玻璃配料工序培训讲义[151]

玻璃配料工序培训讲义[151]一、原料简介1．引入二氧化硅的原料二氧化硅，SiO2,分子量60.06,比重2.4--2.65.。二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体SiO4的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。单纯的SiO2，可以在1800℃以上高温下，熔成石英玻璃，SiO2的熔点为1800℃。在钠钙硅酸盐玻璃中SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度和透紫外光性，但含量高时，需要较高熔融温度，而且可能导致析晶。引入SiO2的原料主要有石英砂、砂岩、石英岩、脉石英，它们在一般日用玻璃中的用量较多，约占配合料重量的60——70%以上。高硼硅玻璃中占80%左右。本厂用的石英砂质量要求如一下：A．精砂：SiO2≥99.3%Fe2O3≤0.03%NiCr不允许有。全部通过60#，60-140#≥80%200#以下≤5%。B．粗砂：SiO2≥99.5%Fe2O3≤0.03%NiCr不允许有。全部通过28#，全部通过28#28-160#≥80%2．引入B2O3的原料B2O3分子量69。62，比重1。84B2O3是玻璃的形成氧化物，它以硼氧三角体和硼氧四面体为结构组元。在硼硅酸盐玻璃中与硼氧四面体共同组成结构网络，B2O3能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，增强玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械性能。B2O3在高温时降低玻璃的粘度，在低温时则提高玻璃的粘度，所以含B2O3较高的玻璃，成形的温度范围较狭，因之可以提高机械成型的机速。B2O3还起助熔剂的作用加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力。B2O3常随水蒸气挥发，硼硅酸玻璃液面上因B2O3挥发减少，会产生富含SiO2的析晶料皮。当B2O3引入量过高时，由于硼氧三角体增多，玻璃的膨系数等反而增大，发生硼反常现象。B2O3是耐热玻璃，化学仪器玻璃，温度计玻璃，部分光学玻璃，电真空玻璃，以及其它特种玻璃的重要组成成分。引入B2O3的原料为硼砂、硼酸和含硼矿物。本厂引入B2O3的原料为硼酸、十水硼砂。A．硼酸硼酸H3BO3，分子量61。82，比重1。44，含B2O356.45%，H2O43.55%硼酸是白色鳞片状三斜结晶，具有特殊光泽，触之有脂肪感觉，易溶于水，加热至100℃则失水而部分分解，变为偏硼酸（HBO2）。在140-160℃时，转变为四硼酸（H2B4O7）继续加热则完全转变为熔融的B2O3。B．硼砂硼砂Na2B4O7.10H2O,分子量381.4,比重1.72,含B2O336.65%，Na2O16.2%H2O47.15%。含水硼砂是坚硬的白色菱形结晶，易溶于水，加热则先熔融膨胀而失去结晶水，最后变为玻璃状物。本厂的质量标准：硼酸成份：B2O3≥56%Fe2O3≤0.01%。十水硼砂成份：B2O3≥34.8%Na2O≥15%Fe2O3≤0.01%3．引入氧化铝的原料氧化铝Al2O3,分子量101.94,比重3.84Al2O3属于中间体氧化物,当玻璃中Na2O与Al2O3的分子比大于1时,则形成铝氧四面体并与硅氧四面体组成连续的结构网,当Na2O与Al2O3的分子比小于1时,则形成八面体,为网络外体而处于硼氧结构网的空穴中。Al2O3能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性，热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，并有助于氟化物的乳浊。Al2O3能玻璃的粘度，绝大多数玻璃中都引入1—3.5%的Al2O3,一般不起过8—10%。在水表玻璃和高压水银灯等特殊玻璃中，Al2O3的含量可达20%以上。引入Al2O3的原料有长石、粘土、蜡石、氧化铝，氢氧化铝等。本厂引入Al2O3的原料是氢氧化铝，平拉也用长石。本厂氢氧化铝的质量标准：Al2O3≥62%Fe2O3≤0.03%。4．辅助原料A．硝酸钠硝酸钠NaNO3，又称硝石，分子量85，比重2.25,含Na2O36.5%。硝酸钠是无色或浅黄色六角形的结晶。B．食盐食盐在高温时气化挥发，促进玻璃澄清。一般用量为配合料的1.3---3.5%。C．氟硅酸钠氟硅酸钠分子量188.08，比重2.7,为黄白色粉末,有毒.5.