2.4　玻璃原片原料的加工

對太陽能壓延玻璃生產(chǎn)來說，除純堿、氧化鋁、芒硝、復(fù)合澄清劑等化工原料進(jìn)廠后可過篩直接使用外，其他礦物原料均需將塊狀的天然原料加工成粒度合格的粉料后方可使用。

2.4.1　原料加工工藝流程

原料的加工一般有廠外加工和廠內(nèi)加工兩種。所謂廠外加工，就是在玻璃廠區(qū)以外的區(qū)域?qū)m用于玻璃使用的各種原料進(jìn)行破碎、粉碎、篩分等加工后，以合格粉料形式進(jìn)廠；廠內(nèi)加工就是在玻璃廠區(qū)內(nèi)將以塊料進(jìn)廠的各種原料進(jìn)行破碎、粉碎、篩分等加工后，使其成為可使用的粉料。

原料加工有濕法加工和干法加工兩種。一般濕法加工多用于硅質(zhì)原料的廠外加工；干法加工多用于在廠內(nèi)對硅質(zhì)原料和白云石、石灰石的塊料加工。為了減少廠內(nèi)粉塵污染，目前大多數(shù)的工廠采用廠外加工生產(chǎn)的原料。

2.4.1.1　濕法加工

根據(jù)原料的形狀、類別和外在情況，可采取以下幾種濕法加工工藝。

濕法加工工藝流程一：大于300mm以上的大塊石英巖、砂巖原礦→（煅燒）→灑水→顎式破碎機(jī)破碎成20～100mm左右的中塊→反擊破碎機(jī)中碎→棒磨機(jī)或石輪碾粉碎→強(qiáng)磁棒或電磁除鐵→水力分級(jí)→堆場脫水自然干燥→袋裝或散裝進(jìn)廠→篩分→均化→配料倉→使用。

濕法加工工藝流程二：天然石英原砂或天然海砂（原砂）進(jìn)廠后堆存于原砂堆場，利用輪式裝載機(jī)定時(shí)定量進(jìn)入加有格篩的原砂池；原砂加水稀釋后采用渣漿泵輸送至脫泥斗濃縮、脫泥；脫泥斗沉砂自流進(jìn)入受阻沉降機(jī)，在上升水流的作用下進(jìn)行粗粒分級(jí)；受阻沉降機(jī)大于0.63mm的沉砂（粗砂）從設(shè)備底部排料口排出并返回濕式溢流型棒磨機(jī)磨礦；磨礦產(chǎn)品排入原砂池形成閉路系統(tǒng)。受阻沉降機(jī)將小于0.63mm的細(xì)砂以溢流形式流入砂漿儲(chǔ)礦斗脫泥、濃縮；砂漿儲(chǔ)礦斗沉砂進(jìn)入水力分級(jí)機(jī)進(jìn)行細(xì)粒分級(jí)；小于0.1mm的超細(xì)砂以溢流形式流出選礦車間進(jìn)入細(xì)砂沉淀池沉淀，并利用輪式裝載機(jī)定期將沉淀后的細(xì)砂運(yùn)至細(xì)砂堆場堆存。顆粒度在0.63～0.1mm的沉砂排入砂漿池并加水稀釋，然后采用渣漿泵輸送至六路礦漿分配器，均勻分配給四路礦漿分配器；經(jīng)四路礦漿分配器分配后流入螺旋溜槽進(jìn)行第一次重選；第一次重選精砂自流入第二層螺旋溜槽進(jìn)行第二次重選；第二次重選精砂自流入第三層螺旋溜槽進(jìn)行第三次重選；第三次重選精砂流入脫泥斗脫水、濃縮；脫泥斗沉砂進(jìn)入脫水篩脫水；脫水后的濕砂（水分含量<10%）進(jìn)入裝有電子皮帶秤的皮帶輸送機(jī)稱量并運(yùn)往砂庫；送至砂庫的濕砂采用可逆配倉帶式輸送機(jī)將其有規(guī)律的堆存于砂庫內(nèi)；經(jīng)一定時(shí)間的脫水、晾干后成為最終精砂，以備原料車間配料使用。選礦車間的所有泥水流入濃縮池沉淀處理，三次重選的難熔重礦物及尾砂自流入尾礦沉淀池沉淀脫水，與尾礦一起運(yùn)至尾礦堆場堆存。

