2.5　配料表手工计算

新建玻璃生产线在投产之初、进厂原料成分有较明显变化、因生产中某些原因需要调整玻璃成分或进行工艺参数调整时，就需要重新计算配料表，所以，配料表的计算在生产中是经常性的工作。

配料表计算有手工计算和计算机程序计算两种，它们都是依据已知条件计算出100kg或1000kg玻璃液所需各种原料的干基数量，填入配料成分表中，然后再据此计算出供称量用的配料单，通过配料单进行配料。

手工计算配料表工作量大，计算周期长，而且计算过程容易出错；计算机计算配料表不仅方便快捷，而且结果准确可靠，所以，大多数的工厂已用计算机取代手工计算配料表。由于手工计算配料表是基础，加之一些条件较差的工厂仍在使用手工计算配料表，因此，本书在此仍做较详细的介绍。计算机计算配料表利用安装在计算机上已编好的计算程序，使用时只要输入各种原料成分和已确定的工艺参数，在很短的时间内就可计算出配料表，在此不再赘述。

2.5.1　手工计算配料表条件

（1）玻璃成分（配方）

玻璃成分设计是一项非常重要而复杂的工作，首先，在理论上它涉及玻璃形成的结构状态、玻璃形成相图、成分和性质与结构的关系等方面，可定性地为玻璃成分设计指出方向；其次，在实际生产中它涉及获得原料的难易程度、生产线的熔化、成形、退火工艺条件、玻璃性能要求、制造成本高低等因素。一旦玻璃成分确定后，没有特殊原因，往往长期固定不变。

（2）原料成分

化验室事先对各种要使用的原料进行化验分析，确认符合技术指标要求，其结果作为计算配料成分表的重要依据。

（3）配料参数

① 纯碱飞散率。纯碱飞散率是指纯碱在配料、混合、输送及窑内熔化时所飞散的损失量占纯碱用量的百分数。即：

纯碱飞散率 （%） = （纯碱飞散量/纯碱总用量） ×100%　　　

=［纯碱飞散量/ （纯碱用量+纯碱飞散量）］×100%

纯碱飞散率是一个经验数据。根据使用轻质纯碱和重质纯碱的不同，纯碱飞散率也不相同，一般轻质纯碱飞散率高一些，约1.0%～2.0%，重质纯碱飞散率低一些，约0.25%～0.3%。

② 芒硝含率。芒硝含率在我国有两种定义，第一种是芒硝引入玻璃中的Na₂O占芒硝与纯碱引入玻璃中Na₂O之和的百分数，即：

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

第二种是芒硝引入玻璃中的Na₂O占玻璃中Na₂O总含量的百分数，即：

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

大多数厂家采用第二种方式计算芒硝含率。

以前芒硝含率随熔化要求不同而改变，控制在2.5%～4.5%，但是，考虑到芒硝对熔窑耐火材料有较强的侵蚀作用，并易引起蓄热室格子体的堵塞，同时会从烟囱中排放出大量有害气体二氧化硫，所以，对窑龄要求较长的生产线，并考虑到环境保护的要求，保证熔制条件的情况下，建议芒硝含率按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量的百分数。即：

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

碳粉作为还原剂引入，它的用量与芒硝用量和窑内气氛有关，碳粉含率一般控制在芒硝用量的3.0%～5.0%（目前一些生产线在配料时取消了碳粉）。

④ 碎玻璃（熟料）含率。碎玻璃含率是指在配料时碎玻璃掺入量占总配合料量的百分数。即：

碎玻璃含率 （%） =［碎玻璃量/ （生料量+碎玻璃量）］ ×100%

碎玻璃掺入量根据熔化条件和碎玻璃储存量调节，正常情况下控制在15%～20%。

2.5.2　配料表的手工计算

配料表分大料表（配料成分表）和小料表（配料称量单）。

计算大料表时，假定原料为干燥状态，按熔化100kg玻璃液所需各种原料的用量计算；小料表是依据大料表中原料的成分、混合机的大小及各种原料中的含水率，计算出每车混合料所需称量的各种原料的用量。配料操作工根据小料表进行配料称量。

