安徽工業(yè)大學無機非金屬材料玻璃PPT課件

1、一一. 引引 言言第1頁/共157頁一、定義一、定義 廣義：凡是具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的固體材料統(tǒng)稱為玻璃。 狹義：從熔體中冷卻，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體材料，即無機玻璃。第2頁/共157頁二、分類二、分類 按成分：單質(zhì)玻璃、有機玻璃、無機玻璃。 按用途：平板玻璃（建筑、日用玻璃）、器皿玻璃、工藝玻璃、光學玻璃（醫(yī)用、儀器、激光玻璃）。 按生產(chǎn)工藝（平板玻璃）又分為：浮法玻璃、提拉玻璃、壓延玻璃等。第3頁/共157頁三、玻璃工業(yè)發(fā)展史三、玻璃工業(yè)發(fā)展史 15萬年前人類首先就利用天然黑曜巖薄片做窗戶玻璃。 35001500年前開始制造玻璃纖維。 直到200A.D.才開始“平板”玻璃。 1957年，英

2、國首先首先發(fā)明浮法玻璃專利， 1963年美國購買了該專利。1975年，美國發(fā)明新浮法專利。 我國1971年在洛陽首先引進浮法生產(chǎn)線，現(xiàn)有30多條生產(chǎn)線。第4頁/共157頁二二. 玻璃的通性玻璃的通性第5頁/共157頁1.1.玻璃的同性玻璃的同性 各向同性各向同性 介穩(wěn)性（亞穩(wěn)性）介穩(wěn)性（亞穩(wěn)性） 無固定熔點無固定熔點 性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性第6頁/共157頁一、各向同性一、各向同性 同一塊玻璃中所有物理化學性在各個方向均相同。第7頁/共157頁二、介穩(wěn)性（亞穩(wěn)性）二、介穩(wěn)性（亞穩(wěn)性） 由于玻璃熔體在冷卻過程中粘度迅速重大，來不及結(jié)晶就成為固體。所以保留了熔體的結(jié)構(gòu)，造

3、成體系內(nèi)能不是最小，即亞穩(wěn)態(tài)。圖31。 第8頁/共157頁圖3 31 玻璃體系內(nèi)能隨溫度變化圖 第9頁/共157頁三、無固定熔點三、無固定熔點 由于玻璃形成過程中由熔體向固體轉(zhuǎn)變是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的，所以其熔化過程也是在一定的溫度范圍內(nèi)而不是某一溫度點。四、性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性四、性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性 取決于其形成過程。第10頁/共157頁2. 玻璃結(jié)構(gòu)的假說玻璃結(jié)構(gòu)的假說第11頁/共157頁包括： 一、晶子說 二、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說第12頁/共157頁一、晶子說一、晶子說 由蘭德爾（Randell）1930年提出，認為玻璃是由80%的直徑等于1.01.5nm左右的微晶組成，晶體取向

4、無序。第13頁/共157頁二、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說二、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說 由查哈里阿森（Zachariasen）1932年提出，認為玻璃中硅氧以共價鍵結(jié)合在三維空間內(nèi)形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。 強調(diào)了結(jié)構(gòu)玻璃的連續(xù)性、統(tǒng)計均勻性、無序性。 第14頁/共157頁兩種觀點的兩種觀點的相同之處相同之處是都認為是近程有序是都認為是近程有序而遠程無序，而遠程無序，不同之處不同之處在于近程程度不同。在于近程程度不同。第15頁/共157頁3. 粘粘 度度第16頁/共157頁一、玻璃粘度的定義一、玻璃粘度的定義 指面積為S的二平行液層，以一定速度梯度dv/dx移動時需要克服的內(nèi)摩擦力。 =sdvdx 粘度系數(shù)（PaS）第17頁/

