碎玻璃对窑炉及玻璃熔制的影响Word格式文档下载.docx
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系统的设计既要考虑可操作性，又要考虑到实用性。
碎玻璃处理一般有三种方法：
光学分选、浮选、机械分选。
光学分选技术国外已进行试验，应用在碎玻璃分选上，国内尚未见过这方面的报道。
浮选在矿物精选操作中效果明显，仅靠浮选出来的碎玻璃，投资也大，其质量不能满足玻璃工业生产。
机械分选比较适合碎玻璃的分选，分选量可因规模而定，而且机械分选碎玻璃是由几个工序组合而成，随时可以分离，不同的碎玻璃，可由不同的操作过程来实现。
整个系统分清洗、分级、破碎3个阶段。
其流程如图l：
清洗系统：
由料仓、皮带机和旋转笼式喷射管、沉淀池组成，其功能是要清除所有的泥砂，使碎玻璃干净明亮，便于分捡。
分级系统：
由皮带机和振动筛组成。
主要是把碎玻璃按不同要求进行分极，大块的
人工挑选，细颗粒的进入下一道工序粉碎系统，直接由皮带机进入碎玻璃料仓
破碎系统：
由对辊、提升机、电磁振动给料器、六角筛、除尘器组成。
通过对辊粉
碎以后的细粉由提升机提升到六角筛，经过筛后粗颗粒的碎玻璃重新回到对辊二次粉
碎，符合要求的细颗粒碎玻璃（20目全通过）进入配料料仓，化验成份后按配方进入配合料。
这样确保碎玻璃不带难熔杂质进入熔窑，避免结石，保证质量。
在德国费尔腾（Velten）有一个高产优质的玻璃处理厂，它采用的是复杂的激光分类设备，每年可处理不同颜色、不纯净的废玻璃25万吨，而且处理后的碎玻璃质量很高，可以重新用于玻璃生产。
在这家工厂对碎玻璃的处理步骤是：
首先手工分选大块杂物，然后投人输送系统。
碎玻璃中混杂的轻质材料如纸片、塑料片、软木等在输送带的不同位置通过吸嘴剔除，其中的铁质颗粒则被输送带上方的磁体吸附。
经过上述处理后，要对碎玻璃作振动筛分，按筛分尺寸分成4组尺寸小于5mm的一组被直接输送到存放处理好的玻璃容器内，或按它的颜色输送到相应颜色的玻璃料仓尺寸为5〜3Omm和
30~60mm的两组碎玻璃通过自动的KSP分选器和自动的BWG颜色（棕-白-绿）分选器。
KSR分选器采用红外线扫描探测器和脉冲传感器以及电磁阀，可以剔除陶瓷颗粒、石块等杂质。
BWG颜色分选器是以不同颜色吸收光谱的差别为依据设计的，它的原理与KSP
分选嚣的原理相似。
尺寸大于60mm的一组内，往往在完整的玻璃瓶。
首先要用手工分选出完整的瓶子，再对其余的大块碎玻璃用破碎机破碎后再按上述方法处理。
美国则有一个生产高质量的碎玻璃粉的系统。
这种优质的碎玻璃粉使再生瓶罐玻璃质量大为改观。
这个系统采用的是一个自动发生的差动破碎机和一个高频筛分机当混
杂了大量铝、塑料和陶瓷等耐久性材料的碎玻璃被投入破碎仓时，那些耐久性材料的破碎方式与玻璃的破碎方式不同，它们有助于玻璃破碎，而本身完好无损，只有一些不规则的棱角和边沿被磨圆，从破碎机里出来的块状物还是比玻璃颗粒大经过破碎处理后，用高频筛网分筛。
碎玻璃粉被筛出，而尺寸较大的污染物质则留在系统内直到系统将它们排出为止。
综上所述，无论采用什么方法、设备，都要剔除回收的碎玻璃中的杂质，要用破碎机破碎，最好破碎后的尺寸为5〜20mm，要作振动筛分和旋风除尘，还要按颜色分类,最后才能得到符合配台料使用的碎玻璃。
1.1.2碎玻璃的质量标准
杂质
生产用碎玻璃的允许限度
金属（金属盖、箔片商标、其它金属）
