2.5　配料表手工計算

新建玻璃生產線在投產之初、進廠原料成分有較明顯變化、因生產中某些原因需要調整玻璃成分或進行工藝參數調整時，就需要重新計算配料表，所以，配料表的計算在生產中是經常性的工作。

配料表計算有手工計算和計算機程序計算兩種，它們都是依據已知條件計算出100kg或1000kg玻璃液所需各種原料的干基數量，填入配料成分表中，然后再據此計算出供稱量用的配料單，通過配料單進行配料。

手工計算配料表工作量大，計算周期長，而且計算過程容易出錯；計算機計算配料表不僅方便快捷，而且結果準確可靠，所以，大多數的工廠已用計算機取代手工計算配料表。由于手工計算配料表是基礎，加之一些條件較差的工廠仍在使用手工計算配料表，因此，本書在此仍做較詳細的介紹。計算機計算配料表利用安裝在計算機上已編好的計算程序，使用時只要輸入各種原料成分和已確定的工藝參數，在很短的時間內就可計算出配料表，在此不再贅述。

2.5.1　手工計算配料表條件

（1）玻璃成分（配方）

玻璃成分設計是一項非常重要而復雜的工作，首先，在理論上它涉及玻璃形成的結構狀態、玻璃形成相圖、成分和性質與結構的關系等方面，可定性地為玻璃成分設計指出方向；其次，在實際生產中它涉及獲得原料的難易程度、生產線的熔化、成形、退火工藝條件、玻璃性能要求、制造成本高低等因素。一旦玻璃成分確定后，沒有特殊原因，往往長期固定不變。

（2）原料成分

化驗室事先對各種要使用的原料進行化驗分析，確認符合技術指標要求，其結果作為計算配料成分表的重要依據。

（3）配料參數

① 純堿飛散率。純堿飛散率是指純堿在配料、混合、輸送及窯內熔化時所飛散的損失量占純堿用量的百分數。即：

純堿飛散率 （%） = （純堿飛散量/純堿總用量） ×100%　　　

=［純堿飛散量/ （純堿用量+純堿飛散量）］×100%

純堿飛散率是一個經驗數據。根據使用輕質純堿和重質純堿的不同，純堿飛散率也不相同，一般輕質純堿飛散率高一些，約1.0%～2.0%，重質純堿飛散率低一些，約0.25%～0.3%。

② 芒硝含率。芒硝含率在我國有兩種定義，第一種是芒硝引入玻璃中的Na₂O占芒硝與純堿引入玻璃中Na₂O之和的百分數，即：

芒硝含率 （%） =［芒硝中Na₂O量/ （芒硝中Na₂O量+純堿中Na₂O量）］×100%

第二種是芒硝引入玻璃中的Na₂O占玻璃中Na₂O總含量的百分數，即：

芒硝含率 （%） =［芒硝中Na₂O量/ （玻璃中Na₂O總含量）］×100%

大多數廠家采用第二種方式計算芒硝含率。

以前芒硝含率隨熔化要求不同而改變，控制在2.5%～4.5%，但是，考慮到芒硝對熔窯耐火材料有較強的侵蝕作用，并易引起蓄熱室格子體的堵塞，同時會從煙囪中排放出大量有害氣體二氧化硫，所以，對窯齡要求較長的生產線，并考慮到環境保護的要求，保證熔制條件的情況下，建議芒硝含率按2.0%～2.5%控制。

③ 碳粉含率。碳粉含率是指由煤粉引入的固定碳（C）量占芒硝引入的Na₂SO₄量的百分數。即：

碳粉含率（%）=［（煤粉用量×煤粉含碳量） /芒硝中Na₂SO₄量］ ×100%

碳粉作為還原劑引入，它的用量與芒硝用量和窯內氣氛有關，碳粉含率一般控制在芒硝用量的3.0%～5.0%（目前一些生產線在配料時取消了碳粉）。

④ 碎玻璃（熟料）含率。碎玻璃含率是指在配料時碎玻璃摻入量占總配合料量的百分數。即：

碎玻璃含率 （%） =［碎玻璃量/ （生料量+碎玻璃量）］ ×100%

碎玻璃摻入量根據熔化條件和碎玻璃儲存量調節，正常情況下控制在15%～20%。

2.5.2　配料表的手工計算

配料表分大料表（配料成分表）和小料表（配料稱量單）。

計算大料表時，假定原料為干燥狀態，按熔化100kg玻璃液所需各種原料的用量計算；小料表是依據大料表中原料的成分、混合機的大小及各種原料中的含水率，計算出每車混合料所需稱量的各種原料的用量。配料操作工根據小料表進行配料稱量。