5、共157頁二、玻璃粘度參考點二、玻璃粘度參考點 1應(yīng)變點：（1013.6PaS）應(yīng)力在幾小時內(nèi)消除的溫度點； 2轉(zhuǎn)變點（Tg）：(1012.4 PaS) 的溫度； 3退火點：（1012PaS）應(yīng)力在幾分鐘內(nèi)消除的溫度點； 4變形點：10101011PaS的溫度； 5軟化溫度（ Tf）(35)106PaS的溫度； 6操作范圍：（ 103106.6PaS）成型時玻璃表面的溫度； 7熔化溫度：（10 PaS）的溫度； 8自動供料機供料粘度：（102103PaS）的溫度。第18頁/共157頁三、玻璃粘度與成分的關(guān)系三、玻璃粘度與成分的關(guān)系 1SiO2、Al2O3、ZrO2含量升高，粘度增大； 2堿金屬

6、氧化物R2O含量升高，粘度降低； 3堿土金屬氧化物MO含量升高，粘度增大； 4PbO、CdO、Bi2O3、SnO含量升高，粘度增大； 5Li2O、ZnO、B2O3含量升高，增加低溫粘度，而 降低高溫粘度。 第19頁/共157頁四、玻璃粘度與溫度的關(guān)系四、玻璃粘度與溫度的關(guān)系 總體上玻璃粘度與溫度成反比，圖32。滿足： Log=a+b/T （a、b為常數(shù)）第20頁/共157頁圖3 32 硅酸鹽玻璃彈性、粘度與溫度關(guān)系圖 第21頁/共157頁五、玻璃粘度的近似計算五、玻璃粘度的近似計算 1奧霍琴法：適用于含MgO、Al2O3的Na-Ca-Si系玻璃。且各主要氧化物含量范圍為 Na2O 12%16%

7、，CaO+MgO 5%12%，Al2O3B2O3BaOAl2O3PbOK2ONa2O(MgO, Fe2O3) 提高抗壓強度 Al2O3 MgO B2O3Fe2O3PbO第36頁/共157頁 2缺陷：（微觀、宏觀） 3溫度：圖34。 4內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力） 圖4 44 玻璃強度與溫度的關(guān)系 第37頁/共157頁三、硬度和脆性三、硬度和脆性 硬度：抗其它物體的侵入能力。 加入不同的氧化物可提高玻璃的硬度， 其順序為 SiO2 B2O3 MgO (ZnO, BaO) Al2O3第38頁/共157頁 脆性：當負荷超過玻璃極限強度時立即破裂的特性，用沖擊強度表示。 淬火玻璃的沖擊強度比退火玻璃的沖擊強度大

8、57倍。 引入半徑較小的陽離子（Li2O、BeO、MgO、B2O3）可降低玻璃的脆性; 引入大半徑的陽離子（Ru2O、CaO）可提高玻璃的脆性。第39頁/共157頁7. 玻璃的熱學性質(zhì)玻璃的熱學性質(zhì) 第40頁/共157頁一、熱膨脹性一、熱膨脹性 熱膨脹對玻璃的成型、退火、鋼化、封接及熱穩(wěn)定性都有影響。 玻璃的熱膨脹變化范圍很大，從負膨脹（微晶玻璃）直到20010-7/（非氧化物玻璃）。 熱膨脹系數(shù)分為線膨脹系數(shù)和體積膨脹系數(shù)。第41頁/共157頁二、影響因素二、影響因素 1溫度：成正比； 2熱歷史：與玻璃退火、淬火、析晶（種類、大?。┒加嘘P(guān)系。 3化學組成：取決于陰陽離子間的吸引力。 f=2Z

9、/a2 f-陰陽離子間的吸引力； Z電價； a間距 f越大，熱振動越小，膨脹就越小。第42頁/共157頁8. 玻璃的化學穩(wěn)定性玻璃的化學穩(wěn)定性 第43頁/共157頁一、侵蝕機理一、侵蝕機理 1水對玻璃的侵蝕：水中的H+與玻璃中的Na+發(fā)生交換反應(yīng)，而后進行水化、中和反應(yīng)； Si-Na+H+-OH= Si-OH+NaOH Si-OH+ H+-OH=Si-（OH）4 Si-（OH）4+ NaOH=Si（OH）30-Na+（硅酸鈉）+H2O 第44頁/共157頁 2酸對玻璃的侵蝕：高堿玻璃的耐酸性小于耐水性，而高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。因酸不與硅質(zhì)玻璃發(fā)生反應(yīng)，只是酸中的水與玻璃起作用。同時，玻璃