下面以太阳能压延玻璃生产线的配料为例进行计算演示。

2.5.2.1　大料表计算

2.5.2.1.1　已知条件

a. 设计的太阳能压延玻璃成分如表2-26所示。

表2-26　太阳能压延玻璃设计成分表

b. 即将使用的原料成分如表2-27所示。

表2-27　原料化学成分分析表

c. 配料参数。纯碱飞散率=0.25%；芒硝含率=2.5%；碎玻璃含率=18%。

2.5.2.1.2　配料计算

一般向太阳能压延玻璃中引入SiO₂的原料有低铁海砂、低铁硅砂（不同产地的硅质原料）；引入Al₂O₃的原料有氧化铝、氢氧化铝和低铁长石。通常使用其中的一种即可满足玻璃成分需要，但有时由于原料供应、成分含量、制造成本、玻璃质量等问题，需要同时使用两种原料进行配料。

为了说明问题，下面对配料计算进行案例演示。

（1）原料用量初步计算

① 硅砂和氧化铝用量初步计算

设硅砂用量为x（kg），氧化铝用量为у（kg），根据表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）

根据表2-27计算出由硅砂和氧化铝引入玻璃中各氧化物的量，见表2-28。

表2-28　由硅砂和氧化铝引入玻璃中各氧化物的量　单位：kg　　

② 方解石和白云石用量初步计算

方解石和白云石主要向玻璃中引入CaO 和MgO。

设方解石用量为x（kg），白云石用量为y（kg），根据表2-26和表2-27及由硅砂、氧化铝原料引入的CaO、MgO量（见表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）

根据表2-27，进而计算出由方解石和白云石引入玻璃中各氧化物的量，见表2-29。

表2-29　由方解石和白云石引入玻璃中各氧化物的量　单位：kg　　

③ 芒硝用量的计算

根据芒硝含率（%）=［芒硝中Na₂O/ （芒硝中Na₂O+纯碱中Na₂O+硝酸钠中Na₂O）］×
100%=［芒硝中Na₂O/ （总Na₂O -芒硝、纯碱和硝酸钠之外原料引入的Na₂O）］ ×100%

得出：

芒硝用量= （总Na₂O-芒硝、纯碱和硝酸钠之外原料引入的Na₂O） ×
芒硝含率÷芒硝中Na₂O%

已知芒硝含率为2.5%，所以：

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

根据表2-27计算出由芒硝引入玻璃中各氧化物的量，见表2-30。

表2-30　由芒硝引入玻璃中各氧化物的量　单位：kg　　

④ 硝酸钠用量计算

太阳能压延玻璃通常使用氧化锑粉做澄清剂，使用氧化锑时须加入硝酸钠做氧化剂。硝酸钠用量一般为氧化锑粉的4～8倍或为芒硝用量的0.9～1.6倍。本案例按芒硝用量的1.2倍计算。

硝酸钠用量=0.7925×1.2 =0.951（kg）

根据表2-27计算出由硝酸钠引入玻璃中各氧化物的量，见表2-31。

表2-31　由硝酸钠引入玻璃中各氧化物的量　单位：kg　　

⑤ 纯碱用量初步计算

纯碱用量= （总Na₂O-纯碱之外原料引入的Na₂O） ÷纯碱中Na₂O%

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

⑥ 氧化锑用量计算

根据表2-26得知，三氧化二锑含量为0.20%，氧化锑粉用量计算如下：

氧化锑粉用量=0.20/0.995=0.201（kg）

以上计算均未考虑各原料次要成分的影响，应在得出上述数据后重新进行修正计算。

（2）原料用量修正计算

① 硅砂和氧化铝用量的修正计算

由硅砂和氧化铝以外的原料引入SiO₂、Al₂O₃的量见表2-32。

表2-32　由硅砂和氧化铝以外的原料引入SiO₂、Al₂O₃的量　单位：kg　　

设硅砂用量为x（kg），氧化铝用量为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，由硅砂和氧化铝引入玻璃中各氧化物的量见表2-33。

