玻璃工廠原料系統現狀及工藝優化

陳鵬 林學柱 崔新建

（1.秦皇島玻璃工業研究設計院有限公司 秦皇島 066000；2.彩虹（合肥）光伏有限公司 合肥 230000）

0 引言

隨著社會的發展與科技的進步，玻璃產業在近幾年迎來了迅猛的發展。在環保、節能減排、低碳排放等國家政策的嚴要求下，玻璃工廠的工藝技術將會面臨全新的挑戰。

原料系統主要由上料系統、配料系統、碎玻璃回收系統三部分組成，各個工藝環節的設計要布局合理，流程通暢；設備選型先進可靠，便于維修和管理。針對不同玻璃制品要有與之相對應的工藝技術要求。對鐵含量有嚴格要求的玻璃制品，在設計上要充分考慮除鐵措施，如：超白浮法玻璃、光伏壓延玻璃、硼硅玻璃、電子玻璃等特種玻璃制品。

1 上料系統

目前大部分玻璃工廠都是采用優質的合格粉料直接進廠，充分保證各種進廠原料的成分、粒度、水分符合工藝要求。

（1）石英砂

散裝石英砂一般在均化庫或者吊車庫中進行儲存和濾水脫水，保證入窯硅質原料的穩定性。均化庫是由斗提機或者皮帶機實現上料，再由耙砂機進行均勻取料，通過篩分系統送至原料車間料倉頂，工藝流程如圖1所示。吊車庫是通過斗提機或皮帶機實現上料，由抓斗式起重機進行取料，通過篩分系統送到原料車間料倉頂，工藝流程如圖2所示。兩種上料方式在進倉前都要進行除鐵處理。均化庫上料石英砂均化效果較好，且土建投資成本小。吊車庫相對來說土建投資成本大，均化效果相對較低，但是儲存料量要比均化庫大很多。

圖1 均化庫工藝流程

圖2 吊車庫工藝流程

（2）大宗原料

純堿、白云石、石灰石、長石等較大量的原料一般選擇合格粉料袋裝進廠，儲存在綜合原料庫中，使用時用叉車運至原料車間，經提升機提升后送入料倉。其中部分玻璃工廠為節約成本，白云石與石灰石原料采用塊料進廠，經破碎與篩分后，生產出合格粉料。

（3）小料

芒硝、煤粉等小料也為合格粉料袋裝進廠，儲存在綜合原料庫中，采用電梯與電動葫蘆兩種方式上料，人工倒入各配料倉。

2 配料系統

配料系統是原料系統中極其重要的一道工藝，各種原料的稱量與混合又是配料過程中最為關鍵的一環，配料的精度能夠直接影響到混合料的質量，甚至直接影響到玻璃成品的質量。

現階段自動配料系統采用工業計算機結合可編程序控制器的集中控制系統，對稱量、混合、輸送、加水、加汽等進行全面的自動控制和有效的診斷管理，人機對話方便，報警功能豐富，可顯示模擬配料線形象及生產狀態。校秤系統分為手動式校秤和自動式校秤，自動式校秤又分為機械式自動校秤和數字式自動校秤兩種。配料系統整體自動化控制通過PLC實現，根據配料成分表對各個稱量系統進行遠程實時控制，同時對各個設備實現有序的啟停聯鎖控制。但是我國整體的配料系統技術還存在一定的缺陷，配料精度低，設備性能不穩定，在長期連續工作的狀態下，設備的穩定性、可靠性不高。

3 碎玻璃回收系統

在玻璃生產過程中，除了加入混合料外，還需要再加入一定比例的碎玻璃，以加速配合料熔化和節能等。碎玻璃作為玻璃生產過程中的原料，其回收與利用也很重要。

現階段碎玻璃回收工藝主要有兩種方式，一是外購碎玻璃通過水洗除雜，儲存在碎玻璃堆場內，經鏟車運至斗提機內輸送進碎玻璃倉，經碎玻璃秤加入到原熔皮帶機上進入窯頭料倉；掰邊和落板產生的碎玻璃由地下皮帶機輸送至車間外部再回收利用，工藝流程如圖3所示。二是外購碎玻璃通過水洗除雜，儲存在碎玻璃庫內，經皮帶機倒運直接加入到碎玻璃料倉，經碎玻璃秤加入到原熔皮帶機上進入窯頭料倉；掰邊與落板產生的碎玻璃由地下皮帶機直接倒運到碎玻璃料倉，經碎玻璃秤加入到原熔皮帶機上進入窯頭料倉，工藝流程如圖4所示。這兩種回收工藝方式有水洗碎玻璃工藝耗水量大、生產的廢水處理成本昂貴、水洗車間工作環境差等缺點。