10、侵蝕產(chǎn)生的堿可被中和，阻止侵蝕反應(yīng)進一步進行。 第45頁/共157頁 3堿對玻璃的侵蝕：Si-（OH）4+ NaOH=Si（OH）30-Na+（硅酸鈉）+H2O 可破壞玻璃中的Si-O鍵，從而腐蝕嚴重。第46頁/共157頁 4大氣對玻璃的侵蝕：薄膜。是H2O、CO2、SO2的綜合侵蝕，可形成Si-OH薄膜。 第47頁/共157頁二、影響因素二、影響因素 1化學組成：R2O越高，抗腐越差； 2熱處理：在酸氣爐中退火可提高玻璃的抗腐性；鋼化（淬火）可提高玻璃的化學穩(wěn)定性； 3溫度：溫度越高侵蝕越強； 4、壓力：壓力越大侵蝕加劇。 第48頁/共157頁9. 玻璃的光學性質(zhì)玻璃的光學性質(zhì)第49頁/共1

11、57頁一、折射率一、折射率 影響因素：1. 化學組成： n=n1P1+n2P2+nnPnP1Pn-玻璃中各氧化物的質(zhì)量白分含量；n1nn-玻璃中各氧化物的折射率計算系數(shù)(P127表)；2.溫度：折射率隨溫度的升高而增大；3.熱歷史：退火可消除光學不均勻性。 第50頁/共157頁二、玻璃的著色二、玻璃的著色 1離子致色：過度族金屬離子的電子躍遷，可引起選擇吸收而致色。不同離子致不同顏色。如：Ti4+（黃棕色）、Ti4+Cu+（綠色）、V（雜色）等。 2硫、硒化合物著色：單質(zhì)硫、硒（淡紫色）；硫、碳（琥珀）；硫（硒）化鎘（黃、紅）。 3 3、金屬膠體著色：膠體顆粒對光線的散射而引起的選擇吸收從而致

12、色。 第51頁/共157頁三、玻璃的生產(chǎn)工藝三、玻璃的生產(chǎn)工藝第52頁/共157頁第一節(jié) 概述 第53頁/共157頁玻璃的生產(chǎn)工藝過程：玻璃的生產(chǎn)工藝過程： 成分設(shè)計 原料加工配合料制備 （池窯、坩堝窯熔化） 成型退火 缺陷檢驗一次制品或深加工 檢驗二次制品。 第54頁/共157頁第二節(jié) 原料與配合料的制備 第55頁/共157頁 玻璃的主要原料或主料是玻璃的主要原料或主料是SiO2 輔料有輔料有Al2O3、Na2O、CaO、MgO 澄清劑、著色劑、脫色劑、氧化澄清劑、著色劑、脫色劑、氧化還原劑、乳濁劑及其它。還原劑、乳濁劑及其它。 第56頁/共157頁一、原料及選擇原則一、原料及選擇原則 1雜

13、質(zhì)少； 2易調(diào)整； 3易熔化、無毒氣； 4對耐火材料侵蝕?。?5成本低、易加工。 第57頁/共157頁二、引入二、引入SiO2的原料的原料 1. 硅砂，即石英砂硅砂，即石英砂 2. 砂巖砂巖 要求：要求：可含有少量無害礦物（長石、高嶺石、白云石、方解石等），有害礦物（赤鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等）含量盡量少。 第58頁/共157頁三、引入三、引入Al2O3的原料的原料 1長石；長石； 2. 高嶺石。高嶺石。第59頁/共157頁四、引入四、引入Na2O的原料的原料 1純堿（純堿（Na2CO3）；）； 2芒硝（芒硝（Na2SO4）；）； 3鈉硝石（鈉硝石（NaNO3）第60頁/共157頁五、引入五、引