下面以太陽能壓延玻璃生產線的配料為例進行計算演示。

2.5.2.1　大料表計算

2.5.2.1.1　已知條件

a. 設計的太陽能壓延玻璃成分如表2-26所示。

表2-26　太陽能壓延玻璃設計成分表

b. 即將使用的原料成分如表2-27所示。

表2-27　原料化學成分分析表

c. 配料參數。純堿飛散率=0.25%；芒硝含率=2.5%；碎玻璃含率=18%。

2.5.2.1.2　配料計算

一般向太陽能壓延玻璃中引入SiO₂的原料有低鐵海砂、低鐵硅砂（不同產地的硅質原料）；引入Al₂O₃的原料有氧化鋁、氫氧化鋁和低鐵長石。通常使用其中的一種即可滿足玻璃成分需要，但有時由于原料供應、成分含量、制造成本、玻璃質量等問題，需要同時使用兩種原料進行配料。

為了說明問題，下面對配料計算進行案例演示。

（1）原料用量初步計算

① 硅砂和氧化鋁用量初步計算

設硅砂用量為x（kg），氧化鋁用量為у（kg），根據表2-26和表2-27列出二元一次方程式：

SiO₂：0.995x+0.00012у=72.35

Al₂O₃：0.001x+0.9867у=0.95

解方程得：

x=72.7135（kg）；у=0.56（kg）

根據表2-27計算出由硅砂和氧化鋁引入玻璃中各氧化物的量，見表2-28。

表2-28　由硅砂和氧化鋁引入玻璃中各氧化物的量　單位：kg　　

② 方解石和白云石用量初步計算

方解石和白云石主要向玻璃中引入CaO 和MgO。

設方解石用量為x（kg），白云石用量為y（kg），根據表2-26和表2-27及由硅砂、氧化鋁原料引入的CaO、MgO量（見表2-28），列出方程式：

CaO：0.5506x+0.3115y=8.82

MgO：0.005x+0.2115y=3.74

解方程得：

x=6.0962（kg）；y=17.5391（kg）

根據表2-27，進而計算出由方解石和白云石引入玻璃中各氧化物的量，見表2-29。

表2-29　由方解石和白云石引入玻璃中各氧化物的量　單位：kg　　

③ 芒硝用量的計算

根據芒硝含率（%）=［芒硝中Na₂O/ （芒硝中Na₂O+純堿中Na₂O+硝酸鈉中Na₂O）］×
100%=［芒硝中Na₂O/ （總Na₂O -芒硝、純堿和硝酸鈉之外原料引入的Na₂O）］ ×100%

得出：

芒硝用量= （總Na₂O-芒硝、純堿和硝酸鈉之外原料引入的Na₂O） ×
芒硝含率÷芒硝中Na₂O%

已知芒硝含率為2.5%，所以：

芒硝用量= （13.70-0） ×2.5%÷43.22%=0.7925（kg）

根據表2-27計算出由芒硝引入玻璃中各氧化物的量，見表2-30。

表2-30　由芒硝引入玻璃中各氧化物的量　單位：kg　　

④ 硝酸鈉用量計算

太陽能壓延玻璃通常使用氧化銻粉做澄清劑，使用氧化銻時須加入硝酸鈉做氧化劑。硝酸鈉用量一般為氧化銻粉的4～8倍或為芒硝用量的0.9～1.6倍。本案例按芒硝用量的1.2倍計算。

