玻璃工艺12.ppt

1、玻璃技术，第1章，第12章，玻璃熔化，主要内容：玻璃熔化过程及其影响因素，熔化系统，熔窑侵蚀过程和耐火材料等。玻璃技术，2，1。玻璃熔化过程概述玻璃熔化过程是将配合料在高温下熔化成均匀、无气泡的玻璃液，满足成型要求的过程。玻璃熔化过程是一个非常复杂的过程，它包括一系列物理、化学和物理化学反应。指出不同的配合料在加热过程中会发生以下变化：(1)玻璃工艺；(3)根据熔融过程的不同本质，这些复杂反应可分为以下五个阶段：(1)硅酸盐形成阶段；2.玻璃成型阶段；3。熔融玻璃的澄清阶段；5.玻璃的冷却阶段；4.玻璃的均化阶段；五个阶段之间的关系，玻璃工艺，4，池窑中玻璃熔化过程的模型图，5，2，硅酸盐形成

2、，(1)分批加热反应，以及从低温到高温的反应顺序将由于颗粒尺寸等因素而改变。单组分反应：多晶转变，盐(如碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等)分解。)，结晶水和化学结合水的沉淀。多组分反应：包括单组分自反应，即原料之间形成硅酸盐和复盐的反应。例如，CO2产生的来源包括碳酸盐的单组分分解、碳酸盐到硅酸盐的反应以及复盐的分解。因此，间歇加热反应基本上是单组分和多组分加热反应的合成。然而，由于共晶效应，多组分批料中碳酸盐的分解、硅酸盐的形成和均匀化开始较早，即多组分批料的硅酸盐形成和玻璃形成比双组分批料快得多。玻璃技术，6，(2)硅酸盐形成的动力学因素。在这个阶段，主要的反应是化学反应，所以化学反应的动力是它的

3、动力因素。900、1000、1100、1200、1300，二氧化硅Na2O Cao的反应速度和温度，玻璃工艺，7，10 20 30 40 50 60 70 80分钟，分解率100 75 50 25 0，1，2，3，4，1cAcO 3；二氧化硅；3c ACO 3 2 SiO 2；4c ACO 3 3 SiO 2；不同比例的碳酸钙和二氧化硅的反应速度，玻璃工艺，8。从上述反应关系可以得出，与反应速度有关的动力学因素有：温度的升高，熔体中各组分的自由能，粒子运动的加速度，反应的可能性，分子间碰撞的概率，反应的加速度，1。温度：2。反应时间越长，反应物越少。3.反应物浓度增加，分子间碰撞次数增加，反应

4、速度加快。玻璃技术，9。玻璃形成阶段，(1)玻璃形成阶段的反应：溶解：石英砂颗粒表面的二氧化硅进入液相；扩散：溶解的二氧化硅以最慢的速度扩散到周围的熔体中；(2)玻璃形成动力学。玻璃形成速度与玻璃成分、砂粒大小和熔化温度有关。1。玻璃成分：沃尔夫提出了玻璃熔化速率常数的下式。普通工业玻璃，硼硅酸盐玻璃，玻璃工艺，10，铅硅酸盐玻璃，其中：玻璃中氧化物的重量百分比；代表玻璃相对耐火度的特征值；对应于该值的熔化温度。注：常数是经验值。当确定熔化温度时，这个常数不能被认为是唯一的决定性因素。它不考虑颗粒大小和温度等因素。玻璃技术，11，2，应时粒度，博特维京公式：玻璃形成时间(分钟)；R-应时粒子的

5、原始半径(厘米)；K1-与玻璃成分和温度相关的常数；3，熔化温度，Solinov经验公式：玻璃形成时间(小时)；a和b常数(与玻璃成分和原料粒度有关)。对于窗玻璃，a=101256，b=0.00815。e自然恒温t熔体温度()，玻璃工艺，12，溶解二氧化硅含量%，8 16 24 32分钟，na2so 3 ca SiO 3，na2so 2 ca SiO 3mg SiO 3，显示：1。玻璃形成阶段慢，玻璃形成阶段快；2.温度的升高可以加快硅酸盐形成和玻璃形成的反应速度；3.反应速度随时间而降低。(3)硅酸盐形成和玻璃形成过程中应时的溶解，玻璃技术，13。如果不消除，就会造成严重的缺陷，产品质量也就

