第3章玻璃配合料的制备.
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。
热工设备玻璃部分第三章玻璃池窑操作原理
§3-1 玻璃熔制的温度制度
温度制度是指熔化部的温度制度，而非全 窑的温度制度。温度制度是指沿熔化部窑 长度方向的温度分布，用温度曲线表示。
温度曲线通常是一条由几个温度测定值连 成的折线表示
浮法玻璃熔窑通常采用数字光学高温计测 量小炉腿温度，并与窑顶热电偶的测定值 比较。 熔窑上部空间温度波动范围被控制 在土5℃。
3.7 玻璃熔窑用耐火材料的种类
1、硅砖 硅砖是玻璃窑炉上较常用的耐火材料，是单一
氧化物组成的酸性耐火材料，热稳定性好， 在 650℃以下抗热冲击性极差。因此烤窑时，在 650℃以下要缓慢升温。 硅砖的耐火度不是很 高，但荷重软化温度高，适用于高温下长期使 用。用来作碹顶时， 可承受很高的压力。 硅 砖的抗热冲刷性极差，不能用来作与玻璃液接 触的耐火材料。 硅砖掉进玻璃液中会慢慢扩散、 溶解，不污染玻璃液。
某厂的换火控制如下：熔窑为南北方向。当火焰 由西火换成东火时，首先同时关闭西侧油阀和开 启东侧的介质阀，间隔 2秒钟后，同时开启东侧 油阀和关闭西侧介质阀。
而助燃风是与第一程序同步进行。总的换火时间 约 8-10秒。
3.6 耐火材料的主要技术性能要求
耐火材料是指耐火度不低干 1500℃(我国 和前苏联订为 1580℃)的无机非金属材料 或制品。
边对称，最好不能偏斜。泡界线应整齐清 楚，线外液面清亮， 无沫子。
泡界线移近或移远的原因？如何纠正？
当熔化部温度高时，玻璃液粘度减少，回流速度 加快，参与回流的液量增多，配合料迅速熔化， 泡界线趋近投料口即泡界线移近。
熔化部温度低时，玻璃液粘度变大，回流慢，液 量少；未熔配合料增多，泡界线挪后变远即泡界 线移远。
(1)火焰空间内的热交换： 池窑火焰空间内存在着火焰— 玻璃液、火焰—窑体、窑体— 玻璃液之间的复杂的热交 换过程。这些热交换主要包括热辐射和热对流两种传热方 式，其中火焰和窑体传给玻璃液的热量 90％是以辐射方 式，10％是以对流方式传递的，并且火焰传给玻璃液的热 量比传给窑体的热量多。
玻璃配合料的制备(掌握).
帯7章 R 合科制备rraj玻璃组成的设计和确定 配合料的计算 配合料的制备7. 1 玻璃组成的设计和碼定（熱恳） 设计依据—I 玻璃的物理和化学性质.7.1 7.2 7.3 玻璃组成的表示 以组成玻璃的化合物的质童分数依据7.2 艮舍料的计募（MXt ）以玻璃的组成和＞5^料的化学成分为基础，计算出熔化100kg 玻璃液所需各种原料的 用量，再算出每副配合料中，即500kg 或 1000kg 玻璃配合料各种原料的用童・ 方法预算法和联立方程式法•・先进行粗算 •进行校正-把计算结果换算成实际料单 参圾材P221 -225计算过程作业 选择原料和设计浮法玻璃成分，进行配料 计算（下次上课时间）I 步霖fc 令44针耳就《屮*九个X 艺泰厳(1) 纯碱(苦硝)挥发率指纯碱中未参与反应而挥发、飞散量与总量 饗需散料纯碱挥般量50% 纯磺用量是一个经验值，与加料方式、熔化方法、懐制 温度、纯截的特性寻有关.一般为0,2 - 3.5%(2) 碳粉含率由碳粉列入的固定破与芒硝引入的N a2SO4 之比•即 碳粉X C 含詈碳粉含率= ——X100%芒硝X Na2SO4含量 生产上一般控制在3-5%(3)芒硝含率由芒对引入的Na2O 与芒硝和纯碱計入的 卿牡一 X 100%芒硝和纯碱引入的Na2O一般掌握在5-8%(4)萤石含率由萤石引入的CaF2量与玻璃总量之比. 