濕法加工工藝流程三：由于脈石英礦的儲(chǔ)藏性質(zhì)決定了開采時(shí)礦石多含有泥土，加之對脈石英的品質(zhì)要求也較石英巖和砂巖高，所以在加工成粉料前一定要對脈石英礦表面進(jìn)行清洗，其加工工藝流程一般如下：

大于300mm以上的大塊脈石英原礦→沖洗脫泥→顎式破碎機(jī)破碎成20～150mm的中塊→再次沖洗表面→皮帶輸送到石輪碾粉碎→強(qiáng)磁棒或電磁除鐵→水力分級(jí)成不同粒度的硅砂→不同粒度的硅砂在各自的堆場脫水、自然干燥→包裝或散裝運(yùn)輸進(jìn)廠→個(gè)別大顆粒篩分→均化→皮帶輸送至配料倉→稱量使用。

對于Fe₂O₃含量要求更低（小于0.03%）的脈石英粉，除要人工手選出品相較佳的脈石英外，還要在上述工藝基礎(chǔ)上經(jīng)過以下程序處理：

堆場自然干燥的脈石英粉→皮帶輸送→經(jīng)過5～6級(jí)加藥浮選→對浮選后的脈石英粉進(jìn)行2～3道純水沖洗，以清洗掉其表面的殘余藥劑→篩網(wǎng)過濾→將砂以水力形式通過管道輸送到脫水砂庫→自然脫水干燥至含水率3%以下→成品裝袋入庫→運(yùn)輸?shù)绞褂脝挝弧?/p>

如果用石英巖來作為超白太陽能壓延玻璃原料，當(dāng)加工出的硅砂Fe₂O₃含量在0.1%～
0.12%時(shí)，也可按上述方法對其進(jìn)行藥劑浮選加工，使其Fe₂O₃含量降到0.05%左右。

由于以前玻璃廠硅質(zhì)原料的顆粒度都控制在0.1mm以上，所以，石英巖和砂巖加工過程中10%～20% 0.1mm的細(xì)粉大多排放到荒山野外，白白扔掉，不僅造成資源浪費(fèi)，而且造成白色砂塵污染。隨著濕法加工技術(shù)的日益成熟，通過水力分級(jí)，在生產(chǎn)過程中對硅砂有目的地分選，用于不同的行業(yè)，提高了硅砂的綜合利用率。例如，太陽能壓延玻璃生產(chǎn)使用0.1～0.5mm的硅質(zhì)顆粒，不使用的0.1mm以下的細(xì)粉經(jīng)過再次加工，可作為硅微粉添加劑使用在輕工行業(yè)、化工行業(yè)、橡膠行業(yè)和陶瓷行業(yè)。

2.4.1.2　干法加工

當(dāng)各種原料采用大塊（＞100mm）或中塊（20～100mm）方式進(jìn)廠時(shí)，一般在廠內(nèi)使用干法加工工藝流程。

干法加工工藝流程為：砂巖、白云石、石灰石、長石→破碎→斗式提升機(jī)→初篩→中碎→提升機(jī)→粉碎→斗式提升機(jī)→電磁除鐵→篩分→斗式提升機(jī)→配料倉→稱量使用。

干法加工存在小于0.1mm的超細(xì)粉過多（約占25%～35%），加工過程粉塵過大，危害工人身體健康等缺點(diǎn)，所以，不提倡在廠內(nèi)使用干法加工工藝。

若硅砂、白云石、石灰石、長石采用合格粉料進(jìn)廠的，可省去粉碎流程，經(jīng)過堆放均化、簡單篩分后，直接提升到配料倉，進(jìn)入使用階段。

對純堿和芒硝通常采用以下方式上料：純堿、芒硝→籠形碾（粉碎）→斗式提升機(jī)→六角篩→斗式提升機(jī)→配料倉→稱量使用。

若兩種原料共用一個(gè)打料系統(tǒng)，換料時(shí)由原料車間操作工先把系統(tǒng)打掃干凈再頂料，待相關(guān)人員檢查合格后才能打料。

由于干法加工塊狀原料時(shí)，成品中超細(xì)粉含量過高，造成粉塵飛揚(yáng)，所以，在干法加工過程中，為了保證操作人員的身體健康，減少生產(chǎn)車間內(nèi)部粉塵濃度，除應(yīng)采取除塵設(shè)施及密封等措施外，在不影響生產(chǎn)操作和熔化質(zhì)量的前提下，塊料加工過程中可適量加一定的水分，含水率控制在（0.5±0.15） %，但粉料不允許加水。