14、入CaO的原料的原料 1石灰石；石灰石； 2方解石。方解石。第61頁/共157頁六、引入六、引入MgO的原料的原料 白云石白云石 第62頁/共157頁七、引入澄清劑的原料七、引入澄清劑的原料 1As2O3、Sb2O3與芒硝共用；與芒硝共用； 2芒硝；芒硝； 3. 螢石、氟硅酸鈉（螢石、氟硅酸鈉（Na2SiF6） 第63頁/共157頁八、著色劑八、著色劑 各種含致色離子的氧化物，具體見第九節(jié)玻璃的著色各種含致色離子的氧化物，具體見第九節(jié)玻璃的著色。 第64頁/共157頁九、脫色劑九、脫色劑 能使能使Fe2O3減少減少 能產(chǎn)生與綠色互補色的各種氧化物。能產(chǎn)生與綠色互補色的各種氧化物。 分為物理脫色

15、劑（分為物理脫色劑（Se、MnO2、NiO、Cr2O3） 和化學脫色劑（和化學脫色劑（As2O3、Sb2O3、Na2S及硝酸鹽）及硝酸鹽）第65頁/共157頁十、氧化十、氧化-還原劑還原劑 1. 氧化劑（硝酸鹽）；氧化劑（硝酸鹽）； 2還原劑（碳、還原劑（碳、SnO2等等） 第66頁/共157頁十一、乳濁劑十一、乳濁劑 1氟化物；氟化物； 2磷酸鹽磷酸鹽第67頁/共157頁十二、其它十二、其它 1天然堿； 2珍珠巖（含SiO2 73%）； 3鈮、鉭尾礦（含SiO2 70%）； 4碎玻璃。 第68頁/共157頁四、玻璃原料加工 第69頁/共157頁一、工藝流程一、工藝流程 第70頁/共157頁

16、即各原料分別粉碎篩分入庫，后稱量混合再入庫，最后投料。 第71頁/共157頁二、原料的破碎與粉碎二、原料的破碎與粉碎 可用 顎式破碎機，圖31； 反擊式破碎機，圖32； 對輥式破碎機，圖33； 錘式破碎機，圖34。 第72頁/共157頁圖31 顎式破碎機第73頁/共157頁圖32 反擊式破碎機 第74頁/共157頁圖33 對輥機 第75頁/共157頁圖34 錘式破碎機 第76頁/共157頁三、篩分三、篩分 利用六角篩和振動篩對各種原料進行篩分，而振動篩的優(yōu)點較多，圖35。 第77頁/共157頁圖35 振動篩第78頁/共157頁四、配合料制備四、配合料制備 先稱量后混合先稱量后混合?；旌蠙C可分為

17、轉(zhuǎn)動式、盤式和槳葉式。 影響配料混合均勻性的因素有原料物性、加料順序、加水方式、混合時間及是否加入碎玻璃等。第79頁/共157頁五、配合料質(zhì)量控制五、配合料質(zhì)量控制 1原料成分； 2原料水分； 3原料粒度； 4稱量誤差； 5均勻度控制。第80頁/共157頁第五節(jié) 玻璃的熔制第81頁/共157頁一、概述一、概述 將配料進行高溫加熱形成均一的、無缺陷的并符合成型要求的玻璃液的過程稱為玻璃的熔制過程。 熔制過程對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、成品率、能耗、窯爐壽命等關(guān)系密切。第82頁/共157頁熔制過程中發(fā)生的物理化學變化熔制過程中發(fā)生的物理化學變化物理過程化學過程物理化學過程配合料加熱脫水熔化相變揮發(fā)固相反應(yīng)

