玻璃熔制及熔窑玻璃熔制过程.ppt

玻璃熔制及熔窑玻璃熔制过程
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玻璃的熔制过程
硅酸盐形成阶段
玻璃形成阶段
玻璃液澄清阶段
玻璃液均化阶段
玻璃液冷却阶段
配合料的熔化阶段，约需32min
不透明烧结物
800℃~900 ℃
1200 ℃完成
透明的玻璃液
1400~1500 ℃
干净的玻璃液
均匀的玻璃液
温度降低200~300 ℃
适合成型的玻璃液
说明：五个阶段相互联系相互影响，并不是严格按照顺序进行，常常是同时进行或交替进行。
1300~1400 ℃
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硅酸盐的形成阶段
配合料在高温的作用下，各个组分本身、各个组分之间经历一系列的物理反应、化学反应和物理化学反应，最后变成硅酸盐和SiO2不透明烧结物的过程。约需3~4min。
β—石英→α石英
575℃
α石英→α鳞石英
875℃
α鳞石英→α方石英
1470℃
熔化
1710℃
：

：如SiO2 、芒硝等
无水芒硝（斜方晶系）→偏位芒硝（单斜晶系）
235℃左右
熔融
884℃
分解
大于1200℃
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硅酸盐的形成阶段
：如碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐
例如：纯碱—700℃左右开始分解放出CO2；石灰石500℃左右开始分解；白云石700 ℃左右MgCO3（先）分解完全，CaCO3（后）分解很少；硝酸钠350 ℃左右开始分解。
：结晶水、结构水、化学结合水
：固态转变为液态
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硅酸盐的形成阶段
b. 形成复盐
（多组分）的加热反应
:


注：多组分配合料中碳酸盐分解和硅酸盐形成开始的温度低，反应速度快。在实际生产中（投料口温度达1300℃）各种反应同时进行。完成时间极短（大概只有3~4min）。
固相之间的反应（大量气体逸出，CaCO3与MgCO3的分解）
形成复盐
其他组分与SiO2作用
形成硅酸盐
形成低共熔物
少量液相出现
固液之间的反应开始，液相增加（由硅酸盐与游离SiO2组成的不透明烧结物）
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硅酸盐的形成阶段

意义：在配料设计过程充分考虑到挥发损失量，保证配料计算的准确度。
玻璃中容易挥发的组分及挥发率：
组分
Na2O（纯碱引入）
Na2O（芒硝引入）
K2O
ZnO
PbO
B2O3
F
Se
挥发率（%）


12

14
15
50
90
注：SiO2和Al2O3的挥发率通常很小，但当配合料中含有氟化物时，需要考虑SiO2的挥发量，一般每份CaF2，，每份Na2SiF6， 。
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硅酸盐的形成
影响原料挥发量的因素：
（1）熔制温度：温度越高，挥发量越大。熔制温度由1450℃变化到1550℃，挥发率将增加一倍。
（2）同一种氧化物，原料不同，挥发量不同。无水硼砂比硼酸和十水硼砂低。
（4）配合料中的水分越高，Se的挥发率越高。
（3）氧化物在原料中的含量越高，挥发量越高。
（5）同一种氧化物在不同的玻璃中挥发率不同。
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硅酸盐的形成
影响配合料熔化的因素：
（1）熔制温度：温度越高，反应速度提高。温度每提高10 ℃，反应速度约增加10%。
（2）原料的形式：复合原料可以降低熔制温度，同时有利于玻璃液的澄清均化。
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玻璃的形成
石英颗粒的消失
玻璃的形成过程：配合料中难熔的石英颗粒在各种硅酸盐和液相的作用下，逐渐溶解、扩散而消失，形成透明的玻璃液。约需要28~29min。
石英颗粒固体表面的溶解：速度快
b. 溶解后的SiO2自表面想熔体扩散：速度慢
玻璃的形成速度主要取决于石英颗粒的扩散速度
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玻璃的形成
影响石英砂颗粒在熔体中溶解速度的主要因素：
（1）溶解的SiO2从表向熔体的扩散系数；
（2）砂粒表面的SiO2与熔体中SiO2的浓度梯度；
（3）交界层的厚度；
（4）接触面积。
而扩散系数与熔体的粘度有关，越大，扩散系数越小。
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