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(優(yōu)選)第七章玻璃用原料與配料目前一頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)第六章玻璃用原料與配料目前二頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)3一、主要原料主要原料:往玻璃中引入組成氧化物的原料。特點(diǎn):用量多,并決定了玻璃的基本性質(zhì)。分類:
?按氧化物的性質(zhì)分:酸性氧化物原料、堿性氧化物原料、堿土金屬和二價(jià)金屬氧化物原料、多價(jià)元素氧化物原料
?按氧化物在結(jié)構(gòu)中的作用分:玻璃形成體氧化物原料、中間體氧化物原料、網(wǎng)絡(luò)外體氧化物原料。
?按來(lái)源分:礦物原料、化工原料目前三頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)礦物特征:石英砂又稱硅砂,是石英巖、長(zhǎng)石等受水、碳酸酐以及溫度變化等作用,逐漸分解風(fēng)化由水流沖擊沉積而成。質(zhì)地純凈的為白色,一般硅砂因含有鐵的氧化物和有機(jī)質(zhì),故多呈淡黃色、淺灰色或紅褐色。化學(xué)成分:SiO2是主要有用成分,并含有少量Al2O3、k2O、Fe2O3等雜質(zhì),F(xiàn)e2O3、Cr2O3、TiO2是有害成分。高質(zhì)量的石英砂含SiO2應(yīng)在99.0%~99.9%以上(一)SiO2原料1.石英砂作用:玻璃形成體氧化物,以[SiO4]存在,是玻璃結(jié)構(gòu)的骨架。原料:主要有石英砂、砂巖、石英巖、脈石英目前四頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)顆粒組成:顆粒過(guò)大,熔化困難;顆粒過(guò)小,易飛揚(yáng),且一般粒度越小,雜質(zhì)含量越高
玻璃用硅砂的顆粒直徑:在之間,其中0.25-0.50mm的應(yīng)不少于90%,0.10mm以下的不超過(guò)5%。礦物組成:伴生礦物有長(zhǎng)石、高嶺石、白云石(無(wú)害);也可能有赤鐵礦、鈦鐵礦(可著色)及鉻鐵礦等重礦物(熔點(diǎn)高)。目前五頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)礦物特征是石英砂顆粒和粘性物質(zhì)在高壓下膠結(jié)而成的一種碎屑沉積巖。根據(jù)膠結(jié)物不同分硅質(zhì)砂巖、粘土質(zhì)砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖。外觀多呈淡黃色、淡紅色,鐵染現(xiàn)象嚴(yán)重的呈紅色。化學(xué)成分:砂巖化學(xué)成分與膠結(jié)物的性質(zhì)和含量有關(guān),二氧化硅(硅膠)膠結(jié)的砂巖SiO2純度高,粘土質(zhì)砂巖中Al2O3含量較高。化學(xué)成分質(zhì)量要求:SiO2:98%,F(xiàn)e2O3<0.2%特性:硬度高,接近于莫氏硬度七級(jí)。因此開采成本比石英砂高,且破碎加工過(guò)程中機(jī)械摻鐵高。2.砂巖目前六頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)礦物特征:是砂巖的變質(zhì)巖,是硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用使石英顆粒彼此緊密結(jié)合,再結(jié)晶的巖石。特性:硬度大(比砂巖大),不易粉碎?;瘜W(xué)成分:氧化硅含量高,雜質(zhì)含量低。應(yīng)用:無(wú)色玻璃3.石英巖4.脈石英礦物特征:脈石英屬火成巖。外觀一般為純色,半透明,呈油脂光澤,斷口呈貝殼狀。無(wú)色透明的稱為水晶。脈石英有明顯的結(jié)晶面?;瘜W(xué)成分:主要成分是孿生的石英結(jié)晶體。應(yīng)用:石英玻璃目前七頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)作用與性質(zhì):結(jié)構(gòu)、硼氧反常、助熔、料性、揮發(fā)應(yīng)用:耐熱玻璃、醫(yī)藥玻璃、化學(xué)儀器玻璃、溫度計(jì)玻璃等;原料:硼酸和硼砂(化工原料)、含硼礦物;(二)B2O3原料1.硼酸(H3BO3)性狀:硼酸(H3BO3),相對(duì)分子質(zhì)量為61.82,相對(duì)密度1.44。是白色鱗片狀三斜結(jié)晶,具有特殊光澤,觸之有脂肪感覺,易溶于水。