圖3 碎玻璃回收工藝一

圖4 碎玻璃回收工藝二

4 原料系統工藝優化

4.1 精細化設備的研發

目前國內玻璃機械設備精細化程度不高，高質量、高要求的精密設備還是以進口為主，造價成本昂貴。如配料系統的主要設備電磁振動給料機、螺旋輸送機以及混合機等在精度和穩定性上與阿維泰柯、SKAKO電磁振動給料機、威埃姆螺旋輸送機、TEKA混合機等進口設備還存在一定的差距。近幾年國內各大設備廠家已經開始致力于研發精細化設備，生產的新型混合機已經在某玻璃工廠投產使用，效果良好。

4.2 干法光學分選系統

隨著國家環保政策更加嚴厲和執法力度不斷加大，傳統的水洗碎玻璃工藝水處理難度大且污染環境，已經不符合環保的要求，干法光學分選工藝篩分清理的效果要明顯好于帶水操作，并且工作環境干凈、無污染，主要工藝流程見圖5。

圖5 廢玻璃光學分揀加工流程

該系統主要針對廢玻璃瓶、塑料等不利于自然分解，難以利用磁吸、震動篩選等方法分揀的可再生資源，裝配在智能化的分揀車間，對傳送帶上的目標進行識別、抓捕和分揀操作，由自動分揀控制平臺、視覺處理器、光學檢測設備、高精度氣槍等設備組成，是基于機器視覺的智能分揀系統的整體解決方案。該設備系統的運用改變了以往廢玻璃分揀過程中對于水洗的依賴，形成獨特的工藝路線，極大地提高了分揀效率，提高了分揀質量，徹底解決金屬、石子陶瓷、顏色、輕質有機物和粉塵的完全分離問題以及分揀過程中廢水處理的污染難題，同時大大解放了勞動力。

4.3 石英砂環保酸洗提純工藝

隨著玻璃工廠的規模越來越大以及太陽能光伏產業的迅猛發展，石英砂在玻璃原料中的需求也越來越大，由于超白玻璃對于石英砂的含鐵量有著嚴格的要求，在超白玻璃主要原料的設計上，要重點考慮引入SiO2的石英砂的鐵含量。

基于石英砂在原料系統中的重要性，秦皇島玻璃工業研究設計院有限公司研究并設計了一套配有石英砂環保酸洗提純工藝系統的玻璃工廠原料系統，石英砂經過環保酸洗提純工藝去除摻雜在石英砂內的雜質，得到高純超白的石英砂精品，再通過皮帶機倒運至原料車間石英砂料倉內。該系統不僅解決了玻璃工廠石英砂原料的配置問題，而且降低了常規石英砂倒運過程中產生的大量損耗，節約了運輸成本，避免了運輸過程中產生的雜質，保證了石英砂進倉前的質量。隨著光伏玻璃工廠以及超白玻璃工廠的大面積投產，在原料系統中石英砂環保酸洗提純工藝應用會越來越廣泛。

4.4 氣力輸送技術

傳統機械輸送方式在輸送過程中會產生大量的粉塵，嚴重影響工作環境。氣力輸送技術是一種借助空氣（或其他氣體）在密封管道內的流動來輸送固體物料的技術[1]，并在發達國家的原料輸送上已經得到了廣泛的應用。氣力輸送技術與傳統機械輸送技術對比見表1。

表1 氣力輸送技術與傳統機械輸送技術對比

我司在原料系統設計中應用氣力輸送技術，并在國內外項目中收到了良好的效果。氣力輸送技術將逐步取代傳統的輸送工藝設備。

4.5 自動化與智能化

隨著科技的不斷進步，工業自動化、智能化程度越來越受重視，行業專家提出了"智能制造是第四次工業革命"的說法。

工業企業人工成本不斷增加，工廠內的噪音、粉塵等環境因素造成的塵肺病等職業病也越來越多，工廠所承受的壓力變得越來越大，智能化工廠必將是各個行業發展的新方向。秦皇島玻璃工業研究設計院有限公司在原料系統中已經開始研究并實施無人值守的原料集中控制系統，針對石英砂上料系統設計了均化庫無人值守控制系統，系統由耙砂機自動控制取料，經篩分系統送至原料車間硅砂倉頂，整個控制系統在中控室內進行遠程實時監控，集中故障報警，均化庫車間內實現無人值守狀態，技術人員只需在控制室內對均化庫上料系統進行實時監控，不用再雇傭眾多工人進行現場操作，大大降低人工成本、改善工作環境、提高設備使用效率。

5 結語

通過工藝技術的革新，使原料系統能適應新時代的發展要求，隨著高精端的電子玻璃、特種玻璃的發展，原料系統需要在技術層面做出創新，跟上時代的步伐。改變傳統的設計理念，以節能、環保、智能化、信息化為要求研究原料系統工藝技術，探尋出能夠滿足新時代要求的原料系統。在新型玻璃發展的基礎上，在工藝技術、系統建設、機械設備等方面下功夫，使原料系統的技術水平達到國際先進水平。