玻璃配方计算
玻璃配料的计算
玻璃配料的计算玻璃配料的计算题目：某玻璃厂的一种玻璃配料工艺参数与所设数据如下：纯碱挥散率 2.8%；玻璃获得率 82.5%；碎玻璃掺入率 22%；萤石含率 0.87%；芒硝含率 18%；煤粉含率 4.7%；计算基础 100Kg玻璃液；计算精度 0.01。
设有30%的CaF2与SiO2反应，生成SiF4而挥发，SiO2的摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08。
玻璃的设计成分见表1，各种原料的化学成分见表2。
表1 玻璃的成分设计（质量%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O SO3总计72.4 2.10 <0.2 6.4 4.2 14.5 0.2 100表2 各种原料的化学成分（%）原料含水量SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O Na2SO4CaF2 C硅砂4.5 89.435.26 0.34 0.42 0.16 3.48砂岩1.0 98.76 0.56 0.10 0.14 0.02 0.19菱镁石— 1.74 0.29 0.42 0.71 46.29白云0.3 0.65 0.14 0.13 33.37 20.12石纯碱1.8 57.94芒硝4.2 1.15 0.29 0.14 0.50 0.37 41.47 95.03萤石—24.62 2.18 0.43 51.56 70.08煤粉—82.11根据已知条件，（1）试设计合适的原料配量表。
（2）画出玻璃制备工艺流程图，并简要叙述各环节主要工艺参数与注意事项。
解：具体计算过程如下：1.1 萤石用量的计算根据玻璃获得率得原料总量为：100／0.825=121.21kg设萤石用量为xkg,根据萤石含率得0.87%=0.7008x×100%／121.21 x=1.51kg由表2可知，引入1.47kg萤石将带入的氧化物量分别为SiO21.51×24.62%-0.12=0.25kgAl2O31.51×2.18%=0.04kgFe2O31.51×0.43%=0.01kgCaO 1.51×51.56%=0.78kg -SiO2=-0.12kg上式中的-SiO2是SiO2的挥发量，按下式计算：SiO2+2CaF2=SiF4+2CaO设有30%的CaF2与 SiO2反应，生成SiF4而挥发，设SiO2的挥发量为xkg, SiO2摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08，则x=60.09×1.51×70.08%×30%/(2×78.08)=0.12kg1.2 纯碱和芒硝的用量计算设芒硝引入量为xkg,根据芒硝含率得下式0.4147x/14.5=18% x=6.29kg芒硝引入的各氧化物量见表1-3表1-3由芒硝引入的各氧化物量（kg）SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O0.07 0.02 0.01 0.03 0.02 2.611.3 煤粉用量设煤粉用量为xkg，根据煤粉含率得0.8211x/(6.29×0.9503)=4.7% x=0.34kg1.4 硅砂和砂岩用量的计算设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07=72.080.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02=2.04得x=34.32kg y=44.91kg由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见表2-4表2-4 由硅砂和砂岩引入的各氧化物量（kg）原料SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O硅砂30.69 1.81 0.12 0.14 0.06 1.19砂岩41.39 0.24 0.04 0.06 0.01 0.081.5 白云石和菱镁石用量的计算设白云石用量为xkg，菱镁石用量为ykg，则0.3337x+0.0071y=6.4-0.78-0.03-0.14-0.06=5.390.2012x+0.4629y=4.2-0.06-0.01-0.02=4.11得x=16.11kg y=1.88kg由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见表1-5表1-5 由白云石和菱镁石引入的各氧化物量（kg）原料SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO白云石0.11 0.02 0.02 5.38 3.24菱镁石0.03 0.01 0.01 0.01 0.871.6 校正纯碱用量和挥发量设纯碱理论用量为xkg，挥发量为ykg，则0.5794x=14.5-2.61-1.19-0.08=10.62 x=18.33kgy/(18.33+y)=0.028 y=0.53kg1.7 校正硅砂和砂岩用量设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07-0.11-0.03=71.940.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02-0.02-0.01=2.01得x=33.71kg，y=42.32kg把上述计算结果汇总成原料用量表（见表6）。
玻璃熔窑设计第二章.配合料计算
× 100%
纯碱飞散率于纯碱的物理性质（容重、颗粒组成等） 、配合料水分、加料方 式等因素有关。浮法玻璃配合料使用重质碱时的飞散率小于使用轻质碱的飞散率， 重质碱的飞散率控制在 1.4%～1.8%之间。 ②芒硝含率 芒硝含率=
芒硝中的氧化钠 纯碱引入的氧化钠+芒硝引入的氧化钠
× 100%
5mm 30% 2.5 480
6mm 10% 3.0 400
综合成品率 75%
石灰石 60 天
白云石 60 天
纯碱 30 天
2.4.1 玻璃成品产量计算
通常生产中，一玻璃重量箱= 2mm 玻璃板 10m2（ 玻璃的密度取 2.5g/cm3） 。 产品年产量箱数：500000×0.75×345/50=2587500（重量箱） 1. 产品任务见表 2-7。
ｙ 22.34+ｙ
x = 22.31
= 1.6%
ｙ = 0.36kg 见表 2-5
质量份
R2O SO3 含水 量 干基 湿基
⑦把上述计算结果汇总成原料用料表
表 2-5 原料用量单
原料 用量 占混 合料 质量 分数 砂岩 钽铌 石 石灰 3.95 3.23 0.10 0.004 0.04 68.51 7.55 56.05 6.18 66.89 5.01 0.41 1.13 0.10 0.01 0.10 0.01 2 2.03 0.05 0.1 51.7 0.03 0.006 0.50 0.5 1.0 896.8 98.9 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
17
11
2.各种原料的化学组成
单位：% （质量分数） R2O Na2CO3 Na2SO4 C
MgO
0.08 1.22
玻璃配方计算和配合料制备.