目前八頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)加熱反應(yīng):?加熱至100℃:部分失水分解變?yōu)槠鹚幔℉BO2)?140~160℃:轉(zhuǎn)變?yōu)樗呐鹚幔℉2B4O7);?繼續(xù)加熱:熔融的B2O3。揮發(fā):自重的5~15%影響揮發(fā)因素:玻璃組成、熔制溫度、熔制時(shí)間、熔制氣氛、水分含量等。要求成分:
H3BO3>99%,F(xiàn)e2O3<0.01%、SO42-<0.2%目前九頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)
十水硼砂(Na2B4O7·10H2O)五水硼砂(Na2B4O7·5H2O)?性狀:色白、菱形結(jié)晶、易溶,易失水?揮發(fā):與硼酸相當(dāng),為自重的5~15%質(zhì)量要求:B2O3>35%Fe2O3<0.01%SO42-<0.02%粒度要求:0.1mm以下<13%、0.1-1mm>84%、1mm以上<3%無(wú)水硼砂(Na2O·2B2O3)?性狀:無(wú)色、玻璃狀小塊?揮發(fā):比硼酸和含水硼砂少
2.硼砂含水硼砂目前十頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性狀:無(wú)色晶狀粉末,無(wú)味,表面有油膩感,易吸水生成硼酸。質(zhì)量要求:B2O3≥95.00%、SO42-≤0.07%、Al2O3≤0.1%、Cl-≤0.1%、水不溶物0.2%、粒度(180μm)通過(guò)≥85%應(yīng)用:助熔劑、半導(dǎo)體材料的摻雜劑等3.硼酐(B2O3)4.含硼礦物主要有硼鎂石(2MgO·B2O3·H2O)、鈉硼解石(2NaCaB5O9·8H2O)、硅鈣硼石([Ca2B2(SiO4)2(OH)2]等目前十一頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:補(bǔ)網(wǎng)、提高粘度、抑制析晶原料:長(zhǎng)石、高嶺土、葉蠟石、氧化鋁和氫氧化鋁等(三)Al2O3原料1.長(zhǎng)石
性狀:鉀長(zhǎng)石(淡紅)、鈉長(zhǎng)石(白)、鈣長(zhǎng)石(白),解理面明顯。能引入堿,從而減少純堿用量,易熔化。質(zhì)量要求:Al2O3>16%、Fe2O3<0.3%、R2O>12%目前十二頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性狀:主要礦物組成是高嶺土,色白、易碎、含鐵雜質(zhì)和有機(jī)物時(shí)呈黑色或灰色。應(yīng)用:陶瓷、高鋁玻璃、乳濁玻璃質(zhì)量要求:
Al2O3>30%、Fe2O3<0.4%2.瓷土3.蠟石性狀:是一種水化硅酸鋁,主要礦物組成是葉蠟石,含石英和高嶺土。色白、易碎、含鐵雜質(zhì)和有機(jī)物時(shí)呈黑色或灰色。應(yīng)用:乳濁玻璃、玻璃纖維等質(zhì)量要求:
Al2O3>25%、SiO2<70%、Fe2O3<0.4%目前十三頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)為化工產(chǎn)品性狀:白色結(jié)晶粉末,氧化鋁熔點(diǎn)高,氫氧化鋁較易熔但易溢料(需加氟化物)應(yīng)用:多用于高性能玻璃。質(zhì)量要求:
氧化鋁:Al2O3>96%、Fe2O3<0.05%氫氧化鋁:Al2O3>60%、Fe2O3<0.05%4.氧化鋁和氫氧化鋁目前十四頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)與作用:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、化穩(wěn)性較差,透紫外性好應(yīng)用:光學(xué)玻璃、透紫外玻璃、生物玻璃(如CaO-MgO-SiO2-P2O5系統(tǒng)微晶玻璃)等原料:磷酸鋁、磷酸二氫銨、磷酸鈣等(四)P2O5原料目前十五頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)外體、助熔、降低粘度應(yīng)用:一般玻璃中引入量不超過(guò)18%原料:純堿、芒硝、硝酸鈉、氫氧化鈉、(五)Na2O原料1.