萤石含率H 萤石xCaF2 玻璃总量 一般在1 %以下fc 令*Kt 耳竝翟屮*鬼个艺泰厳X 100%fc令*i针耳竝《申*九水X艺泰厳(5 )碎玻璃掺入率指配合料中碎玻璃用量与配合料量之比碎玻璃量配合料的质量要求原料的运输和贮存原料的加工处理配合料的称量配合料的泯合配合料的输送与贮存配合料的质量检验与粒化碎玻璃樓入”生料量5玻璃童50%一般控制在25-30%7. 3 配令料的制备(喪如)7.3.17.3.27.3.37,3.47,3.57.3.67,3.7配合料的质■要求 必须具有正确性和稳定性 具有一定的水份：用水润溟配合莉，加水童 随颗粒不同而不同.越细加水量越多.纯緘 配合料加水量3 - 5%,芒硝配合料加水量5 - 7%・ 水温＞359,否则，Na2C03将转化为Na2C03.7H20t»Na2C03-10H20, 使配合料产生胶结作用•要有一定的颗粒组成：可减少配合料的分层 和提高泯合质量.纯緘的颗粒度应比石英大 一个筛号.7,3」配合料的质■要求4 具有一定的气体率：易于清和均化.一般钠钙硅玻璃的气体率为16-20%.血逸出气体量P 体军 -------------- X 100%配合料5 必须渦合均匀：配合料混合不均匀，会使玻璃产生结石、条纹，气泊等缺陷，易熔物较多的 还会侵蚀耐火材料.卜-般玻璃制品对配合料均匀度要求 水不滚枷允许误差小于士 0/1% 酸不溶物:允许误差小于± 0J% 含瑕量；允许误差小于士 0.6% 水分：允许误差小于土 0.6%7.3,1 注意7.3.2原料的运输和贮存1 原料的运输-原料在运输■进厂前，要经过有关部门的化验和鉴定.•原料运输分厂内和厂外两科.运输时应尽童减少粉尘，不使原料彼此污染，要注意除铁.2原料的储存要满足一定的数量，考虑一定的储存期，分块状、粉状、化工、有垂原料的储存.「參曲届屛爱音I硅砂.砂岩、长石为1.8;I各种原料务重I石灰石、白云石为1.7; 纯诚0・9;硫酸钠1・0;7. 3.3原料的加工处理原料的加工处理包括破碎、粉碎.过筛等1工艺流程・单系统流程：各种矿物料共同使用一个破碎、粉碎、过算系统・小型玻璃工厂・多系统流程：每科原料各有一套破碎.粉碎、过筛系统. 大中型玻璃工厂•混合系统：用量较多的原料单独为一个加工系统，用量小的性质相近的共用一个系统・大中型玻璃工厂«t«P2287. 3. 3原料的加工处理2原料的干燥目的：为了介于过筛.贮存和干法配料，须将水分含量的原料进行干燥.-硬度高的预先煥烧，可在躱料内部产生许多裂纹，提高破碎比；减少机械铁的引入.砂岩発在1000C以砂7. 3. 3原料的加工处理破粉碎方法：石灰石、白云石、长石、黄石常用那式破碎机粗破，锤式破碎机进行粉碎.化工原料用桂式破碎机或笼形砒.4原料的过筛方法：离心脱水、蒸汽加热，回转干燥筒，热风炉千燥器爭.3原料的破碎的粉碎•破粉碎方法选择依据：依療料的粒度、硬度和需要粉碎的程度.目的：满足一定的颍粒组成以保证配合料的均匀泯合和避免分层.过筛设备：夭角筛、振动筛、摇筛等I控制I硅砂:36-49孔/屋米2；----- 砂岩、石英岩，长石：81孔/厘米2;纯戏、芒硝、石灰石、白云石：64孔/厘米27. 3. 3原料的加工处理5原料的除铁目的：保证玻靖的含铁量苻合规定要求.方法無理余铁筛分、淘洗：水力分级、翅声波浮选和當选等帚用疵寂1悬社式电磁铁习化学除彼（湿法、千法）除去石英原料中的铁化合物.6粉状原料的输送与料仓分层-用溜管、皮皆机、斗式提升机竽机械设备和气力输送设备进行输送入仓.•加料与卸料方式会够响颗粒发生分层.配合料的称■要求：快速、准确.