实验三玻璃配方计算和配合料制备1 目的意义1.1 意义配方计算是根据原料化学成分和所制备的玻璃成分等计算各种原料的需要料。
配合料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。
配方计算和配合料制备是玻璃乃至各种无机非金属材料新品种研制和生产必不可少的工艺过程。
配方计算也是对后续玻璃熔制工艺参数的预测，配合料制备则直接影响玻璃的熔制效果和成品性能。
1.2 目的(1) 进一步掌握配方计算的方法；(2) 初步掌握配合料的制备方法和步骤；(3) 了解影响配合料均一性的因素。
2 实验原理2.1 玻璃成分的设计首先，要确定玻璃的物理化学性质及工艺性能，并依此选择能形成玻璃的氧化物系统，确定决定玻璃主要性质的氧化物，然后确定各氧化物的含量。
玻璃系统一般为三组分或四组分，其主要氧化物的总量往往要达到90％(质量)。
此外，为了改善玻璃某些性能还要适当加人一些既不使玻璃的主要性质变坏而同时使玻璃具有其他必要性质的氧化物。
因此，大部分工业玻璃都是五六个组分以上。
相图和玻璃形成区域图可作为确定玻璃成分的依据或参考。
在应用相图时，如果查阅三元相图，为使玻璃有较小的析晶倾向，或使玻璃的熔制温度降低，成分上就应当趋向于取多组分，应选取的成分应尽量接近相图的共熔点或相界线。
在应用玻璃形成区域图时，应当选择离开析晶区与玻璃形成区分界线较远的组成点，使成分具有较低的析晶倾向。
为使设计的玻璃成分能在工艺实践中实施，即能进行熔制、成型等工序，必须要加入一定量的促进熔制，调整料性的氧化物。
这些氧化物用量不多，但工艺上却不可少。
同时还要考虑选用适当的澄清剂。
在制造有色玻璃时，还须考虑基础玻璃对着色的影响。
以上各点是相互联系的，设计时要综合考虑。
当然，要确定一种优良配方不是一件简单的工作，实际上，为成功地设计一种具有实用意义，符合预定物化性质和工艺性能的玻璃成分，必须经过多次熔制实践和性能测定，对成分进行多次校正。
表2-1给出两种易熔的Na2O-CaO-SiO2系统玻璃配方，可根据自己的要求进行修改。
无机非金属工艺学玻璃组成设计与配料计算
[SiO4]石英晶体结构以及所表达的石英玻璃、钠硅酸盐 玻璃晶子结构示意图
晶子学说的价值在于它第一次指出了玻璃中存在微 不均匀物，即玻璃中存在一定的有序区域，这对于玻璃 分相、晶化等本质的理解有重要价值。
II、无规则网络学说
查氏把离子结晶化学原则和晶体结构知识推演到 玻璃态物质，描述了离子—共价键的化合物，如熔融 石英、硅酸盐和硼酸盐玻璃。
核心观点： 查氏提出[SiO4]为硅酸盐玻璃的最小结构单元。玻
璃中的这种结构单元或者说键状态与晶体类似，构成连 续的三度空间网络，只是[SiO4]四面体不像在结晶化合 物中那样相互对称均匀地排列，缺乏对称性和周期性的 重复。
晶子学说则强调了不连续性、有序性和微不均匀性。玻 璃是连续性、不连续性，均匀性、微不均匀性；
无序性、有序性几对矛盾的对立统一体，条件变化，矛 盾双方可能相互转化。
III、硅酸盐玻璃结构
1）石英玻璃结构
晶体石英中Si—O键距为1.61×10-1nm，而在石英玻璃中Si—O键距 为1.62×10-1nm说明后者原子间距稍大，结构较为疏松。
查氏提出氧化物形成玻璃的四个条件：
（假定物质的玻璃态和结晶态的能量相近）
（1）一个氧离子不能和两个以上的阳离子结合 ——氧的配位数不大于2；
（2）阳离子周围的氧离子数不应过多(3或4) ——阳离子的配位数为3或4；
（3）网络中氧配位多面体之间只能共角顶，不能共棱、共面； （4）如果网络是三维的，则网络中每一个氧配位多面体必须
在高温、高压下，石英玻璃具有明显的透气性，这在 石英玻璃作为功能材料时值得注意。
玻璃配料的计算
玻璃配料的计算题目：某玻璃厂的一种玻璃配料工艺参数与所设数据如下：纯碱挥散率 2.8%；玻璃获得率 82.5%；碎玻璃掺入率 22%；萤石含率 0.87%；芒硝含率 18%；煤粉含率 4.7%；计算基础 100Kg玻璃液；计算精度 0.01。
设有30%的CaF2与SiO2反应，生成SiF4而挥发，SiO2的摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08。
玻璃的设计成分见表1，各种原料的化学成分见表2。
表1 玻璃的成分设计（质量%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O SO3总计72.4 2.10 <0.2 6.4 4.2 14.5 0.2 100表2 各种原料的化学成分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O Na2SO4CaF2 C 原料含水量硅砂 4.5 89.43 5.26 0.34 0.42 0.16 3.48砂岩 1.0 98.76 0.56 0.10 0.14 0.02 0.19— 1.74 0.29 0.42 0.71 46.29菱镁石0.3 0.65 0.14 0.13 33.37 20.12白云石纯碱 1.8 57.94芒硝 4.2 1.15 0.29 0.14 0.50 0.37 41.47 95.03萤石—24.62 2.18 0.43 51.56 70.08煤粉—82.11根据已知条件，（1）试设计合适的原料配量表。