6、无从谈起。然后，在硅酸盐形成和玻璃形成之后，它必须经过这样一个工艺过程，这就是所谓的，在玻璃熔化过程中，硅酸盐形成阶段将释放玻璃配合料重量的大约18%的气体，其中大部分是可以匹配的。第四，玻璃的澄清阶段，玻璃工艺，14，(1)玻璃中气泡的来源：1、组分分批分解；如碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氢氧化物；2.成分的挥发；3.组分之间的氧化还原反应；4.玻璃与耐火材料的反应：玻璃渗入耐火材料的缝隙；耐火材料中的可燃材料被氧化；大部分产生的气体将逃逸到空间中，大部分剩余的气体将溶解在熔融玻璃中，少数将以气泡的形式存在。常见的有：二氧化碳、氧气、N2、H2O、二氧化硫、一氧化碳等。以及H2、一氧化氮、二氧化

7、氮和惰性气体。(2)玻璃液体中有三种形式的气体。1.可见气泡：少量；2.物理溶解：更多，主要是化学性质相对稳定的气体；3.玻璃液中某些成分的化学结合：最大量，特别是具有活性化学性质的气体；玻璃技术，15，玻璃的澄清过程通常是指消除可见气泡，玻璃中气体(包括化学结合气体)的完全消除只能通过特殊方法熔化来实现。此外，一些气体被吸附在玻璃表面(数量很少)。(3)玻璃池窑中的气体平衡，炉气中的气体，玻璃中的溶解气体，气泡中的气体，漂浮消除，玻璃技术，16，熔窑中气体的平衡状态：窑，玻璃技术，17，(4)消除熔融玻璃中可见气泡的两种方法，分析：窑气中的池窑气体，熔融玻璃，熔融玻璃，思维：A气体进入含有B

8、气体的气泡，分压的变化导致气体的转化。(道尔顿分压定律)，影响气体之间转化和平衡的因素：澄清温度(影响溶解度)，炉内气体压力和组成，气泡中气体的分压和类型，玻璃成分和气体本身在熔融玻璃中的扩散速度(影响过饱和和气泡生长的困难)。1.让较大的气泡长大并漂浮，直到它们破裂；2.溶解并吸收较小的气泡；玻璃技术，18，r-气泡半径v -气泡漂浮速度g -重力加速度，熔融玻璃的密度和气泡-熔融玻璃的粘度，(5)气泡消除的动力学因素：(1)玻璃中的气泡由于浮力以一定的速度上升，根据Stocks，然而，事实上，气泡之间的距离很远，玻璃液体的表面张力很高，这是很难实现的。对于熔融玻璃中的气泡，它所承受的压力是

9、：h，(2)在等温和等压条件下，使气泡变大的两个因素是：使熔融玻璃中溶解的气体渗透到气泡中，使气泡变大。玻璃技术，20，可以得到：另一个：P=Pi=(ni*R*T)/V，Pi，ni-各种气体在气泡中的摩尔数和分压V-气泡体积，玻璃技术，21，说明：气泡中的压力R气泡半径越大，总压力和分压越小。因此，溶解在熔融玻璃中的气体很容易进入较大的气泡并增加气泡，从而很容易从熔融玻璃中漂浮出来，然后破裂。相反，对于小气泡，总压和分压越大，这不容易增加，但是气体成分将容易扩散到熔融玻璃中。根据PV=n RT，可以知道，如果p和n不变，温度t降低，气体体积v减小。玻璃技术，22，一般来说，在澄清后的均化和冷却

10、过程中，气泡中的气体分压和熔融玻璃中的温度降低，气泡体积减小，内部压力急剧增加。同时，大多数气体的溶解度增加，气泡收缩时内压增加，气泡完全溶解在熔融玻璃中后消失。2.添加澄清剂；3.适当冷却并溶解一些小气泡；玻璃技术，24，摘要：1，玻璃液中的气源；2.熔融玻璃中气体的类型、存在形式及其在熔炉中的平衡过程；3.消除玻璃液中气泡的方法和动力学因素：4.玻璃液中气泡的自发消除过程很慢，因此经常采取措施加快澄清速度，最常用的方法是适当添加澄清剂。玻璃技术，25，5。熔融玻璃的均匀化。在澄清的熔融玻璃中存在条纹和其它不均匀性，因此有必要进行均匀化处理以获得具有均匀化学组成的熔融玻璃。与熔融玻璃主体具有