18、鹽類分解水化物分解脫水結(jié)晶硅酸鹽形成與相互作用共熔體形成固態(tài)溶解、液態(tài)互溶玻璃液、爐氣、氣泡間的相互作用玻璃液與耐火材料作用第83頁/共157頁二、玻璃的熔制過程及影響因素 熔制過程分為五個階段熔制過程分為五個階段： 硅酸鹽形成 玻璃液的形成 玻璃液的澄清 玻璃液的均化 玻璃液的冷卻 第84頁/共157頁1.1.硅酸鹽形成 T=800900，CaO+SiO2=CaSiO3（Na2Si03） 特點：時間短，平板玻璃 34min。 第85頁/共157頁2玻璃液的形成 T=12001250，硅酸鹽溶解和擴散，形成透明體，但不均勻，有大量氣泡，性質(zhì)不均勻。 特點：時間長，平板玻璃 28min。 第86

19、頁/共157頁3玻璃液的澄清 T=14001500，澄清的過程是指排除可見氣泡的過程，是一個復雜的物理化學過程。玻璃液中的氣泡有：CO2、O2、N2、H2O、SO2、NO2。第87頁/共157頁 澄清過程： 氣體轉(zhuǎn)化與平衡 第88頁/共157頁 氣體與玻璃液的相互作用 O2與玻璃液的相互作用: 包括物理的溶解和發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成氧化物(氧化鐵、硅酸鹽等) CO2與玻璃液的相互作用: CO2與硅酸鹽作用形成碳酸鹽和氧化硅。 H2O與玻璃液的相互作用:即玻璃的水化反應(yīng)。第89頁/共157頁 澄清劑及作用機理 變價氧化物：機理是低溫吸熱，高溫放熱使氣泡長大而釋放。 As2O3+O2=As2O5 （

20、可逆反應(yīng)） 硫酸鹽：Na2SO4=Na20+SO2（大于1400時分解） 鹵化物：CaF2、NaF 可使SiO2的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)斷裂而達到澄清的目的。第90頁/共157頁 玻璃性質(zhì)與澄清： 澄清速度 V=2/9 gr2（d-d1）/ g-重力加速度；r-氣泡半徑；d-玻璃密度；、d1-氣泡中氣體密度；-玻璃液的粘度。即玻璃液越粘澄清速度越小。 第91頁/共157頁4玻璃液的均化： 包括化學均化和熱均化。有三種方式： 不均勻體的溶解與擴散的均化過程（成分不同造成）； 玻璃液的對流均化過程（溫度不同造成） 因氣泡上升而引起的攪拌均化作用。 影響因素：玻璃液的粘度和表面張力。第92頁/共157頁5玻璃液的

21、冷卻： T=1000 主要注意二次氣泡（再生泡）的形成，即塵泡（直徑小于0.1mm）的形成。第93頁/共157頁三、影響玻璃熔制過程的因素 1化學成分：氧化硅和氧化鋁越高越難熔，而堿含量越高越易熔； 2配料的狀態(tài)配料的狀態(tài)：包括原料的粒度、不同原料的分層等； 3熔窯的溫度制度熔窯的溫度制度：提高熔窯溫度有利于熔制，但能耗大且對耐火材料侵蝕大； 4加速劑和澄清劑加速劑和澄清劑：有助澄清； 5高壓與真空熔煉高壓與真空熔煉：可迅速排除可見氣泡； 6輔助電熔輔助電熔：可提高熔化率； 7機械攪拌與鼓泡機械攪拌與鼓泡：可提高澄清與均化速度。第94頁/共157頁四、玻璃熔窯 分類：按形狀主要分為池窯與坩堝窯

22、。 產(chǎn)品單一，產(chǎn)量大的用池窯；品種多產(chǎn)量小的用坩堝窯。 池窯按熱源又分為火焰窯、電熱窯及火焰-電熱窯。 按熔制過程分為間歇式與連續(xù)式。 按廢氣預熱回收分為蓄熱式和換熱式。 按火焰流動分為橫火焰窯、縱火焰窯和馬蹄窯。第95頁/共157頁五、窯用耐火材料 1硅氧質(zhì)耐火材料（SiO2系）； 2硅鋁質(zhì)耐火材料（SiO2-Al2O3系） 3電熔耐火材料（Al2O3-SiO2-ZrO2系） 4堿性耐火材料（MgO系）第96頁/共157頁六、熔窯節(jié)能 1高溫熔化制度（高熱燃料、富氧燃燒、空氣預熱、優(yōu)質(zhì)耐火）； 2熔窯保溫； 3廢氣余熱利用； 4改進熔化工藝； 5改進燃燒技術(shù)； 6鼓泡與機械攪拌； 7熔窯結(jié)構(gòu)