2.4.2　原料的破碎與粉碎

通常將大塊物料加工成小塊物料的過程稱為破碎，將小塊物料加工成細(xì)粉的過程稱為粉碎。原料的破碎與粉碎根據(jù)原料的硬度、塊度和需要粉碎的程度選擇不同形式的加工流程和機(jī)械設(shè)備。

一般大塊物料用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，然后用錘式破碎機(jī)或圓錐破碎機(jī)或?qū)伷扑闄C(jī)進(jìn)行粉碎，就能制得粒度符合要求的粉狀原料。

對于硬度較大的砂巖、石英巖，有些加工廠在破碎前還將它在1000℃溫度下進(jìn)行煅燒。這是由于砂巖或石英巖的主要礦物組成是石英，而石英有多種變體，隨著溫度的變化將發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，同時(shí)伴隨著體積的突然變化，使砂巖或石英巖內(nèi)部產(chǎn)生許多裂紋，因此，煅燒后的砂巖、石英巖容易破碎，既提高了破碎效率，又可減少設(shè)備磨損。煅燒后的砂巖或石英巖雖然便于破碎加工，但是要耗用燃料，增加生產(chǎn)費(fèi)用，而且小塊的巖石不易煅燒，礦石不能充分利用，因此，有許多加工廠采用直接破碎和粉碎砂巖或石英巖。

結(jié)塊的純堿、芒硝通常用籠形碾進(jìn)行粉碎。對含黏土雜質(zhì)較多的原料，在破碎前應(yīng)先用水沖洗干凈，干燥后再進(jìn)行破碎。

原料大多采用自然干燥方法來解決物料含水量偏高問題。

2.4.3　原料的篩分

2.4.3.1　原料篩分的原因

原料的粒度組成與配合料熔化的關(guān)系極其密切，如果各種原料粒度組成和相互間的粒度級(jí)配合理，將顯示出許多優(yōu)點(diǎn)。

（1）可使原料化學(xué)成分波動(dòng)降到最低限度

要求原料粒度合理，僅控制粒級(jí)的上限是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要控制0.108mm（150目）以下的超細(xì)粉含量。在同一種原料的不同粒級(jí)中，特別是0.108mm（150目）以下的超細(xì)粉中，其化學(xué)成分含量差異相當(dāng)大，尤其是粒級(jí)越細(xì)，鐵氧化物和重礦物含量呈大幅增長趨勢。超細(xì)粉含量高，其表面能增大，表面吸附和凝聚效應(yīng)增大，當(dāng)原料混合時(shí)，容易發(fā)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。此外，超細(xì)粉過多，粒度差過大，將加劇配合料在運(yùn)輸、卸料、儲(chǔ)存過程中因受振動(dòng)等影響而與粗級(jí)別顆粒間產(chǎn)生強(qiáng)烈的離析，并且在運(yùn)輸過程和熔制過程中，會(huì)產(chǎn)生飛料揚(yáng)塵，不僅使得進(jìn)入熔窯的配合料化學(xué)成分處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，而且極易加速堵塞蓄熱室格子體，縮短熔窯使用壽命。

（2）可使配合料均勻度達(dá)到最佳狀態(tài)

原料在混合過程中，配合料均勻度和最佳混合時(shí)間與原料的粒度大小及粒度均勻性有極大關(guān)系。各種原料相互間的粒度分布均勻，才能使配合料的分層降低到最低程度，使配合料均勻度處于最佳狀態(tài)。試驗(yàn)證明，純堿和硅砂兩種原料混合物的平均粒徑比為0.8時(shí)，混合物分層的程度最小，反之分層嚴(yán)重。因重質(zhì)純堿粒度分布與硅砂粒度分布都處于0.1～0.6mm，所以分層就小，而輕質(zhì)純堿粒度分布與硅砂粒度分布差別很大，用輕質(zhì)純堿做玻璃原料，混合時(shí)容易結(jié)團(tuán)，難以混合均勻，這就是制備優(yōu)質(zhì)玻璃配合料要使用重質(zhì)純堿的主要原因之一。