单个重量小于10g，1t玻璃中小于lOOg
耐火材料（瓷碗、砖石等）
颗粒小于1mm3，1t碎玻璃中少于10粒
纸屑、塑料、术片、碎布及其它有机物
单块小于10cm3，1t碎玻璃中少于
100g，不能堵塞碎玻璃的加工系统
碎玻璃粒度（加工破碎后）
每块碎玻璃的任一边不得大于30mm，每块体积小于8cm3,厚度小于1mm
1.2碎玻璃的称量
1.2.1碎玻璃的称量设备
配料车间共有四个碎玻璃料仓，分别存放不同颜色的厂内和厂外碎玻璃。
每个料仓下各安装了一套称量及皮带输送设备，具体包括以下部件：
1.手动闸门：
该闸门可对进料速度进行初步设定和调整，并有助于设备维修。
2.自动称量闸门：
它是控制称量进料量的执行机构，由两个配置相同的气动闸门组成，可按序实现快进和慢进两种进料状态，即：
快进—两闸门同时开启，开始快速进料称量；
慢进—快进闸门关闭、慢进闸门保持开启，即接近称量设定时慢进料保持精度；
停止—慢进闸门关闭，即到达设定重量，进料称量结束。
两个气动闸门的驱动汽缸选型为80X235B（QGS-MFI）,汽缸与闸板的连杆长度可调从而可实现对慢进料速度的调整。
汽缸供气管道安装有过滤、调压和加油装置，工作压力设定为450—500KPa
3.称量斗：
称量斗总容积约为1.2M,配有四只济南金钟L-BS1000KG传感器，称斗内部设
有分流缓冲板用于使用玻璃在料斗内均匀分布，减少对安装在它下方的皮带机的冲击。
4.皮带输送机：
位于称斗下方和称斗链接为一体，当称量结束并接到排料信号后将碎玻璃输送至原有碎玻璃卸料三通。
皮带机宽度为500MM,驱动马达功率为2.2KW，配有摆线针轮减速机，皮带运行速度由变频器控制可调。
1．2．2碎玻璃称量工作流程
在进行正式运行前，首先在称重控制器内设置好CS1和CS2的碎玻璃配方及慢进料称量参数，并按粉料和碎玻璃配方情况设定碎玻璃排料皮带机的排料速度。
1.在现有ZIPPE配料系统开始运行时，混合机的启动将发送信号至碎玻璃称重控制器，选择确定当前运行的碎玻璃配方CS1或CS2。
2.在ZIPPE配料系统开始称量一付配合料的石英砂时，石英砂振动给料机的启动将发送信号至碎玻璃控制器，作为碎玻璃称量开始命令。
6.当ZIPPE配料系统的粉料称料混合结束从混合机排出，现有PLC向原有相应位置的碎玻璃振动给料机发出的启动命令将送至碎玻璃称量控制器作为排料信号，碎玻璃排料皮带将按设定的速度进行排料；
7.称量控制器将同时发送信号给打印机记录该付碎玻璃的称量情况。
8.排空后将自动停机，系统可进行下一付料的运行。
2碎玻璃的引入存在的问题
2．1挥发引起的成分波动
配合料经过高温熔制后，除化台物分解外，还包括氧化物组分的不同程度的挥发，当碎玻璃重熔后，易挥发的组分如N&
O、B2O3。
等将进行第二次挥发，因此该组分在玻璃中含量将明显减少，特别是当制品合格率不高时，经多次反复熔制的碎玻璃其成分波动幅度就难以控制，影响玻璃质量，严重时对玻璃制品的成型、退火及理化性能均产生影响，且重熔后的玻璃液多具有还原性，对以变价元素为基础的颜色玻璃来说会引起色泽的变化。
由于玻璃液对耐火材料的侵蚀作用，使碎玻璃组成中的含量相对地增加，与原设计成分的配合料在组成上不一致。
再者，碎玻璃的表面有很快地吸附水气和大气作用的倾向，使表面形成胶态，与玻璃内部的组成也发生差异。
二次重熔对玻璃质量的影响。
碎玻璃重熔时，热分解会使Fe?
