三、配合料计算 ? 基础数据:玻璃的重量百分比组成和原料的干湿基化学成分 (重量百分含量)。 ? 计算程序 1、先以100公斤玻璃为计算基准,求出各原料的用量: 对含两种以上主要成分的原料,列出多元联立方程式, 求解各原料的需要量; 对含单一成分的原料,若 2 中算中已有某原料含此成 分时,首先扣除其引入量,再计算还应加入的量。不然,则 单独求其需要量; 2、计算辅助原料的需要量,若同时引入了主要成分,则 须减去引入此成分的主要原料相应的用量; 3、对挥发性成分,补加所挥发的量; 4、计算配料的气体率和产率: 100Kg玻 璃 的 原 料 总 重 ? 生成玻璃重 气 体 率? ? 100% 100Kg玻 璃 的 原 料 总 重 量 玻璃生成重量( 100Kg) 产 率 ? 1 ? 气 体 率? ? 100% 配合料重量 5、换算成一付配合料的原料用量并计算碎玻璃用量: 一付配合料(包括碎玻璃在内)的总重量由所选的混 料机加工能力决定,如500公斤。 一付配合料中各原料用 量 ? 100Kg玻璃各原料用量 ? 增大系数 增大系数? 一付配合料中生料总重 ? 100Kg玻璃所需原料总重 6、计算每付配合料原料湿基用量: 每 付 配 合 料 各 原 料 干用 基量 湿 基 用 量? 1 ? 水 分% 7、计算配合料中生料加水量: 加 水 量? 每 付 配 合 料 中 生 料 含 定 指水 分 时 总 重 ? 生料湿基重量 每 付 配 合 料 中 粉 料 干总 基重 ? ? 每 付 配 合 料 生 料 湿 基重 总 1 ? 生料指定含水率 注意: 先计算干基用量,后计算湿基用量; 计算配合料的气体率,应在引入辅助原料和补 挥发之后进行,必要的情况下需调整气体率,可 用引入同量组成氧化物条件下气体生成量大的原 料代替生成量小的原料,增加气体率;相反的替 换则降低气体率。如碳酸钠与硝酸钠、白云石与 碱式碳酸镁等之间的替换等。 若原料化学组成为湿基,则需求出干基总重, 然后求加水量。 经过计算,应得出下列结果: ①熔制100公斤玻璃液时所需的各种原料用量; ②配合料气体率; ③各挥发性原料补入量; ④校正后配合料的料方; ⑤按每付配料量(除去碎玻璃)求出增大系数,计算出每 付配合料的干基料方; ⑥湿基原料的用量; ⑦配合料的加水量; ⑧每付配合料中碎玻璃用量。 配料计算例一(见教材) 配料计算例二:常用于纯碱芒硝配合料。 例二: (-)配合料计算中的几个工艺参数 1.纯碱挥散率 纯碱挥散率指纯碱中未参与反应的挥发、飞散量与总量的 比值,即: 纯碱挥散量 纯碱挥散率 ? ?100% 纯碱用量 它是一个经验值,它与加料方式、熔化方法、熔制温度、 纯碱的本性(重碱或轻碱)等有关。在池窑中飞散率一般在0.2 %~3.5%之间。 2.芒硝含率 芒硝含率指芒硝引入的 Na2 O与芒硝和纯碱引入的 Na2 O 总量之 比,即: 芒硝引入的 Na 2O 芒硝含率 ? 芒硝引入Na 2O ? 纯碱引入的 Na 2O ?100% 芒硝含率随原料供应和熔化情况而改变,一般掌握在 5 %~8%之间。 3.煤粉含率 煤粉含率指由煤粉引入的固定碳与芒硝引入的 Na2SO4之比, 即: 煤粉含率 ? 煤粉 ? C含量 芒硝 ? Na 2SO 4 含量 煤粉的理论合率为 4.2%。根据火焰性质、熔化方法来调节煤 粉合率。在生产上一般控制在3%~5%。 4.萤石含率 萤石含率指由萤石引入的CaF2量与原料总量之比,即: 萤石 ? CaF2 含量 萤石含率 ? ? 100% 原料总量 它随熔化条件和碎玻璃的储存量而增减,在正常情况下, 一般在1%以下。 5.碎玻璃掺入率 碎玻璃掺入率指配合科中碎玻璃用量与配合料总星之比。即 它随熔化条件和碎玻璃的储存量而增减,在正常情况下一般在 18~26%范围内。 (二)计算步骤 第一步先进行粗算,即假定玻璃中全部SiO2和Al2O3均 由硅砂和砂岩引人;CaO和MgO均由白云石和菱镁石引入; Na2O由纯碱和芒硝引人。在进行粗算时,可选择含氧化物 种类最少,或用量最多的原料开始计算。 第二步进行校正。例如,在进行粗算时,在硅砂和砂 岩用量中没有考虑其他原料引入的SiO2和Al2O3 ,所以应进 行校正。 第三步把计算结果换算成实际配料单。 (三)计算 1.玻璃的设计成分 玻璃的设计成分(%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O 72.4 2.10 <0.2 6.4 4.2 14.5 2.各种原料的化学成分 SO3 0.20 总计 100 3.