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时间:2019-05-06
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1、浮法玻璃生产技术与设备2.原料工艺及设备成分设计、主要原料及辅助原料一、浮法玻璃化学成分的设计1.玻璃成分?玻璃所含有元素和化合物的种类和比例。2.玻璃成分的表示方法:质量分数(massfraction)-----质量百分数(最常见)摩尔分数(molefraction)------克分子百分率(mol%)原子分数(atomaticfraction)----原子百分率,用于特种玻璃成分。3.玻璃成分设计的原则:a.玻璃成分必须在相图中的玻璃形成区,可以形成玻璃而不析晶。-----马祖林等编著《玻璃性质与玻璃形成手册》;美国陶瓷
2、协会编著《相平衡图集》(PhaseEquilibraDiagrams)基础系统:钠钙硅系统基本含量:12%~15%Na2O,8%~12%CaO,69%~73%SiO2一、浮法玻璃化学成分的设计浮法玻璃的化学成分设计c.必须符合工艺性能的需要---熔制、成型、退火工艺要求;b.玻璃性质必须达到要求的指标;进入国际市场----ISO标准或进口国市场的法定标准;国内市场-----国家标准或行业标准。d.要符合绿色设计、绿色制造、和绿色产品的要求,保护环境和环境协调;Pb、Cd,As,Hg,Cr,Ni,Cu,Zn、F等的使用e.原料
3、能大量供应,质量稳定,生产成本低廉。浮法玻璃的化学成分设计化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3普通玻璃71~731.5~2<0.26.0~6.54.515<0.3浮法玻璃71.5~72.51.0<0.18.0~94.014~14.5<0.3平板玻璃的化学成分4.浮法玻璃的成分特点浮法玻璃的化学成分设计高钙:浮法玻璃拉引速度快,在成型中必须采用硬化速度快的“短”性玻璃成分,即调整CaO到8%~9%。中镁:CaO含量增加,使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶(CaO.SiO2)。因此MgO控制在4%左右,以改善
4、玻璃的析晶性能。低铝:铝高将增加玻璃的黏度,不利于均化和澄清,将Al2O3的含量降低到1.3%以下微铁:熔化时着色能力强的Fe2+被氧化为着色能力弱的Fe3+,但在锡槽中又被还原成Fe2+因此严格限制在0.1%以内。浮法玻璃的化学成分设计5.玻璃成分的设计方法:摸索性阶段:古代玻璃工匠试探性地摸索出玻璃配方;经验性阶段(感性阶段):根据经验、秘方,凭直觉建立经验规则;试验性阶段:根据积累的数据进行分析,建立实验公式,用数学的方法来设计玻璃成分;(现在大部分玻璃成分的设计在宏观计算阶段)理论性阶段:用理论公式进行成分设计。探索
5、阶段,在特殊玻璃—元素半导体玻璃、化合物半导体玻璃应用1.SiO2:优点:玻璃的黏度、机械性能、热稳定性和化学稳定性均随SiO2含量的增加而提高;密度和热膨胀系数随SiO2含量增加而降低。缺点:熔点高、黏度大,使玻璃熔化、澄清和均化困难,能耗增加。2.CaO:优点:能加速玻璃的熔化和澄清过程,并提高玻璃的化学稳定性。能降低玻璃液的高温黏度,增加玻璃液的高温黏度,即可以调整玻璃的料性。缺点:增加玻璃的脆性,含量大于10%,则玻璃易产生结晶。玻璃中各种氧化物的作用玻璃中各种氧化物的作用MgO:以MgO代替CaO,改善玻璃的失透倾
6、向,提高玻璃的热稳定性。温度高于1200℃时,会使玻璃液的黏度降低;而在1200~900℃之间,又有使玻璃液的黏度增加的倾向;低于900℃,反而使玻璃的黏度下降。Al2O3:少量Al2O3可以提高玻璃的化学稳定性和热稳定性;缺点:增加玻璃液黏度和表面张力,使玻璃的熔化速度减慢和使澄清时间延长,也不利于均化,而且对玻璃液在锡槽中摊平抛光也不利。玻璃中各种氧化物的作用Na2O:能大幅度降低玻璃液的黏度,降低玻璃的熔化温度,增加玻璃液的流动性,是良好的助熔剂。缺点:会使玻璃的化学稳定性、热稳定性以及机械强度降低,膨胀系数增大玻璃发
7、脆;而且还容易使玻璃析碱、发霉,并使玻璃生产成本增加。K2O:降低玻璃的表面张力,改善玻璃的光泽。K2O代替Na2O具有“双碱效应”,能够提高玻璃的化学稳定性,减少玻璃析晶,改善玻璃的析晶倾向。玻璃中各种氧化物的作用Fe2O3:使玻璃着色,影响玻璃的质量。一般控制在0.1%以下B2O3:降低玻璃的膨胀系数,提高玻璃的热稳定性、化学稳定性,改善玻璃光泽,提高玻璃的机械强度。降低玻璃的高温粘度,增加玻璃的低温粘度。玻璃原料:制备玻璃配合料的各种物质。浮法玻璃生产原料及质量要求主要原料:玻璃种引入个组成氧化物的原料。次要原料:为使
8、玻璃获得某些必要的性质或加速熔制过程的原料。对于原料的总体要求:1.同一批料,化学组成波动要小;2.相邻批次料,化学组成要相近。原料的选用原则:1.原料的质量要符合要求:成分、颗粒度和颗粒组成、氧化还原值、含水率等;2.易于加工处理;3.成本低廉,储量丰富,供应可靠;4.对耐火材料的侵蚀要
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