O3转变为FeO，同时铁的变价，也影响硒的脱色作用，使玻璃的颜色变坏。
热分解放出的氧，容易扩散到周围的气泡中去，与之一并逸出玻璃液外，导致玻璃缺氧，呈还原性熔制。
有色玻璃重熔时，由于某些着色成分的挥发，使玻璃的颜色变浅，某些着色离子，也会向低价过度，使玻璃的颜色改变。
含氟的乳浊玻璃，因氟有矿化剂的作用易在玻璃中形成品粒而发脆，不能多量使用含氟碎玻璃。
2．2耐火材料侵蚀对玻璃质量的影响
由于玻璃液对耐火材料的侵蚀作用，使碎玻璃组成AI2O3、SiO2、Fe?
O3含量相对地增加，因此其粘度和表面张力与使用配合料熔制的玻璃有所不同．碎玻璃进入熔窑后，虽然通过热对流与固相反应使均匀性有较大改善，但要使碎玻璃与原设计成分的配合料在成分上达到均匀一致的统一体是很困难的，尽管宏观上看是均匀的，但在整个玻璃体内部的局部区域内还有着较大的微不均匀性。
特别是当使用外购碎玻璃且碎玻璃比较大时易出现条纹和杂层，使制品存在较大的内应力，性能下降。
2．3产生二次气泡
碎玻璃块间所含的气体以及碎玻璃中含有少量的化学结合气都会随着加料进入玻璃液中，在重熔时易产生相当于二次气泡那样的微小气泡。
特别是当碎玻璃加入量多时，整个配合料的气体比率降低给澄清均化带来困难。
2．4易带人杂质
碎玻璃一般露天堆放，易混入硬纸、石块、砖块等杂物。
特别是外购碎玻璃来源复杂，杂质较多，常带有金属铁、锡、铅、铝等，除破碎清洗外，还需进行除金属处理，否则杂物的混入不仅影响熔制，而且对制品的质量也带来影响。
2．4．1铝。
在碎玻璃夹杂的金属中、铝较为常见，其难熔性直接影响制品质量。
实验证明，缺陷产生的根源是由于铝的引入而降低了制品中的硅的含量。
铝主要是由碎玻璃中夹杂的各种瓶盖引入，在一定温度、时间及积聚条件下发生反应：
3SQ2+4Al—2AI2O3+3Si
根据实验结果可以推测在窑炉中反应的进行过程。
铝在670C快速熔化后，成松散
的熔体漂浮在玻璃熔体中，一边与SiO2反应一边流入澄清冷却部，在冷却部反应结束。
当Si（通常是直径球1mm的小球）能自由移动时，它的高分散性使它能自由通过AI203含量较低的区域而不与其它熔体更容易扩散均化。
从而产生含AI2O3较高的条纹、
结石等缺陷。
在制品中还可以观察到带色的黄玉围绕着硅小球体。
这种现象是由于碎玻璃中夹角的AI与Si02反应不充分造成的。
在实际生产中，将生产百色玻璃制品改成生产绿色制品时，在制品中也可以看到带色的黄玉及大量的气泡、结石。
这也主要由于碎玻璃的污染造成的。
可以根据上述反应方程式计算每引入I08克AI可产生84克Si。
考虑到硅小球体直径为1.1mm密度为2.33g/cm。
，理论上每引入一克铝，可产生615个硅小球体。
一个包装香烟的金属泊中含的铝就可以产生200个硅小球体。
因此必须严格检查碎玻璃，消除碎玻璃中央杂的铝。
2．4．2镍
在维卡什的一个熔炉放料冷修时，在ZAC耐火材料上发现一些小孔。
在小孔中含有
些具有磁性的金属小瘤。
推测这些金属瘤有由碎玻璃中夹杂的瓶盖或铁片引起的，但
实测证明，这些金属瘤的主要成分有镍。
进一步观察镍在长时期高温电熔下的特性，用一条带有洁净小孔的耐火材料，在孔中加入直径2至3mm纯镍小球，然后加入少量的玻璃粉未，将其在1400C保温6O分钟,实验过程记录见下图。
实验结果表明：
在球状体表面有一层黑色覆盖层。
去掉覆盖层后发现，镍已渗入耐火材料中，这并不会导致严重的制品缺陷。
但考虑到镍具有磁性，可以在砌窑时安装一种具有适当磁性的材料。
使两种磁性相互作用从而消除磁性。
2.4.3铅