純堿(NaCO3)一般用煅燒純堿,可分為輕質(zhì)堿和重質(zhì)堿性狀:白色粉末、易溶、極易吸水潮解和結(jié)塊。揮發(fā):Na2O在熔化過(guò)程中容易揮發(fā),約為本身重量的0.5-3.2%,配料計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮。目前十六頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)輕質(zhì)堿
:密度小,假密度為:0.65g/cm3;白色粉細(xì)、易飛揚(yáng)、分層;堿塵污染大;對(duì)耐火材料侵蝕大假密度=質(zhì)量/假體積(物質(zhì)體積+閉口氣孔體積)重質(zhì)堿:密度大,假密度為:1.50g/cm3;白色顆粒粗、表面致密、、易均化、不易分層;熱效率高、對(duì)耐火材料侵蝕小。質(zhì)量要求:Na2CO3>98%、NaCl<1%、Na2SO4<0.1%、Fe2O3<0.1%天然堿:是干涸堿湖的沉積鹽,可作為純堿的代用原料。但天然堿成分不穩(wěn)定,常含有黃土、氯化鈉、硫酸鹽等雜質(zhì),侵蝕性較大。目前十七頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)分類:有無(wú)水芒硝和含水芒硝(Na2SO4·10H2O)兩類。應(yīng)用:芒硝不僅可以代堿,還是常用的澄清劑。性狀:無(wú)水芒硝(白色或淺綠結(jié)晶),助熔性好,熔化溫度884℃,沸點(diǎn)1430℃,分解溫度高(1120-1220℃),需要加入本身重量的4%的還原劑(主要為碳粉、煤粉等),能吸收水分。揮發(fā):Na2O揮發(fā)約6%(純堿的兩倍左右)質(zhì)量要求:Na2SO4>85%、CaSO4<4%、NaCl<2%、Fe2O3<0.3%、H2O<5%
目前十八頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)
與純堿比較,使用芒硝有如下缺點(diǎn):
①分解和反應(yīng)溫度高,熱耗大;
②易侵蝕耐火材料并產(chǎn)生芒硝泡;
③需使用還原劑,且用量過(guò)多時(shí),F(xiàn)e2O3被還原成FeS而使玻璃著成棕色;注意:為保證芒硝能以較低的溫度分解在熔化前期,芒硝未完全分解之前,須保持還原氣氛;在熔化后期,為防止硫酸鹽被還原而生成硫化物并與鐵的硫化物生成著色物質(zhì),須保持氧化氣氛。
④純堿和芒硝的理論Na2O含量分別為58.53%和43.7%,即芒硝中有效Na2O含量較低。因此,使用純堿引人Na2O較芒硝為好。但由于芒硝具有澄清作用,因而生產(chǎn)中經(jīng)常將2%~3%的芒硝與純堿聯(lián)合使用。目前十九頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)白色結(jié)晶固體,極易吸水潮解,可溶,有腐蝕性;可配成溶液加入中充當(dāng)配合料粒化時(shí)的粘結(jié)劑或潤(rùn)濕配合料。4.氫氧化鈉(NaOH)3.硝酸鈉(NaNO3)無(wú)色或淡黃色六角形結(jié)晶,能吸濕潮解,可溶;可作氧化劑(如用于鉛玻璃);脫色劑;與白砒共同使用可起到澄清作用;代替部分碳酸鈉提高氣體率;侵蝕性較大質(zhì)量要求:NaNO3>98%、NaCl<1%、Fe2O3<0.01%目前二十頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)外體、降低析晶傾向,提高透明度和光澤,降低表面張力(氧化鈉不能),雙堿效應(yīng);應(yīng)用:高級(jí)器皿玻璃、晶質(zhì)玻璃、光學(xué)玻璃等原料:①碳酸鉀:?性狀:白色結(jié)晶粉末、極易吸濕潮解;?揮發(fā):以K2O自重的12%計(jì)?質(zhì)量要求:K2CO3>96%,Na2O<0.2%,KCl+K2SO4<3.5%,水不溶物<0.3%,H2O<3%②硝酸鉀?性狀:透明結(jié)晶,易溶,不會(huì)吸濕潮解;可充當(dāng)澄清劑、氧化劑、脫色劑;質(zhì)量要求:KNO3>98%、KCl<1%、Fe2O3<0.01%(六)K2O原料目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)外體、斷網(wǎng)并強(qiáng)烈助熔(橋氧多時(shí)),積聚(非橋氧多時(shí)),少量引入時(shí)降低析晶能力,過(guò)多則增加析晶能力;應(yīng)用:在電氣玻璃、微晶玻璃含量約為3-4%,一般玻璃中可引入0.1-0.5%.原料:碳酸鋰、含鋰礦物。①碳酸鋰:無(wú)色或白色結(jié)晶,較純凈,價(jià)高。②含鋰礦物:
鋰云母:淡紫色、灰色、白色的寬片和小鱗片組成;易溶,含鐵量低,是較好原料。
鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2):白色或淡綠色菱形晶體,較難熔。(七)Li2O原料目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)外體,增加化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度,縮短料性(高溫時(shí)極化橋氧,削弱Si-O鍵,降低玻璃粘度,低溫時(shí)相反,增大粘度,類似Li,B),有積聚作用,過(guò)多引入容易析出硅灰石晶體(CaO·SiO2),玻璃發(fā)脆。應(yīng)用:氧化鈣是常用氧化物,一般玻璃中引入量不超過(guò)12.5%,容易分相的玻璃中少用或不用。原料:方解石、石灰石、白堊、工業(yè)碳酸鈣等鈣原料質(zhì)量要求:CaO≥50%,F(xiàn)e2O3≤0.15%(八)CaO原料目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)①方解石性狀:白色(或淡黃、灰色、淺紅)巖石,純度比石灰石高。應(yīng)用:適于成分要求高的玻璃;透明結(jié)晶體為冰洲石,用于光學(xué)玻璃;②石灰石性狀:為粗粒方解石的石灰?guī)r,多為灰色,淡黃或淡紅色,很少白色(視含鐵量不同)常含石英、粘土、氧化鐵等雜質(zhì)。③白堊性狀:白色,含有水分,須經(jīng)烘干處理,其它雜質(zhì)較少。④工業(yè)碳酸鈣性狀:白色,純度高(含量在98%以上),應(yīng)用:高級(jí)器皿玻璃、光學(xué)玻璃等。目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn),性質(zhì)和作用:配位數(shù)6或4但屬網(wǎng)絡(luò)外體,部分取代CaO時(shí),料性加長(zhǎng)、密度降低、硬度減?。ㄐ纬蒣MgO4]進(jìn)入網(wǎng)絡(luò))、易脫片,降低析晶傾向;應(yīng)用:保溫瓶玻璃中少用或不用,一般玻璃中不超過(guò)3.5%。原料:白云石(苦灰石)、菱鎂礦(菱苦石,略)①白云石(CaCO3·MgCO3):性狀:藍(lán)白色或淡灰色,伴生礦有石英、方解石、黃鐵礦等,能吸水;同時(shí)引入CaO和MgO。
質(zhì)量要求:
MgO>20%,CaO<32%,F(xiàn)e2O3<0.15%②菱鎂礦性狀:灰白色、淡經(jīng)色或肉紅色。當(dāng)白云石引入MgO量不足時(shí),才使用菱鎂礦。(九)MgO原料目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)外體,增加折射率、密度、化穩(wěn)性,吸收輻射能力強(qiáng)(Pb、Cd、Cr類似),有毒;少量時(shí)助熔,過(guò)多時(shí)會(huì)使澄清困難及產(chǎn)生二次氣泡。應(yīng)用:高級(jí)器皿玻璃、化學(xué)儀器玻璃、防輻射玻璃,顯象管玻璃、瓶罐玻璃等原料:硫酸鋇和碳酸鋇①硫酸鋇(重晶石):性狀:白色晶體,分解溫度高(可加還原劑),可做澄清劑,其加入BaO量一般不超過(guò)5%,其余用碳酸鋇加入。天然重晶石中石英、鐵、粘土較多,不用于高質(zhì)量玻璃。質(zhì)量要求:BaSO4>95%、SiO2<1.5%、Fe2O3<0.5%(十)BaO原料目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)②碳酸鋇(毒重石):性狀:天然的為黃色或綠色,雜質(zhì)多,常用工業(yè)碳酸鋇質(zhì)量要求:BaCO3>97%、Fe2O3<0.1%、酸不溶物<3%(十一)ZnO原料性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)中間體,適當(dāng)引入降低膨脹系數(shù)、提高化穩(wěn)性和熱穩(wěn)性,提高玻璃表面光滑度;最大特點(diǎn)是提高玻璃的折射率、防止硒揮發(fā)(用量可達(dá)13-15%,與硒生成膠體,用于紅寶石玻璃)。