表2-33　由硅砂和氧化铝引入玻璃中各氧化物的量　单位：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的量见表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　单位：kg　　

鉴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，可以忽略不计，故不做修正计算。

（3）原料用量精确修正计算

① 硅砂和氧化铝用量的精确修正计算

鉴于硅砂和氧化铝以外的原料引入SiO₂、Al₂O₃的数量与修正计算相同，不再做精确修正计算。

② 纯碱用量修正计算

鉴于纯碱以外原料引入玻璃中的Na₂O与初步计算相同，不再做修正计算。

③ 纯碱飞散率计算

设纯碱飞散量为x，根据公式：

纯碱飞散率 （%） =纯碱飞散量/ （纯碱用量+纯碱飞散量）

得：0.25%=x/ （22.3593+ x）

解得：x=0.056（kg）

④ 将上述计算结果汇总列入原料配料成分表（见表2-35）。

⑤ 原料配料成分表的微调

由于表2-35中实际玻璃成分Al₂O₃含量低于设计成分，Na₂O含量高于设计成分，故进行微调。

表2-35　原料配料成分表（初算）

Na₂O含量高出设计成分0.0326，取消纯碱飞散量。

纯碱用量中含Na₂O量：13.7326-0.0326=13.70（kg）。

计算出纯碱用量：（13.70-0.3425-0.3444） ÷58.20%=22.3593（kg）。

Al₂O₃含量低于设计成分0.037，增加氧化铝用量：0.037÷0.9867=0.0375（kg）。

计算出氧化铝用量：0.8333+0.0375=0.8708（kg）。

⑥ 将上述微调结果填入表2-36，得出最终原料配料成分表。

表2-36　原料配料成分表（执行表）

⑦ 玻璃熔成率K的计算

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

⑧ 配合料气体率的计算

表2-36中配合料气体率=［（121.5312-100） /121.5312］ ×100=17.72%。

化验室人员应掌握各种原料使用情况，当原料成分有变化时，由化验室提前计算出配料表并及时下达新的配料表。

2.5.2.2　配料称量单的计算

上面计算出的原料配合料成分表只是知道了熔制100kg玻璃液所需各种原料的质量，而在实际生产中，因生产线混合机大小不同、原料含水率的波动等原因，配料量各不相同，因此，要根据原料配合料成分表计算出配料时各种原料的质量，即计算配料称量单。

以表2-36原料配料成分表举例计算配料称量单如下。

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

每次进混合机混合的生料量为2500kg，碎玻璃掺入率为18%。

① 碎玻璃掺入量的计算

设碎玻璃掺入量为x，根据公式：

碎玻璃掺入量=碎玻璃掺入率× （生料量+碎玻璃掺入量）

列方程式：x=18%× （2500+x）

解方程得：x=548.78（kg）

② 各原料干基量的计算

根据公式：

干基量倍数=生料量/每100kg玻璃液需用生料干基量

计算出各干基量倍数：2500/121.5312=20.5708

根据干基量倍数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，见表2-38。

表2-38　原料干基用量表

③ 各原料湿基量的计算

根据公式：

湿基用量=干基用量/ （1-原料含水率）

计算出各原料湿基用量，将其填入配料称量单，见表2-39。

④ 混合机加水量计算

为了使原料在混合机内充分混合，保证混合质量，一般在混合原料时要向混合机内加入一定量的热水，加水量根据各原料带入的含水量不同而有所差别。

表2-39　原料配料称量单

计算公式：

加水量=原料干基用量/ （1-含水率） -原料湿基用量

设定配合料含水率为4.1%，将表2-39中的数据带入公式得出加水量。

加水量=2500/ （1-4.1%） -2549.66=57.22（kg）

即要往混合机内加入57.22kg的热水。

将上述各项计算结果填入配料通知单，见表2-40，交付原料控制室进行配料，完成配料计算。

表2-40　配料称量通知单