硝酸鈉用量=0.7925×1.2 =0.951（kg）

根據表2-27計算出由硝酸鈉引入玻璃中各氧化物的量，見表2-31。

表2-31　由硝酸鈉引入玻璃中各氧化物的量　單位：kg　　

⑤ 純堿用量初步計算

純堿用量= （總Na₂O-純堿之外原料引入的Na₂O） ÷純堿中Na₂O%

=［13.70- （0.3425+0.3444）］ ÷58.20%=22.3593（kg）

⑥ 氧化銻用量計算

根據表2-26得知，三氧化二銻含量為0.20%，氧化銻粉用量計算如下：

氧化銻粉用量=0.20/0.995=0.201（kg）

以上計算均未考慮各原料次要成分的影響，應在得出上述數據后重新進行修正計算。

（2）原料用量修正計算

① 硅砂和氧化鋁用量的修正計算

由硅砂和氧化鋁以外的原料引入SiO₂、Al₂O₃的量見表2-32。

表2-32　由硅砂和氧化鋁以外的原料引入SiO₂、Al₂O₃的量　單位：kg　　

設硅砂用量為x（kg），氧化鋁用量為y（kg），列出二元一次方程式：

SiO₂：0.995x+0.00012y=72.35-0.0106

Al₂O₃：001x+0.9867y=0.95-0.0179

解方程得：

x=0.8333（kg）；y=72.7028（kg）

修正后，由硅砂和氧化鋁引入玻璃中各氧化物的量見表2-33。

表2-33　由硅砂和氧化鋁引入玻璃中各氧化物的量　單位：kg　　

② 方解石和白云石用量的修正

由方解石和白云石以外原料引入玻璃中的CaO和MgO的量見表2-34。

表2-34　方解石和白云石以外原料引入玻璃中的CaO和MgO的量　單位：kg　　

鑒于方解石和白云石以外原料引入玻璃中的CaO和MgO的量很少，可以忽略不計，故不做修正計算。

（3）原料用量精確修正計算

① 硅砂和氧化鋁用量的精確修正計算

鑒于硅砂和氧化鋁以外的原料引入SiO₂、Al₂O₃的數量與修正計算相同，不再做精確修正計算。

② 純堿用量修正計算

鑒于純堿以外原料引入玻璃中的Na₂O與初步計算相同，不再做修正計算。

③ 純堿飛散率計算

設純堿飛散量為x，根據公式：

純堿飛散率 （%） =純堿飛散量/ （純堿用量+純堿飛散量）

得：0.25%=x/ （22.3593+ x）

解得：x=0.056（kg）

④ 將上述計算結果匯總列入原料配料成分表（見表2-35）。

⑤ 原料配料成分表的微調

由于表2-35中實際玻璃成分Al₂O₃含量低于設計成分，Na₂O含量高于設計成分，故進行微調。

表2-35　原料配料成分表（初算）

Na₂O含量高出設計成分0.0326，取消純堿飛散量。

純堿用量中含Na₂O量：13.7326-0.0326=13.70（kg）。

計算出純堿用量：（13.70-0.3425-0.3444） ÷58.20%=22.3593（kg）。

Al₂O₃含量低于設計成分0.037，增加氧化鋁用量：0.037÷0.9867=0.0375（kg）。

計算出氧化鋁用量：0.8333+0.0375=0.8708（kg）。

⑥ 將上述微調結果填入表2-36，得出最終原料配料成分表。

表2-36　原料配料成分表（執行表）

⑦ 玻璃熔成率K的計算

表2-36中配合料的K= （100/121.5312） ×100=82.28%。

⑧ 配合料氣體率的計算

表2-36中配合料氣體率=［（121.5312-100） /121.5312］ ×100=17.72%。

化驗室人員應掌握各種原料使用情況，當原料成分有變化時，由化驗室提前計算出配料表并及時下達新的配料表。

2.5.2.2　配料稱量單的計算

上面計算出的原料配合料成分表只是知道了熔制100kg玻璃液所需各種原料的質量，而在實際生產中，因生產線混合機大小不同、原料含水率的波動等原因，配料量各不相同，因此，要根據原料配合料成分表計算出配料時各種原料的質量，即計算配料稱量單。

以表2-36原料配料成分表舉例計算配料稱量單如下。

已知各原料配料前的含水率如表2-37。

表2-37　原料配料前含水率表

每次進混合機混合的生料量為2500kg，碎玻璃摻入率為18%。

① 碎玻璃摻入量的計算

設碎玻璃摻入量為x，根據公式：

碎玻璃摻入量=碎玻璃摻入率× （生料量+碎玻璃摻入量）

列方程式：x=18%× （2500+x）

解方程得：x=548.78（kg）

② 各原料干基量的計算

根據公式：

干基量倍數=生料量/每100kg玻璃液需用生料干基量

計算出各干基量倍數：2500/121.5312=20.5708

根據干基量倍數20.5708和表2-36中每100kg玻璃液需用生料干基量，得出各原料的干基用量，見表2-38。

表2-38　原料干基用量表

③ 各原料濕基量的計算

根據公式：

濕基用量=干基用量/ （1-原料含水率）

計算出各原料濕基用量，將其填入配料稱量單，見表2-39。

④ 混合機加水量計算

為了使原料在混合機內充分混合，保證混合質量，一般在混合原料時要向混合機內加入一定量的熱水，加水量根據各原料帶入的含水量不同而有所差別。

表2-39　原料配料稱量單

計算公式：

加水量=原料干基用量/ （1-含水率） -原料濕基用量

設定配合料含水率為4.1%，將表2-39中的數據帶入公式得出加水量。

加水量=2500/ （1-4.1%） -2549.66=57.22（kg）

即要往混合機內加入57.22kg的熱水。

將上述各項計算結果填入配料通知單，見表2-40，交付原料控制室進行配料，完成配料計算。

表2-40　配料稱量通知單