一般玻璃中不超過(guò)5-6%,過(guò)多易析晶。應(yīng)用:光學(xué)玻璃、藥用玻璃、溫度計(jì)玻璃、高級(jí)器皿玻璃、微晶玻璃、低熔點(diǎn)玻璃、乳白玻璃、硒紅玻璃等目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)原料:氧化鋅(鋅白)和菱鋅礦①氧化鋅(鋅白)性狀:白色粉末,較細(xì)、容易結(jié)塊、配合料不易均勻。質(zhì)量要求:ZnO>96%,水溶性鹽<1.5%,水分<0.1%,酸不溶物<0.25%②菱鋅礦性狀:色白,主要成分是碳酸鋅質(zhì)量要求:原礦精選后直接使用。目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)性質(zhì)和作用:網(wǎng)絡(luò)中間體(一般為外體),高色散、高折射、高電阻、高比重,吸收X-射線,有助熔作用,侵蝕性強(qiáng);金屬橋結(jié)構(gòu);熔制時(shí)須保持氧化氣氛,否則玻璃發(fā)黑、易導(dǎo)致耐火材料穿蝕,揮發(fā)性大(14%左右)。應(yīng)用:光學(xué)玻璃、電氣玻璃、封接玻璃、晶質(zhì)玻璃、X-射線防護(hù)玻璃、人造寶石等原料:鉛丹(紅丹)、黃丹(密陀僧)、硅酸鉛(十二)PbO原料目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)①鉛丹(Pb3O4)性狀:橙紅色粉末,又稱紅丹,易揮發(fā),有毒。易被還原,必須在氧化氣氛中熔制。質(zhì)量要求:Pb3O4>95%、Fe2O3<0.03%、SiO2<0.3%②黃丹(PbO)性狀:黃色粉末,易被還原而不用。③硅酸鉛(PbO·SiO2)性狀:黃色顆粒,具有粉塵少、雜質(zhì)少、揮發(fā)少,還原傾向小。是減少鉛污染的措施之一。目前三十頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)輔助原料:使玻璃獲得某些必要的性質(zhì)和加速玻璃熔制過(guò)程的原料。澄清劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑、氧化劑、助熔劑等二.輔助原料(一)澄清劑在高溫下本身能氣化或分解放出氣體以促進(jìn)玻璃液中氣泡的排除的物質(zhì)。選用澄清劑時(shí),須根據(jù)熔制溫度、熔制氣氛、比重匹配,對(duì)玻璃著色、性能影響等多方面考慮。目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)常用的澄清劑有:白砒、三氧化二銻、硫酸鹽、硝酸鹽、氟化物、氧化鈰、銨鹽等性狀:白色結(jié)晶粉末或玻璃狀無(wú)定形物質(zhì),極毒(致死量0.06g)單獨(dú)使用易升華,應(yīng)與硝酸鹽配用,燈工時(shí)易被還原生成單質(zhì)砷。屬于高溫型澄清劑.1.白砒(As2O3)目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)作用過(guò)程:用量:一般為配合料的0.2-0.6%,硝酸鹽用量為白砒的4-8倍。
適于熔制易熔玻璃如鉛玻璃,軟質(zhì)玻璃等。三氧化二銻作用溫度比白砒低,過(guò)程與白砒相似,同屬低溫澄清劑;比重較大,更適于熔制比重大的玻璃(如鉛玻璃)。硝酸鹽分解(500℃以下開始)
↓O2↑As2O3+As2O5As2O3+O2↑600-1200℃>1200℃目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)澄清機(jī)理:
