玻璃工廠原料系統(tǒng)現(xiàn)狀及工藝優(yōu)化

陳鵬 林學(xué)柱 崔新建

（1.秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)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(fā)展與科技的進步，玻璃產(chǎn)業(yè)在近幾年迎來了迅猛的發(fā)展。在環(huán)保、節(jié)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(shù)將會面臨全新的挑戰(zhàn)。

原料系統(tǒng)主要由上料系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、碎玻璃回收系統(tǒng)三部分組成，各個工藝環(huán)節(jié)的設(shè)計要布局合理，流程通暢；設(shè)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(yīng)的工藝技術(shù)要求。對鐵含量有嚴格要求的玻璃制品，在設(shè)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(tǒng)

目前大部分玻璃工廠都是采用優(yōu)質(zhì)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(zhì)原料的穩(wěn)定性。均化庫是由斗提機或者皮帶機實現(xiàn)上料，再由耙砂機進行均勻取料，通過篩分系統(tǒng)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(xiàn)上料，由抓斗式起重機進行取料，通過篩分系統(tǒng)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(jīng)提升機提升后送入料倉。其中部分玻璃工廠為節(jié)約成本，白云石與石灰石原料采用塊料進廠，經(jīng)破碎與篩分后，生產(chǎn)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(tǒng)

配料系統(tǒng)是原料系統(tǒng)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(guān)鍵的一環(huán)，配料的精度能夠直接影響到混合料的質(zhì)量，甚至直接影響到玻璃成品的質(zhì)量。

現(xiàn)階段自動配料系統(tǒng)采用工業(yè)計算機結(jié)合可編程序控制器的集中控制系統(tǒng)，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(chǎn)狀態(tài)。校秤系統(tǒng)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(shù)字式自動校秤兩種。配料系統(tǒng)整體自動化控制通過PLC實現(xiàn)，根據(jù)配料成分表對各個稱量系統(tǒng)進行遠程實時控制，同時對各個設(shè)備實現(xiàn)有序的啟停聯(lián)鎖控制。但是我國整體的配料系統(tǒng)技術(shù)還存在一定的缺陷，配料精度低，設(shè)備性能不穩(wěn)定，在長期連續(xù)工作的狀態(tài)下，設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性不高。

3 碎玻璃回收系統(tǒng)

在玻璃生產(chǎn)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(jié)能等。碎玻璃作為玻璃生產(chǎn)過程中的原料，其回收與利用也很重要。

現(xiàn)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(nèi)，經(jīng)鏟車運至斗提機內(nèi)輸送進碎玻璃倉，經(jīng)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(chǎn)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(nèi)，經(jīng)皮帶機倒運直接加入到碎玻璃料倉，經(jīng)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(chǎn)生的碎玻璃由地下皮帶機直接倒運到碎玻璃料倉，經(jīng)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(chǎn)的廢水處理成本昂貴、水洗車間工作環(huán)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(tǒng)工藝優(yōu)化

4.1 精細化設(shè)備的研發(fā)

目前國內(nèi)玻璃機械設(shè)備精細化程度不高，高質(zhì)量、高要求的精密設(shè)備還是以進口為主，造價成本昂貴。如配料系統(tǒng)的主要設(shè)備電磁振動給料機、螺旋輸送機以及混合機等在精度和穩(wěn)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(shè)備還存在一定的差距。近幾年國內(nèi)各大設(shè)備廠家已經(jīng)開始致力于研發(fā)精細化設(shè)備，生產(chǎn)的新型混合機已經(jīng)在某玻璃工廠投產(chǎn)使用，效果良好。

4.2 干法光學(xué)分選系統(tǒng)

隨著國家環(huán)保政策更加嚴厲和執(zhí)法力度不斷加大，傳統(tǒng)的水洗碎玻璃工藝水處理難度大且污染環(huán)境，已經(jīng)不符合環(huán)保的要求，干法光學(xué)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(huán)境干凈、無污染，主要工藝流程見圖5。

圖5 廢玻璃光學(xué)分揀加工流程

該系統(tǒng)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(xué)檢測設(shè)備、高精度氣槍等設(shè)備組成，是基于機器視覺的智能分揀系統(tǒng)的整體解決方案。該設(shè)備系統(tǒng)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(zhì)量，徹底解決金屬、石子陶瓷、顏色、輕質(zhì)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(huán)保酸洗提純工藝

隨著玻璃工廠的規(guī)模越來越大以及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)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(shè)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(tǒng)中的重要性，秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計院有限公司研究并設(shè)計了一套配有石英砂環(huán)保酸洗提純工藝系統(tǒng)的玻璃工廠原料系統(tǒng)，石英砂經(jīng)過環(huán)保酸洗提純工藝去除摻雜在石英砂內(nèi)的雜質(zhì)，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(nèi)。該系統(tǒng)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(guī)石英砂倒運過程中產(chǎn)生的大量損耗，節(jié)約了運輸成本，避免了運輸過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，保證了石英砂進倉前的質(zhì)量。隨著光伏玻璃工廠以及超白玻璃工廠的大面積投產(chǎn)，在原料系統(tǒng)中石英砂環(huán)保酸洗提純工藝應(yīng)用會越來越廣泛。

4.4 氣力輸送技術(shù)

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

表1 氣力輸送技術(shù)與傳統(tǒng)機械輸送技術(shù)對比

我司在原料系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用氣力輸送技術(shù)，并在國內(nèi)外項目中收到了良好的效果。氣力輸送技術(shù)將逐步取代傳統(tǒng)的輸送工藝設(shè)備。

4.5 自動化與智能化

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

工業(yè)企業(yè)人工成本不斷增加，工廠內(nèi)的噪音、粉塵等環(huán)境因素造成的塵肺病等職業(yè)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(yè)發(fā)展的新方向。秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計院有限公司在原料系統(tǒng)中已經(jīng)開始研究并實施無人值守的原料集中控制系統(tǒng)，針對石英砂上料系統(tǒng)設(shè)計了均化庫無人值守控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由耙砂機自動控制取料，經(jīng)篩分系統(tǒng)送至原料車間硅砂倉頂，整個控制系統(tǒng)在中控室內(nèi)進行遠程實時監(jiān)控，集中故障報警，均化庫車間內(nèi)實現(xiàn)無人值守狀態(tài)，技術(shù)人員只需在控制室內(nèi)對均化庫上料系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，不用再雇傭眾多工人進行現(xiàn)場操作，大大降低人工成本、改善工作環(huán)境、提高設(shè)備使用效率。

5 結(jié)語

通過工藝技術(shù)的革新，使原料系統(tǒng)能適應(yīng)新時代的發(fā)展要求，隨著高精端的電子玻璃、特種玻璃的發(fā)展，原料系統(tǒng)需要在技術(shù)層面做出創(chuàng)新，跟上時代的步伐。改變傳統(tǒng)的設(shè)計理念，以節(jié)能、環(huán)保、智能化、信息化為要求研究原料系統(tǒng)工藝技術(shù)，探尋出能夠滿足新時代要求的原料系統(tǒng)。在新型玻璃發(fā)展的基礎(chǔ)上，在工藝技術(shù)、系統(tǒng)建設(shè)、機械設(shè)備等方面下功夫，使原料系統(tǒng)的技術(shù)水平達到國際先進水平。