11、不同化学成分的线性透明夹杂物称为条纹。由于批料的不均匀性和熔融玻璃的高粘度，会产生条纹。此外，配料的不均匀性、粉末的飞散损失、不合理或不稳定的熔化系统都可能导致条纹。条纹和其他不均匀性及其原因、耐火材料的侵蚀或某些组分的挥发以及不同比例的重组分的分层都会产生不均匀性。玻璃技术，26，2。均化过程的动力学因素：(1)扩散，即浓度扩散，其中熔体中组分较多的部分转移到组分较少的其它部分，由于其高粘度和缓慢的扩散速度，对玻璃均化的影响很小。适当提高温度可以改善这种情况。(2)当具有不同表面张力(与不同成分相关)的玻璃熔体相互接触时，表面张力通过质量点的交换使玻璃熔体均匀化。(显著效果)具有较低表面张力

12、和较高密度的条纹容易分散在周围的熔体上，而具有较高表面张力和较低密度的条纹在表面张力的作用下收缩熔体，不容易分散。(分析产品缺陷中条纹的成分、密度和表面张力，见P100)，玻璃技术，27，(3)各种原因引起的熔融玻璃的流动会拉长、切割和扩散条纹和其他不均匀性，并在均化中发挥重要作用。熔融玻璃流动的原因有气泡搅拌、机械搅拌、成型流动、温差对流、玻璃工艺等。(1)保证原材料和配合料的质量，对配合料进行造粒、烧结等预处理；(2)进行人工均质(如机械搅拌、池底鼓泡等)。)加强传播；(3)采用先进的熔化技术(如电熔炉可减少挥发)；(4)对于挥发量大的玻璃液，可采用密封、液面堵塞、撇渣、定期排渣等方法；4

13、。提高玻璃均化效果的措施，玻璃技术，29。六.玻璃熔体的冷却过程。对于普通玻璃，成型操作开始时玻璃的粘度为101.5103帕。均化的熔融玻璃需要适当冷却以满足成型要求。玻璃技术，30，1。玻璃冷却工艺的要求是，冷却后，熔融玻璃要求具有适合特定成型操作的粘度，并且温度均匀。防止二次气泡的产生。2.由于温度和炉内气体的变化而破坏澄清过程中建立的平衡的二次气泡、澄清玻璃液中产生的小气泡或现有气泡核生长产生的气泡。二次气泡均匀分布在整个熔融玻璃中，气泡直径小，数量多。玻璃技术，31，3。二次气泡的原因。澄清后，熔融玻璃中的可见气泡可以被消除到允许的程度，但是溶解在熔融玻璃中的气体二次气体的析出与溶解气

14、体的过饱和和气体的物理溶解扩散速度有关，不能减缓化学结合气体的析出速度。原因可能是物理的(热的、机械的)、化学的和电化学的。(1)碳酸盐或硫酸盐继续分解；(2)含钡玻璃在温度波动时产生气泡；(3)溶解气体的沉淀；(4)电化学反应产生二次气泡。(具体描述在玻璃的缺陷中)，玻璃工艺，32，7，影响玻璃熔化过程的因素，玻璃工艺，33，分析影响熔化过程的因素可以基于生产过程。1。配料的化学组成影响熔化的难度、结晶能力和扩散能力；3。批量制备批量质量(正确性和稳定性、水分含量、气体速率、均匀性和合适的氧化还原值)；配合料的处理(造粒、烧结等)和治疗)。2。原料性质(包括碎玻璃)纯度、粒度、杂质的难熔性、

15、挥发性成分的挥发、碎玻璃的性质和消耗量等。玻璃技术，34，4。促进剂(助熔剂)的使用助熔剂的性质(1)在较低的温度下，形成初始熔化阶段反应；(2)在较低温度下形成共晶；(3)降低熔体的表面张力或粘度，促进组分间的润湿和扩散；(4)形成界面旋流，使各组分混合更均匀(如芒硝)；5.进料方式薄料层(吸收下层辐射热和传导热)，升温快且均匀，反应快，有利于气体排放。一般小于50毫米。碎玻璃铺装(生料下方)的混合方法有利于增加生料的受热面积，防止石英砂下沉而不发生完全反应。薄而均匀的加料方式有利于扩大吸热面，加速熔化。玻璃技术，35，6。熔化系统，(1)温度系统提高熔化温度是加强玻璃熔化的有效措施，在耐火材料