流到卡脖区域，搅拌均匀。然后流入 工作部，慢慢冷却降至大约1100度，使其在达锡槽之前达到正确的黏度。III:成形和镀膜将澄清好的玻璃液成型成玻璃板的过程是一个按材料的自然倾向机械操纵的过程，这种材料的自然厚度为6.88毫米厚。玻璃液从熔窑通过流道区域涌出，由一个叫做闸板的可调节门控制其流量，闸板深进玻璃液± 0.15毫米左右。它浮在熔融的锡液之上- 因此叫做浮法玻璃。玻璃和锡互相不起反应，而且可以分离开；它们在分子形式上相互抵制的特性使玻璃极其光滑。锡槽是一个密封在受控的氮和氢气氛的单元。它包括支撑钢，顶罩壳和底壳，耐火材料，锡和加热元件，还原气氛，温度传感器，计算机

11、工艺控制系统，大约8米宽， 60米长，生产线速度可达25米/每分钟。锡槽载有近200吨纯锡，平均温度为800。当玻璃在锡槽入口的末端形成一个薄层，称为玻璃板，两边各有一系列的可调拉边机进行操作。操作人员用控制程序设定退火窑和拉边机的速度。玻璃板的厚度可在 0.55 到 25 毫米之间。上部分区加热原件用来控制玻璃温度。随着玻璃板连续不断地流经锡槽，玻璃板的温度会逐渐下降，使玻璃变的平坦平行。在这一点上，可以用热解 CVD 设备在线镀反射膜，LOW E 膜，太阳能控制膜，光伏膜，以及自洁膜。这时玻璃已准备冷却。IV : 退火当成型的玻璃离开锡槽时玻璃的温度为600度。如果玻璃板放在大气中冷却，玻

12、璃表面会比玻璃内部冷却的快，这样就会造成表面严重压缩，使玻璃板产生有害的内应力玻璃在成型前后的受热过程也是内应力形成的过程。因此通过控制热量使玻璃温度逐渐降到周围环境温度即退火，是很必要的。实际上，退火是在一个大约6米宽120米长预先设置好温度梯度的退火窑中进行。退火窑中包括电控加热元件和风机，以保持玻璃板横向温度的分布持续稳定。退火过程的最终结果是将玻璃小心地冷却到常温而没有带来暂时应力或永久应力。V : 切割和包装经退火窑冷却好的玻璃板通过与退火窑驱动系统相连接的辊道输送到切割区域。玻璃通过在线检测系统以排除任何缺陷，用金刚石切割轮切割，去除玻璃边缘（边料回收为碎玻璃） 。然后切割成客户所

13、需要的尺寸。玻璃表面撒上粉末介质，使玻璃板可以堆积存放而避免沾在一起或划伤。然后靠人工或自动机器将无瑕疵玻璃板分成垛进行包装，转移到仓库储存或装运给客户。三节能环保玻璃行业是一个高能耗行业，玻璃熔窑是玻璃生产线能耗最多的设备，在玻璃成本中燃料成本约占35%50%。我国自行设计的大部分浮法玻璃熔窑玻璃液单耗可以达到6500kJ/kg7500kJ/kg玻璃液，国外大的浮法玻璃企业只有5800kJ/kg玻璃液，我们与国际先进水平有一定差距。发达国家玻璃熔窑的热效率一般在30%40%，我国玻璃熔窑的热效率平均只有25%35%。熔窑结构设计和保温措施不合理，使用的耐火材料质量档次低是存在这种差距的重要原

14、因之一。其次，国内浮法玻璃工艺操作技术落后、管理不够完善等也是造成能耗高、熔化质量差、窑炉寿命短的原因。到目前我国已拥有浮法玻璃生产线140余条，玻璃产能增加较快，市场竞争逐步白热化。做为玻璃主要燃料的重油，价格持续走高，在玻璃成本中所占比例越来越大。因此，降低玻璃能耗，对降低生产成本，提高企业的市场竞争力，减少环境污染，缓解能源短缺等都具有巨大意义。玻璃企业的节能是一个长期任务，国内外技术人员积极进行研究，如优化窑炉结构设计、富氧燃烧、全氧燃烧电助熔、重油乳化技术等。目前很多企业已开始在生产过程中实施节能措施，并对玻璃生产过程控制等方面的节能措施进行探索。配合料水分、温度与油耗众所周知，水分

15、在配合料中的状态与配合料的温度密切相关。配合料温度大于35时，绝大多数水分以游离态附着在难熔的砂粒表面，从而可以粘附较多的纯碱加强助熔效果。当配合料温度小于35时，配合料中的水分会与纯碱形成Na2CO3.10H2O或Na2CO3.7H2O，与芒硝形成Na2SO4.10H2O结晶水化合物，使砂粒表面失去水分显得干燥，使助熔作用减弱。北方地区在冬季由于气温较低，配合料温度一般低于35，有些地区甚至仅有20左右。为了保持配合料外观湿润，通常采取增加配合料水分的办法，虽然起到一定作用，但也会带来较多弊端，如料仓壁结块现象加重、油耗增加等。有人通过计算，得出进入窑内的水需要消耗的油量为0。085kg油/

16、kg水。四生产防霉玻璃发霉一直是行业性难题，玻璃霉变（即反碱）发生化学反应，改变玻璃表面性质，在阳光的照射下其表面出现有彩虹、霉点、水印、油印、纸纹等现象。玻璃发霉多出现在生产及储运过程中，发霉后的玻璃制品表面会失去光泽，失去透明，呈现彩虹、白斑或贴片现象（不易分离）等，严重影响了浮法玻璃产品的质量，导致玻璃企业在下游客户中形象大打折扣，更影响了成品价格。特别是在当前玻璃销售市场持续低迷的情况下，让企业持续保持强有力竞争的重要举措，就是进一步提高玻璃品质、最大程度降低玻璃因发霉而导致的报废率和降低生产成本。因此，选择一个好的防霉产品尤为重要。目前，玻璃发霉保护主要有防霉粉防霉、隔纸防霉、防霉液

17、防霉三大类。此三类产品中以防霉粉最优，属纳米级高分子材料，具有环保、高效、易清洗等特点。其中进口防霉粉以其优质的用材及严格的生产要求曾备受玻璃企业关注，但其居高不下的价格令玻璃企业望而生畏，成本的严重增加，已经无法适合目前企业倡导节约成本的需求。而近年来，国产防霉粉的崛起正弥补了这个不足，价格上只占进口粉的1/3，质量上部分公司产品已达到甚至高于国际水平，完全符合国内玻璃企业的生产需求，随着玻璃产品附加值越来越高，防霉产品的使用也越来越受到重视。应对面向高端玻璃市场发展的玻璃，更出现了新一代“椰壳”类防霉产品，大大提高了玻璃防霉隔离的效果以及清洗性等。目前，此类椰壳防霉产品已由国内唯一拥有防霉粉自主知识产权的格力尔科技公司所研制成功，并逐步成功推向高端玻璃生产企业。而对于隔纸防霉，虽然操作简单，防霉效果优良，可回收利用，但因其使用成本过高、放置时间长容易产生纸印等缺点，被粉类产品逐渐替代。而防霉液产品目前仍不够成熟，市场使用率不高，时间过长容易导致清洗不干净等特点。1971年，在洛阳建成了第一条浮法生产试验线，标志了我国浮法生产技术的开始；1985年9月窑熔化能力增加到400t/d，实现了我国浮法玻璃生产技术从小到大的突破，工艺水平和设备水平进一步改进和完善，玻璃质量大幅度提高。我国的玻璃原料和能源都很丰富，玻璃工业具有广阔的前景，但科