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　　玻璃的原料玻璃的原料 第二篇 玻璃工艺基础 第10章 原料及原料选择 10.1 原料概述、分类 用于制备玻璃配合料的各种物质，统称为玻璃原料。玻璃原料有多种分类方法。 根据他们的用量和作用不同，玻璃原料可分为主要原料和辅助原料两类。主要原料，是 指往玻璃中引入各种组成氧化物的原料，如石英、长石、石灰石、纯碱、硼砂、硼酸、铅化 合物、钡化合物等。辅助原料，是指使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制过程的原料。他 们的用量少，但他们的作用并不是不重要。根据作用的不同，分为澄清剂、者色剂、乳浊剂 氧化剂、助熔剂（加速剂）等。 ...

　　玻璃的原料 第二篇 玻璃工艺基础 第10章 原料及原料选择 10.1 原料概述、分类 用于制备玻璃配合料的各种物质，统称为玻璃原料。玻璃原料有多种分类方法。 根据他们的用量和作用不同，玻璃原料可分为主要原料和辅助原料两类。主要原料，是 指往玻璃中引入各种组成氧化物的原料，如石英、长石、石灰石、纯碱、硼砂、硼酸、铅化 合物、钡化合物等。辅助原料，是指使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制过程的原料。他 们的用量少，但他们的作用并不是不重要。根据作用的不同，分为澄清剂、者色剂、乳浊剂 氧化剂、助熔剂（加速剂）等。 根据它们引入氧化物的性质，玻璃原料可分为酸性氧化物原料、碱性氧化物原料、碱土 金属和二价氧化物原料、多价氧化物原料。 根据它们引入氧化物在玻璃结构中的作用，玻璃原料可分为玻璃形成体氧化物原料、玻 璃中间体氧化物原料、玻璃网络外体氧化物原料。 根据它们的来源可分为：天然原料（如石英、长石、石灰石等）、化工原料（如纯碱、 硼砂、硼酸、碳酸钡、铅丹等）、化工或矿副产品（如矿渣等）。 10.2 原料的选择 采用什么原料来引入玻璃中的氧化物，使玻璃生产中的一个主要问题。原料的选择，应 根据已确定的玻璃组成、玻璃的性质要求、原料的来源、价格与供应的可靠性、制备工艺等 全面地加以考虑。原料的选择是否恰当，对原料的加工工艺、玻璃熔制过程、玻璃的质量、 产量、生产成本均有影响。一般来说，选择原料时，应注意以下几个原则。 （1） 原料的质量，必须符合要求，而且稳定。 原料的质量要求包括原料的化学成分、原料的结晶状态（矿物组成）及其原料的颗粒组 成等指标。要求这些指标要符合质量要求。首先原料的化学主要成分（对简单组成或矿物也 可称为纯度）、杂质应符合要求。有害杂质特别是铁的含量，一定要在规定的范围内。其次 是原料的矿物组成、颗粒度也要符合要求。再次原料的质量要求要稳定，尤其是化学成分要 比较稳定，其波动范围是根据玻璃化学成分所允许的偏差值进行确定。在不调整玻璃配合料 配方的情况下，原料的化学成分所允许的偏差见表10-1： 10-1 化学成分/mass% 原 料 SiO AlO CaO MgO NaSO MgSO CaSO 2232444硅砂 0.35～0.45 0.3～0.4 — — — — — 0.2 0.2 石灰石、白垩 — 0.6～1.0 — — — 白云石 0.2～0.3 0.2～0.3 0.4～0.5 0.6～1.0 — — — 硫酸钠 — — — — 2～3 0.8～1.2 0.6～0.9 如原料的化学成分变动较大，则要调整配方，以保证玻璃的化学组成。原料的颗粒组成、 180 含水的和吸湿性原料对水分也应要求稳定。 （2）易于加工处理 选取易于加工处理的原料，不但可以降低设备投资，而且可以减少生产费用。如石英砂 和砂岩，若石英砂的质量合乎要求就不用砂岩。因为石英砂一般只要经过筛分和精选处理就 可以应用，而砂岩要经过煅烧、破碎过筛等加工过程。这样采用砂岩时，其加工处理设备的 投资以及生产费用都比较高，所以在条件允许时，应尽量采用石英砂。 有的石灰石和白云石含SiO多，硬度大。增加了加工处理的费用，应尽量采用硬度较2 小的的石灰石和白云石。白垩质地松软，易于粉碎，如能采用白垩，就可以不用石灰石。 （3）成本低，能大量供应 在不影响玻璃质量要求的情况下，应尽量采用成本低，离场区近的原料。如瓶罐玻璃厂， 制造深色瓶时，就可以采用就近的含铁量较多的石英砂等。作为大工业化生产，要考虑原料 供应的可靠性，有一定的储量保证。 （4）少用过轻和对人体健康、环境有害的原料 轻质原料易飞扬，容易分层，如能采用重质纯碱，就不用轻质纯碱。再如尽量不用沉淀 的轻质碳酸镁、碳酸钙等。 对人体有害的白砒等应尽量少用，或与三氧化二锑共用，使用铅化合物等有害原料时要 注意劳动保护并定期检查身体。 随着人们对环境保护认识的提高以及可持续发展政策的深入，尽量不用或减少使用对环 境有害的原料。如含氟或含铅的原料。 （5） 对耐火材料的侵蚀要小 氟化物，如萤石、氟硅酸钠等是有效的助熔剂，但它对耐火材料的侵蚀较大，在熔制条 件允许不使用时，最好不用。硝酸钠对耐火材料的侵蚀也较大，而且价格较贵，除了做为澄 清剂、脱色剂以及有时为了调节配合料气体率，少量使用外，一般不作为引入Na O的原料。 210.3 主要原料 10.3.1 引入酸性氧化物的原料 10.3.1.1 引入二氧化硅的原料 二氧化硅，SiO分子量60.06，比重2.4～2.65。 2 二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体[SiO]的结构组元形成不规则的连续4网络，成为玻璃的骨架。 单纯的SiO可以在1800?以上的高温下，熔制成石英玻璃（SiO的熔点为1713?）。22 在钠-钙-硅玻璃中SiO能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软2 化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度和透紫外光性。但含量高时，需要较高的熔融温度， 而且可能导致析晶。 引入SiO的原料是石英砂、砂岩、石英岩和石英。它们在一般日用玻璃中的用量较多，2 约占配合料质量的60～70%以上。 （1）石英砂 石英砂又称硅砂，它的主要成分是石英，它是石英岩，长石和其它岩石受水和碳酸酐以 及温度变化等作用，逐渐分解风化生成。以长石风化为例，其反应式大致如下： KO?AlO?6SiO + 2HO + CO===AlO?2SiO?2HO + 4SiO + KCO 23 长石 高岭土 石英 181 石英砂经常含有粘土、长石、白云石、海绿石等轻矿物和磁铁矿、钛铁矿、硅线石、蓝 晶石、赤铁矿、褐铁矿、金红石、电气石、黑云母、蜡石、榍石等重矿物，也常常有氢氧化 铁、有机物，锰、镍、铜、锌等金属化合物的包膜，以及铁和二氧化硅的固溶体。同一产地 的石英砂，其化学组成往往波动很大，但就其颗粒度来说，常常是比较均一的。 石英砂的主要成分是SiO，常含有：AlO、TiO、CaO、MgO、FeO、NaO、 KO22322322 等杂质。高质量的石英砂含SiO应在99~99.8%（mass%，在本章中如无特别指明，以后成2 分均指质量分数）以上。AlO、MgO、CaO、NaO、 KO是一般玻璃的组成氧化物，NaO、 23222 KO、CaO和一定含量以下的AlO、MgO对玻璃的质量并无影响，是无害杂质。