（3）可提高玻璃熔化速度和玻璃質(zhì)量

如果硅砂中的顆粒過大，會(huì)延長玻璃的熔制時(shí)間，增加能耗。實(shí)驗(yàn)證明，硅砂的熔化時(shí)間與其粒徑成正比，粒度粗，熔化時(shí)間長，粒度細(xì)，熔化時(shí)間短，熔化0.4mm粒徑硅砂所需的時(shí)間要比熔化0.8mm粒徑的硅砂所需的時(shí)間少3/4左右。粒度過大，不僅會(huì)嚴(yán)重影響熔制速度，而且會(huì)在玻璃板面產(chǎn)生結(jié)石和線道缺陷。

如果配合料中各種原料粒級(jí)組成合理，粒徑匹配，其熔化速度與粒徑幾乎成直線關(guān)系，因此，對原料中的粗粒級(jí)含量必須嚴(yán)格控制。

如果硅砂中超細(xì)粉過多：①形成玻璃的同時(shí)帶入難以逸出的微泡，影響澄清；②帶進(jìn)氧化鐵使玻璃著色，影響透明度；③由于超細(xì)粉越細(xì)，帶進(jìn)難以熔化的重質(zhì)礦物越多（超細(xì)粉帶進(jìn)的重質(zhì)礦物比非超細(xì)粉平均高5～20倍），增加了玻璃板面上出現(xiàn)難熔重礦物結(jié)石的概率。

所以，各種塊狀原料經(jīng)粉碎后必須按粒度技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行篩分，將雜質(zhì)、大顆粒和超細(xì)粉分離出去，使物料具有適宜的顆粒組成，以保證配合料混合均勻、避免分層、減少著色物和難熔物。不同的原料有不同的粒度要求，配合料中各原料應(yīng)有一定的粒度比，一般是以物料的顆粒質(zhì)量相近為宜，難熔化的原料其粒度應(yīng)適當(dāng)細(xì)些。

2.4.3.2　各種原料篩分的顆粒度控制

對太陽能壓延玻璃來說，各原料篩分后應(yīng)符合配料要求的粒度。

① 硅砂顆粒度按表2-22控制（中國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)，下同）。

硅砂中含有鉻鐵礦、赤鐵礦、藍(lán)晶石、硅線石、鋯英石、尖晶石、紅柱石、剛玉等難熔重礦物，其粒度不得大于0.09mm（180目）。

表2-22　硅砂顆粒度控制表

② 方解石（石灰石）顆粒度按表2-23要求控制。

表2-23　方解石（石灰石）顆粒度控制表

③ 白云石顆粒度按表2- 24要求控制。

表2-24　白云石顆粒度控制表

目前采用較大粒徑的白云石、方解石（石灰石）是一種趨勢。這是由于：a.在配合料熔化的低溫階段，大粒徑白云石、方解石（石灰石）能阻滯碳酸鹽分解和碳酸復(fù)鹽的生成，而且對初生液相偏硅酸鈉Na₂O·SiO₂和Na₂O·2SiO₂的潤濕性差，所以初生液相能順利通過大顆粒白云石、方解石（石灰石）之間的縫隙，對硅砂均勻潤濕包圍，進(jìn)一步加大硅酸鹽反應(yīng)的速率；相反，如果白云石、方解石（石灰石）粒度細(xì)，會(huì)阻礙初生液相對硅砂顆粒的潤濕包圍，降低硅酸鹽反應(yīng)速率。b.在熔化高溫階段，粗粒白云石、方解石（石灰石）急劇分解，放出大量二氧化碳?xì)怏w，雖然有利于玻璃液的均化和澄清，但對熔窯池壁會(huì)造成一定影響。