（2）画出玻璃制备工艺流程图，并简要叙述各环节主要工艺参数与注意事项。
解：具体计算过程如下：1.1 萤石用量的计算根据玻璃获得率得原料总量为：100／0.825=121.21kg设萤石用量为xkg,根据萤石含率得0.87%=0.7008x×100%／121.21 x=1.51kg由表2可知，引入1.47kg萤石将带入的氧化物量分别为SiO21.51×24.62%-0.12=0.25kgAl2O31.51×2.18%=0.04kgFe2O31.51×0.43%=0.01kgCaO 1.51×51.56%=0.78kg -SiO2=-0.12kg上式中的-SiO2是SiO2的挥发量，按下式计算：SiO2+2CaF2=SiF4+2CaO设有30%的CaF2与 SiO2反应，生成SiF4而挥发，设SiO2的挥发量为xkg, SiO2摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08，则x=60.09×1.51×70.08%×30%/(2×78.08)=0.12kg1.2 纯碱和芒硝的用量计算设芒硝引入量为xkg,根据芒硝含率得下式0.4147x/14.5=18% x=6.29kg芒硝引入的各氧化物量见表1-3表1-3由芒硝引入的各氧化物量（kg）1.3 煤粉用量设煤粉用量为xkg，根据煤粉含率得0.8211x/(6.29×0.9503)=4.7% x=0.34kg1.4 硅砂和砂岩用量的计算设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07=72.080.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02=2.04得x=34.32kg y=44.91kg由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见表2-4表2-4 由硅砂和砂岩引入的各氧化物量（kg）1.5 白云石和菱镁石用量的计算设白云石用量为xkg，菱镁石用量为ykg，则0.3337x+0.0071y=6.4-0.78-0.03-0.14-0.06=5.390.2012x+0.4629y=4.2-0.06-0.01-0.02=4.11得x=16.11kg y=1.88kg由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见表1-5表1-5 由白云石和菱镁石引入的各氧化物量（kg）1.6 校正纯碱用量和挥发量设纯碱理论用量为xkg，挥发量为ykg，则0.5794x=14.5-2.61-1.19-0.08=10.62 x=18.33kgy/(18.33+y)=0.028 y=0.53kg1.7 校正硅砂和砂岩用量设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07-0.11-0.03=71.940.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02-0.02-0.01=2.01得x=33.71kg，y=42.32kg把上述计算结果汇总成原料用量表（见表6）。
玻璃制造原料用量计算公式
玻璃制造原料用量计算公式玻璃是一种常见的建筑材料，也被广泛应用于家居用品和工业制品中。
在玻璃制造过程中，需要使用多种原料来制备玻璃，其中包括石英砂、碳酸钠、石灰石和氧化铝等。
为了确保玻璃制造过程中原料的使用量准确无误，需要对原料用量进行计算。
下面将介绍玻璃制造原料用量计算公式及其应用。
玻璃制造原料用量计算公式如下：1. 石英砂的用量计算公式：石英砂的用量 = 玻璃产量×石英砂在玻璃中的含量÷石英砂的纯度。
2. 碳酸钠的用量计算公式：碳酸钠的用量 = 玻璃产量×碳酸钠在玻璃中的含量÷碳酸钠的纯度。
3. 石灰石的用量计算公式：石灰石的用量 = 玻璃产量×石灰石在玻璃中的含量÷石灰石的纯度。
4. 氧化铝的用量计算公式：氧化铝的用量 = 玻璃产量×氧化铝在玻璃中的含量÷氧化铝的纯度。
在这些公式中，玻璃产量是指玻璃制造的预期产量，石英砂、碳酸钠、石灰石和氧化铝在玻璃中的含量是指这些原料在玻璃中所占的比例，纯度是指原料的纯度。
通过这些公式，可以计算出每种原料在制备特定产量玻璃时的需要用量。
在实际应用中，玻璃制造企业需要根据自身的生产情况和原料的质量特性来确定具体的原料用量计算公式。
在确定了原料用量计算公式后，企业可以根据实际的玻璃产量和原料的质量参数来计算出每种原料的使用量，从而确保玻璃制造过程中原料的使用量准确无误。
除了上述的基本原料外，玻璃制造过程中还可能需要添加其他辅助原料，如氟化物、氧化物等。
对于这些辅助原料的使用量计算，也可以采用类似的方法进行计算。