23、改進； 8輔助電熔及生產(chǎn)自動化。 第97頁/共157頁第六節(jié) 玻璃的成型第98頁/共157頁 分類： 熱塑成型：提拉（平板玻璃）、浮法（平板玻璃）、吹制（空心玻璃）、壓制（煙缸）、壓延（壓花玻璃）、澆鑄（光學玻璃）、燒結(jié)（泡沫玻璃）、噴吹（玻璃珠）； 冷成型：研磨、拋光。第99頁/共157頁一、浮法成型 1概念：是指熔窯熔融的玻璃在流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上形成平板玻璃的方法。 浮法成型的熔窯見圖36、37。浮法成型見圖38。 第100頁/共157頁圖36 浮法窯平面圖1-投料口； 2-熔化部； 3、6-小爐； 4-冷卻部； 5-流口料第101頁/共157頁圖37 浮法窯立面圖1-小爐口

24、；2-蓄熱室；3-格子體；4-底煙道；5-連通煙道；6-支煙道；7-燃油噴嘴 第102頁/共157頁圖38 浮法生產(chǎn)示意圖1-流槽；2-玻璃液；3-碹頂；4-玻璃帶；5-錫液；6-槽底；7-保護氣體管道；8-拉邊器；9-過度輥臺；10-閘板第103頁/共157頁2成型機理： 浮起高度 h=（1-dg/dt）H H-自由厚度；dg-玻璃的密度；dt-錫液的密度。 自由厚度： g-重力加速度；g-玻璃表面張力；t-錫液表面張力；gt-玻璃與錫液界面上表面張力。 第104頁/共157頁圖39 玻璃在錫液上的浮起高度第105頁/共157頁 拋光時間：玻璃液呈正弦波在錫液上運動。 t=/V ， V=g/

25、 -正弦波長；-玻璃液的粘度；V-拋光速度；t-拋光時間。 拉?。悍譃楦邷乩『偷蜏乩?，圖310。第106頁/共157頁圖310 玻璃的高溫拉薄和低溫拉薄曲線第107頁/共157頁3錫液的特點 雜質(zhì)少； 比重大（大于玻璃）； 熔點低； 表面張力高（大于玻璃）； 粘度低（流動性好）。第108頁/共157頁4保護氣體 N2+H2 注意：防止錫氧化。第109頁/共157頁二、垂直引上法（提拉法） 1有槽垂直引上法：槽子磚為主要的成型設(shè)備，圖311、312。分為： 板根成型；邊子成型；原板的拉伸力。 1無槽垂直引上法 2平拉成型 壓延成型 第110頁/共157頁圖311 有槽垂直引上室1-通路；2-

26、小眼；3-大梁；4-槽子磚；5-主水包；6-輔助水包；7-板根；8-石棉輥；9-引上機；10-原板第111頁/共157頁圖312 槽子磚第112頁/共157頁圖313 無槽垂直引上室1-大梁；2-L型磚；3-玻璃液；4-引磚；5-冷卻水包；6-引上機；7-石棉輥；8-板根；9-原板；10-八字水包第113頁/共157頁圖314 平拉成型示意圖1-玻璃液；2-引磚；3-拉邊器；4-轉(zhuǎn)向輥；5-水冷卻器；6-玻璃帶第114頁/共157頁圖315 壓延法第115頁/共157頁第七節(jié) 玻璃的缺陷第116頁/共157頁缺陷: : 玻璃的缺陷指玻璃中的氣泡、線道、節(jié)瘤、結(jié)石及永久應(yīng)力（未退火）等。 第11

