玻璃的熔制过程

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1、第12章玻璃的熔制硅酸盐形成和玻璃形成玻璃液的澄清和均化玻璃液的冷却影响玻璃熔制过程的工艺因素玻璃熔窑的类型及工艺制度一、玻璃熔制过程熔制——配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的，并符合成形要求的玻璃液的过程。硅酸盐形成玻璃形成澄清均化冷却二、硅酸盐形成和玻璃形成配合料入窑后，在高温环境下发生硅酸盐生成反应，反应在很大程度上在固态下进行。反应结束时，配合料变成有硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物，大部分气态物质从配合料中溢出。之后，配合料基本熔化成为液相，过剩的石英颗粒继续熔化于熔体中，液相不断扩大，直至最后全部固相转化为玻璃相，成为含有大量气泡、不

2、均匀的透明玻璃液。1.配合料各组份的多晶转变，转化温度及熔点硅酸盐形成和玻璃形成2.三组份配合料的硅酸盐和玻璃形成硅酸盐形成和玻璃形成SiO2+Na2CO3+CaCO3配合料(通常称纯碱配合料)3.三组份配合料的硅酸盐和玻璃形成SiO2+Na2SO4+CaCO3配合料(通常称芒硝配合料)Na2SO4分解比较困难，所以必须在有碳或其它还原剂存在时，才能加速反应。SiO2+Na2SO4+CaCO3+C配合料加热发生的反应过程如下：芒硝配合料加热的特点：在熔制进行中还原剂不应立即烧掉，以便在高温下仍能以很大速度还原硫酸钠，这样可以避免反应的不完全和“硝水”的

3、生成。因此，对芒硝料的加料温度应当尽可能地较高一些。硅酸盐形成和玻璃形成4.四组份配合料的硅酸盐和玻璃形成SiO2+Na2SO4+CaCO3+MgCO3配合料这种配合料的玻璃化学组成为：SiO272.59%，CaO8.63%，MgO3.55%，Na2O15.23%。在加热过程中硅酸盐形成与玻璃形成的反应过程如下：硅酸盐形成和玻璃形成5.一般形成过程(1)主要是固相反应，大量气体逸出(2)SiO2和其他组份开始相互作用。烧结物产生，阻碍气体的逸出。(3)开始出现少量的液相，反应很快转向固相与液相之间进行(如CaNa2(CO3)2—Na2CO3·CaF2—

4、CaSO4)，液相不断扩大，配合料基本反应大体完成，变成由硅酸盐和游离SiO2组成的不透明烧结物，硅酸盐形成过程基本结束，进入玻璃的形成过程。(4)过剩的石英颗粒溶解于熔体中，液相继续不断扩大，直至全部固相转化为玻璃液相，成为有大量可见气泡的和不均匀的透明玻璃液。在实际生产中，将配合料加入高温熔窑时，硅酸盐生成过程进行得非常迅速，玻璃形成过程的速度取决于石英颗粒溶解速度硅酸盐形成和玻璃形成6.含有着色剂和乳浊剂的配合料的加热反应-1着色剂可能发生氧化还原变化，或者与其它组份生成化合物和固熔体以及参加硅酸盐生成的反应。铁的氧化物Fe2O3+CO→2FeO

5、+CO2Fe2O3←→2FeO+0.5O2Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O锰的氧化物4MnO2→2Mn2O3+O2Mn2O7→2Mn2O3+2O2Mn2O3→2MnO+0.5O2硅酸盐形成和玻璃形成6.含有着色剂和乳浊剂的配合料的加热反应-2铜的氧化物钴的氧化物乳浊剂反应硅酸盐形成和玻璃形成7.配合料组份在加热时的挥发挥发性比较大的有硼酸、硼酸盐、氧化铅、砷的化合物、氧化锑和氯化物等。碱和氧化锌也具有显著的挥发率，氟化物和硒的挥发率非常大。列举熔制普通玻璃过程中各组份的一般挥发率。硅酸盐形成和玻璃形成1-1.玻璃液的澄清气泡从哪来？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气泡中的气体，窑内气体与玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之间建立平衡，再使可见气泡漂浮于玻璃液的表面加以消除的过程成为澄清。气体存在形式：可见气泡，溶解状态，与玻璃组份形成化学结合，以及吸附在玻璃表面上的气体(很少)。玻璃液中一般含有下列几种气体：CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O等，其中氮气一般以物理溶解状态存在于玻璃液中。其他气体大部分以化学结合状态存在。玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清－澄清的动力学过程窑内气体分压的大小决定着玻璃液内溶解气体的转移方向，为了便于排出从玻璃液中分

7、离出来的气体，窑内气体的分压必须小些，同时窑内气体的组成和压力必须保持稳定。玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清——动力学过程在澄清过程中，消除可见气泡，按下列两种方式进行：(1)使气泡体积增大加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失(2)使小气泡中的气体组份溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失气泡的大小和玻璃液的粘度是气泡能否漂浮的决定因素.在等温等压下，玻璃液中气泡变大有两种可能：(a)多个小气泡集合为一个大气泡(在实际的澄清过程中不会发生)；(b)玻璃液中溶解的气体渗入气泡，使之扩大，这种因素具有重要的实际意义。玻璃液的澄清和均化1-1.玻璃液的澄清——

8、动力学过程(2)使小气泡中的气体组份溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失玻璃液中气泡的消除与表面张