在实际生产中，玻璃制造企业还需要考虑原料的成本、供应稳定性和环保因素等因素，综合考虑确定最终的原料使用量。
同时，企业还需要密切关注原料的质量变化和市场价格波动，及时调整原料使用量，以确保玻璃制造过程中的原料使用量能够满足生产需求并保持生产成本的合理水平。
总之，玻璃制造原料用量计算公式是玻璃制造过程中的重要工具，能够帮助企业准确计算出原料的使用量，保证玻璃制造过程中原料的使用量准确无误。
玻璃形成热计算
我司玻璃形成过程耗热量计算1设计依据（1）产品：光伏玻璃（2）玻璃成分（设计）(见表2—1)/ 质量%表2—1玻璃成分SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O Sb2O372.55 1.08 0.0120 8.85 3.75 13.70 0.17（3）料方及原料组成（见表2—2）表2—2料方及原料组成（4）碎玻璃数量：占总配合料量的25%（5）配合料水分：4%2玻璃形成过程耗热量计算2.1 100㎏湿粉料中形成氧化物的数量（见表2—3）表2—3 100㎏湿粉料中形成氧化物的数量2.2生成硅酸盐耗热(以1㎏粉料计，单位是kJ/㎏）q=q 粉G 粉 （2—1） q 粉=∑q 硅G 氧 （2—2） q 硅是各种氧化物生成硅酸盐的反应热，各种硅酸盐的生成热查课件。
G 氧是各种原料中的氧化物量。
由CaCO 3生成CaSiO 3的反应耗热量q 1q 1=1536.6G CaO = 1536.6×（0.000069+0.0266）= 40.98 kJ由MgCO 3生成MgSiO 3的反应耗热量q 2q 2=3466.7G MgO = 3466.7×0.00056= 1.94 kJ由白云石中CaMg(CO 3)2生成CaMg(SiO 3)2的反应耗热量q 3q3 =2757.4GCaMgO2= 2757.4×(0.0427+0.0296)= 199.36 kJ由纯碱中Na2CO3生成Na2SiO3的反应耗热量q4q4=951.7GNa2O= 951.7×0.1037= 98.69 kJ由硝酸钠中NaNO3生成Na2SiO3的反应耗热量q5q5 =4144.9 GNa2O= 4144.9×0.002= 8.29 kJ由芒硝中Na2SO4生成Na2SiO3的反应耗热量q6q6= 3467.1GNz2O= 3467.1×0.0022=7.6276 kJ1㎏粉料生成硅酸盐耗热qⅠq′Ⅰ =q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6= 356.8876 kJ2.3 100㎏粉料逸出气体的组成：（见表2—4）表2—4 100㎏粉料逸出气体的组成①2NaNO3 → Na2O＋2 NO2＋1/2 O2， 2NaNO3～ Na2O2NO2/Na2O = (2×46)/62 = 1.48390.5 O2/Na2O = 16/62 = 0.25812.4 配合料用量计算在粉料中挥发分占21.97% ，在1㎏粉料中加上碎玻璃0.33㎏，则得到：1－0.01×21.97 ＋0.33= 1.1103㎏玻璃液因此，熔成1㎏玻璃液需要粉料量为G粉=1/1.1103=0.901kg需要碎玻璃量为： G碎=0.33/1.1103 = 0.297㎏熔成1㎏玻璃液需要配合料量：G配= G粉+ G碎= 1.198㎏2.5玻璃熔化温度计算根据（王承遇等人提出的计算公式）各种氧化物对澄清温度的校正系数见表2—5.mTm=1400+ΣC n P n（2—4）式中：Cn—氧化物计量系数Pn—氧化物的重量%。
玻璃配料计算
%，%,%，%，%，R2O(Na2O+ K2O)%。
计算其配合料的配方：选用石英引入SiO2，长石引入Al2O3，硼砂引入B2O3，方解石引入CaO，锌氧粉引入ZnO，纯碱引入R2O(Na2O+ K2O)。
采用白砒与硝酸钠为澄清剂，萤石为助熔剂。
原料的化学成分见表11-6：表11-6原料的化学成分/mass%As SiO2Al2O3B2O3Fe 2O3CaO Na2O ZnOO32石英—————粉长石———粉纯碱———————氧化———————锌硼砂——————硝酸———————钠方解———————石萤石———————白砒 — — — — — — —设原料均为干燥状态，计算时不考虑其水分问题。
计算石英粉与长石的用量：石英粉的化学成分：%，%即一份石英粉引入份，份。
同样一份长石可引入份，份，Fe 2O 3 份,份。
