2.4　玻璃原片原料的加工

对太阳能压延玻璃生产来说，除纯碱、氧化铝、芒硝、复合澄清剂等化工原料进厂后可过筛直接使用外，其他矿物原料均需将块状的天然原料加工成粒度合格的粉料后方可使用。

2.4.1　原料加工工艺流程

原料的加工一般有厂外加工和厂内加工两种。所谓厂外加工，就是在玻璃厂区以外的区域对适用于玻璃使用的各种原料进行破碎、粉碎、筛分等加工后，以合格粉料形式进厂；厂内加工就是在玻璃厂区内将以块料进厂的各种原料进行破碎、粉碎、筛分等加工后，使其成为可使用的粉料。

原料加工有湿法加工和干法加工两种。一般湿法加工多用于硅质原料的厂外加工；干法加工多用于在厂内对硅质原料和白云石、石灰石的块料加工。为了减少厂内粉尘污染，目前大多数的工厂采用厂外加工生产的原料。

2.4.1.1　湿法加工

根据原料的形状、类别和外在情况，可采取以下几种湿法加工工艺。

湿法加工工艺流程一：大于300mm以上的大块石英岩、砂岩原矿→（煅烧）→洒水→颚式破碎机破碎成20～100mm左右的中块→反击破碎机中碎→棒磨机或石轮碾粉碎→强磁棒或电磁除铁→水力分级→堆场脱水自然干燥→袋装或散装进厂→筛分→均化→配料仓→使用。

湿法加工工艺流程二：天然石英原砂或天然海砂（原砂）进厂后堆存于原砂堆场，利用轮式装载机定时定量进入加有格筛的原砂池；原砂加水稀释后采用渣浆泵输送至脱泥斗浓缩、脱泥；脱泥斗沉砂自流进入受阻沉降机，在上升水流的作用下进行粗粒分级；受阻沉降机大于0.63mm的沉砂（粗砂）从设备底部排料口排出并返回湿式溢流型棒磨机磨矿；磨矿产品排入原砂池形成闭路系统。受阻沉降机将小于0.63mm的细砂以溢流形式流入砂浆储矿斗脱泥、浓缩；砂浆储矿斗沉砂进入水力分级机进行细粒分级；小于0.1mm的超细砂以溢流形式流出选矿车间进入细砂沉淀池沉淀，并利用轮式装载机定期将沉淀后的细砂运至细砂堆场堆存。颗粒度在0.63～0.1mm的沉砂排入砂浆池并加水稀释，然后采用渣浆泵输送至六路矿浆分配器，均匀分配给四路矿浆分配器；经四路矿浆分配器分配后流入螺旋溜槽进行第一次重选；第一次重选精砂自流入第二层螺旋溜槽进行第二次重选；第二次重选精砂自流入第三层螺旋溜槽进行第三次重选；第三次重选精砂流入脱泥斗脱水、浓缩；脱泥斗沉砂进入脱水筛脱水；脱水后的湿砂（水分含量<10%）进入装有电子皮带秤的皮带输送机称量并运往砂库；送至砂库的湿砂采用可逆配仓带式输送机将其有规律的堆存于砂库内；经一定时间的脱水、晾干后成为最终精砂，以备原料车间配料使用。选矿车间的所有泥水流入浓缩池沉淀处理，三次重选的难熔重矿物及尾砂自流入尾矿沉淀池沉淀脱水，与尾矿一起运至尾矿堆场堆存。

湿法加工工艺流程三：由于脉石英矿的储藏性质决定了开采时矿石多含有泥土，加之对脉石英的品质要求也较石英岩和砂岩高，所以在加工成粉料前一定要对脉石英矿表面进行清洗，其加工工艺流程一般如下：

大于300mm以上的大块脉石英原矿→冲洗脱泥→颚式破碎机破碎成20～150mm的中块→再次冲洗表面→皮带输送到石轮碾粉碎→强磁棒或电磁除铁→水力分级成不同粒度的硅砂→不同粒度的硅砂在各自的堆场脱水、自然干燥→包装或散装运输进厂→个别大颗粒筛分→均化→皮带输送至配料仓→称量使用。

