热力学计算研究浮法玻璃的生产工艺过程研究

2015-04-10程辉李博

四川水泥 2015年2期

程辉李博

(河北南玻玻璃有限公司，河北廊坊 065600)

浮法玻璃在整个生产过程中，工艺流程较多，在流水线上玻璃要通过上百米的冷端输送轨道来进行横向和纵向的切割等等生产流程。从原理来看，化学热力学作为一个研究工具，通过它可以较为全面地分析浮法玻璃生产工艺，能够在较少数据的情况下，研究材料生产制备的热加工过程和过程中材料的相结构及其性能的嬗变规律。

一、浮法玻璃特征

（一）浮法玻璃概念

浮法玻璃这个概念成名于玻璃液漂浮在熔融的金属表面而抛光成型的生产过程。浮法玻璃属于平板玻璃，它生产成型相较于其他类型玻璃而言是通过在锡槽内通入保护气体后完成的。生产时，玻璃原材料按照计算好的比例调配后倒入熔窖中使其融化成玻璃液，再将熔融的玻璃液从熔窖倒入锡槽，随后玻璃液漂浮在金属锡表面，通过摊平和剖光等操作生产出厚度均匀且表面平整、平行的平板玻璃。

（二）浮法玻璃特点

相较于其他类型玻璃工艺，浮法玻璃的优势在于其生产的产品质量高且玻璃表面十分平整，透光度高。劣势在于建设场地面积要求很大，所需要投资金额很高。浮法玻璃有以下三大特点，第一点，原材料简单。在整个制造过程中涉及到的原材料不是很复杂，且浮法玻璃在成型时不需要过多的人工操作，直接在锡液层的作用下自然而然呈现平整的表面。第二点，生产线较短。浮法玻璃的生产线比较容易进行适当的调整，规模不受成型方式的约束。第三点，自动化操作。浮法玻璃可以进行科学化和科技化的管理达到全线机械化与自动化，因此浮法玻璃的生产效率很高，生产很稳定。

（三）浮法玻璃生产缺陷

虽然浮法玻璃的制造工艺相对来说是技术水平较高的玻璃生产工艺。但是在生产过程中也出现了一些问题，一方面是熔制的温度很高且时间较长，使得能源和原材料的消耗十分大而造成浪费，另外产生的余热和废气对环境的污染较严重，极度破坏了当地环境；第二方面，在浮法玻璃生产后必须依靠高温、长时间的保温和稳定的保护气来确保熔窖和锡槽的稳定运行；最后一方面就是浮法玻璃的质量问题，即锡缺陷，所谓锡缺陷就是浮法玻璃生成线中作为成型设备的锡槽，在生产成型过程中，因为浮托介质锡液和保护气体氮、氢气被污染导致玻璃质量出现了与锡相关的缺陷问题。

二、浮法玻璃的生产工艺程序

（一）配料

配料的目的是将其熔化制造原材料。虽说浮法玻璃所需配料没有其他类型玻璃的配料那么复杂，但是基本的配料是必须的，包括石灰石、白云石、砂、芒硝和纯碱。料房中的控制系统主要负责运输浮法玻璃的生产原材料，同时控制着配合料的均匀混合。配料房内部的平传送带主要是按照顺序将配料输送到斗式提升机并运送到称重装置进行称重复合重量。最后人工将干燥的材料放入混合机中搅拌形成配合料，再经过配料房送到窑头料仓存储，利用加料机来有控制地将配合料放入熔窖里。

（二）熔化

熔窖的主要部分包括熔化池、澄清池、工作池和蓄热室以及小炉。当加料机将配合料放入熔窖的熔化池，通过天然气喷枪将温度加热到1650度后熔化玻璃原料，熔化的玻璃通过澄清池均匀搅拌，再经过工作室将温度降到1100以增加玻璃液的粘度，而蓄热池和小炉可以保持玻璃液的温度处于1100度，使得玻璃液粘度不至于太黏，达到粘度正合适。

（三）成形

经过熔化的玻璃液在一定的降温后，通过闸板来控制浮法玻璃液的流量使得浮法玻璃液能够顺着流道区自然流出。当经过锡液的时候，浮法玻璃并不会与锡液发生化学和物理反应且在分子的作用下使得浮法玻璃的表面十分光滑。

（四）退火

浮法玻璃由于在高温下生产成形，如果直接将成形的浮法玻璃放在空中冷却会导致玻璃板的表面在内应力的作用下压缩，所以退火这一步骤十分重要。退火就是将浮法玻璃放置于已经设置好温度梯度的退火窖中使得玻璃的温度逐渐降至大气温度而不会形成强烈的温差。

（五）切割与包装

经过退火窖的处理浮法玻璃已经制造完成，紧接着将被送到切割区域。在切割之前会进行缺陷检测，检测完成后将按照实际需要的规格用金刚石进行切割。为了便于堆积存放，一般都会在浮法玻璃的表面撒一些粉末介质。最后就是包装阶段，包装可以用人力也可以使用自动机器来完成，通过分垛来包装。

三、治理浮法玻璃锡缺陷措施

（一）控制锡的氧化和硫化

导致锡缺陷的主要污染源是锡的化合物，这种情况产生的原因是当锡液被污染（也就是锡液不纯）后锡槽内所发生的化学反应产生的。所以唯有控制好锡的氧化和硫化才能够提升浮法玻璃的质量。保护气体的纯度在一定程度上能够抑制锡的氧化和硫化以此来确保浮法玻璃的质量，因此通过增加保护气体中还原气体的比例且减少氧化气体能够抑制锡液中发生氧化反应。另外，锡槽的压力也是一项判别保护气体纯度的指标，因此要严格监控并及时调整。