设石英的用量为x,长石粉的用量为y,按照玻璃组成中SiO 2与Al 2O 3的含量，列出联立方程式如下 ：SiO 2 += Al 2O 3 +=解方程 x= y=即熔制100kg 玻璃，需用石英粉52.6kg ，长石粉27.2kg(由石英引入的Fe 2O 3为×=计算由长石同时引入R 2O 和CaO 与Fe 2O 3的量：Na 2O ×= CaO ×= Fe 2O 3 ×= 计算硼砂量:硼砂化学成分:%,% 玻璃组成中B 2O 3为%∴ 硼砂用量==⨯21.361002.6同时引入Na 2O 量 ×= 计算纯碱用量：玻璃组成中含Na 2O 为% 由长石引入Na 2O 为 由硼砂引入Na 2O 为 尚需引入Na 2O 为：－－= 纯碱的化学成分Na 2O 为%∴ 纯碱的用量为%=计箕方解石的用量： 玻璃组成中CaO 为 由长石引入CaO 为 尚需引入CaO 为方解石的化学成分为CaO %∴ 方解石的用量为==⨯78.55100574.3 计算氧化锌用量：氧化锌的化学成分为%，玻璃组成中%∴ 氧化锌用量为==⨯80.991000.2 根据上述计算，熔制100kg 玻璃各原料用量为：石英粉 52.6kg 长石粉 27.2kg 硼 砂 17.1kg 纯 碱 9.78kg 方解石 6.41kg氧化锌 2.01kg 总 计 115.10kg 计算辅助原料及挥发损失的补充： 考虑用白砒作澄清剂为配合料的% 则白砒用量为×=0.23kg因白砒应与硝酸钠共用,按硝酸钠的用量为白砒的6倍，则硝酸钠的用量为× 6=1.38kg 。
玻璃形成热计算范例
玻璃形成过程耗热量计算（范例）1设计依据（1）产品：玻管用钠钙硅玻璃（2）玻璃成分（设计）(见表2—1)/ 质量%表2—1玻璃成分（3）料方及原料组成（见表2—2）表2—2料方及原料组成（4）碎玻璃数量：占配合料量的30%（5）配合料水分：5%2玻璃形成过程耗热量计算2.1 100㎏湿粉料中形成氧化物的数量（见表2—3）表2—3 100㎏湿粉料中形成氧化物的数量2.2生成硅酸盐耗热(以1㎏粉料计，单位是KJ/㎏）q=q 粉G 粉 （2—1） q 粉=∑q 硅G 氧 （2—2） q 硅是各种氧化物生成硅酸盐的反应热，各种硅酸盐的生成热查课件。
G 氧是各种原料中的氧化物量。
由CaCO3生成CaSiO3的反应耗热量q1q1=1536.6GCaO= 1536.6×0.003032= 4.6590由白云石中CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2的反应耗热量q2q2 =2757.4GCaMgO2= 2757.4×(0.036735+0.026635)= 174.7364由纯碱中Na2CO3生成Na2SiO3的反应耗热量q3q3=951.7GNa2O= 951.7×0.123816= 117.8357由硝酸钠中NaNO3生成Na2SiO3的反应耗热量q4q4 =4144.9 GNa2O= 4144.9×0.004006= 16.6044由CaF2生成CaSiO3的反应耗热量q5q5= 1536.6 GCaO= 1536.6×0.006498= 9.9848由硼砂生成Na2SiO3的反应耗热量q6q6=1364.9 GB2O3=1364.9×0.007648= 10.43871㎏粉料生成硅酸盐耗热qⅠq′Ⅰ =q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6= 334.25902.3 100㎏粉料逸出气体的组成：（见表2—4）表2—4 100㎏粉料逸出气体的组成① 2NaNO3 → Na2O＋2 NO2＋1/2 O2， 2NaNO3～ Na2O2NO2/Na2O = (2×46)/62 = 1.48390.5 O2/Na2O = 16/62 = 0.2581② 2CaF2+3SiO2→ 2CaSiO3+SiF4CaF2～CaOSiF4/2 CaO= 104.16/(2×56) = 0.932.4 配合料用量计算在粉料中挥发分占21.722% ，在1㎏粉料中加上碎玻璃0.3㎏，则得到：1－0.01×21.722 ＋0.3= 1.083/㎏玻璃液因此，熔成1㎏玻璃液需要粉料量为需要碎玻璃量为： G碎=0.3/1.0828 = 0.277/㎏熔成1㎏玻璃液需要配合料量：G配= G粉+ G碎= 1.2/㎏2.5玻璃熔化温度计算根据（王承遇等人提出的计算公式）各种氧化物对澄清温度的校正系数见表2—5.表2—5 各种氧化物对澄清温度的校正系数mTm=1400+ΣC n P n（2—4）式中：Cn—氧化物计量系数Pn—氧化物的重量%。
实验四熔融淬冷法制备玻璃
实验四熔融淬冷法制备玻璃一、实验目的1.按照确定的原料配方和所用的化学成分进行配合料的计算。
2.了解玻璃熔制温度和温度制度对材料性能的影响。
3.掌握实验室常用高温仪器、设备的使用方法。
4.通过实验学会分析材料的熔制缺陷，制定合理的烧成制度。
二、实验原理玻璃是由熔融物冷却硬化而得到的非晶态固体，其内能和构形熵高于相应的晶体，结构为短程有序、长程无序。
由熔融状态转变为固态的温度称为玻璃转变温度Tg。
玻璃具有四个通性：各向同性、介稳性、固态和熔融态间转变的渐变性和可逆性、性质随成分变化的连续性和渐变性。
玻璃按组成可分为元素玻璃（如硫玻璃和硒玻璃）、氧化物玻璃（如硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃）和非氧化物玻璃（如卤化物玻璃和硫族化合物玻璃）。
玻璃是在熔体急速冷却时形成的。
具有相应的热力学和动力学条件。
热力学上，同组成晶体和玻璃态内能差别越小，越容易生成玻璃。