高溫釋放的氧氣(或其它氣體)要生成新氣泡需要克服很大的表面能,而玻璃液中又已經(jīng)達(dá)到飽和,所以被迫進(jìn)入臨近的已成型的小氣泡中,從而使原氣泡中除次氣體外的其它氣體分壓減小,這樣玻璃中的這些氣體析出進(jìn)入氣泡,氣泡長(zhǎng)大,上升速度加快并最溢出玻璃液面破裂,達(dá)到促進(jìn)氣泡排除的效果。多種澄清劑的共同使用,可以拓寬澄清作用的溫度范圍,增加氣體的種類,氣泡中每種氣體的分壓就愈小,從而吸收玻璃液中的溶解氣體的能力愈強(qiáng),澄清效果也就愈好。目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)主要包括硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋇。硝酸鋇分解溫度高,澄清效果較好,常用于含鋇的光學(xué)玻璃中。硝酸鹽常與白砒、三氧化二銻澄清劑共用。主要是硫酸鈉、硫酸鋇、硫酸鈣。(1)硫酸鈉
性狀:分解溫度高,在1200℃以上,最活躍是在1450℃左右,屬高溫型澄清劑,適于一般的鈉鈣硅玻璃;同時(shí)一般須加入適量還原劑(煤粉),一般保持CO:CO2=1:20左右,且熔化后階段(熱點(diǎn)之后)氧化氣氛,否則減弱澄清效果。2.硝酸鹽3.硫酸鹽目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)Na2SO4Na2O+SO31200℃左右開始Na2SO4+CNa2SO3+CO2
>400-800℃Na2SO4+CNa2S+CO2>600-700℃(Na2SO3化學(xué)性質(zhì)活潑,能與石英砂、白云石、方解石等反應(yīng)放出氣體。)用量:一般配合料的1-1.5%硫酸鋇多用于瓶罐玻璃的配合料中,用量為Na2O含量的0.5%。澄清過(guò)程:目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)常用的有:螢石、氟硅酸鈉(有毒)。螢石:
性狀:白、綠、藍(lán)、紫色等多種顏色的透明狀巖石。
成分要求:CaF2>80%,F(xiàn)e2O3<0.3%氟硅酸鈉:淡黃色粉末、有毒。氟化物的部分氟能在玻璃中生成HF、SiF4、NaF≡Si-O-Si≡+Na++F-
≡
Si-O-Na+
+F-Si
≡氟化物本身又是乳濁劑、助熔劑。用量:一般按引入配合料中0.5%計(jì),過(guò)多則玻璃軟化點(diǎn)降低,侵蝕加劇。4.氟化物目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)食鹽是一種高溫澄清劑,適用于熔化溫度高于1500℃的玻璃,依靠本身的氣化揮發(fā)(溫度較高)和FeCl3揮發(fā)物起澄清作用;用量:配合料的1.3-3.5%,過(guò)多引入使玻璃結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)空穴增多,易乳化,機(jī)械強(qiáng)度降低以及侵蝕耐火材料。常用于硼硅酸鹽玻璃中。5.食鹽目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)二氧化鈰在1400℃左右分解放出氧氣,屬高溫澄清劑,同時(shí)兼有氧化劑,對(duì)Fe2+起化學(xué)脫色作用。稀土類原料,價(jià)格昂貴。常與硝酸鹽共用。主要有硫酸銨、硝酸銨、氧化銨7.銨鹽6.二氧化鈰4CeO22Ce2O3+O2↑4FeO+O22Fe2O31400℃目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)(二)著色劑著色劑原料著色引入量備注離子著色劑錳化合物鈷化合物鎳化合物銅化合物鉻化合物鈾化合物膠體著色劑金化合物銅化合物銀化合物銻化合物硒硫化鎘目前四十頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)1.化學(xué)脫色劑常用的有硝酸鹽、白砒、三氧化二銻、氧化鈰等
(1)白砒和氧化銻①不與CeO2、Mn2O3共用;曝光效應(yīng)(Solarization):
4MnO+As2O5≒2Mn2O3+As2O3②可作硒脫色時(shí)的穩(wěn)定作用:Se+As2O5≒SeO2+As2O3③對(duì)于普通鈣玻璃,兩者共用效果更好,對(duì)于鉛玻璃則只用白砒即可。④用量:白砒200-500g/100㎏石英砂、硝酸鈉3000g/100㎏石英砂(三)脫色劑目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)
(2)硝酸鹽(NaNO3、KNO3、Ba(NO3)2)①分解溫度低,與白砒、氧化銻共用時(shí)可提高脫色效果。②用量為配合料的1-1.5%(3)鹵化物(氟化物、氯化物)生成揮發(fā)性物質(zhì)FeF3、FeCl3,減輕著色;生成無(wú)色絡(luò)合離子[FeF6]3-;(4)氧化錳
