文档介绍：浮法玻璃生产技术与设备
第三章玻璃的熔制及熔窑
------熔制过程
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 ℃
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℃
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
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)
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, 。
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。
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。
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自表面向熔体扩散:速度慢
玻璃的形成速度主要取决于石英颗粒的扩散速度
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。