特别是223 NaO、 KO还可以代替一部分价格较贵的纯碱，但它们的含量应当稳定。一级的石英砂，22 AlO的含量不大于0.3%。FeO、CrO、VO、TiO能使玻璃着色，降低玻璃的透明度，232323252 是有害杂质。不同玻璃制品对石英砂容许的有害杂质含量大致见表10-2： 10-2 /mass% 玻璃种类 允许FeO 允许CrO 允许TiO 23232 — — 高级晶质玻璃 ＜0.015 光学玻璃 ＜0.01 ＜0.001 ＜0.05 无色器皿 ＜0.02 ＜0.001 ＜0.10 — 磨光玻璃 ＜0.03 ＜0.002 — — 窗玻璃 ＜0.10～0.20 — — 电灯泡 ＜0.05 — — 化学仪器、保温瓶、药用玻璃 ＜0.10 — — 半白色瓶罐玻璃 ＜0.30 — — 暗绿色瓶罐玻璃 ＜0.5以上 石英砂颗粒度与颗粒组成，是重要的质量指标。 首先，颗粒度适中。颗粒大时会使熔化困难，并常常产生结石、条纹等缺陷。实践证明： 硅砂的熔化时间与其粒径成正比。粒度粗熔化时间长，粒度细熔化时间短，熔化0.4mm粒径硅砂所需的时间要比熔化0.8mm粒径硅砂所需的时间少3/4。但过细的砂容易飞扬、结块， 使配合料不易混合均匀，同时过细的砂常含有较多的粘土，而且由于其比表面大，附着的有 害杂质也较多。细砂在熔制时虽然玻璃的形成阶段可以较快，但在澄清阶段却多费很多时间。 当往熔炉中投料时，细砂容易被燃烧气体带进蓄热室，堵塞格子体，同时也使玻璃成分发生 变化。 其次，要求粒度组成合理。要达到粒度组成合理，仅控制粒级的上限是远远不够的，还 要控制细级别（-120目）含量。在同一种原料的不同粒级中，特别是细级别（-120目）中，其化学成分含量差异显著。表10-3中的数据，反映出以组硅质原料不同粒级的化学成分的 差异。 10-3/mass% 化学成分 筛分网目 百分含量 SiO FeO AlO CaO MgO IL 22323 +40 23.95 98.13 0.16 0.78 0.17 0.47 － +60 20.20 98.46 0.16 0.78 0.11 0.38 － +80 13.30 98.43 0.16 0.78 0.14 0.41 － +100 10.75 98.07 0.17 0.97 0.14 0.49 － -100 31.8 96.35 0.43 2.64 0.17 0.99 － 从表中数据可以看出，小于100目粒级中的化学成分波动严重，含SiO量低，含FeO 、223 182 AlO杂质含量高，偏离平均数值远。 23 细级别含量高，其表面能增大，表面吸附和凝聚效应增大。当原料混合时，发生成团现 象。另外，细级别多，在储存、运输过程中，受振动和成锥作用的影响，与粗级别间产生强 烈的离析。这种离析的结果，使得进入熔窑的原料化学成分，处于极不稳定状态。 一般来说，易于熔制的软质玻璃、铅玻璃，石英砂的颗粒可以粗些；硼硅酸盐、铝硅酸 盐、低碱玻璃，石英砂的颗粒应当细一些；池炉用石英砂稍粗一些；坩埚炉用石英砂则稍细 一些。通过生产实践，认为池炉熔制的石英砂最适宜的颗粒尺寸一般为0.15mm～0.8mm之 间。而0.25mm～0.5mm的颗粒不应少于90%，0.1mm以下的颗粒不超过5%。采用湿法配合料粒化或制块时，可以采用更细的石英砂。 矿物组成也是衡量石英砂质量的一项指标，它与确定矿源和选择石英砂精选的方法有 关。石英砂中磁铁矿，褐铁矿，钛铁矿，铬铁矿是有害杂质。蓝晶石、硅线石等，熔点高， 化学性质稳定，难以熔化，在熔制时容易形成疙瘩、条纹和结石。 优质的石英砂不需要经过破碎粉碎处理，成本较低，是理想的玻璃原料。含有害杂质 较多的砂，不经富选除铁，不宜采用。 （2） 砂岩 砂岩是石英砂在高压作用下，由胶结物胶结而成的矿岩。根据胶结物的不同，有二氧化 硅（硅胶）胶结的砂岩，粘土胶结的砂岩，石膏胶结的砂岩等。砂岩的化学成分不仅取决于 石英颗粒，而且与胶结物的性质和含量有关。如二氧化硅胶结的砂岩，纯度较高，而粘土胶 结的砂岩则Al O含量较高。一般说来，砂岩所含的杂质较少，而且稳定。其质量要求是含23 SiO98%以上，含FeO不大于0.2%。砂岩的硬度高，近于莫氏七级，开采比石英砂复杂，223 而且一般需经过破碎、粉碎、过筛等加工处理(有时还要经过锻烧再进行破碎，粉碎处理)， 因而成本比石英砂高。粉碎后的砂岩通常称为石英粉。 （3） 石英岩 石英岩系石英颗粒彼此紧密结合而成，是砂岩的变质岩，石英岩硬度比砂岩高（莫氏七 级），强度大，使用情况与砂岩相同。 （4） 脉石英 脉石英的主要成分是孪生的石英集晶体，一般为无色、乳白色或灰色。透明无色的是水 晶。脉石英有明显的结晶面，用它们作为石英玻璃的原料。 几种二氧化硅原料的化学成分见表10-4： 10-4 /mass% SiO AlO CaO MgO NaO KO FeO 原料名称 灼 减 2232223 99.50 0.46 — — — — 0.006 — 昆明硅砂 99.14 0.41 — — — — 0.11 0.43 广州硅砂 97.86 1.62 — — — 0.3 0.30 — 湘潭硅砂 1.0 — 0.20 — 内蒙硅砂 86～91 5～7 1～1.5 0.1 — 0.10 — 威海硅砂 91～95 3～6 2～3 — — — — — 0.15 — 南口砂岩 98～99 98.32 0.96 0.46 0.05 — — 0.03 0.25 潮州石英 99.86 0.18 — — — — — — 房山石英 99.78 — — — — — — 泪罗石英 ＜0.1 0.24 0.24 — — — 0.03 — 海城石英 98～99 99.85 — — — — — 0.02 — 靳春石英 10.3.1.2 引入氧化硼的原料 氧化硼BO，分子量69.62，比重1.84。 23 183 BO也是玻璃的形成氧化物，它以硼氧三角体[BO]和硼氧四面体[BO]为结构组元，在2334硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体[SiO]共同组成结构网络。BO能降低玻璃的膨胀系数，提高423 玻璃的热稳定性、化学稳定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃绚机械性能。 BO在高温时能降低玻璃的粘度，在低温时则提高玻璃的粘度，所以含BO较高的玻璃，2323成形的温度范围较窄，因之可以提高机械成形的机速。BO还起助熔剂的作用，加速玻璃23 的澄清和降低玻璃的结晶能力。BO常随水蒸气挥发，硼硅酸盐玻璃液面上因BO挥发减2323少，会产生富含SiO的析晶料皮，当BO引入量过高时，由于硼氧三角体[BO]增多，玻2233璃的膨胀系数等反而增大，发生反常现象。 BO是耐热玻璃、化学仪器玻璃、温度计玻璃、部分光学玻璃、电线 特种玻璃的重要组份。 引入取BO的原料，为硼酸、硼砂和含硼矿物。 23 （1） 硼酸 硼酸HBO分子量61.82，比重1.44，含BO36.65%，HO43.55%。 33232 硼酸是白色鳞片状三斜结晶，具有特殊光泽，触之有脂肪感觉，易溶于水，加热至100?则失水而部分分解，变为偏硼酸(HBO)。在140~160?