动力学上，生成玻璃的关键在于熔体在凝固点附近具有较大的粘度。
由于急速冷却时，由于粘度迅速增大，内部质点来不及进行规则排列从而形成玻璃。
本实验采用熔融淬冷法制备玻璃。
先由所给组分计算、称取、混合得到混合料。
由配合料熔制成玻璃液、淬冷得到玻璃可以分为以下几个阶段：（1）硅酸盐形成。
在此阶段中粉末混合料在高温下进行固相反应，并逸出大量气体，最后变成各种硅酸盐和未起反应的石英颗粒所组成的烧结物。
此阶段随成分的不同约在800-900℃结束。
（2）玻璃液的形成。
此阶段包括烧结物的熔融和石英颗粒的溶解，变成了含有大量气泡、条纹、成分不均匀的玻璃液。
这一阶段约在1200℃结束。
（3）玻璃液的澄清。
此阶段温度较高，目的是使玻璃液在较小的粘度下释放出可见气泡，并建立起炉气、气泡中气体、玻璃液中溶解气体平衡。
（4）玻璃液的均化。
通过扩散消除玻璃中的条纹，消除可见气泡。
（5）淬冷。
将玻璃液淬火，得到固态玻璃。
图1 物质内能与体积随温度变化三、实验仪器、设备1.坩埚的选择和使用：实验室常用的坩埚有耐火粘土、莫来石、刚玉、熔石英、白金等坩埚。
玻璃形成热计算
玻璃形成过程耗热量计算（范例）1设计依据（1）产品：灯泡泡壳、玻管用钠钙硅玻璃（2）料方及原料组成（见表1）（4）碎玻璃数量：占配合料量的30%（5）配合料水分：5%（6）玻璃熔化温度：1446.6℃2玻璃形成过程耗热量计算2.1 100㎏湿粉料中形成氧化物的数量（见表2）表2 100㎏湿粉料中形成氧化物的数量2.2生成硅酸盐耗热(以1㎏粉料计，单位是KJ/㎏）q=q粉G粉（2—1）q粉=∑q硅G氧（2—2）q硅是各种氧化物生成硅酸盐的反应热，各种硅酸盐的生成热查参考书①表1—3。
G氧是各种原料中的氧化物量。
由CaCO3生成CaSiO3的反应耗热量q1q1=1536.6GCaO= 1536.6×0.003032= 4.6590由白云石中CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2的反应耗热量q2q2 =2757.4GCaMgO2= 2757.4×(0.036735+0.026635)= 174.7364由纯碱中Na2CO3生成Na2SiO3的反应耗热量q3q3=951.7GNa2O= 951.7×0.123816= 117.8357由硝酸钠中NaNO3生成Na2SiO3的反应耗热量q4q4 =4144.9 GNa2O= 4144.9×0.004006= 16.6044由CaF2生成CaSiO3的反应耗热量q5q5= 1536.6 GCaO= 1536.6×0.006498= 9.9848由硼砂生成Na2SiO3的反应耗热量q6q6=1364.9 GB2O3=1364.9×0.007648= 10.43871㎏粉料生成硅酸盐耗热qⅠq′Ⅰ =q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6= 334.25902.3 100㎏粉料逸出气体的组成：（见表3）表3 100㎏粉料逸出气体的组成① 2NaNO3 → Na2O＋2 NO2＋1/2 O2， 2NaNO3～ Na2O2NO2/Na2O = (2×46)/62 = 1.48390.5 O2/Na2O = 16/62 = 0.2581② 2CaF2+3SiO2→ 2CaSiO3+SiF4CaF2～CaOSiF4/2 CaO= 104.16/(2×56) = 0.932.4 配合料用量计算在粉料中挥发分占21.722% ，在1㎏粉料中加上碎玻璃0.3㎏，则得到：1－0.01×21.722 ＋0.3= 1.083㎏玻璃液因此，熔成1㎏玻璃液需要粉料量为 G 粉=1/1.0828=0.923㎏需要碎玻璃量为： G 碎=0.3/1.0828 = 0.277㎏熔成1㎏玻璃液需要配合料量：G 配= G 粉+ G 碎= 1.2㎏2.5 玻璃液形成过程的热量平衡（以1㎏玻璃液计，单位是kJ/㎏，从0℃算起） （1） 支出热量a.生成硅酸盐耗热q 1q 1= q′ⅠG 粉= 334.2590×0.923= 385.167 b.形成玻璃耗热q Ⅱq Ⅱ=347 G 粉(1－0.01G 气)= 347×0.923×(1－0.01×21.722)= 250.709式中：347—每千克硅酸盐熔融成玻璃液需347kJ 热量c.加热玻璃液到 1446.6 ℃耗热q Ⅲq Ⅲ=c 玻t 玻式中:c 玻—玻璃液的高温比热，kJ/（㎏·℃） c 玻=0.672＋4.6×10-4t 熔 t 熔—玻璃熔化温度c 玻=0.672＋4.6×10-4t 熔=0.672＋4.6×10-4×1446.6 = 1.337 ∴ q Ⅲ=c 玻t 玻= 1.337×1446.6 = 1934.10d.