维卡什的一个熔炉的窑底砖上，发现一些熔融物，这些熔融物主要含铅、铜、镍以及四价铁。
但没有迹象表明它们发生了化学反应。
由于在熔炉中发现了一定数量的铅，把铅放在熔融玻璃液中做了一系列实验表明：
铅与玻璃液不发生化学反应。
在电熔窑中铅与玻璃液不发生反应而呈液态金属，但不可能侵蚀耐火材料。
铅的流动性无疑会使铅穿过窑底造成穿孔漏料，在窑的使用后期常可发现这种现象。
2.5粒度不适影响熔制
碎玻璃的块度需合适，对于粗大的碎玻璃输送困难，且影响混合料的均匀性；
过细的碎玻璃由于它与硅沙分享与纯缄的接触机会，延缓玻璃的熔制过程。
3解决办法
3.1补充因挥发和损耗引起的成份波动
在使用碎玻璃时既要充分利用其有利于降低成本和改善熔制条件的优点，又要考虑
补充固挥发和损耗引起的组成波动，才能保证制品的性能不受影响。
对碎玻璃的全分析和原始玻璃的分析含量进行比较.确定应补充的组成和含量再进行计算验证，看是否符合设计的组成要求。
在实际生产中，也可通过对玻璃密度、热膨胀系数软化点、环切应力的测试.及时掌握玻璃组成的变化情况，使玻璃组成控制在设计范围内。
补充澄清剂和氧化物的挥发损失。
使用碎玻璃时，要根据碎玻璃的用量计算出氧化物的（B2O3、Na2O等）二次挥发损失，确定应补充的组成和含量对料方进行调整，保持玻璃的成分不变。
在实际生产中，也可通过对玻璃密度、热膨胀系数、软化点、应力的测试，及时掌握玻璃组成的变化情况，使玻璃组成在设计范围内。
当碎玻璃加入量较多时，适当加入芒硝和萤石，以解决碎玻璃二次重熔时的澄清问题。
若能补充挥发的氧化物，保持玻璃的成分不变，并使玻璃充分均化，则碎玻璃的用量可以超出规定的范围。
S1不同梓sa引入■祸酬隣补■
删
50%
35%
+2.5%
+0J5#
+D.05%
图3补充引入纯碱的量与碎玻璃含量的关系
3．2碎玻璃的使用比率要适当
随着碎玻璃加入量的增加，配合料的熔化时间缩短。
但应注意引入过多的碎玻璃会造成先与碳酸钠等易熔物质发生反应，导致配合料初期缺少碳酸钠使一些难熔物SiO2等熔融发生困难，且碎玻璃量愈多，使配合料缺少一定的气体率，使熔融玻璃的均化和澄清困难。
若不适当补充澄清剂，即使延长澄清时间或提高熔制温度也无济于事。
也有资料介绍，碎玻璃量超过配合料量60%时已使熔化温度达到1420r的临界线（全碎玻璃熔制的温度），因此节能效果不再明显上升。
一般厂家认为在熔制钠钙硅玻璃时碎玻璃使用量超过50%就会降低玻璃的质量，机械强度变脆，但亦有实践证明：
只要适当地补充氧化剂、澄清剂、助熔剂、部分挥发组分（B2O3、Na2O等），再给玻璃充分均化并不影响色泽和性能。
无沦怎样，要求碎玻璃的用量在配合料中的比例为一个基本稳定值，且外来碎玻璃与本厂碎玻璃使用比率要适当，才能保证工艺制度的稳定。
究竟碎玻璃适用比率为多少合适要综合考虑，既要保证产品质量，又要综合考虑成本、产品能耗、工艺制度和玻璃来源情况。
3．3保证碎玻璃的适当的块度
保证碎玻璃合适的粒度。
碎玻璃的粒度，没有严格的规定，但应当均匀一致。
根据实践，如碎玻璃的粒度与配合料的其它粒度相当，则纯碱将优先与碎玻璃反应，使石英砂溶解困难，整个熔制过程变慢变坏。
碎玻璃的粒度，应当比其它原料的粒度大得多，这样有助于防止配合料分层，并使熔融加快。
碎玻璃的粒度小于0.25mm和粒度2—20mm之问时，两者对熔化均有良好效果。
在生产中则采用后者的颗粒度以减少粉碎所用的动力，综合考虑到各种形状碎玻璃的加工处理因素，通常采用20—40mm的颗粒度。
3．4严格碎玻璃的管理与加工处理