④ 長石顆粒度按表2-25要求控制。

表2-25　低鐵長石顆粒度控制表

廠內(nèi)干法加工的原料一般只控制原料粒度的上限，對于小顆粒部分原則上不作分離。廠外加工的原料，到廠后過篩的目的并不是對其粒度進(jìn)行控制，而是為了除去雜草、石塊、泥塊等外來夾雜物。

2.4.3.3　常用的篩分設(shè)備簡介

太陽能壓延玻璃廠常用的篩分設(shè)備有平面搖篩、振動(dòng)篩和六（八）角篩。

平面搖篩通常用曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，帶動(dòng)篩框和篩面沿一定方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它的結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，安裝高度小，容易檢修。但是，搖篩的動(dòng)力不平衡現(xiàn)象難以消除，振動(dòng)較大，不易密閉收塵。平面搖篩適用于篩分含水量較高的物料，如硅砂等。

振動(dòng)篩的最大特點(diǎn)是物料的振動(dòng)方向與篩面互相垂直或接近垂直。由于篩面的上下振動(dòng)，加劇了物料顆粒之間、物料顆粒與篩面之間的相對運(yùn)動(dòng)，因此有利于篩分，篩分效率較高。振動(dòng)篩的適用范圍很廣，可以用于細(xì)顆粒的篩分，也可以用于中粗顆粒的篩分，還能篩分某些黏性的或潮濕的物料。振動(dòng)篩的篩分能力大，動(dòng)力消耗小，粉塵少，結(jié)構(gòu)簡單易于密閉，操作維護(hù)也比較方便。

六角篩（或八角篩）是筒形篩的一種，它是以筒形篩面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的篩分機(jī)械，物料在筒內(nèi)由于摩擦力的作用而被帶到一定高度，然后因重力作用向下滾動(dòng)，隨之又被帶起，這樣，隨著篩面的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而不停地進(jìn)行篩分。六角篩的筒體篩面是傾斜5°～11°安裝的，物料在篩分過程中還要沿軸向下移動(dòng)（從加料端移向卸料端），在篩分過程中，細(xì)顆粒（篩下物）通過篩孔漏下，粗顆粒（篩上物）在末端卸料口被收集。六角篩的特點(diǎn)是工作比較平穩(wěn)，振動(dòng)小，易于密閉收塵，使用年限較長，檢修和維護(hù)都比較方便。但是，六角篩的篩分效率較低，篩孔易堵塞，不適合篩分含水量高的黏性物料。

在篩分操作過程中常見的問題是，在篩下物（粉料）中有大顆粒物料和篩孔堵塞現(xiàn)象。前者往往是由于篩網(wǎng)有漏洞或篩上物的排出發(fā)生故障，使大顆粒的篩上物落入粉料而造成的；后者則是因物料的含水量過大或黏結(jié)性太強(qiáng)而造成的。因此，必須控制物料的水分，含水量過大的物料應(yīng)預(yù)先干燥，對篩網(wǎng)勤加清除保持通暢，經(jīng)常檢查粉料的粒度，保證篩分質(zhì)量和篩分效率。

2.4.4　原料的除鐵

在玻璃原料加工過程中，由于機(jī)械設(shè)備的磨損和金屬鐵件如鐵釘、螺帽、焊條等的混入，都會(huì)使玻璃著黃綠色，降低玻璃的透明度，影響玻璃的質(zhì)量。此外，原料中混入的鐵質(zhì)零部件還會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，對原料進(jìn)行除鐵處理是非常必要的。

原料除鐵一般有水力分離、篩分、浮選、磁選等。水力分離、篩分主要是除去硅質(zhì)原料中含鐵較多的黏土雜質(zhì)、含鐵的重礦物和原料的表面含鐵層；浮選是利用各種礦物顆粒表面潤濕性的不同，在浮選劑的作用下，通入空氣，使空氣與浮選劑所形成的泡沫吸附在有害雜質(zhì)的表面，從而將有害雜質(zhì)漂浮分離出去；磁選是利用磁性把原料中的含鐵礦物和機(jī)械鐵件除去，由于含鐵礦物和機(jī)械鐵件磁性的不同，選用不同強(qiáng)度的磁場就可以將它們吸引去除，一般采用滾輪磁選機(jī)、懸掛式電磁鐵、振動(dòng)磁選機(jī)等。