称量方法：分别称量、累计称量・I适用于排仓在每个粉料仓下面4殳一稅原料称量后分别钾到皮带机上送入混合机中• ：用一个称依次称量各种原料，每次累计计算重量，称后直接送入混合机•适用于排仓和塔仓称：自动称和台称（磅称）.精度一般为1/500（1/1000）.要定期校正、维修.7. 3.45 7. 3.5配合料的混合1 配合料的加料顺序石英（喷水）、长石.石灰石.白云石.纯欣 和澄清刑.脱色剂；石英（喷水）、纯威.长石.石灰石・小料； 加料为设备容积的30-50%,混合时间2 ~ 5刑 2混合设备重力式（鼓形混合机、滚筒式混合机）强制式（浆叶式、艾立赫式等）配合料的混合小料予混合芒硝、燃料予混合机MH80（搅拌容积80 升.混合时间1分钟）或V 型混合机.碎玻璃的混合依屁合机不同• 一般在配合料泯合终了将近 却料时再加入；直接加入在配合料内.注意选择混料机的混料时，应考虑秤量和混合 周期，一般前一付料混合时，后一付料开 始称量，可缩短配料车间的毎日工作班数7. 3.57. 3,6配合料的输送与贮存要■求■保证生产的连续性和均衝性，避免分层结块和飞料.工艺布置：配料车尽量靠近烷制车间，输送时应避免震动和减少钾料落差. 输送设备皮带机：有分层现象，大型厂使用.单元料：用单轨电葫芦用垂i和水平输送.小型厂采用.配含料贮存用窑头料仓，＜8小时ra评定配合枷量的标准和些?' 配合料粒化的目的和意义何在?7. 3-7配合料的质■检验与粒化。
综合实验五-玻璃工艺实验
综合实验五玻璃工艺实验实验学时：4 实验类型：综合、设计型前修课程名称：材料工程基础适用专业：材料类本科生一、实验目的及要求1 前言玻璃工艺实验课在玻璃工艺学教学过程中占有重要地位，“玻璃工艺实验”是无机非金属材料专业必修课——《玻璃工艺学》实践教学过程中的重要组成部分，它是对理论教学的补充和增强学生感性认识的必要环节。
玻璃工艺实验课主要包括玻璃成份设计、原料选择、配料计算、玻璃熔制、玻璃成型、玻璃退火、玻璃冷热加工、玻璃材料表面装饰以及玻璃材料的性能检测等实验。
2 实验目的玻璃工艺实验旨在模拟玻璃工业的生产工艺过程和相关工艺过程，让学生在实验室内学会有关玻璃材料的组成设计、原料选择、配方计算、玻璃制备、玻璃加工以及性能测试等全过程的实验研究方法。
学生通过玻璃工艺实验锻炼，使学生的实验技能得到基本训练和提高，让其掌握科学实验的主要过程和基本方法，培养学生运用所学知识进行自主设计实验方案和实验过程、独立分析实验结果的能力。
在进行玻璃工艺实验的过程中，使学生的动手能力得到较大提高，所学理论知识也得到进一步升华，并提高了学生的分析问题和解决问题的能力；同时也对学生今后的工作和毕业论文环节奠定良好的基础。
3 实验要求①在实验前两周内，由实验老师讲解实验的具体内容和要求，并下达本次实验课的综合实验任务书，学生根据实验任务书要求在实验前一周提交玻璃工艺实验方案报告。
②根据玻璃工艺实验所安排的时间，应按时进入实验室进行玻璃工艺实验。
③实验操作前应认真检查实验设备、器具等是否完好，若发现问题及时报告指导老师进行解决或补充。
实验严格按规程操作，做好实验记录，要有实事求是的科学态度，做到严谨、细致、耐心，切勿潦草从事。
要善于发现和解决实验中出现的问题。
实验完毕后，应清理所用仪器设备和原材料，并整理好现场，经指导老师许可后方可离开实验室。
④遵守实验室制度，注意安全，爱护仪器设备，节约水电和原材料，保持实验室内安静、整洁。
玻璃工艺学(第三章 原料及配合料的制备)
Na2SO4<0.1%，Fe2O3<0.1%。
天然碱有时也作为纯碱的代用原料。天然碱是干涸碱湖的 沉积盐，我国内蒙、青海等地均有出产。它常含有黄土、氯化
钠、硫酸钠和硫酸钙等杂质，而且还含有大量的结晶水。
