第三课玻璃的熔制及成型.ppt

第三章 玻璃的熔制及成型 3.1 玻璃的熔制过程 3.2 影响玻璃熔制过程的工艺因素 3.3 熔窑 3.4 熔窑耐火材料 3.5 玻璃的成型 3.1 玻璃的熔制过程 1 、硅酸盐形成阶段 2、 玻璃的形成 3 、玻璃液的澄清 4 、玻璃液的均化 5 、玻璃液的冷却 配合料加热时的各种过程 玻璃熔制过程各阶段间关系图 1、 硅酸盐形成阶段 硅酸盐生成反应在很大程度上是在固体状态下进行的，配合料各组分在加热过程中，经过了一系列物理的、化学的和物理化学的变化，结束了主要反应过程。大部分气态产物逸出，到这一阶段结束时配合料变成了由硅酸盐和剩余SiO2组成的烧结物。 2、玻璃的形成 烧结物继续加热时，硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及反应后剩余的SiO2开始熔融，它们之间相互熔解和扩散，到这一阶段结束时烧结物变成了透明体，不存在尚未反应的配合料颗粒。但玻璃中还有大量气泡和条纹，因而玻璃体本身在化学组成上是不均匀的，玻璃性质也是不均匀的。 例1：SiO2+Na2CO3+CaCO3配合料（通常称纯碱配合料）的硅酸盐和玻璃形成 1、加热到100-120℃时，配合料的水分蒸发。 2、低于600℃时，由于固相反应碳酸钠-碳酸钙的复盐生成（熔点813℃） 3、当575℃时发生石英的多晶转变，伴随着体积变化产生裂纹，有利于硅酸盐的形成。 4、到600℃左右时，CO2开始逸出，它是由于先前生成的复盐CaNa2(CO3)2与SiO2作用的结果。这个反应是在600-830℃范围内进行的。 5、在720-900℃时，碳酸钠和二氧化硅反应。 6、740-800℃时，CaNa2(CO3)2—Na2CO3低共熔物形成和熔化，与SiO2开始作用。 7、在813℃时，CaNa2(CO3)2复盐熔融。 8、在855℃时，Na2CO3熔融。 9、到912℃和960℃时，CaCO3和CaNa2(CO3)2相继分解。 10、约1010℃时， 11、在1200-1300℃时形成玻璃，并且进行熔体的均化。 例2：SiO2+Na2SO4+CaCO3配合料（通常称芒硝配合料）的硅酸盐和玻璃形成 1、100-120℃排除吸附水分； 2、235-239℃硫酸钠发生多晶转变： 3、260℃，煤开始分解，有部分物质挥发出来； 4、400℃，Na2SO4与碳之间的固相反应开始进行； 5、500℃，开始有Na2S和Na2CO3生成，并有CO2放出： 6、500℃以上，有偏硅酸钠和偏硅酸钙开始生成： 7、575℃左右， 8、740℃，由于出现了Na2SO4-Na2S低温共熔物，玻璃的形成过程开始； 9、740-880℃，玻璃的形成过程加速进行； 10、800℃，CaCO3的分解过程完成； 11、851℃，Na2CO3熔融； 12、885℃，Na2SO4熔融，同时Na2S和石英颗粒在形成的熔体中开始熔解； 13、在900-1100℃时，硅酸盐生成的过程剧烈地进行，氧化钙和过剩的二氧化硅起作用，生成偏硅酸钙： 3、玻璃液的澄清 澄清的过程就是：首先使气泡中的气体，窑内气体于玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之间建立平衡，再使可见气泡漂浮于玻璃液的表面而消除。 （1）在澄清过程中气体间的转化与平衡 澄清过程中将发生的气体交换： 1、气体从过饱和的玻璃液中分离出来，进入气泡或炉气中； 2、气泡中所含的气体分离出来进入炉气或溶解于玻璃液中； 3、气体从炉气中扩散到玻璃液中。 （2）在澄清过程中气体与玻璃液的相互作用 纯物理熔解，气体与玻璃成分不产生相互的化学作用； 气体与玻璃成分间产生氧化还原反应，其结果是形成化合物，随后在一定条件下又析出气体，这一类在一定程度上还有少量的物理熔解。 （3） 澄清剂在澄清过程中的作用机理 (1)变价氧化物类澄清剂在低温下吸收氧气，而在高温下放出氧气。 (2)硫酸盐类澄清剂分解后产生O2和SO2，对气泡的长大与溶解起着重要的作用。 (3)卤化物类澄清剂降低玻璃粘度，使气泡易于上升排除。 （4）玻璃性质对澄清过程的影响 在澄清过程中，可见气泡的消除，按下列两种方式进行： 1、使气泡体积增大而加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失；在等温等压下，使玻璃液中气泡变大有两个因素：①多个小气泡集合为一个大气泡；②玻璃液中溶解的气体渗入气泡，使之扩大。 2、使小气泡中的气体组分溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失。 4、玻璃液的均化 玻璃液长时间处于高温下，其化学组成逐渐趋向均一，即由于扩散的作用，使玻璃中条纹、结石消除到允许限度，变成均一体。 玻璃液的均化过程通常按下述三种方式进行。1、不均体的熔解与扩散的均化过程2、玻璃液的对流均化过程3、因气泡上升而引起的搅拌均化作用