27、7頁/共157頁一、氣泡的類型與形成原因 1殘留氣泡：玻璃熔制過程中鹽類分解產(chǎn)生氣泡，澄清不徹底而殘留的。 2二次氣泡：多為塵泡，澄清后次升穩(wěn)或未盡的化學反應(yīng)。 3耐火材料引起 4鐵器引起 5其它：電極附近等。第118頁/共157頁二、玻璃狀夾雜物及其形成原因 結(jié)構(gòu)仍為非晶態(tài)，但物性與玻璃主體不同。如：條紋、線道、節(jié)瘤等。成分多為硅質(zhì)或硅鋁質(zhì)。是均化不夠的結(jié)果。 第119頁/共157頁三、結(jié)石的類型與成因 玻璃中已經(jīng)結(jié)晶的不均勻相。是玻璃中的最大缺陷，也是引起玻璃爆炸的原因。形成原因： 1配合料結(jié)石（未熔化）； 2耐火材料結(jié)石； 3析晶結(jié)石； 4硫酸鹽夾雜物； 5黑色夾雜物（鐵、鉻、鎳的氧化物

28、等）。第120頁/共157頁第八節(jié) 玻璃的退火第121頁/共157頁一、基本概念 1退火：將玻璃內(nèi)部的熱應(yīng)力消除或減少至允許值的熱處理過程。 2淬火：將加熱的玻璃在介質(zhì)中急冷，使玻璃表面產(chǎn)生有規(guī)律的、均勻分布的壓應(yīng)力，從而提高玻璃的強度和熱穩(wěn)定性。（鋼化玻璃）第122頁/共157頁3玻璃中的應(yīng)力 包括熱應(yīng)力（暫時應(yīng)力、永久應(yīng)力） 結(jié)構(gòu)應(yīng)力 機械應(yīng)力第123頁/共157頁 暫時應(yīng)力：玻璃在經(jīng)受不均勻溫度變化時所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。該應(yīng)力隨溫度梯度的存在而存在，同時隨溫度梯度的消失而消失。 永久應(yīng)力：當玻璃內(nèi)外溫度相等時所殘留的熱應(yīng)力。退火即消除此應(yīng)力。 結(jié)構(gòu)應(yīng)力：因化學組成不均勻?qū)е陆Y(jié)構(gòu)上的不均勻而產(chǎn)

29、生的應(yīng)力。該應(yīng)力無法去除。 機械應(yīng)力：外力作用在玻璃上而產(chǎn)生的應(yīng)力，外力消除時應(yīng)力也消除。第124頁/共157頁二、退火工藝 將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近，進行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力松弛。該溫度稱為退火溫度。 最高退火溫度：能在3min之內(nèi)消除玻璃中95%應(yīng)力的溫度。 最低退火溫度：能在3min之內(nèi)消除玻璃中5%應(yīng)力的溫度。 退火溫度范圍：最高退火溫度和最低退火溫度之間的范圍。 一般玻璃的退火溫度為55020。第125頁/共157頁 退火工藝一般分為四個階段：1. 加熱階段; 2. 均熱階段; 3.慢冷階段; 4. 快冷階段。圖316。 圖316 玻璃退火工藝圖3

30、16 玻璃退火工藝圖316 玻璃退火工藝第126頁/共157頁第四章 玻璃工業(yè)的環(huán)境保護第127頁/共157頁第一節(jié)第一節(jié) 大氣污染大氣污染 第128頁/共157頁一、燃料產(chǎn)生的廢氣一、燃料產(chǎn)生的廢氣 1SO2：會形成酸雨。 防治措施：高空排放和排煙脫硫（用CaCO3、Ca（OH）2、Na2SO4等） 2. NOX：其毒性比CO大數(shù)百倍且與人體的血色素有很強的親和力。 防治措施：用NH3氣體將其還原。NOX+NH3=N2+H2O第129頁/共157頁二、原料分解氣體二、原料分解氣體 1F： CaF4熔融后會形成SiF4、HF等，這些氟化物在大氣中的濃度大于百萬分之一時即可引起中毒。 防治措施：