时，转变为四硼酸（HBO），继续2247加热则完全转变为熔融的BO。在熔制玻璃时，BO的挥发与玻璃的组成及熔制温度，熔2323 炉气氛、水分含量和熔制时间有关，一般为本身质量的5%~15%，也有高达15%以上的。在熔制含硼酸玻璃时，应根据玻璃的化学分析确定BO的挥发量，并在计算配合料时予以补23 充。 2-对硼酸的质量要求：HBO＞99%，FeO ＜0.01%，SO＜0.02%。 33234 （2） 硼砂 硼砂分为十水硼砂（NaBO?10HO）、五水硼砂（NaBO?5HO）和无水硼砂24722472（NaBO）。 247 十水硼砂（NaBO?10HO），分子量381.4，比重1.79，含NaO16.2%，BO36.65%， 2472223HO47.15%。 2 五水硼砂（NaBO?5HO），现逐步被国内生产厂家认识。美国硼砂集团的五水硼砂：2472 NaO 21.6%～21.9%，BO48.6%～49.3%。 223 含水硼砂是坚硬的白色菱形结晶，易溶于水，加热则先熔融膨胀而失去结晶水，最 后变为玻璃状物。在熔制时同时引入NaO和BO，BO的挥发与硼酸相同；必须注意，含22323 水硼砂在贮放中会失去部分结晶水发生成分变化。 无水硼砂或锻烧硼砂（NaBO）是无色玻璃状小块，比重2.37，含BO69.2%， 24723NaO30.88%。在熔制时，它的挥发损失较小。 2 2- 对十水硼砂的质量要求：BO＞35%，FeO ＜0.01%，SO＜0.02%。 23234 （3） 含硼矿物 硼酸和硼砂价格都比较贵。使用天然含硼矿物，经过精选后引入BO经济上较为有利。23我国辽宁、吉林、青海、西藏等省有丰富的硼矿资源。天然的含硼矿物，主要有: ? 硼镁石2MgO?BO?HO含BO19.07~40.88%，MgO3.51~44.60%，RO 2322323（AlO+FeO）0.18%~3.78%。 2323 ? 钠硼解石NaCaBO?8HO，含NaO7.7 %，CaO13.8%，BO43.8%，HO 35.5%，5922232KO和MgO以杂质形式存在。 2 ? 硅钙硼石CaB(SiO)含CaO35%，BO21.8%，SiO37.6%，HO 5.6%。 2242232210.3.1.3 引入氧化铝的原料 AlO属于中间体氧化物，当玻璃中NaO与AlO的分子比大于1时，形成铝氧四面23223 体[AlO]并与硅氧四面体[SiO]组成连续的结构网。当NaO与AlO的分子比小于1时，则44223 184 形成铝氧八面体[AlO]，为网络外体而处于硅氧结构网的空穴中。AlO能降低玻璃的结晶623倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料 的侵蚀，并有助于氟化物的乳浊。AlO能提高玻璃的粘度。绝大多数玻璃都引入1%～3.5%23 的AlO，一般不超过8%～10%。在水表玻璃和高压水银灯等特殊玻璃中，AlO的含量可2323这29%以上。 引入AlO的原料有长石、粘土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝等。也可以采用某些含AlO2323的矿渣和选矿厂含长石的尾矿。 （1） 长石 长石，驶往玻璃中引入AlO的主要原料之一。常用的是钾长石和钠长石KO232（NaO）?AlO?6 SiO它们的化学组成波动较大，常含有FeO。因此，质量要求较高的玻223223 璃，不采用长石。 长石除引入AlO外，还引入NaO、KO、SiO等。 23222 由于长石能引入碱金属氧化物减少了纯碱的用量，在一般玻璃中应用甚广。长石的颜色 多以白色，淡黄色或肉红色为佳，常具有明显的结晶解理面，硬度6～6.5，比重 2.4～2.8，在1100～1200?之间熔融，含长石的玻璃配合料易于熔制。 对长石的质量要求，AlO＞16%，FeO＜0.3%；RO(NaO+KO) ＞12%。 2323222 几种长石原料的化学成分见表10-5： 10-5 /mass% SiO AlO CaO MgO KO NaO FeO 原料名称 灼 减 2232223 63.41 19.18 0.36 13.79 0.17 0.46 湖南长石 痕量 2．36 65.95 19.58 0.28 0.06 13.05 0.40 0.66 唐山长石 65.86 19.88 0.17 0.39 14.29 0.21 秦皇岛长石 — 62.84 21.40 0.31 — 12.30 2.31 0.21 南京长石 — 65.66 18.38 — — 13.37 2.64 0.17 0.33 忻县长石 66.09 18.04 0.83 — 13.50 0.22 北京长沟长石 — （2） 瓷土 瓷土AlO?2SiO?2HO，主要矿物组成是高岭石，一般含FeO杂质较多，比重2.4～2322232.6，硬度不高，较易粉碎，常呈白色，有时因含有机物而呈黑色、灰色。其理论成分为： AlO39.5%，SiO46.5%，HO14%，是重要的陶瓷原料。在玻璃工业多用于制造高铝玻璃或2322 乳浊玻璃。 对瓷土的质量要求：AlO＞16%，FeO＜0.4%，其它成分要求稳定。 2323 几种瓷土的化学成分见表10-6： 10-6 /mass% SiO AlO CaO MgO KO NaO FeO 原料名称 灼 减 2232223 43.39 40.48 0.19 0.05 0.03 0.22 0.41 15.00 苏州土 59.05 29.42 0.28 0.14 0.33 0.07 0.21 10.45 界牌土 37.35 34.34 0.76 0.01 0.12 19.45 叙永土 — — 43.94 38.79 0.14 0.51 1.35 0.17 15.90 大同砂石 （3） 蜡石 蜡石AlO?4SiO?HO，是一种水化硅酸铝，主要矿物是叶蜡石，含有石英和高岭石。2322 蜡石的理论成分：SiO66.65%，AlO28.35%，HO 5%。比重2.8～2.9，硬度 1～2.5。对蜡2232 石的要求： AlO＞25%，SiO＜70%，FeO＜0.4%，而且成分要求稳定。蜡石常用于制造23223 乳浊玻璃与玻璃纤维。 185 几种蜡石的化学成分见表10-7： 10-7 /mass% SiO AlO CaO MgO KO NaO FeO 原料名称 灼 减 2232223 71.01 22.82 0.26 0.07 0.14 0.13 0.31 0.31 青田蜡石 54.82 31.58 0.91 0.02 0.32 0.03 0.28 11.87 宁海蜡石 69.60 21.23 0.63 0.03 0.02 0.15 8.03 临海蜡石 0.16 （4） 氧化铝与氢氧化铝 氧化铝AlO与氢氧化铝Al(OH)都是化工产品，一般纯度较高。氧化铝在理论上含233 100%的AlO，氢氧化铝理论上含AlO65.40%，HO 34.60%。因它们的价格较贵，一般玻23232 璃中不常采用，只用于生产光学玻璃、仪器玻璃、高级器皿，温度计玻璃等。 氧化铝为白色结晶粉末，比重3.5～4.1，熔点2050?。氢氧化铝为白色结晶粉末，比重2.34，加热则失水而成γ- AlO。γ- AlO活性大，易与其它物料化合，所以采用氢氧化铝2323 比采用氧化铝容易熔制。