FeO+Mn2O3≒Fe2O3+MnO氧化錳容易被還原,難以穩(wěn)定控制脫色效果。
(5)氧化鈰CeO2≒Ce2O3+O2
FeO+O2≒Fe2O3是一種強(qiáng)烈的氧化劑,脫色效果好。目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)1.物理脫色劑
一般氧化鐵含量在0.06-0.07%以下時(shí),物理脫色法效果較好。氧化鐵含量大于0.2%時(shí),玻璃總透過(guò)率太低,效果不好。常用物理脫色劑原料:硒:使玻璃成淺紫色,當(dāng)氧化鐵的含量小于0.1%時(shí)脫色效果好。對(duì)鉛玻璃不能用:Se+Pb2++2e=PbSe(棕色)而用氧化鎳
缺點(diǎn):對(duì)熔制條件敏感,揮發(fā)量變化大(可加入白砒或銻粉起穩(wěn)定作用,或者用硒化合物引入)。
目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)二氧化錳:在玻璃中成紫色,與玻璃的淺綠色互補(bǔ),同時(shí)有化學(xué)脫色作用。
缺點(diǎn):對(duì)熔制條件很敏感,重復(fù)性差。
氧化亞鈷:脫色穩(wěn)定,可以抵消Fe3+的黃色。氧化亞鎳:對(duì)溫度與氣氛不敏感,重復(fù)性好,適用于含鉀尤其含量高的玻璃及鉛玻璃。
缺點(diǎn):容易受基玻璃組成的影響。氧化釹:吸收光譜范圍很狹窄,能很準(zhǔn)確補(bǔ)償Fe2+顏色,透過(guò)率高,受熔制條件和基玻璃組成影響小。
缺點(diǎn):價(jià)格較高。氧化鉺:著粉紅色,可與綠色中和。缺點(diǎn):著色能力低,用量大,價(jià)格較高。目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)物理脫色劑的引入量:對(duì)一般情況(Fe2O30.02-0.04%)硒用量(無(wú)白砒或氧化銻):0.5g/100kgGlass硒用量(有白砒或氧化銻):3-4g/100kgGlass鈷用量(有白砒或氧化銻):0.05-0.2g/100kgGlass關(guān)于硒鈷的稀釋:為精確稱量硒或氧化鈷至0.01克,先將之與一定量的干燥、過(guò)篩的石英砂或其它大宗原料按照某一比例(如1:100,1:50等)均勻混合,這樣每單位用量的預(yù)混料中就含有1/100或1/50的硒或氧化鈷,從而達(dá)到精確度要求。目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)
加速玻璃熔制過(guò)程的原料稱助熔劑(加速劑)。常見的有:氟化物、硼化合物、硝酸鹽、鋇化合物、硫酸鈉等。(1)氟化物
性質(zhì):?降低玻璃粘度和表面張力,促進(jìn)澄清和均化;?與Fe2O3生成FeF3揮發(fā)或生成Na3FeF6(無(wú)色),提高玻璃透熱性;?易生成含氟揮發(fā)性污染物,能在人體中富集,毒性比SO2大,使用時(shí)注意大氣污染。
(四)助熔劑目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)原料:螢石、氟硅酸鈉引入量:按引入玻璃中0.5-1%計(jì)。(注意:氟化物在用作乳濁劑、助熔劑、澄清劑的用量差別。)過(guò)多則玻璃軟化點(diǎn)降低,侵蝕加劇。(2)硼化合物性質(zhì):網(wǎng)絡(luò)形成體、硼氧反常、助熔、料性、揮發(fā)。高溫下,在低堿的硅酸鹽玻璃中,硼保持它的三角平面配位,減弱了硅酸鹽玻璃的三維內(nèi)聚性,硼經(jīng)常在要求抗熱沖擊性的工業(yè)玻璃中用來(lái)代替堿性氧化物作助熔劑,適量引入對(duì)玻璃的結(jié)構(gòu)有加強(qiáng)作用。原料:硼酸、硼砂引入量:往玻璃中引入1.5%的B2O3。注意硼化合物在作主要原料、助熔劑時(shí)的不同用量。目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)(3)鋇化合物引入量為配合料的0.25-0.5%,多用于瓶罐玻璃。(4)硝酸鹽分解溫度低,與石英砂生成低共熔物,同時(shí)起澄清、氧化的作用。引入量為玻璃中R2O量的10-15%。主要有氟化物、磷酸鹽、錫化合物、氧化砷和氧化銻注意:?氟化合物須在含氧化鋁玻璃中采用,用量F-為3-7%。?采用磷酸鹽時(shí)須加入防止析晶的Al2O3、B2O3、ZnO等,?