高铝硅酸盐玻璃原料澄清作用研究

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引言玻璃黏度是熔融、澄清、工艺优化、玻璃成形和退火过程的关键特性之一，氧化铝含量的增加明显提高了熔化难度，降低了玻璃的良率。目前为了提高澄清效果，一般采用物理澄清或化学澄清的方法。本文拟通过研究市面上价格大致相似的原料的澄清效果，在不增加大批量生产成本的前提下，优选出高铝玻璃生产的最佳原料，研究了高铝硅酸盐玻璃Al2O3/Al（OH）3、MgO/MgCO3/Mg（OH）2、KNO3/K2CO3

等原料对高温玻璃液的澄清效果，并分析其气泡数量及泡沫层随时间的变化规律。1

实验方法（1）实验材料与基础玻璃组成。玻璃配方设计如表1所示。实验设计如表2所示。表1高铝硅酸盐玻璃组成设计表2不同原料配置的玻璃（2）实验设备实验主要设备及型号：高温视像溶解实验装置（GWC-Ⅱ-1580）。（3）实验流程将上述配方分别配料100g后，充分混匀15min，倒入石英坩埚，坩埚放入高温视像溶解实验装置中，从700℃以5℃/min的速度升温，到1350℃开始，视像系统以5pcs/min的速度开始拍照采样，直至1580℃保温2h结束采样。试验结束后保存数据，采用设备自带的气泡分析软件进行气泡分析。2

结果与分析（1）Al2O3与Al（OH）3澄清效果对比不同原料配置不同保温时间Al（OH）3替换Al2O3对高铝玻璃高温玻璃液澄清的影响见图1。图1Al（OH）3替换Al2O3对高铝玻璃高温玻璃液澄清的影响由图1可看出，玻璃液随时间逐渐清澈，玻璃液中气泡变少，泡沫层变薄，气泡层与玻璃液分界线逐渐清晰。随着Al（OH）3替代Al2O3，其泡沫层明显变薄，原因是Al（OH）3在200℃以上加热失水易形成γ-Al2O3，γ-Al2O3活性大，容易与其他物料结合，玻璃液更容易形成，同时Al（OH）3形成的水汽还能调节配合料的气体率，有助于玻璃液的均化。（2）MgO/Mg（OH）2/MgCO3澄清效果对比不同原料配置不同保温时间Mg（OH）2、MgCO3替换MgO对高铝玻璃高温玻璃液澄清的影响见图2。由图2可知，使用Mg（OH）2替代MgO，玻璃液中会产生较多微小气泡，这主要与Mg（OH）2的性质有关，Mg（OH）2在350℃的时候开始失水，但只有在1800℃以上的时候才会完全失水，在反应过程中Mg（OH）2源源不断释放小气泡，导致澄清效果较差。图2Mg（OH）2、MgCO3替换MgO对高铝玻璃高温玻璃液澄清的影响（3）KNO3与K2CO3不同原料配置不同保温时间KNO3替换K2CO3对高铝玻璃高温玻璃液澄清的影响见图3。由图3可知，相比A1，A5在0.5h气泡量较多，随着时间延长，A5逐渐澄清，泡沫层变薄，气泡减少，根据气泡层厚度，2h时澄清效果较A1好。图3KNO3替换K2CO3对高铝玻璃高温玻璃液澄清的影响（4）气体面积分析针对上述配方熔化过程中的气泡图片，采用设备自带软件对其气泡体积占比随时间变化进行分析，结果见图4。图4气泡面积占比随时间变化图根据设备分析结果，100g玻璃液在1580℃的情况下，熔制80min气泡生成基本进入平缓期；A1、A2生成气泡较少，但是基本在1h的时候就已经完成澄清，A3\A4\A5澄清开始时气泡形成较多，A5中硝酸钾前期气泡形成较多，但其澄清迅速，在70min时也基本完成澄清；A3\A4澄清效果较差，且A3在后期气泡容易出现反复状况，这可能与Mg（OH）2自身反应特性相关。3

结论通过研究市面上价格大致相似的原料的澄清效果，在不增加大批量生产成本的前提下，优选出高铝玻璃生产的最佳原料，研究了高铝硅酸盐玻璃Al2O3/Al（OH）3、MgO/MgCO3/Mg（OH）2、KNO3/K2CO3

等原料对高温玻璃液的澄清效果，结论为：（1）使用Al（OH）3替代Al2O3，能够减少玻璃泡沫层厚度，加快澄清效果；（2）使用MgCO3/Mg（OH）2

替代MgO反而使玻璃液气泡增多，因