专题 | 浮法玻璃工艺介绍(一)

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： 主要原料 1. （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。 辅助原料 2. （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 粉碎 1. 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。 原料筛分 2. 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） 配合料制备 3. 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。 投料系统 1. 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。 熔制系统 2. 热源供给系统 3. 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。 排烟供气系统 5. 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。 热修 1. 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。 冷修 2. 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。 烤窑 3. 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32090000）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。