对于Fe₂O₃含量要求更低（小于0.03%）的脉石英粉，除要人工手选出品相较佳的脉石英外，还要在上述工艺基础上经过以下程序处理：

堆场自然干燥的脉石英粉→皮带输送→经过5～6级加药浮选→对浮选后的脉石英粉进行2～3道纯水冲洗，以清洗掉其表面的残余药剂→筛网过滤→将砂以水力形式通过管道输送到脱水砂库→自然脱水干燥至含水率3%以下→成品装袋入库→运输到使用单位。

如果用石英岩来作为超白太阳能压延玻璃原料，当加工出的硅砂Fe₂O₃含量在0.1%～
0.12%时，也可按上述方法对其进行药剂浮选加工，使其Fe₂O₃含量降到0.05%左右。

由于以前玻璃厂硅质原料的颗粒度都控制在0.1mm以上，所以，石英岩和砂岩加工过程中10%～20% 0.1mm的细粉大多排放到荒山野外，白白扔掉，不仅造成资源浪费，而且造成白色砂尘污染。随着湿法加工技术的日益成熟，通过水力分级，在生产过程中对硅砂有目的地分选，用于不同的行业，提高了硅砂的综合利用率。例如，太阳能压延玻璃生产使用0.1～0.5mm的硅质颗粒，不使用的0.1mm以下的细粉经过再次加工，可作为硅微粉添加剂使用在轻工行业、化工行业、橡胶行业和陶瓷行业。

2.4.1.2　干法加工

当各种原料采用大块（＞100mm）或中块（20～100mm）方式进厂时，一般在厂内使用干法加工工艺流程。

干法加工工艺流程为：砂岩、白云石、石灰石、长石→破碎→斗式提升机→初筛→中碎→提升机→粉碎→斗式提升机→电磁除铁→筛分→斗式提升机→配料仓→称量使用。

干法加工存在小于0.1mm的超细粉过多（约占25%～35%），加工过程粉尘过大，危害工人身体健康等缺点，所以，不提倡在厂内使用干法加工工艺。

若硅砂、白云石、石灰石、长石采用合格粉料进厂的，可省去粉碎流程，经过堆放均化、简单筛分后，直接提升到配料仓，进入使用阶段。

对纯碱和芒硝通常采用以下方式上料：纯碱、芒硝→笼形碾（粉碎）→斗式提升机→六角筛→斗式提升机→配料仓→称量使用。

若两种原料共用一个打料系统，换料时由原料车间操作工先把系统打扫干净再顶料，待相关人员检查合格后才能打料。

由于干法加工块状原料时，成品中超细粉含量过高，造成粉尘飞扬，所以，在干法加工过程中，为了保证操作人员的身体健康，减少生产车间内部粉尘浓度，除应采取除尘设施及密封等措施外，在不影响生产操作和熔化质量的前提下，块料加工过程中可适量加一定的水分，含水率控制在（0.5±0.15） %，但粉料不允许加水。

2.4.2　原料的破碎与粉碎

通常将大块物料加工成小块物料的过程称为破碎，将小块物料加工成细粉的过程称为粉碎。原料的破碎与粉碎根据原料的硬度、块度和需要粉碎的程度选择不同形式的加工流程和机械设备。

一般大块物料用颚式破碎机进行破碎，然后用锤式破碎机或圆锥破碎机或对辊破碎机进行粉碎，就能制得粒度符合要求的粉状原料。

对于硬度较大的砂岩、石英岩，有些加工厂在破碎前还将它在1000℃温度下进行煅烧。这是由于砂岩或石英岩的主要矿物组成是石英，而石英有多种变体，随着温度的变化将发生晶形转变，同时伴随着体积的突然变化，使砂岩或石英岩内部产生许多裂纹，因此，煅烧后的砂岩、石英岩容易破碎，既提高了破碎效率，又可减少设备磨损。煅烧后的砂岩或石英岩虽然便于破碎加工，但是要耗用燃料，增加生产费用，而且小块的岩石不易煅烧，矿石不能充分利用，因此，有许多加工厂采用直接破碎和粉碎砂岩或石英岩。