同时氢氧化铝放出的水气，可以调节配合料的气体率，并有助于玻 璃液的均化。但某些氢氧化铝的配合料在熔制时容易发生溢料(泼缸)现象，常在配合料中加大氟化物如萤石或冰晶石予以防止。 对氧化铝的要求：AlO＞96%，FeO＜0.05%。 2323 对氢氧化铝的要求：AlO＞50%，FeO＜0.05%。 2323 10.3.1.4 引入五氧化二磷的原料 五氧化二磷PO是玻璃形成氧化物，它以磷氧四面体[PO]形成磷酸盐玻璃的结构网络。254PO能提高玻璃的色散系数和透过紫外线的能力，但降低玻璃的化学稳定性。单纯的磷酸25 盐玻璃极易水解。PO用于制造光学玻璃和透紫外线 引入PO的主要原料为磷酸铝，磷酸钠，磷酸二氢铵，磷酸钙，骨灰等。 25 10.3.2引入碱土金属氧化物和其它二价金属氧化物的原料 10.3.2.1 引入氧化钙的原料 氧化钙CaO，分子量56.08，比重3.2～3.4。 CaO是二价的网络外体氧化物，在玻璃中的主要作用是稳定剂，即增加玻璃的化学稳定 性和机械强度，但含量较高时，能使玻璃的结晶倾向增大，而且易使玻璃发脆。在一般玻璃 中，CaO的含量不超过12.5%。 CaO在高温时，能降低玻璃的粘度，促进玻璃的熔化和澄清；但当温度降低时，粘度增 加得很快，使成形困难。含CaO高的玻璃成形后退火要快，否则易于爆裂。 CaO是通过方解石、石灰石、白垩、沉淀碳酸钙等原料来引入的。 方解石是自然界分布极广的一种沉积岩，外观呈白色、灰色、浅红色或淡黄色，主要 化学成分是碳酸钙。纯粹的碳酸钙CaCO 分子量100，含CaO56.08%,CO43.92%。无色透明32的菱面体方解石结晶，称为冰州石，应用于制造光学仪器，价值很高。用作玻璃原料的是 一般不透明的方解石，硬度3，比重2.7。粗粒方解石的石灰岩称为石灰石。细粒疏松的方解 石的质点与有孔虫软体动物类的方解石屑的白色沉积岩称为白垩(也有人认为白垩是无定形碳酸钙的沉积岩)。石灰石硬度3，比重2.7，常含有石英、粘土、碳酸镁、氧化铁等杂质。 白垩一般比较纯，仅含有少量的石英、粘土、碳酸镁、氧化铁等杂质，质地软，易于粉碎。 对于方解石、石灰石和白垩的质量要求：CaO＞50%，FeO＜0.15%。 23 沉淀碳酸钙是生产氯化钙的副产品，纯度较高，常用于生产高级器皿玻璃、光学玻璃 等质量要求较高的玻璃。CaCO的含量要求在98%。轻质的沉淀碳酸钙体积大，易飞扬并不3 186 易均匀混合。 10.3.2.2 引入氧化镁的原料 氧化镁MgO，分子量40.32。 MgO在钠钙硅酸盐玻璃中是网络外体氧化物。玻璃中以3.5%以下的MgO代替部分CaO，可以使玻璃的硬化速度变馒，改善玻璃的成形性能。MgO还能降低结晶倾向相和结晶速度，增加玻璃的高温粘度，提高玻璃的化学稳定性和机械强度。 引入氧化镁的原料有白云石、菱镁矿等。 （1） 白云石 白云石又叫苦灰石，是碳酸钙和碳酸镁的复盐，分子式为CaCO?MgCO，理论上含33MgO21.9%，CaO30.4%，C047.7%。一般为白色或淡灰色，含铁杂质多时，呈黄色或褐色，2 比重2.8～2.95，硬度为3.5～4。白云石中常见的杂质是石英、方解石和黄铁矿。对白云石的 质量要求：MgO＞50%, CaO＜32，FeO＜0.15%。白云石能吸水，应储存在干燥处。 23 （2） 菱镁矿 菱镁矿，亦称菱苦土，为灰白色、淡红色或肉红色。它的主要成分是碳酸镁MgCO，分3 子量84.39，理论上含MgO47.9%，CO52.1%。菱镁矿含FeO较高，在用白云石引入MgO223的量不足时，才使用菱镁矿。 有时也使用沉淀碳酸镁来引入MgO，它与沉淀碳酸钙相似，优点是杂质较少，缺点是 质轻，易飞扬，不易使配合料混合均匀。 10.3.2.3 引入氧化钡的原料 氧化钡BaO，分子量153.4，比重5.7。 BaO也是二价的网络外体氧化物。它能增加玻璃的折射率、密度、光泽和化学稳定性， 少量的BaO（0.5%）能加速玻璃的熔化，但含量过多时，由于产生2BaO+O===2BaO反应，2使澄清困难。含BaO玻璃吸收辐射线的能力较大，但对耐火材料侵蚀较严重。BaO常用于 高级器皿玻璃、化学仪器、光学玻璃、防辐射玻璃等之中。瓶罐玻璃中也常加入0.5%～1% 的BaSO，作为助熔剂和澄清剂。BaO是由硫酸钡和碳酸钡来引入的。 4 （1） 硫酸钡 硫酸钡BaSO，分子量233.4，比重4.5～4.6，白色结晶。天然的硫酸钡矿物称为重晶4 石，含有石英、粘土、铁的化合物等。 对硫酸钡的要求: BaSO＞95%，SiO＜1.5%，FeO＜0. 5%。 4223 （2）碳酸钡 碳酸钡BaCO的分子量197.4，比重4.4。无色的细微六角形结晶，天然的称毒重石。 3 对碳酸钡的: BaCO＞97%，FeO＜0. 1%，酸不溶物＜3%。 323 在制造光学玻璃时，有时用硝酸钡Ba(NO)或氢氧化钡Ba(OH)来引入BaO。含钡原料322都有毒性，使用时应当注意。 10.3.2.4 引入氧化锌的原料 氧化锌ZnO，分子量81.4，比重5.6。 ZnO是中间体氧化物，在一般情况下，以锌氧八面体[ZnO]作为网络外体氧化物，当玻6璃中的游离氧足够时，可以形成锌氧四面体[ZnO]而进入玻璃的结构网络，使玻璃的结构更4 趋稳定。ZnO能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性，折射率。在氟 乳浊玻璃中，ZnO能增加乳白度和光泽。在硒镉着色的玻璃中，ZnO能阻止硒的大量挥发，并有利于显色。在铅玻璃中加入2%~5%的ZnO，可以消除其主要缺陷——条纹。一般玻璃 中含ZnO不超过5%~6%。 187 ZnO主要用于光学玻璃、化学仪器玻璃、药用玻璃、高级器皿玻璃、微晶玻璃、低熔点 玻璃、乳白玻璃和硒与硫化镉着色的玻璃中。 引入ZnO的原料为锌氧粉和菱锌矿。 （1） 锌氧粉 锌氧粉即氧化锌ZnO，也称锌白，是白色粉末。氧化锌一般纯度较高，要求ZnO＞96%，并不应含铅、铜、铁等化合物的杂质。锌氧粉颗粒较细，在配制时易结团块，使配合料不易 混合均匀。 对ZnO的要求：ZnO＞96%，水溶性盐＜1.5%，水分＜0.1%，盐酸不溶物＜0.25%。 （2） 菱锌矿 菱锌矿的主要成份是碳酸锌ZnCO，理论上含ZnO64.9,CO35.1%，常含有 SiO等杂质，322 原矿精选后，可以直接使用。 10.3.2.5 引入氧化铅的原料 氧化铅PbO，分子量223.0，比重9.3～9.5。 2+PbO是中间体氧化物，硅一般情况下为网络外体，当PbO含量高时，铅离子(Pb)容易 极化变形，或降低其配位数而居于玻璃的结构网中。PbO能增加玻璃的比重，提高玻璃的折 射率，使玻璃具有特殊的光泽，良好的电性能。铅玻璃的高温粘度小，熔制温度低，易于 澄清。铅玻璃的硬度小，便于研磨抛光。在熔制时，必须在氧化条件下进行，否则PbO容易 还原变为金属铅（Pb），使玻璃发黑或变灰，而且金属铅沉积在坩埚底部易使坩埚穿孔。 为此，在配合料中必须加入一定量的硝酸盐原料作为氧化剂。铅玻璃对耐火材料的侵蚀比 较严重，需要高质量的耐火材料。铅玻璃的化学稳定性较差，但吸收辐射线的能力很大。 PbO主要用于生产光学玻璃、晶质器皿玻璃、灯泡芯柱玻璃、X-射线防护与防辐射玻璃， 人造宝石等。 引入PbO的主要原料为铅丹和密陀僧。 （1） 铅丹 铅丹(四氧化三铅PbO)是橙红色粉末，又称红丹，分子量685.6，比重9.07，理论上含34 PbO97.7%。加热至550?以上则分解放出氧。 2PbO===6PbO+O 342 铅丹中常含有SiO、AlO、FeO以及Pb、Cu等杂质。对铅丹的要求: PbO＞95%， FeO223233423＜0.03%, SiO＜0.3%。铅易被还原，必须在氧化气氛中熔制。 2 （2） 密陀僧 密陀僧又称黄丹，即一氧化铅PbO，它是黄色粉末，分子量223，比重9.3～9.4，常含有Pb等杂质且易被还原。玻璃工业中常用红丹。 红丹和黄丹都是有毒原料，使用时应当注意。 （3） 硅酸铅 硅酸铅3PbO?2SiO，黄色颗粒，系氧化铅与石英砂混合熔融制成，含PbO约85%, 2 SiO15%。硅酸铅的优点是粉尘小、杂质少，还原倾向小，在配合料中不易结团，挥发损失2 少，易于熔制等。 10.3.2.6 引入氧化铍、氧化锶和氧化镉的原料 （1） 氧化铍 氧化铍BeO，分子量25.01，是中间体氧化物。在游离氧足够时，能以铍氧四面体[BeO]4 188 参加结构网络。[BeO]带有电荷，彼此不能直接连接，BeO能显著地降低玻璃的热膨胀系数，4 提高热稳定性及化学稳定性，增加X-射线和紫外线的透过率，并能提高折射率和硬度。BeO用于制造照明技术玻璃，X-射线管透射窗，透紫外线玻璃等。 引入氧化铍的主要原料有： 氧化铍，不溶于水的白色粉末。 碳酸铍BeCO，不溶于水的白色粉末，含BeO36.25%。 3 绿柱石3BeO?Al0?6SiO是绿色结晶的天然矿物，含BeO13?94%。 232 铍化合物均有毒性，使用时应当注意。 （2） 氧化锶 氧化锶SrO，分子量103.63，是网络外体氧化物，对于玻璃的作用介于CaO和 BaO之间。SrO能吸收软X-射线，用于制造电视显象管的面板。 引入氧化锶的原料有: 碳酸锶SrCO，白色结晶，含SrO70.2%。天然的菱锶矿，主要成分是SrCO。 33 天青石SrSO，浅篮色斜方形结晶或无定形的纤维伏，含SrO50.4%。 4 （3）氧化镉 氧化镉CdO，分子量108.41，是中间体氧化物。CdO能增加玻璃中LaO、ThO的含量，232提高玻璃的折射率，并使玻璃易熔，主要用于生产高折射、低色散的光学玻璃。 引入氧化镉的原料有: 氧化镉CdO，褐色粉末；氢氧化镉Cd(OH)，白色粉末，加热即分解为CdO与HO。镉化22合物有毒性。 10.3.3引入碱金属氧化物的原料 10.3.3.1 引入氧化钠的原料 氧化钠NaO，分子量62，比重2.27。 2+ NaO是玻璃网络外体氧化物，钠离子(Na)居于玻璃结构网络的空穴中。NaO能提供22游离氧使玻璃结构中的O/Si比值增加，发生断键，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于 熔融，是玻璃良好的助熔剂。NaO增加玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳2 定性和机械强度，所以不能引入过多，一般不超过18%。 引入NaO的原料主要为纯碱和芒硝，有时也采用一部分氢氧化钠和硝酸钠。 2 （1） 纯碱 纯碱（碳酸钠）NaCO，是引入玻璃中NaO的主要原料，分为结晶纯碱（NaCO?10HO）232232与锻烧纯碱（NaCO）两类，玻璃工业中采用锻烧纯碱。锻烧纯碱是白色粉末，易溶于水，23 极易吸收空气中的水分而潮解，产生结块，因此必须贮存于干燥仓库内。 纯碱的主要成分是碳酸钠NaCO，分子量105.99，理论上含有NaO58.53%、CO41.17%。2322在熔制时NaO转人玻璃中，CO则逸出进入炉气。纯碱中常含有硫酸钠、氧化铁等杂质。22 含氯化钠和硫酸钠杂质多的纯碱，在熔制玻璃时会形成“硝水”。 3煅烧纯碱可分为轻质和重质两种。轻质的容积密度为0.61 g/cm，是细粒的白色粉末， 3易于飞扬、分层，不易与其它原料均匀混合；重质的容积密度为0.94 g/cm左右，也有报道 3中重质碱的容积密度高达1.5 g/cm，是白色颗粒，不易飞扬，分层倾向也较小，有助于配 合料的均匀混合。国外玻璃生产中多采用重质碱，国内也已接受这一理念。 我国轻质碱与美国重质碱的粒度分布见表10-8、10-9。 189 10-8 +20 +30 +50 +70 +100 +140 +200 -325 网目/目 筛网 0.84 0.590 0.297 0.210 0.149 0.105 0.074 0.042 粒度/mm 0.02 0.08 26.60 38.10 27.00 6.70 1.20 0.30 个别 质量分数/% 0.02 0.10 26.70 64.80 91.80 98.50 99.70 100.00 累计 10-9 +16 +20 +40 +80 +120 +160 +200 -200 网目/目 筛网 1.19 0.840 0.420 0.177 0.125 0.097 0.074 0.074 粒度/mm 0.150 0.360 0.950 6.380 32.060 4.370 24.770 30.960 个别 质量分数/% 0.150 0.510 1.460 7.840 39.900 44.270 69.040 100.00 累计 从上面两组数据比较看：美国重质碱，0.149～0.59mm粒级占90.8%，小于0.105mm粒级占1.5%；中国轻质碱0.125～0.420 mm粒级占47.74%，小于0.097mm粒级占55.73%。 放置较久的纯碱。常含有9%～10%的水分，在使用时应进行水分的测定。在熔制玻璃 时NaO的挥发量约为本身质量的0.5%～3.2%，在计算配合料时应加以考虑。 2 对纯碱的质量要求: NaCO＞98%，NaCl＜1%，NaSO

　　。 在坩埚熔制中，如发现硝水，挖料时切勿带水进入玻璃液内，否则会发生爆炸。有经验 的工人常用烧热的耐火砖或红砖，放在玻璃的液面上，吸收硝水，将其除去。 芒硝与纯碱比较有以下的缺点: ?1 芒硝的分解温度高，二氧化硅与硫酸钠之间的反应要在较高的温度下进行，而且速度 慢，熔制玻璃时需要提高温度，耗热量大，燃料消耗多。 ?2 芒硝蒸汽对耐火材料有强烈的侵蚀作用，未分解的芒硝，在玻璃液面上形成硝水，也 加速对耐火材料的侵蚀和使玻璃产生缺陷。 ?3 芒硝配合料必须加入还原剂，并在还原气氛下进行熔制。 4 ? 芒硝较纯碱含NaO量低，往玻璃中引入同样质量的NaO时，所需芒硝的量比纯碱22多34%，相对的增加了运输和加工储备等生产费用。 由纯碱引入NaO较芒硝为好。但在纯碱缺乏时，用芒硝引入NaO也是一个解决办法。22 由于芒硝除引入NaO外，还有澄清作用，因而在采用纯碱引入NaO的同时，也常使用部22 分芒硝（2%～3%）。芒硝能吸收水分而潮解，应储放在干燥有屋顶的堆场或库内，并且要 经常测定其水分。 对于芒硝的质量要求: NaSO＞85%，NaCl＜2%，，CaSO