加入量。(五)乳濁劑目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)氧化劑:玻璃熔制時(shí)能分解放出氧的原料。有:硝酸鹽、三氧化二砷、氧化鈰等還原劑:玻璃熔制時(shí)能奪取氧的原料。有:碳、酒石酸鈉、錫粉及化合物、銻粉、鋁粉等氧化還原指數(shù):玻璃配合料或玻璃熔制過(guò)程中的氧化還原值。氧化還原指數(shù)為正值——氧化性,氧化還原指數(shù)為負(fù)值——還原性。?控制氧化還原指數(shù)的作用:澄清過(guò)程(特別是含硫小氣泡的排除)、顏色?影響氧化還原指數(shù)的控制:氧化劑還原劑的種類和用量。(六)氧化劑與還原劑目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)1.碎玻璃的作用:(1)回收重熔碎玻璃可以變廢為寶、保護(hù)環(huán)境;(2)從工藝上看,合理引入碎玻璃,會(huì)加速熔制過(guò)程,降低玻璃熔制的熱消耗(由實(shí)驗(yàn)得知,一般玻璃原料中碎玻璃使用的比率變化10%時(shí),熔化玻璃所需的燃料將變化2.5%),從而降低生產(chǎn)成本、增加產(chǎn)量。2.碎玻璃的用量
根據(jù)行業(yè)不同產(chǎn)品不同,加入量為配合料的15-85%(一般的玻璃配合料中引入量為25-30%);高硼玻璃、高硅玻璃配合料中用量可達(dá)70-100%。
碎玻璃的使用影響到配合料的熔化、澄清、熱耗、玻璃制品的性能、加工性能和大窯生產(chǎn)率等。
(七)碎玻璃目前五十頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)3.引入碎玻璃需注意:(1)二次揮發(fā):在碎玻璃重熔后,易揮發(fā)組分(如堿金屬氧化物、氧化硼、氧化鉛、氧化鋅等)將進(jìn)行第二次揮發(fā),如重熔后的Na2O比重熔前平均低0.15%,所以必須補(bǔ)揮發(fā)。(2)二次積累:由于玻璃液對(duì)耐火材料的侵蝕,碎玻璃中Fe2O3和Al2O3的含量增加,重熔時(shí)就會(huì)產(chǎn)生二次積累。(3)碎玻璃表面與內(nèi)部成分的差異:碎玻璃(尤其是化穩(wěn)性較差的玻璃)表面由于斷鍵多,很快吸附水分和大氣并水解成膠態(tài),造成表面成分與內(nèi)層成分的差別,若熔制溫度偏低或缺少有效對(duì)流,熔制后玻璃就常產(chǎn)生明顯的線痕。以上三個(gè)因素,正是碎玻璃引入量過(guò)多時(shí)玻璃內(nèi)部存在不均勻的所謂細(xì)胞組織而使制品發(fā)脆的原因!目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)(4)重熔的玻璃液的還原性:
碎玻璃重熔時(shí),其中某些組分揮發(fā)生熱分解并釋出氧氣,進(jìn)入周圍氣泡后逸出玻璃液,造成玻璃液的還原性,對(duì)以變價(jià)元素為基礎(chǔ)的顏色玻璃產(chǎn)生色澤的變化。色澤的變化是碎玻璃引入時(shí)又一個(gè)不利影響!(5)澄清:
碎玻璃中含有少量的化學(xué)結(jié)合的氣體重熔時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)于二次氣泡的微小氣泡,因此加入碎玻璃量多時(shí)就難以澄清。這是第三個(gè)不利影響!目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)(6)碎玻璃的粒度:0.250.4碎玻璃粒度mm熔化時(shí)間分鐘501000.752.020圖1碎玻璃粒度與熔化時(shí)間
從圖1可知:粒度取小于0.25mm和粒度為2-20mm時(shí),熔化效果好,為減少粉碎動(dòng)力,應(yīng)采用后者。通常加工到20-40mm即可。目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十一頁(yè)\編于三點(diǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù):玻璃的重量百分比組成和原料的干濕基化學(xué)成分(重量百分含量)。計(jì)算程序1、先以100公斤玻璃為計(jì)算基準(zhǔn),求出
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