玻璃的熔制過程

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1、第12章玻璃的熔制硅酸鹽形成和玻璃形成玻璃液的澄清和均化玻璃液的冷卻影響玻璃熔制過程的工藝因素玻璃熔窯的類型及工藝制度一、玻璃熔制過程熔制——配合料經(jīng)過高溫加熱形成均勻的、無氣泡的，并符合成形要求的玻璃液的過程。硅酸鹽形成玻璃形成澄清均化冷卻二、硅酸鹽形成和玻璃形成配合料入窯后，在高溫環(huán)境下發(fā)生硅酸鹽生成反應，反應在很大程度上在固態(tài)下進行。反應結束時，配合料變成有硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結物，大部分氣態(tài)物質從配合料中溢出。之后，配合料基本熔化成為液相，過剩的石英顆粒繼續(xù)熔化于熔體中，液相不斷擴大，直至最后全部固相轉化為玻璃相，成為含有大量氣泡、不

2、均勻的透明玻璃液。1.配合料各組份的多晶轉變，轉化溫度及熔點硅酸鹽形成和玻璃形成2.三組份配合料的硅酸鹽和玻璃形成硅酸鹽形成和玻璃形成SiO2+Na2CO3+CaCO3配合料(通常稱純堿配合料)3.三組份配合料的硅酸鹽和玻璃形成SiO2+Na2SO4+CaCO3配合料(通常稱芒硝配合料)Na2SO4分解比較困難，所以必須在有碳或其它還原劑存在時，才能加速反應。SiO2+Na2SO4+CaCO3+C配合料加熱發(fā)生的反應過程如下：芒硝配合料加熱的特點：在熔制進行中還原劑不應立即燒掉，以便在高溫下仍能以很大速度還原硫酸鈉，這樣可以避免反應的不完全和“硝水”的

3、生成。因此，對芒硝料的加料溫度應當盡可能地較高一些。硅酸鹽形成和玻璃形成4.四組份配合料的硅酸鹽和玻璃形成SiO2+Na2SO4+CaCO3+MgCO3配合料這種配合料的玻璃化學組成為：SiO272.59%，CaO8.63%，MgO3.55%，Na2O15.23%。在加熱過程中硅酸鹽形成與玻璃形成的反應過程如下：硅酸鹽形成和玻璃形成5.一般形成過程(1)主要是固相反應，大量氣體逸出(2)SiO2和其他組份開始相互作用。燒結物產(chǎn)生，阻礙氣體的逸出。(3)開始出現(xiàn)少量的液相，反應很快轉向固相與液相之間進行(如CaNa2(CO3)2—Na2CO3·CaF2—

4、CaSO4)，液相不斷擴大，配合料基本反應大體完成，變成由硅酸鹽和游離SiO2組成的不透明燒結物，硅酸鹽形成過程基本結束，進入玻璃的形成過程。(4)過剩的石英顆粒溶解于熔體中，液相繼續(xù)不斷擴大，直至全部固相轉化為玻璃液相，成為有大量可見氣泡的和不均勻的透明玻璃液。在實際生產(chǎn)中，將配合料加入高溫熔窯時，硅酸鹽生成過程進行得非常迅速，玻璃形成過程的速度取決于石英顆粒溶解速度硅酸鹽形成和玻璃形成6.含有著色劑和乳濁劑的配合料的加熱反應-1著色劑可能發(fā)生氧化還原變化，或者與其它組份生成化合物和固熔體以及參加硅酸鹽生成的反應。鐵的氧化物Fe2O3+CO→2FeO

5、+CO2Fe2O3←→2FeO+0.5O2Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O錳的氧化物4MnO2→2Mn2O3+O2Mn2O7→2Mn2O3+2O2Mn2O3→2MnO+0.5O2硅酸鹽形成和玻璃形成6.含有著色劑和乳濁劑的配合料的加熱反應-2銅的氧化物鈷的氧化物乳濁劑反應硅酸鹽形成和玻璃形成7.配合料組份在加熱時的揮發(fā)揮發(fā)性比較大的有硼酸、硼酸鹽、氧化鉛、砷的化合物、氧化銻和氯化物等。堿和氧化鋅也具有顯著的揮發(fā)率，氟化物和硒的揮發(fā)率非常大。列舉熔制普通玻璃過程中各組份的一般揮發(fā)率。硅酸鹽形成和玻璃形成1-1.玻璃液的澄清氣泡從哪來？如何存在

6、？如何消除？玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清首先使氣泡中的氣體，窯內氣體與玻璃液中物理溶解和化學結合的氣體之間建立平衡，再使可見氣泡漂浮于玻璃液的表面加以消除的過程成為澄清。氣體存在形式：可見氣泡，溶解狀態(tài)，與玻璃組份形成化學結合，以及吸附在玻璃表面上的氣體(很少)。玻璃液中一般含有下列幾種氣體：CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O等，其中氮氣一般以物理溶解狀態(tài)存在于玻璃液中。其他氣體大部分以化學結合狀態(tài)存在。玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清－澄清的動力學過程窯內氣體分壓的大小決定著玻璃液內溶解氣體的轉移方向，為了便于排出從玻璃液中分

7、離出來的氣體，窯內氣體的分壓必須小些，同時窯內氣體的組成和壓力必須保持穩(wěn)定。玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清——動力學過程在澄清過程中，消除可見氣泡，按下列兩種方式進行：(1)使氣泡體積增大加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失(2)使小氣泡中的氣體組份溶解于玻璃液中，氣泡被吸收而消失氣泡的大小和玻璃液的粘度是氣泡能否漂浮的決定因素.在等溫等壓下，玻璃液中氣泡變大有兩種可能：(a)多個小氣泡集合為一個大氣泡(在實際的澄清過程中不會發(fā)生)；(b)玻璃液中溶解的氣體滲入氣泡，使之擴大，這種因素具有重要的實際意義。玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清——

8、動力學過程(2)使小氣泡中的氣體組份溶解于玻璃液中，氣泡被吸收而消失玻璃液中氣泡的消除與表面張