　　化、专业化生产和均化技术 10.7.1原料的标准化、专业化生产 由于中国地域广阔，原料产地多、品种多、成分变化大，各厂使用的原料也不一样，给 玻璃工业原料的综合利用带来困难。许多企业都有自己的原料加工厂，一旦矿源发生变化， 204 工艺配方都得变化，进而造成玻璃制品质量的变化；同时各企业都有原料加工厂，小而全、 质量控制点多，需要的技术工艺流程长，玻璃制品质量控制难度大。 现迫切需要事先原料生产的标准化、专业化，建设原料生产基地。国内九五、十五期间 在这方面已做了大量的工作，但与国际水平尚有较大差距。 10.7.2 原料的均化技术 原料均化，对于合理利用资源，稳定玻璃熔窑的热工制度，提高熔窑熔化的产量和质量 都是十分重要的。原料均化也不仅仅是某一环节的均化技术问题，而是要树立起均化意识， 在原料制备和生产中，充分引进均化概念。均化

　　要贯穿于原料制备的全过程，从而形成 一个完善的均化系统。 10.7.2.1 原料均化系统 原料均化系统由矿山开采、厂内储存、原料加工、配合料制备四大环节构成，每个环节 都承担着一定的均化任务。 (1) 矿山开采 国内浮法玻璃生产厂中，无固定矿山供料的情况多，进厂原料成分波动大，解决矿山均 化问题迫在眉睫。矿山均化工作要在矿山基地化基础上形成一个均化链，首先要综合分析、 研究地质资料，掌握矿床品位分布规律，再编制开采网点和采样网点，设计出以质量控制为 中心的采掘

　　。不同品位的台段搭配开采。最后根据工厂对原料质量要求，对不同品位的 原料矿物，以不同的比例搭配装运。有条件的矿山，在装运前，采用简易的均化措施，确保 进厂原料成分波动在规定的允许范围内。 根据水泥工业工作经验，矿山负担的均化任务应占整个均化系统中均化工作量的10%～20%左右。 如某一浮法企业，要求砂矿矿山提供的硅砂质量是：SiO 含量96%～99%，波动范围＜2 ?0.3%；AlO含量1.6%～0.5%，波动范围＜?0.1%；FeO含量0.14%～0.1%，波动范围＜2323 ?0.005%。矿山经合理开采、洗选、搭配装运、均化等一系列措施取得较好效果，满足了企 业用砂的产量和质量要求，矿山某一段时间所提供的硅砂质量如表10-14 ： 10-14 /mass% SiO AlO FeO SiO AlO FeO 批序号 批序号 2232322323 1 97.56 1.11 0.090 6 97.59 1.11 0.093 2 97.43 1.11 0.093 7 97.61 1.15 0.097 3 97.57 1.17 0.090 8 97.77 1.07 0.093 4 97.51 1.12 0.090 9 97.55 1.15 0.097 5 97.49 1.11 0.091 10 97.57 1.11 0.096 某石灰石矿山SiO含量较高，波动较大，质量不均匀，品位变化大。近年来，矿山实行2 计划开采，搭配装运，使石灰石的CaCO合格率由原45%提高到80.52%，大幅度提高了矿石3 产量和质量。该矿山均化工序图如图10-1。 ? 205 图10-1 某石灰石矿均化工序 (2) 原料厂内储存均化 原料进厂后，都有一定时间的储存，在原料储存与取用的过程中，同时完成均化任务对 于生产规模大，自动化程度高，投资较多的厂，破碎后的中小块原料或细粒状的原料，可采 用均化堆场进行均化。对于生产规模小，投资少的中小型厂，可采用较易实现的方法均化， 如多库搭配、机械倒库、小型平铺直取式等均化方法。 (3) 配合料制备中的均化 玻璃是一种化学组成既定而又均质化的材料，生产厂为生产优质产品，在所用原料化 学组成的分析、调整及配料计算等方面花费了大量人力物力，力求玻璃的化学组成基本恒 定或波动在允许的范围内。由此可见，配合料制备中的称量、混合实质上就是一种均化过 程。各种料每次称量尽量准确、恒定。称量设备尽量选用精度较高、准确度好的电子秤。 由于在一组计量中，尽管精度很高，但准确度不一定很好；反之，若准确度好，则精度一 定高。所以当原料中含有水分时，即使采用了精度高、准确度好的称量设备，也不能确保 配比的恒定。消除原料中水分对配比影响的方法有：烘干法，通过各种烘干机，可使水分 降到1%以下。另外可在秤斗中设置测水仪，测出的水分转换为电信号，并反馈到称量控制 系统中，对该秤料进行自动补偿。 称量后的料运输到混合机的距离要尽可能短，运输方式和运输流程尽可能简单，倒动 环节尽可能少，防止输送过程中撤料、漏料、粘料、飞料等弊病。 混合状态是混合与分料之间的一种平衡状态，原料与原料间的相对密度差异，原料的 粒级差异，是使混合产生分料的重要因素，物料在混合中，重粒、粗粒向下运动，轻粒、 细粒向上运动，微小粒子飞扬离开混合料，造成混合料层间成分上的差异。要使分层或分 料降到最低限度，使混合达到最佳程度。对流混合(又称移动混合)最少分料，选用以对流混合原理为主的强制式混合机较好。在工艺上还要选出最佳混合时间，采用先干混的工艺制 度。湿混阶段，向混合料中加热水，通蒸汽，保持混合料料温在45?以上，防止分层和结团。 混合料卸出和运输中尽量减少落差和振动，最大限度地缩短混合机与熔窑窑头料仓的距 离，倒动次数减低到最少程度，便处于最佳程度的完全混合状态的撮合料最少离析分料。 一个完整的均化系统，要强调装置和管理两方面的因素，它决定了均化在生产中所能发 挥作用的大小及所取得的经济效益。树立均化系统的观念，科学地运用均化理论指导生产， 才能取得预期的效果。 206 10.7.2.2 物料均匀性的评价和计算 衡量均化系统中设施性能，评估原料均化后的均匀性，通常引用三个参数，即均化效果、 标准偏差和波动范围。 (1) 均化效果H 均化效果(又称均化效率、均化倍数)H表示进均化设施前物料中某成分的标准偏差和出 均化设施后物料中某成分的标准偏差之比。H值愈大，均化效果愈好。均化效果H可用下式 计算: S1 (10-1) H,S2 式中 S—进入均化设施时物料中某成分的标准偏差； 1 S—卸出均化设施时物料中某成分的标准偏差。 2 (2) 标准偏差 标准偏差是数理统计学中的概念，在均化系统中，标准偏差是表示原料中某成分的均匀 性的指标。为阐明标准偏差的概念，现举例说明。设某玻璃用砂矿山采掘出来的一批硅砂， 网格法取样分析，其SiO含量值如下面30个数据。 2 96.72 98.05 96.23 98.70 97.84 99.21 97.14 99.16 97.84 99.12 97.32 99.35 97.72 99.04 98.01 96.82 98.48 96.76 96.11 98.25 97.00 98.05 97.02 98.34 96.42 97.24 97.95 96.86 96.62 97.76 统计方法是解决如何从样本来研究总体的。对所研究的对象的全体叫“总体”，“总体” 中的一个单位叫“个体”，从“总体”中抽出来的一部分叫“样本”，“样本”中的每一个数值叫“样 本值”。举例中砂矿整个矿山为“总体”，试样的SiO含量中的每一个值为“个体”，30个试样2 的全体为“样本”，30这个数目称作“样本”的大小。现在是从30个含SiO的试样数据来研究整2 个矿山SiO含量情况。首先要求出30个试样的平均值。 2 “样本平均值”计算