配料的工艺参数与所设数据 纯碱挥效率 碎玻璃掺入率 芒硝含率 3.10%, 20%, 15%, 玻璃获得率 萤石含率 计算基础 82.5%. 0.85%, 100公斤玻璃液 碳粉含率 具体计算如下: 4.7%, 计算精度 0.01 (1)萤石用量的计算 根据玻璃获得率得原料总量为 设萤石用量为x公斤,根据萤石含率得 由原料化学成分表可知:引入1.47公斤萤石将带人的氧化 物量为: 上式中的-SiO2是SiO2的挥发量,按下式计算: SiO2 + 2CaF2=SiF4 ↑ + 2CaO 设有30%的CaF2与SiO2反应,生成SiF4而挥发,设SiO2的挥 发量为x公斤, SiO2的摩尔量为60.09,CaF2的分子是为 78.08,则: (2)纯碱和芒硝用量的计算 设芒硝引入量为x公斤,根据芒硝含率得下式: 则由芒硝引入的各氧化物量(kg)为: SiO2 Al2O Fe2O CaO MgO Na2O 3 3 0.06 0.02 0.01 0.03 0.02 2.18 (3)煤粉用量 设煤粉用量为:x公斤,根据煤粉含率得: (4)硅砂与砂岩用量的计算 设硅砂用量为x公斤,砂岩用量为y公斤,则 由硅砂和砂岩引入的各氧化物的量(kg)为: SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 原料 硅砂 砂岩 31.93 40.18 1.82 0.23 0.12 0.04 0.16 0.06 0.06 0.01 Na2O 1.28 0.08 (5)白云石和菱镁石用量的计算 设白云石用量为:x公斤,菱镁石用量为y公斤,则 得 x=17.04 公斤 y=1.34 公斤 由白云石和菱镁石引入的各氧化物的量(kg)为: 原料 白云石 菱镁石 SiO2 0.12 0.02 Al2O3 0.03 -Fe2O3 0.02 0.01 CaO 5.38 0.01 MgO 3.49 0.62 校正计算 (6)校正纯碱用量和挥发量 设纯碱用量为x,挥发量为y,则 0.5794x=14.5 - 2.18 – 1. 28 – 0.08 x=18.92 (公斤) y=0.61 (公斤) (7)校正硅砂和砂岩用量 设硅砂用量为x公斤,砂岩用量为y公斤 则 得 x=34.96公斤 y = 41.11(公斤) (8)把上述计算结果汇总成原料用量表 原料用量表 (9)玻璃获得率的计算 (10)换料单的计算 已知条件:碎玻璃掺入率为20%;各种原料含水量见原料用量 表;配合料的含水量为4%;混合机容量为1200公斤干基。 计算如下; 1200公斤中硅砂的干基用量为: [1200 - (1200×20%)]×28.9%=277.44公斤 同理可计算其他原料,结果见原料用量表。 根据要求配合料的水分为4%,所以 四、配合料的要求 1、具有正确性和稳定性: 即各原料的化学成分,配合料的水分和粒度要 求正确并保持稳定。这就要求原料组成正确、稳定, 料方计算正确,针对原料成分变化及时调整,经常 校正称量设备,做到称量准确。 2、具有一定量的水分: 加入一定量的水分,可以起减少粉尘、防止分 层、加速熔化(先润湿石英原料,形成水膜,溶解 3-5%的纯碱和芒硝)、提高混合均匀度的作用。 含水量:一般纯碱配合料在3-5%,芒硝配合 料在3-7%,砂粒越细,所需水量越多。 注意纯碱配合料的水化特性造成的影响和针对措施。 3、具有一定的气体率: 受热分解后所逸出的气体对配合料和玻璃液 的搅拌作用有利于硅酸盐形成和玻璃均化。 过高和过低的气体率都不利于澄清。钠钙硅 玻璃配合料气体率应在15-20%内,硼硅酸盐玻 璃配合料则在9-15%内。 100Kg玻 璃 的 原 料 总 重 ? 生成玻璃重 气 体 率? ? 100% 100Kg玻 璃 的 原 料 总 重 量 逸出气体量 ? ? 100% 配合料重量 4、具有高均匀度: 配合料均匀度高是熔制均匀玻璃液的前提。均 匀度低会造成熔制的不同步,导致缺陷产生和对耐 火材料侵蚀的加剧。 配合料均匀度的测定方法有滴定法、电导法、 比重法、筛分析法等。 5、适当加入碎玻璃 经济、工艺的要求 6、避免金属和杂质的混入 五、配合料的制备 配料工艺流程: 砂岩 煅烧 粗碎 粉碎 硅砂 选矿 筛分 石灰石 粗碎 粉碎 筛分 白云石 粗碎 粉碎 筛分 萤石 水洗 粗碎 粉碎 筛分 纯碱 拆包 粉碎 筛分 芒硝 拆包 粉碎 筛分 破碎 煤粉 筛分 碎玻璃 洗涤 水冷 干燥 筛分 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 称量 粉库 称量 称量 混合 水 混合 运输 窑头料仓 投料机