（2）芒硝 芒硝分为天然的，无水的，含水的多种。 无水芒硝是白色或浅绿色结晶，主要成分是硫酸钠 Na2SO4，分子量为142.02，比重2.7。 对于含水芒硝（Na2SO4·10H2O），要预先熬制，以除
Na2SO4 — — — 2～3
MgSO4 — — — 0.8～1.2
CaSO4 — — — 0.6～0.9
硅砂 石灰石、 白垩 白云石 硫酸钠
0.4～0.5 0.6～1.0 — —
原料的选择原则：
原料的质量符合要求，且成分稳定； 原料易于加工处理； 成本低、能大量供应； 少用质量过轻以及对人体有害的原料； 对耐火材料的侵蚀要小。
对氢氧化铝的要求：Al2O3＞50%，Fe2O3＜0.05%。
3、引入氧化硼的原料 B2O3也是玻璃的形成氧化物，它以硼氧三角体[BO3]和硼 氧四面体[BO4]为结构组元，在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面 体[SiO4]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，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃
较小。
对含水硼砂的质量要求：B2O3＞35%，Fe2O3 ＜0.01%，SO42＜0.02%。
（3）含硼矿物 硼酸和硼砂价格都比较贵。使用天然含硼矿物，经过精 选后引入B2O3经济上较为有利。我国辽宁、吉林、青海、西藏 等省有丰富的硼矿资源。天然的含硼矿物，主要有: ① 硼 镁 石 2MgO·B2O3·H2O ， 含 B2O319.07~40.88% ，
玻璃原料及配合料制备
玻璃，X—射线防护与防辐射玻璃，人造宝石等。
2.1.1.8含硼原料
引入B2O3的原料为硼酸、硼砂和含硼矿物。 ➢ 硼酸H3BO3
硼酸加热至140~160℃后转变为四硼酸(H2B4O7)，继续加热 则完全转变为熔融的B2O3。
物理脱色剂：二氧化锰、硒、氧化钴、氧化钕和氧化镍等。
2.1.2.6乳浊剂、助溶剂、氧化与还原剂
➢ 铜化合物 胶体铜的微粒使玻璃着成红色。
3、硫、硒化合物
➢ 硒与硫化镉 单体硒的胶体粒子，使玻璃着成玫瑰红色。硒与硫化镉共用 可以制成由黄色到红色的玻璃。
➢ 锑化合物 在钠—钙玻璃中加入三氧化二锑、硫和煤粉，在熔制过程 中生成硫化钠，经过加热显色，硫化钠与三氧化二锑形成 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。
1、化学脱色剂
➢ 硝酸钠(分解温度350℃)硝酸钾(分解温度400℃)
由于它们的分解温度低，必须与白砒和三氧化二锑共用， 脱色效果才好。
➢ 白砒和三氧化二锑
氧化作用。还能消除用硒和氧化锰脱色时，因用量过多而 形成的淡红色。
➢ 二氧化铈
用作脱色剂时能保证最好的脱色，其脱色作用基于在玻璃 熔制的温度下分解放出氧，通常与硝酸盐共同使用。
时，所需芒硝的量比纯碱多34％，相对的增加了运输和加 工储备等生产费用。
➢ 纯碱缺乏时，用芒硝引入Na2O ➢ 芒硝除引入Na2O外，还有澄清作用，因而在采用纯碱引
入Na2O 的同时，也常使用部分芒硝(2~3％)。 ➢ 芒硝能吸收水分而潮解，应储放在干燥有屋顶的堆场或库内，
并 且要经常测定其水分。
玻璃配合料的制备资料课件
02
玻璃配合料的制备过程
原料的选取与处理
原料的选取
根据玻璃制品的要求，选择合适 的矿物原料、碎玻璃、纯碱、石 灰石等。
原料的处理
将原料破碎、筛分、清洗，去除 杂质，确保原料的纯度和粒度符 合要求。
配合料的混合与搅拌
纯碱