　　如下： n1x,x (10-2) i,in,1 式中 n—样本数目(即试样的数目30)； x—样本值(即30个试样中某一个分析数据)。 i 举例中的SiO含量平均值为97.7%。 2 样本值与样本平均值之差的平方和称之为方差，其计算式为： n122S,(x,x) (10-3) i,in,11, 方差的平方根即标准偏差，用S表示，其计算式为： 207 2n1 S,(x,x) (10-4) ,in,1,n1 式中n—样本数目； —样本平均值； x x—样本值。 i 举例中的标准偏差S=0.906。S值愈小表示所测物料的成分愈均匀。反之，离散程度愈大。 用标准偏差这个基本特征数，还不足以阐明集中或离散程度的真实状态，需要两种特征 数的联合使用。即波动范围(又称相对离差和变导系数)R，这种复合型特征数其计算公式为： S (10-5) R,，100%x 式中 R—波动范围(相对离差)； S—标准偏差， —样本平均值。 x 这样就将成分的算术平均含量百分率也包括进去了，比较确切地反映了某成分在原料内 部的离散程度。 使用前述三个参数，必须考虑以下情况，当均化设施的进料成分围绕其平均值的波动符 合高斯定律的正态分布时，上述三公式的理解是正确的。如进料成分偏离正态分布较远，求 出的标准偏差是一个近似值，比真值偏大。如出料成分的波动基本符合正态分布，其标准偏 差接近真值。这样所得均化效果就偏大。所以在一定条件下，直接用均化出料的标准偏差来 表示均化的好坏，比单纯用均化效果来表示要更接近实际。 10.7.2.3 均化类型及推取料方式 均化设施的类型和均化方式多种多样，先进国家的钢铁、煤碳、电力、水泥部门，我国 大型水泥厂，从国外引进的技术中，多数采用均化堆场，又称预均化堆场。新型建材工业也 从国外引进过圆形均化堆场。玻璃行业除个别合资企业采用了均化堆场外，其它厂使用甚少。 近几年来，水泥工业采用均化措施的厂越来越多，不但重视大型厂的均化环节，也研究成功 一些投资少，易实施，并能获得较满意的均化效果的均化设施，以下作简略的介绍。 (1) 均化堆场 采用均化堆场(又称预均化堆场)，其均化效果可使原料成分波动缩小到原来的1/(10～ 15)，原料中某成分，在未均化前波动为?10%，均化后，波动可降低到?1%。而均化效果的优劣取决于堆料方法和取料方法。从理论上分析，堆料料层平行重叠层数多，且料层厚薄均 匀，取料时切割的料层也多，均化效果就好。这种堆场可设在露天，也可设在厂房内。下面 重点简介堆、取料方法。 A. 堆料方法 均化堆场堆料方法繁多，下面列举常用的几种方法： a. 人字形堆料法 人字形堆料法料堆形状如图 10-2所示。 堆料机的堆料点设在料堆纵向的中心线上，并沿矩形料堆的长度，以一定的速度从一端 移动到另一端，完成一层原料的堆料工作，重复多次，就完成数层的堆料工作，使料 堆横截面形成一层一层的“人”字形状。这种堆料方式的堆料机宜采用随料堆高度变化而变化 堆料高度的悬臂皮带堆料机。也有采用固定式悬臂皮带机或S形皮带卸料小车堆 208 料机。后者由于堆料高度固定，开始堆料时落差大，扬尘亦大，物料成堆时，粒度离析作用 显著。 图10-2 人字形堆料法(端面取料) 圆形均化堆场内，是倾斜人字形堆料法，如图10-3，其卸料点沿物料表面按一定距离升降。料堆由开始堆料点逐渐回转前移一个角度，卸料点也随之向前移动一定角度，使行程范 围始终保持约180º。这种堆料方法，能使取料机切割大部分料层，但切割的料层是逐渐变化 的，所以均化效果较矩形“人”字形堆料法稍差。 图10-3 圆形堆场倾斜人字形堆料法 b. 波浪形堆料法 波浪形堆料法的堆料点在料堆纵向的多条平行线 波浪形堆料法(端面取料) 堆料机在料堆底部的整个宽度内堆成许多横截面呈等腰三角形的又互相平行的条形小 料堆，在每层料面上形成波浪形的波峰和波谷，堆料机每堆一层料，就将前一堆的波谷堆成 波峰，直至整个料堆形成为止。从料堆的横截面看，是许多菱形犬牙交错、重叠堆积的料堆。 这种堆料法是基于减少成堆时的粒度离析作用而产生的，所以适宜于粒度大小差别较大的物 料堆料。 这种堆料法采用的堆料机横向能伸缩、能回转的悬臂式皮带堆料机。 209 c. 水平层堆料法 水平层堆料法料堆形状如图10-5。 图10-5 水平层堆料法 这种堆料方法是堆料机先沿料堆底部水平地、厚度均匀的铺堆一层料。然后在前一料 层上重复的、均匀的再铺堆一层，周而复始，直至料堆堆完。这种堆料方式可完全消除粒 度离析作用。每层料的纵向或横向其均匀性有较大的改善。但堆料机的动作多、结构复杂， 所以只有在多种物料需相互混合配料的情况下才采用。 B. 取料方式 均化堆场取料方式有端面取料、侧面取料、底部取料三种。端面取料是在料堆横截面上 截取横截面上的所有料层。作业进程是从料堆的一端推向另一端。这种取料方式适宜于“人” 字形、波浪形、水平层堆料法。这种堆取料方式相配合，能取得满意的均化效果。侧面取料 是沿着料堆的纵向往返推进取料。这种取料法适于倾斜堆料的料堆。这种堆取料方式配合亦 能取得较满意的效果。但比端面取料方式的效果差。底部取料在料堆底部的缝形仓处，由叶 轮取料机沿料堆的纵向往返进行。它仅适于圆锥形料堆的取料。 综上所述，矩形均化堆场需两个料堆交替进行堆料和取料，所以占地面积较大，有效面 积利用率低，投资较高。圆形均化堆场克服了这些缺点，但均化效果较矩形均化堆场稍差。 这些均化堆场适用于大型厂矿。 (2) 小型平辅直取式均化库 小型平铺直取式均化库(图10-6)是一种矩形库。沿库内长度方向上设隔墙，将库一分为 二，形成两个矩形堆场。隔墙上方库顶处设带S形活动卸料小车的皮带布料机，物料通过皮带卸料小车，均匀布入堆场两侧中的一侧，形成多层“人”字形料堆。一侧堆料时，另一侧进行卸料。每侧库底设有若干个卸料口，每个卸料口下配有电磁振动给料机。两排卸料口共 用一条皮带输送机送料。库底给料机卸料程序是从第一个卸料口开始，待第一个卸料口上 方的料卸空后，依次是第二、第三卸料口卸料，直至最后一个卸料口卸空为止。 图10-6 小型断面切取式原料均化库 卸料时，物料是从漏斗式卸料口卸出，物料基本上是垂直于料层方向截取卸出，因而 210 起到了均化作用。其均化效果可达3～6，出料标准偏差为1.0%～1.5%。若物料粘性大，易堵卸料口，不宜采用此设施均化。 (3) 简易端面取料式均化堆场 在矩形堆场内，沿堆场长度方向建一隔墙，将矩形堆场等分为二，隔墙上方设一架空皮 带走廊，走廊上安装S形活动卸料小车皮带堆料机，分别向两侧堆料，形成“人”字形料堆。取料时，采用装载机(铲斗车)端面取料，一侧堆料时，另一侧取料。这种堆取料的均化效果 和出料标准偏差，等于或优于小型断面截取式均化库。 (4) 仓式均化法 仓式均化法是由若干个圆形库组成，库顶设S形活动卸料小车皮带堆料机，堆料机在库 顶往复运动，通过卸料小车将物料均匀布入库内，当料堆达到一定高度时开始卸料。物料由 库底各卸料口的电磁振动给料机按一定比例卸出，由集料皮带输送机送至使用地点。这种均 化方法的特点是综合了均化堆场、平铺截取及漏斗式均化方法的优点。均化效果可达到5～6。出料标准偏差为0.8%～1%。这种均化方法的工艺流程如图10-7和图10-8。 图10-7 仓式预均化示意图 1——破碎后的物料皮带输送机；2——进料提升机；3——给料电振机；4——缓冲仓； 5——皮带小车；6——卸料电振机；7——均化仓；8——出料皮带机；9——入库提升机； 10——储库；11——用料电振机；12——用料皮带输送机 图10-8 仓库预均化原理示意图 (5) 机械倒库均化法 机械倒库均化是按仓式均化法的原理，采用机械倒库的均化方法。在一组圆库中，将其 中几个库的物料按一定比例卸出，经机械设备运输，送到另外几个库内。