31、用水（堿水、清水、海水）吸收。 2Cd、Pb、As等重金屬，它們本身為有毒元素，會引起中毒。 防治措施：用電收塵或其它除塵法將其回收。 3粉塵：大量吸入會引起矽肺。 防治措施：采用洗塵器回收。第130頁/共157頁第二節(jié) 廢水污染第131頁/共157頁 廢水中主要是As、氟化物、酚以及Pb、Hg、Cd、Cr等。其中酚易溶于水，是最主要的污染物。它來自于煤氣，在洗滌過程中溶于水。 防治措施：用活性炭等吸附、萃取或用微生物分解。 第132頁/共157頁第三節(jié) 噪聲污染 第133頁/共157頁 防治措施： 1. 降低噪聲強度； 2.阻止噪聲傳播； 3.噪聲控制； 4.勞動保護。 第134頁/共157

32、頁5. 新型玻璃材料及發(fā)展方向新型玻璃材料及發(fā)展方向第135頁/共157頁一、玻璃馬賽克一、玻璃馬賽克 即乳化彩色不透明玻璃。外墻飾面材料，常用熔融法制備，壓延法成型。少用燒結(jié)法。 工藝流程：原料（石英砂、著色劑、乳濁劑等）配合料池窯熔化（色彩均勻、色澤穩(wěn)定）連續(xù)壓延（出現(xiàn)花紋）退火（消除應(yīng)力）折斷（拆成小塊）挑選（去除次品）拼裝（1212、1515）粘貼紙皮（固定小塊）成品入庫第136頁/共157頁二、微晶玻璃二、微晶玻璃 微晶玻璃的制備工藝與熔融玻璃的生產(chǎn)過程相似，只是多了晶化處理的過程。常用來代替建筑石材。微晶玻璃與大理巖、花崗巖相比具有熱膨脹小、耐壓強度大、硬度大、吸水率小、熱傳導小、

33、耐酸、堿性好等特點。其性能取決于析晶的種類、粒徑大小、數(shù)量等。根據(jù)其析晶的種類分為硅灰石型、石英型、氟金云母型、霞石型、鈣黃長石型、堇青石型等。第137頁/共157頁 工藝流程：晶核劑配合料熔制壓延成型拆切晶化處理。 微晶玻璃也可以采用燒結(jié)方式制備，其故意過程為：晶核劑配合料成型燒結(jié)晶化處理。 微晶玻璃的晶化處理一般采用階梯式升溫，圖51。 第138頁/共157頁圖51 微晶玻璃的熱處理溫度曲線第139頁/共157頁三、鋼化玻璃三、鋼化玻璃 研究表明，玻璃的實際強度大大低于理論強度是由于玻璃表面存在大量的微裂紋，有人測定：300個/mm2。消除玻璃表面的微裂紋或避免表面損傷，抑制微裂紋增長等使

34、玻璃強度增加的過程為鋼化過程。 第140頁/共157頁1熱鋼化熱鋼化 熱鋼化是將玻璃做淬火處理在玻璃的內(nèi)部和表面形成很大的溫度梯度，而應(yīng)力由于玻璃的粘滯性而被松弛，形成了有溫度梯度而無應(yīng)力的狀態(tài)。當溫度梯度逐漸消失，原松弛的應(yīng)力逐步轉(zhuǎn)為永久應(yīng)力，造成玻璃表面有一層金云分布的壓應(yīng)力層，從而使玻璃的熱穩(wěn)定性和強度得以提高。 第141頁/共157頁 熱鋼化的工藝過程： 玻璃原板磨邊洗滌、干燥熱彎成型或平板鋼化加熱爐處理檢驗入庫 鋼化溫度一般為：Tc=Tg+80 第142頁/共157頁 影響鋼化處理質(zhì)量的因素： 淬火溫度和玻璃厚度：都成正比； 傳熱速度（冷卻介質(zhì)的對流速度）：成正比； 玻璃組成：能增加熱膨脹系數(shù)的氧化物可提高