结块的纯碱、芒硝通常用笼形碾进行粉碎。对含黏土杂质较多的原料，在破碎前应先用水冲洗干净，干燥后再进行破碎。

原料大多采用自然干燥方法来解决物料含水量偏高问题。

2.4.3　原料的筛分

2.4.3.1　原料筛分的原因

原料的粒度组成与配合料熔化的关系极其密切，如果各种原料粒度组成和相互间的粒度级配合理，将显示出许多优点。

（1）可使原料化学成分波动降到最低限度

要求原料粒度合理，仅控制粒级的上限是远远不够的，还要控制0.108mm（150目）以下的超细粉含量。在同一种原料的不同粒级中，特别是0.108mm（150目）以下的超细粉中，其化学成分含量差异相当大，尤其是粒级越细，铁氧化物和重矿物含量呈大幅增长趋势。超细粉含量高，其表面能增大，表面吸附和凝聚效应增大，当原料混合时，容易发生结团现象。此外，超细粉过多，粒度差过大，将加剧配合料在运输、卸料、储存过程中因受振动等影响而与粗级别颗粒间产生强烈的离析，并且在运输过程和熔制过程中，会产生飞料扬尘，不仅使得进入熔窑的配合料化学成分处于极不稳定状态，而且极易加速堵塞蓄热室格子体，缩短熔窑使用寿命。

（2）可使配合料均匀度达到最佳状态

原料在混合过程中，配合料均匀度和最佳混合时间与原料的粒度大小及粒度均匀性有极大关系。各种原料相互间的粒度分布均匀，才能使配合料的分层降低到最低程度，使配合料均匀度处于最佳状态。试验证明，纯碱和硅砂两种原料混合物的平均粒径比为0.8时，混合物分层的程度最小，反之分层严重。因重质纯碱粒度分布与硅砂粒度分布都处于0.1～0.6mm，所以分层就小，而轻质纯碱粒度分布与硅砂粒度分布差别很大，用轻质纯碱做玻璃原料，混合时容易结团，难以混合均匀，这就是制备优质玻璃配合料要使用重质纯碱的主要原因之一。

（3）可提高玻璃熔化速度和玻璃质量

如果硅砂中的颗粒过大，会延长玻璃的熔制时间，增加能耗。实验证明，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粒径的硅砂所需的时间少3/4左右。粒度过大，不仅会严重影响熔制速度，而且会在玻璃板面产生结石和线道缺陷。

如果配合料中各种原料粒级组成合理，粒径匹配，其熔化速度与粒径几乎成直线关系，因此，对原料中的粗粒级含量必须严格控制。

如果硅砂中超细粉过多：①形成玻璃的同时带入难以逸出的微泡，影响澄清；②带进氧化铁使玻璃着色，影响透明度；③由于超细粉越细，带进难以熔化的重质矿物越多（超细粉带进的重质矿物比非超细粉平均高5～20倍），增加了玻璃板面上出现难熔重矿物结石的概率。

所以，各种块状原料经粉碎后必须按粒度技术指标进行筛分，将杂质、大颗粒和超细粉分离出去，使物料具有适宜的颗粒组成，以保证配合料混合均匀、避免分层、减少着色物和难熔物。不同的原料有不同的粒度要求，配合料中各原料应有一定的粒度比，一般是以物料的颗粒质量相近为宜，难熔化的原料其粒度应适当细些。

2.4.3.2　各种原料筛分的颗粒度控制

对太阳能压延玻璃来说，各原料筛分后应符合配料要求的粒度。

① 硅砂颗粒度按表2-22控制（中国标准筛网，下同）。

硅砂中含有铬铁矿、赤铁矿、蓝晶石、硅线石、锆英石、尖晶石、红柱石、刚玉等难熔重矿物，其粒度不得大于0.09mm（180目）。

表2-22　硅砂颗粒度控制表

② 方解石（石灰石）颗粒度按表2-23要求控制。

表2-23　方解石（石灰石）颗粒度控制表

③ 白云石颗粒度按表2- 24要求控制。

表2-24　白云石颗粒度控制表

目前采用较大粒径的白云石、方解石（石灰石）是一种趋势。这是由于：a.在配合料熔化的低温阶段，大粒径白云石、方解石（石灰石）能阻滞碳酸盐分解和碳酸复盐的生成，而且对初生液相偏硅酸钠Na₂O·SiO₂和Na₂O·2SiO₂的润湿性差，所以初生液相能顺利通过大颗粒白云石、方解石（石灰石）之间的缝隙，对硅砂均匀润湿包围，进一步加大硅酸盐反应的速率；相反，如果白云石、方解石（石灰石）粒度细，会阻碍初生液相对硅砂颗粒的润湿包围，降低硅酸盐反应速率。b.在熔化高温阶段，粗粒白云石、方解石（石灰石）急剧分解，放出大量二氧化碳气体，虽然有利于玻璃液的均化和澄清，但对熔窑池壁会造成一定影响。