如发现有均化效果 不满意时，还可进一步重复地倒库均化，直至满意为止，这种方法具有一定的灵活性，系统 简单，投资少，均化效果好的优点。但要求有较高的管理水平，否则，容易倒错，事倍功半。 该均化法的工艺流程如图 10-9。 211 图10-9 机械倒库均化工艺流程示意图 1——破碎机；2——输送绞刀；3——入库提升机；4——均化后出库绞刀； 5——倒库绞刀；6——入库输送提升机；7——倒库提升机；8——回库绞刀；9——入库绞刀； 10、11——搭配均化库；12、13——合格库（或搭配均化库） 思考题 1 名词解释 玻璃主要原料 玻璃辅助原料 澄清剂 着色剂 脱色剂 乳浊剂 助熔剂 氧化剂 还原剂 2 玻璃原料的选择原则有哪些？ 3 石英砂颗粒度与颗粒组成对玻璃生产有何影响？ 4 引入SiO、NaO、CaO、AlO、BO常用的原料都有哪些？ 222323 212 第二篇 玻璃工艺基础 ............................................................................................................... 180 第10章 原料及原料选择 ........................................................................................................... 180 10.1 原料概述、分类 ......................................................................................................... 180 10.2 原料的选择 ................................................................................................................. 180 10.3 主要原料 ..................................................................................................................... 181 10.3.1 引入酸性氧化物的原料 ................................................................................... 181 10.3.2引入碱土金属氧化物和其它二价金属氧化物的原料 .................................... 186 10.3.3引入碱金属氧化物的原料 ................................................................................ 189 10.3.4 引入四价金属氧化物的原料 ........................................................................... 192 10.3.5 天然含碱原料与矿渣原料 ............................................................................... 193 10.4 辅助原料 ..................................................................................................................... 194 10.4.1 澄清剂 ............................................................................................................... 194 10.4.2 着色剂 ............................................................................................................... 196 10.4.3脱色剂 ................................................................................................................ 199 10.4.4 乳浊剂 ............................................................................................................... 201 10.4.5 助熔剂(加速剂) ............................................................................................... 202 10.4.6 氧化剂与还原剂 ............................................................................................... 202 10.5 碎玻璃 ......................................................................................................................... 203 10.6 稀土元素氧化物在玻璃工业中的应用 ..................................................................... 204 10.7 原料的标准化、专业化生产和均化技术 ................................................................. 204 10.7.1原料的标准化、专业化生产 ............................................................................ 204 10.7.2 原料的均化技术 ............................................................................................... 205 思考题 ................................................................................................................................... 212

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