专题 | 浮法玻璃工艺介绍(一)

浮法工艺为当下主流的平板玻璃生产工艺，截至2023年11月23日，国内浮法玻璃生产线在剔除僵尸产线后，共计308条（20.6045万吨/日），其中在产255条，冷修停产53条。浮法玻璃下游广泛应用于建筑玻璃、汽车玻璃、其他玻璃等，在国民经济中占据重要作用，因此本系列专题将就浮法玻璃具体生产工艺——原料及制备工艺、熔窑及熔制工艺、锡槽及成形工艺、退火窑及退火工艺、冷端及切装工艺、保护气体及制备工艺、缺陷及处理工艺、质检工艺等做相关介绍。 一、平板玻璃生产工艺概述 从生产工艺上看，平板玻璃工艺主要分为浮法、压延法、溢流下拉法、引上法等。其中，浮法为玻璃制造方式的主流，占比可达80%-90%。此外引上法因其产品质量不高，现在基本被淘汰。 二、浮法玻璃原料及制备工艺 （一）原料 浮法玻璃（普通平板玻璃同）的化学成分主要包括：二氧化硅（SiO2)、氧化纳（Na2O）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）、氧化硫（SO2）等。经过长期检验，优质浮法玻璃的最优化学组合成分特点是：“高钙、中镁、低铝、微铁”。 浮法玻璃的原料按照用量来分，主要可以分成主要原料、辅助原料： 1.主要原料 （1）硅砂或硼砂。其主要用于玻璃的成分是氧化硅或氧化硼，燃烧中熔融城玻璃主体后，相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃； （2）纯碱或芒硝。用于玻璃的主要成分为氧化钠，煅烧中与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐，其助熔作用，易于玻璃成型。（但若含量过高，将使玻璃热膨胀率增大，抗拉度下降） （3）石灰石、白云石、长石等。石灰石用于玻璃的主要成分为氧化钙，增强玻璃化学稳定性和机械强度（但含量过多会使玻璃析晶和降低耐热性）；白云石引入主要成分为氧化镁，能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性；长石引入的成分为氧化铝和氧化钾，氧化铝可控制熔化温度，同时也可提高耐久性，氧化钾可提高玻璃的热膨胀性能； （4）碎玻璃。一般制造玻璃时不是全部用新原料，而是掺入15%-30%的碎玻璃，以降低玻璃熔化温度。 2.辅助原料 （1）脱色剂。原料中的杂质如铁的氧化物会带来色泽，常用纯碱、碳酸钠、氧化钴、氧化镍等作为脱色剂，呈现与原来颜色的补色，使玻璃变成无色。此外，还有与着色杂质能形成浅色化合物的减色剂，如碳酸钠能与氧化铁氧化成二氧化二铁，使玻璃由绿转黄； （2）着色剂。某些金属氧化物能溶解于玻璃溶液中使其着色：如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色，氧化锰能呈现紫色，氧化钴能呈现蓝色，氧化镍能呈现棕色，氧化铜和氧化铬能呈现绿色； （3）澄清剂。可降低玻璃溶液的粘度，使化学反应所产生的旗袍已于逸出而澄清。常用白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等； （4）乳浊剂。能使玻璃变成乳白色半透明体。常用冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。可形成0.1— —1.0μm的颗粒，悬浮于玻璃中，使玻璃乳浊化； 碎玻璃作为浮法玻璃生产中不可缺少的原料之一，回收碎玻璃进行重熔具备一定经济意义，同事从工艺上看，也有利于配合料的熔制、澄清、节能降耗、提高产能、降低成本等，并且也有利于资源循环使用。碎玻璃入窑生产必须具有一定的质量保证，尤其是对于外购的碎玻璃，如果将与该生产线玻璃成分相差较大、颜色较杂、品种较多、颗粒大小不宜、含有较多泥土和杂志的碎玻璃引入，会对其质量产生较大影响。 碎玻璃处理一般有三种方法：光学分选、浮选和机械分选。