碎玻璃在配合料中使用碎玻璃，不但可以做到废物利用，而且在合理使用下，可以加速玻璃熔制过程，降低玻璃熔制的热量消耗，从而降低玻璃的生产成本和增加产量。碎玻璃的用量，一般以配合料的28~30%较好，对于高硼硅玻璃，在添加澄清剂、助熔剂和补充某些挥发损失的氧化物（B2O3，Na2O）后，进行第二次重熔。使用碎玻璃时，要确保碎玻璃的粒度大小，用量，方法合理的熔制制度，以保证玻璃的快速熔制与均化。当循环使用本厂碎玻璃时，要补充氧化物的挥发损失，并调整料方，保持玻璃的成分不变。碎玻璃比例大时，要补充澄清剂的用量。使用外来碎玻璃时，要进行清洗，除去杂质。同时，必须取样，进行化学分析。根据其化学成分进行配料。碎玻璃的粒度，没有严格规定，但应当均匀一致根据实践，如碎玻璃的粒度与配合料的其它原料的粒度相当，则纯碱将优先与碎玻璃反应，使石英砂熔解困难，整个熔制过程要变慢变坏。碎玻璃的粒度，应当比其它原料的粒度大得多，这样有助于防止配合料分层，并使熔制融加快。一般来说，碎玻璃粒度在2~20mm之间，熔制较快，但考虑到片状，管状等碎玻璃加工处理等因素，通常采用20~40mm的粒度。6．配合料的质量要求A、具有正确性和稳定性,配合料中各种原料的化学成份\水分及颗粒度等应保持相对稳定,以保证熔制玻璃成份具有正确性和稳定性。B、具有一定的水分,水分对配合料均匀度起着有利的作用,干物料不易混合均匀,易分层,对熔制不利,原料颗粒度发生变化,配合料加水量也发生变化,颗粒愈细,加水应愈多。C、具有一定的气体率，为使玻璃易于澄清和均化，配合料中必须含有一部分能分解出气体的原料，如硼酸、氢氧化铝、硝酸钠等，逸出的气体量与配合料重量之比，称为气体率。D、须混合均匀，配合料不均匀，会使配合料中易熔的纯碱，硼砂等原料熔化速度加快，而配合料中的石英砂等难熔物熔化困难，最后导致玻璃液中存在残留未熔化的石英砂颗粒，破坏玻璃的均匀性，从而产生结石、条纹、气泡等缺陷。另外，由于配合料混合不均匀，在易原料存在处对耐火材料腐蚀严重。所以我们要求配合料均匀度必须大于95%。二、高硼硅玻璃的特点1．高硼硅玻璃的工艺特点A、熔化温度高。一般选用适当的澄清剂、使用高质量的耐火材料、采用电辅助加热和全电熔技术。B、挥发。选用合适的原料，采取密封料道等技术。C、玻璃液的分层。提高下层玻璃液的温度，以改善其流动性减少分层，并采用炉底排料装置。D、玻璃液易分相。选择合适的玻璃成份，合理的加工工艺。2．高硼硅玻璃的性质A、具有很低的热膨胀系数，因而热稳定性好。B、硬度大，抗磨耗性好，相同条件下只有一般玻璃磨耗性的四分之一，制品表面损伤小，使用寿命长。C、导热性高，由于高硼硅玻璃不会被腐蚀生成氧化膜，因此它的导热性能高。D、电阻率大，由于高硼硅玻璃组成中一价金属离子少，因而介电常数小，电阻率高,是一种优质的电真空玻璃。E、有良好的化学稳定性，这种玻璃对水和酸的侵蚀有着很强的抵抗能力，但抗碱性差。3．高硼硅玻璃的理化性能A、高硼硅玻璃的膨胀系数：3.3*10-7℃-1B、高硼硅玻璃的密度:2.23±0.02gCM-3C、高硼硅玻璃耐酸一级、耐碱二级。D、高硼硅玻璃的退火温度560±10℃，软化点温度810±10℃，工作点温度1260±10℃，转变点温度525±15℃，应变点515±10℃三、配料工序对熔化的影响1．配合料的化学组成配合料的化学组成对玻璃熔制速度有决定性的影响，配合料的化学组成不同，熔化温度也不同，配合料内助熔剂含量愈多，配合料愈易熔化。2．配合料的性质原料的粒度对熔制有很大影响，如石英砂颗粒度的大小和形状，所含杂质的难熔性，配合料的气体率，所含气体的化学组成，以及配合料中碎玻璃的质量、粒度及用量等，都具有重要的作用。3．配合料的调制配合料的调制包括配合料的均匀度，配合料的水分含量及配合料的粒度等，都对玻璃的熔制产生着影响。4．助熔剂的使用配合料中引入适量的氧化物、硝酸钠、硼酸盐等，能加速玻璃的形成过程。因为这些助熔剂能降低玻璃的粘度及提高玻璃的透热性，加速玻璃液的澄清和均化过程。四、配料工序可能产生的玻璃的缺陷1．一次气泡配合料中石英砂颗粒粗细不均匀，澄清剂用量不足、配合料的气相单一，或是配合料和碎玻璃投料的温度太低，熔化和澄清温度低等等，都会产生一次气泡的缺陷。2．外界气泡配合料粉料的颗粒间隙和碎玻璃中包含的气体，碎玻璃表面吸附的气体都会引入到玻璃中。这些气体在一定的熔制条件下应该排出来。但在实际上，它们或多或少地残留于玻璃中，造成气泡。3．金属铁引起的气泡如配合料中含有铁，铁件中所含的碳与玻璃中的残余气体相互作用排出气体，形成气泡。4．配合料结石配合料结石是配合料中没有熔化的组分颗粒，也就是未完全熔化的物料残留物。在大多数情况下，配合料结石是石英颗粒。