加热逸出气体到 1446.6 ℃耗热q Ⅳ 1446.6 ℃时逸出气体的平均比热c 去气=0.01[c CO2·(CO 2%+SO 2%+ NO 2%)＋c H2O ·H 2O%]= 0.01[2.325×(53.9＋1.99)＋1.827×42.72= 2.0799q Ⅳ=0.01V 去气 G 粉c 去气t 熔 （3—5） 式中： V 去气—100㎏粉料中逸出气体量，标准m 3q Ⅳ=0.01V 去气 G 粉c 去气t 熔= 0.01×14.5642×0.923×2.0799×1446.6 = 404.463e.蒸发水分耗热q Ⅴq Ⅴ=2491G 粉·G 水 （3—6） 式中：2491—1㎏水分汽化需2491 kJ 热量G 水— 1㎏ 湿粉料中的含水量，㎏q Ⅴ=2491G 粉·G 水=2491×0.923×0.05=114.960(2) 收入热量q Ⅵq Ⅵ= G 粉c 粉t 粉＋G 碎c 碎t 碎 （3—7） 式中：c 粉—粉料比热，一般取0.963kJ/(㎏·℃) c 碎—碎玻璃的比热，kJ/(㎏·℃) c 碎=0.7511+2.65×10-4 t 碎t 粉 、t 碎—分别为粉料和碎玻璃入窑时的温度，℃设配合料入窑时为25℃25℃时的c 碎=0.7511+2.65×10-4×25= 0.75773 由粉料和碎玻璃带入的热量q Ⅵ= G 粉c 粉t 粉＋G 碎c 碎t 碎= 0.923×0.963×25＋0.277×0.75773×25= 27.466(3)熔化1㎏玻璃液在玻璃形成过程中的耗热量q 玻q 玻 = q 1+ q Ⅱ+ q Ⅲ+ q Ⅳ+ q Ⅴ－q Ⅵ= 3061.933。
玻璃配到料的计算
玻璃配料的计算题目：某玻璃厂的一种玻璃配料工艺参数与所设数据如下：纯碱挥散率 2.8%；玻璃获得率 82.5%；碎玻璃掺入率 22%；萤石含率 0.87%；芒硝含率 18%；煤粉含率 4.7%；计算基础 100Kg玻璃液；计算精度 0.01。
设有30%的CaF2与SiO2反应，生成SiF4而挥发，SiO2的摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08。
玻璃的设计成分见表1，各种原料的化学成分见表2。
表1 玻璃的成分设计（质量%）SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O SO3总计72.4 2.10 <0.2 6.4 4.2 14.5 0.2 100表2 各种原料的化学成分（%）原料含水量SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O Na2SO4CaF2 C 硅砂4.5 89.435.26 0.34 0.42 0.16 3.48砂岩1.0 98.76 0.56 0.10 0.14 0.02 0.19菱镁石—1.74 0.29 0.42 0.71 46.29白云石0.3 0.65 0.14 0.13 33.37 20.12纯碱1.8 57.94芒硝4.2 1.15 0.29 0.14 0.50 0.37 41.47 95.03萤石—24.62 2.18 0.43 51.56 70.08煤粉—82.11根据已知条件，（1）试设计合适的原料配量表。
（2）画出玻璃制备工艺流程图，并简要叙述各环节主要工艺参数与注意事项。
解：具体计算过程如下：1.1 萤石用量的计算根据玻璃获得率得原料总量为：100／0.825=121.21kg设萤石用量为xkg,根据萤石含率得0.87%=0.7008x×100%／121.21 x=1.51kg由表2可知，引入1.47kg萤石将带入的氧化物量分别为SiO21.51×24.62%-0.12=0.25kgAl2O31.51×2.18%=0.04kgFe2O31.51×0.43%=0.01kgCaO 1.51×51.56%=0.78kg -SiO2=-0.12kg上式中的-SiO2是SiO2的挥发量，按下式计算：SiO2+2CaF2=SiF4+2CaO设有30%的CaF2与 SiO2反应，生成SiF4而挥发，设SiO2的挥发量为xkg, SiO2摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08，则x=60.09×1.51×70.08%×30%/(2×78.08)=0.12kg1.2 纯碱和芒硝的用量计算设芒硝引入量为xkg,根据芒硝含率得下式0.4147x/14.5=18% x=6.29kg芒硝引入的各氧化物量见表1-3表1-3由芒硝引入的各氧化物量（kg）1.3 煤粉用量设煤粉用量为xkg，根据煤粉含率得0.8211x/(6.29×0.9503)=4.7% x=0.34kg1.4 硅砂和砂岩用量的计算设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07=72.080.