④ 长石颗粒度按表2-25要求控制。

表2-25　低铁长石颗粒度控制表

厂内干法加工的原料一般只控制原料粒度的上限，对于小颗粒部分原则上不作分离。厂外加工的原料，到厂后过筛的目的并不是对其粒度进行控制，而是为了除去杂草、石块、泥块等外来夹杂物。

2.4.3.3　常用的筛分设备简介

太阳能压延玻璃厂常用的筛分设备有平面摇筛、振动筛和六（八）角筛。

平面摇筛通常用曲柄连杆机构传动，带动筛框和筛面沿一定方向作往复运动，它的结构简单，运行平稳，噪声小，安装高度小，容易检修。但是，摇筛的动力不平衡现象难以消除，振动较大，不易密闭收尘。平面摇筛适用于筛分含水量较高的物料，如硅砂等。

振动筛的最大特点是物料的振动方向与筛面互相垂直或接近垂直。由于筛面的上下振动，加剧了物料颗粒之间、物料颗粒与筛面之间的相对运动，因此有利于筛分，筛分效率较高。振动筛的适用范围很广，可以用于细颗粒的筛分，也可以用于中粗颗粒的筛分，还能筛分某些黏性的或潮湿的物料。振动筛的筛分能力大，动力消耗小，粉尘少，结构简单易于密闭，操作维护也比较方便。

六角筛（或八角筛）是筒形筛的一种，它是以筒形筛面作旋转运动的筛分机械，物料在筒内由于摩擦力的作用而被带到一定高度，然后因重力作用向下滚动，随之又被带起，这样，随着筛面的匀速转动而不停地进行筛分。六角筛的筒体筛面是倾斜5°～11°安装的，物料在筛分过程中还要沿轴向下移动（从加料端移向卸料端），在筛分过程中，细颗粒（筛下物）通过筛孔漏下，粗颗粒（筛上物）在末端卸料口被收集。六角筛的特点是工作比较平稳，振动小，易于密闭收尘，使用年限较长，检修和维护都比较方便。但是，六角筛的筛分效率较低，筛孔易堵塞，不适合筛分含水量高的黏性物料。

在筛分操作过程中常见的问题是，在筛下物（粉料）中有大颗粒物料和筛孔堵塞现象。前者往往是由于筛网有漏洞或筛上物的排出发生故障，使大颗粒的筛上物落入粉料而造成的；后者则是因物料的含水量过大或黏结性太强而造成的。因此，必须控制物料的水分，含水量过大的物料应预先干燥，对筛网勤加清除保持通畅，经常检查粉料的粒度，保证筛分质量和筛分效率。

2.4.4　原料的除铁

在玻璃原料加工过程中，由于机械设备的磨损和金属铁件如铁钉、螺帽、焊条等的混入，都会使玻璃着黄绿色，降低玻璃的透明度，影响玻璃的质量。此外，原料中混入的铁质零部件还会影响机械设备的安全运转，因此，对原料进行除铁处理是非常必要的。

原料除铁一般有水力分离、筛分、浮选、磁选等。水力分离、筛分主要是除去硅质原料中含铁较多的黏土杂质、含铁的重矿物和原料的表面含铁层；浮选是利用各种矿物颗粒表面润湿性的不同，在浮选剂的作用下，通入空气，使空气与浮选剂所形成的泡沫吸附在有害杂质的表面，从而将有害杂质漂浮分离出去；磁选是利用磁性把原料中的含铁矿物和机械铁件除去，由于含铁矿物和机械铁件磁性的不同，选用不同强度的磁场就可以将它们吸引去除，一般采用滚轮磁选机、悬挂式电磁铁、振动磁选机等。