其中，机械分选比较适合碎玻璃的分选，也是更加经济实用的方式。此外机械分选是由几个工序组合而成，随时可以分离。具体可以分成清洗、分级、破碎三个工序，工艺流程如下： （二）原料加工及相关设备 玻璃原料有天然矿物和化工产品两类。对于天然矿物来说，为了加快熔制过程中得反应速度，会将其块状矿物进行粉碎加工成合格粒度大小的粉料，再进行筛分后才能更好使用；而化学产品在储运过程中会参杂一些杂质或者会吸收结块，同样需要进行一定加工处理。实际加工中，主要流程分别为： （1）石英砂精筛干燥电磁除铁粉料仓（2）砂岩精筛破碎轮碾干燥筛分除铁粉料仓 （3）白云石干燥破碎粉碎筛分除铁粉料仓（4）石灰石干燥破碎粉碎筛分除铁粉料仓（5）纯碱（碳酸钠）粉碎筛分粉料仓（6）芒硝干燥粉碎筛分粉料仓（7）碎玻璃精选破碎除铁 1.粉碎 常用的粉碎分类主要为两种：破碎及磨碎；粉碎方法有压碎、击碎、磨碎、劈碎四种。 （1）压碎 是将物料置于两个平面之间，无聊受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。 用途：粉碎大块、硬质、脆性物料。 设备：鄂式、辊式、圆锥式等破碎机。 （2）击碎 是让物料受到外来的足够大的冲击力作用而破碎。 用途：粉碎硬质、脆性物料 设备：锤式、反击式、冲击式、球磨机。 （3）磨碎 使物料在再两个相对华东的工作面之间或在研磨体之间摩擦作用、剪切力作用而被粉碎。 用途：小颗粒物料的细磨。 设备：球磨机、振动机、立磨。 （4）劈碎 让物料在两个尖棱状物体之间，受到剪切力作用而被粉碎。 用途：粉碎脆性物料。 设备：齿轮破碎机。 2.原料筛分 将颗粒大小不同的物料，通过单层或多层筛子而分成若干个不同粒度级别的过程称为筛分。各种原料的筛孔要求如下： 常用的筛分设备主要有以下几种：筒形筛、平面摇筛、振动筛（单轴振动筛、多层振动筛、电磁振动筛） 3.配合料制备 将原料按照一定比例混合均匀后的混合料叫做玻璃配合料，整个过程需经过料单的计算、上料、称量、混合、输送等工艺流程。配合料的好坏直接影响玻璃的品质。 三、浮法玻璃熔窑及熔制工艺 （一）浮法玻璃熔窑 浮法玻璃熔窑是指用耐火材料砌成的、用以熔制浮法玻璃配合料的固体浮法玻璃生产热工设备。窑炉按照不同特征可分为以下几类： 浮法玻璃熔窑结构主要包括投料系统、熔制系统、热源供给系统、废气余热利用系统、排烟供气系统等。 1.投料系统 该系统主要由投料机和投料池组成。投料是浮法玻璃熔制工艺中重要环节之一，影响到配合料的熔制速率、熔制区的位置、熔制温度及液面的稳定，从而会影响玻璃的质量、燃料消耗量等。 （1）投料池 也称为加料口，配合料由此投入窑内，同时也能起到预熔的作用——配合料从加料口投入后，受火焰空间和玻璃液传来的热量的影响，在投料口处配合料部分熔融。因此适当延长投料池长度，也有利于配合料的预熔，减少飞料和飞料对窑炉耐火材料的侵蚀，延长窑龄。 （2）投料机 主要作用是负责向熔窑中添加配合料。投料机种类包括螺旋式投料机、垄式投料机、摆动式投料机、柱塞式投料机、振动式投料机、斜毯式投料机等。目前生产企业最多使用的是斜毯式投料机。 2.熔制系统 3.热源供给系统 主要由小炉、燃烧器（喷枪）、鼓风助燃系统等设备组成。 4.废气余热利用系统——蓄热室 蓄热室式利用耐火材料做蓄热体（俗称格子砖），蓄积从窑内排出烟气的部分热量，用来加热进入窑内的空气，它由上部空间、格子体、底部烟道组成。作用是将废气所含的热量通过格子砖的蓄热后传给空气，将其加热到一定的温度，以达到节约燃料、降低成本的目的。 5.排烟供气系统 由交换器、空气烟道、鼓风机、总烟道、排烟泵和烟囱等组成。用于保证熔窑作业连续、正常、有效地运行。 （二）浮法玻璃燃料 燃料按照形态不同大致可分为气态燃料、液态燃料以及固态燃料。气态燃料包括天然气、发生炉煤气、焦炉煤气；液态燃料包括重油、煤焦油、水煤浆；固态燃料主要有石油焦等。