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02=2.04得x=34.32kg y=44.91kg由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见表2-4表2-4 由硅砂和砂岩引入的各氧化物量（kg）1.5 白云石和菱镁石用量的计算设白云石用量为xkg，菱镁石用量为ykg，则0.3337x+0.0071y=6.4-0.78-0.03-0.14-0.06=5.390.2012x+0.4629y=4.2-0.06-0.01-0.02=4.11得x=16.11kg y=1.88kg由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见表1-5表1-5 由白云石和菱镁石引入的各氧化物量（kg）1.6 校正纯碱用量和挥发量设纯碱理论用量为xkg，挥发量为ykg，则0.5794x=14.5-2.61-1.19-0.08=10.62 x=18.33kgy/(18.33+y)=0.028 y=0.53kg1.7 校正硅砂和砂岩用量设硅砂用量为xkg，砂岩用量为ykg，则0.8943x+0.9876y=72.4-0.25-0.07-0.11-0.03=71.940.0526x+0.0056y=2.10-0.04-0.02-0.02-0.01=2.01得x=33.71kg，y=42.32kg把上述计算结果汇总成原料用量表（见表6）。
玻璃配料计算
SiO270。
5%，Al2O35。
0%，B2O36.2％,CaO3。
8%，ZnO2.0%，R2O（Na2O+ K2O)12。
5%。
计算其配合料的配方：选用石英引入SiO2,长石引入Al2O3,硼砂引入B2O3,方解石引入CaO,锌氧粉引入ZnO，纯碱引入R2O（Na2O+ K2O）。
采用白砒与硝酸钠为澄清剂，萤石为助熔剂.原料的化学成分见表11-6：表11—6原料的化学成分/mass%SiO2Al2O3B2O3Fe2O3CaO Na2O ZnOAs2O3石英粉99.89 0.18 - 0.01 —- - —长石粉66。
0918.04 —0.20 0.83 14.80 - —纯碱————- 57.80 ——氧化锌- ——- ——99.86 —硼砂——36.21 - —16.45 —- 硝酸钠—- ———36.35 - —方解石———- 55.78 ———68。
萤石————- ——40白砒——- —- ——99.90 设原料均为干燥状态，计算时不考虑其水分问题.计算石英粉与长石的用量：石英粉的化学成分：SiO299。
89％，Al2O30.18%即一份石英粉引入SiO20。
9989份，Al2O30.0018份.同样一份长石可引入SiO20.6609份,Al2O30。
1804份,Fe2O3 0.1480份，CaO0。
0083份.设石英的用量为x，长石粉的用量为y，按照玻璃组成中SiO2与Al2O3的含量，列出联立方程式如下:SiO2 0.9989x+0.6609y=70。
5Al2O3 0.0018x+0。
1804y=5.0解方程x=52。
6 y=27.2即熔制100kg玻璃，需用石英粉52.6kg，长石粉27.2kg（由石英引入的Fe2O3为52.6×0。
0001=0.0053）计算由长石同时引入R2O和CaO与Fe2O3的量:Na2O 27。
2×0。
1480=4.03CaO 27.2×0.0083=0。
玻璃配料计算
3、具有一定的气体率： 受热分解后所逸出的气体对配合料和玻璃液 的搅拌作用有利于硅酸盐形成和玻璃均化。 过高和过低的气体率都不利于澄清。钠钙硅 玻璃配合料气体率应在15-20%内，硼硅酸盐玻 璃配合料则在9-15%内。
100Kg玻 璃 的 原 料 总 重 生成玻璃重 气 体 率 100% 100Kg玻 璃 的 原 料 总 重 量 逸出气体量 100% 配合料重量
4、具有高均匀度： 配合料均匀度高是熔制均匀玻璃液的前提。均 匀度低会造成熔制的不同步，导致缺陷产生和对耐 火材料侵蚀的加剧。 配合料均匀度的测定方法有滴定法、电导法、 比重法、筛分析法等。 5、适当加入碎玻璃 经济、工艺的要求 6、避免金属和杂质的混入
五、配合料的制备
配料工艺流程：
砂岩 煅烧 粗碎 粉碎 硅砂 选矿 筛分 石灰石 粗碎 粉碎 筛分 白云石 粗碎 粉碎 筛分 萤石 水洗 粗碎 粉碎 筛分 纯碱 拆包 粉碎 筛分 芒硝 拆包 粉碎 筛分 破碎 煤粉 筛分 碎玻璃 洗涤
(8)把上述计算结果汇总成原料用量表
原料用量表
(9)玻璃获得率的计算
(10)换料单的计算 已知条件：碎玻璃掺入率为20％；各种原料含水量见原料用量 表；配合料的含水量为4％；混合机容量为1200公斤干基。 计算如下； 1200公斤中硅砂的干基用量为： [1200 - (1200×20％)]×28.9％＝277.44公斤
一付配合料中各原料用 量 100Kg玻璃各原料用量 增大系数
增大系数 一付配合料中生料总重 100Kg玻璃所需原料总重
6、计算每付配合料原料湿基用量：
每 付 配 合 料 各 原 料 干用 基量 湿 基 用 量 1 水 分%
7、计算配合料中生料加水量：
加 水 量 每 付 配 合 料 中 生 料 含 定 指水 分 时 总 重 生料湿基重量 每 付 配 合 料 中 粉 料 干总 基重 每 付 配 合 料 生 料 湿 基重 总 1 生料指定含水率