主要成分是碳酸钠，是一种调节剂，可以 调节玻璃液的黏度和表面张力，有助于控 制玻璃液的澄清和均化。
苏打灰
主要成分是碳酸钠，提供了玻璃熔制所需 的钠元素，有助于降低玻璃的熔化温度。
长石
主要成分是钾、钠、钙的铝硅酸盐，提供 了玻璃熔制所需的碱金属元素，有助于降 低玻璃的析晶倾向和高温黏度。
石灰石、白云石
配合料的加工与成型
加工与成型
根据玻璃制品的形状和尺寸，对玻璃液进行加工和成型。可以采用吹制、压制 、拉制等方法，制成所需的玻璃制品。
后处理
对成型的玻璃制品进行退火、淬火、研磨、抛光等后处理，以提高制品的光洁 度和精度。
03
玻璃配合料的质量控制
配合料的质量标准
01
02
03
化学成分
配合料中的各种化学成分 应符合相关标准，以保证 玻璃的质量和性能。
02
它是在高温下熔化成玻璃液的主 要原料，是体，其成 分和比例决定了玻璃的性质和用途。
通过调整配合料的成分，可以生产出 不同性能和用途的玻璃，满足各种工 业和民用需求。
玻璃配合料的主要成分
硅砂
主要成分是二氧化硅，是玻璃配合料的主 要原料之一，提供了玻璃熔制所需的硅元 素。
配合料的混合
将处理后的原料按照配方比例混合， 确保各种原料的均匀分布。
玻璃原料及配合料制备
➢ 铜化合物 胶体铜的微粒使玻璃着成红色。
玻璃原料及配合料制备
3、硫、硒化合物
➢ 硒与硫化镉 单体硒的胶体粒子，使玻璃着成玫瑰红色。硒与硫化镉共用 可以制成由黄色到红色的玻璃。
➢ 锑化合物 在钠—钙玻璃中加入三氧化二锑、硫和煤粉，在熔制过程 中生成硫化钠，经过加热显色，硫化钠与三氧化二锑形成 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。
玻璃工业用乳浊剂：
玻璃工业还必须考虑透光性，因此，乳浊剂的选择与釉料有 所不同。常用的乳浊剂有氟化物(萤石、氟硅酸钠)、磷酸盐 (磷酸钙、骨灰、磷灰石)等。
玻璃原料及配合料制备
2、助熔剂
定义：能促使玻璃熔制过程加速的原料称为 助熔剂。
种类：有效的助熔剂为氟化合物、硼化合物、 钡化合物和硝酸盐等。
玻璃原料及配合料制备
定义：使物质着色的物质，称为物质的着色剂。
作用：使物质对光线产生选择性吸收，显出一定的颜色。 陶瓷、水泥、玻璃均使用着色剂。
在玻璃生产中，根据着色剂在玻璃中呈现的状态不同， 分为以下几种：
离子着色剂
着色剂
胶态着色剂
硫硒化物着色剂
玻璃原料及配合料制备
1、离子着色剂
一、锰化合物——与铁共用，可以获得橙黄色到暗红紫色的 玻璃。与重铬酸盐共用，可以制成黑色玻璃。
物理脱色法常与化学脱色法结合使用。
物理脱色剂：二氧化锰、硒、氧化钴、氧化钕和氧化镍等。
玻璃原料及配合料制备
2.1.2.6乳浊剂、助溶剂、氧化与还原剂
1、乳浊剂
定义：使熔体降温时析出的晶体、气体或分散粒子出现 折射率的差别，在光线的反射和衍射作用下，引 起光线散射从而产生乳浊现象的物质称为乳浊剂。
玻璃配合料料的制作流程
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玻璃配合料的制备详解
21
（二）、配料工艺流程：
砂岩 硅砂
煅烧 选矿 水冷 干燥 粗碎 筛分
粉碎 筛分
粉库 粉库
石灰石 白云石 萤石 纯碱 芒硝 煤粉 碎玻璃
粗碎 粗碎 水洗 拆包 拆包 筛分 洗涤
粉碎 粉碎 粗碎 粉碎 粉碎 筛分 筛分 粉碎 筛分 筛分
破碎
筛分
粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库 粉库
称量
称量 混合
称量
P2O5：61.2 Al2O3:3.8
BaO:35.0
玻璃工艺学
7