具体来看，以天然气为燃料的玻璃制造企业占比约53%，主要分布在华南、华北、华东地区；以煤制气为燃料的企业占15%左右，其中华北分布最广，其次为东北地区；而以石油焦等为燃料的企业占比33%左右，主要分布于华中、华东、华南等地。 （三）浮法玻璃熔制 将合格的配合料经高温加热熔融成均匀的、无缺陷的并符合成形要求的玻璃液的技术称之为玻璃熔制技术。 （四）熔窑热修、冷修、烤窑 熔窑是玻璃生产主要的热工设备，关系到生产产品的质量与产量，是生产是否能正常运行的保障。 1.热修 所谓熔窑热修是在保证熔窑正常运行的前提下，对烧损部件进行修理或改造的操作。玻璃熔窑经过一段时间运行之后，各种耐火材料（池壁砖、蓄热室格子砖、燃烧器砖等）在高温、玻璃液流冲刷的作用下，会出现严重侵蚀的现象，如果不及时修补，会给生产带来巨大伤害。 2.冷修 窑炉冷修是指熔窑停火冷却后进行大修的过程。由于某些原因停止生产，将熔窑中浮法玻璃溶液放掉，使熔窑冷却下来进行修理。从原因上讲，冷修主要出于：1.关键部位被烧损侵蚀严重，已不能采用热修解决，无法保证安全生产；2.主要设备发生严重故障或出现事故苗头；3.发生突然事故时；4.在实施大量的技术、设备改造更换前，需提前进行冷修。 3.烤窑 烤窑是指熔窑砌筑或冷修完成后，由点火开始，按升温曲线升温，最后到达正常生产作业温度范围的过程。该过程是新建、改建或者是经过冷修后的熔窑，在投入生产前都要经过点火烤窑试生产这一阶段，主要目的是在于排除砌体中的水分，并使耐火材料的晶型转化完全，避免窑体耐火材料的热膨胀而造成开裂和结构上的变形，保证熔窑的使用寿命；使窑炉升温后的状态更接近于正常作业状态，从而更快实现一次投产成功。 新湖期货黑色组 姜秋宇执业资格号：F3007164投资咨询资格号：Z0011553审核人：李明玉 免责声明 本 报 告 由 新 湖 期 货 股 份 有 限 公 司 （ 以 下 简 称 新 湖 期 货 ， 投 资 咨 询 业 务 许 可 证 号3 2 0 9 0 0 0 0） 提 供 ， 无 意 针 对 或 打 算 违 反 任 何 地 区 、 国 家 、 城 市 或 其 他 法律 管 辖 区 域 内 的 法 律 法 规 。 除 非 另 有 说 明 ， 所 有 本 报 告 的 版 权 属 于 新 湖 期 货 。 未 经 新 湖 期 货 事 先 书 面 授 权 许 可 ， 任 何 机 构 和 个 人 不 得 以 任 何 形 式 翻 版 、 复制 、 发 布 。 如 引 用 、 刊 发 ， 须 注 明 出 处 为 新 湖 期 货 股 份 有 限 公 司 ， 且 不 得 对 本 报 告 进 行 有 悖 原 意 的 引 用 、 删 节 和 修 改 。 本 报 告 的 信 息 均 来 源 于 公 开 资 料和/或 调 研 资 料 ， 所 载 的 全 部 内 容 及 观 点 公 正 ， 但 不 保 证 其 内 容 的 准 确 性 和 完 整 性 。 投 资 者 不 应 单 纯 依 靠 本 报 告 而 取 代 个 人 的 独 立 判 断 。 本 报 告 所 载 内 容反 映 的 是 新 湖 期 货 在 最 初 发 表 本 报 告 日 期 当 日 的 判 断 ， 新 湖 期 货 可 发 出 其 他 与 本 报 告 所 载 内 容 不 一 致 或 有 不 同 结 论 的 报 告 ， 但 新 湖 期 货 没 有 义 务 和 责 任 去及 时 更 新 本 报 告 涉 及 的 内 容 并 通 知 更 新 情 况 。 新 湖 期 货 不 对 因 投 资 者 使 用 本 报 告 而 导 致 的 损 失 负 任 何 责 任 。 新 湖 期 货 不 需 要 采 取 任 何 行 动 以 确 保 本 报 告 涉及 的 内 容 适 合 于 投 资 者 ， 新 湖 期 货 建 议 投 资 者 独 自 进 行 投 资 判 断 。 本 报 告 并 不 构 成 投 资 、 法 律 、 会 计 、 税 务 建 议 或 担 保 任 何 内 容 适 合 投 资 者 ， 本 报 告 不 构成 给 予 投 资 者 投 资 咨 询 建 议 。