回头料的处理比较简单，因是同组分波动，基本无影响产品质量的物质，一般可直接经破碎或不经破碎（放料时冷却料）就可直接使用，工艺上有保证，但对本厂炉底料（冷修时炉底部分玻璃）——含有析晶颗粒的玻璃和含有耐火材料的碎玻璃和玻璃块是不能使用的。
带有金属的芯柱料或人为污染的也不能直接投入使用。
在使用外购碎玻璃时，因质量波动很大，所含杂质较多，与自己厂回头料要分别堆放，严格管理。
除要进行清洗、分选、除杂和磁选除铁来保证玻璃质量外，同时必须经常取样进行分析，根据化学成分对配合料进行适当调整。
4奥联使用碎玻璃的情况
奥联2号池炉，以重油为燃料（现以天然气为原料），供两台行列式制瓶机生产翠绿料啤酒瓶、葡萄酒瓶和白酒瓶等。
粉料配方见表2。
表2某一棕色料配方及单价
原料名称
龙溪/长兴
石英砂
石灰石
芒硝
纯碱
煤粉
用量（kg）
215
61
7.85
32
1.35
单价（元/t
）
100
90
560
1300
440
氧化铁
厂内绿色碎玻璃
厂外棕色碎玻璃（申行）
厂内棕色碎玻璃
碎玻璃总
量
4.65
300
2100
2700
3500
380
碎玻璃的百
分比（%
碎玻璃重量
一付配合料融化玻璃总量
龙溪/长兴砂水分
每天配料
熔成的玻
璃液重量
3000
3.7
2970
原料配方中碎玻璃用量占配合料的90%，玻璃成份见表3
表3玻璃成份（重量%
氧化物
SiO2
NA2O
K2O
CAO
MgO
含量
71.019
12.867
0.863
11.385
0.814
BAO
Al2O3
TiO2
Fe2O3
Cr2O3
0.201
2.319
0.059
0.360
0.0430
不同碎玻璃含量的耗油量的记录，见表4
表4颜色：
棕色
日期
油耗t/出料
量t
碎
玻
璃%
8
月
22
日
117.1287129
70
9月
4日
106.1938959
80
10月9
97.97468354
85
23
118.3168317
5日
105.4308797
10
99.11016949
24
113.7623762
6日
105.3411131
11
25
118.0693069
7日
105.9245961
12
99.61373391
26
119.6039604
8日
104.6229803
13
98.0193662
引入不同碎玻璃含量时，玻璃中重要氧化物的含量，见表5
不同碎玻璃含量的热量消耗，见表6
讣算值』BS合料；
邮玻璃j%
平循坝目
75J25
1
£
0血
30：
热
量收入
燃料燃烧时产生的热流千瓦
132D9
12852
«
12138
物理黯诜
T•瓦
在温度为时駆斛产生的
H.5
H.2
10,6
温度在eoo^cy下蓄热室中预热空苓
aasB.t）
32眦5
311L4
产生的
总计
16609.5
16159.7
15262.0
热览消鞍
譌函
千焦耳/公斤
玻M
2002,0
002.0
2002.0
脱气产
物
弗0』
45B.7
360.9
玻璃形曲反应的热效应千煤耳/公斤热量，千蟻耳/會斤，
456.3
398.0
316.6
玻璃熔
化
262.6
229.1
IB2.2
物理水褂
93.0
瞅8
68.3
总
讣
3330.9
3168.6
2930.0
堀于熔制的热量消耗并讣算配含料和碎玻璃的热函’千備耳/公斤
3I1S.0
3H7.8
2910.0
垢于熔制玻璃it程的热流（即是考虑
到窑炉生产率T』8公斤/秒）千爾
1924』
1825t6
I68S.0
热量拥帽」千瓦：
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