为进一步减少P2O5的挥发，提高化稳性，降低析晶倾向和调整 光学常数，以B2O3代替P2O5，以CaO和ZnO代替BaO，通过实验 和性质测定，确定组成如下：
氧化物 P2O5 重量％ 50.5
B2O3 10.7
Al2O3 BaO 3.8 27.3
第3章 玻璃配合料的制备
一、玻璃成分的设计和确定 （一）玻璃成分设计原则：
１、根据组成、结构和性质的关系，要求设计的玻璃满足预定 性能要求；
２、设计的组成能形成玻璃而析晶倾向小； ３、设计的玻璃必须符合熔制、成形等工艺要求； ４、按设计生产的玻璃价格低、原料易得。 具体地 首先：根据玻璃制品的物理-化学性能和工艺性能，选择合适 的氧化物系统，确定３-４种总量达９０％左右的主要氧化物含量。 这里，在利用相图或玻璃形成区图选择组成点时，应当使组成点接 近低共熔点或相界线，远离析晶区，以降低玻璃的析晶倾向。
因为要求的膨胀系数较小，所以加入的氧化物必须有利于降低热膨 胀系数，为此加入半径小、电荷高的阳离子（如Ｌｉ＋、Ｍｇ２＋、 Ｚｎ２＋、Ｂ３＋、Ｚｒ４＋等）。
最终经过性质计算，确定设计玻璃组成如下：
氧化物 重量％
玻璃配合料制备技术.
玻璃成分设计与原料选择系别：材料工程系班级：玻璃141姓名：候莉杨文涛李霖顾学文唐率张启兵欧均伟陈鹏宇陈代明日期：2015年3月20日一、任务题目：500t/d 白色浮法玻璃成分的设计与原料的选择及成分确定二、主要内容：1、确定玻璃性质要求；2、合理设计玻璃的成分；3、确定玻璃的生产工艺流程；4、分析各种成分对玻璃性质的影响；5、合理选择原料种类并确定其化学成分；6、确定各种原料的质量控制方案。
三、基本要求：1、玻璃成分应符合实际生产情况要求，便于组织生产；2、工艺流程选择合理、先进；3、熟悉玻璃中各种成分对玻璃性能的影响；4、提交一份打印的任务说明书及电子文档；5、提交本小组成员的成绩表（100 分制）。
确定玻璃性质要求1. 表观密度:玻璃的表观密度与其化学成分有关，故变化很大。
而且随温度升高而减小。
普通硅酸盐玻璃的表观密度在常温下大约是2500kg/m3。
2. 力学性质:玻璃的力学性质决定于化学组成、制品形状、表面性质和加工方法。
凡含有未熔杂物、结石、节瘤或具有微细裂纹的制品，都会造成应力集中，从而急剧降低其机械强度。
在建筑中玻璃经常承受弯曲、拉伸、冲击和震动，很少受压，所以玻璃的力学性质的主要指标是抗拉强度和脆性指标。
玻璃的实际抗拉强度为30～60MPa。
普通玻璃的脆性指标(弹性模量与抗拉强度之比E／R 拉)为1300～1500(橡胶为0.4～0.6)。
脆性指标越大，说明脆性越大。
3. 热物理性质:(1) 玻璃的导热性很差，在常温时其导?热系数仅为铜的1／400，但随着温度的升高将增大。
另外，它还受玻璃的颜色和化学组成的影响．(2) 玻璃的热膨胀性决定于化学组成及其纯度，纯度越高热膨胀系数越小。
(3) 玻璃的热稳定性决定于玻璃在温度剧变时抵抗破裂的能力。
玻璃的热膨胀系数越小，其热稳定性越高。
玻璃制品越厚、体积越大，热稳定性越差。
因此须用热处理方法提高制品的热稳定性。
4. 化学稳定性: 玻璃具有较高的化学稳定性，但长期遭受侵蚀性介质的腐蚀，也能导致变质和破坏。
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一、玻躋成分的设计和确定《一）玻璃成分设计原则：1、根据组成、结构和性质的关系，要求设计的玻璃满足预定性能要求；2、设计的组成能形成玻璃而析晶倾向小岸3、设计的玻璃必须符合熔制.成形等工艺要求！4、按设计生产的玻璃价格低、原料易得。
具体地首先：根据玻璃制品的物理•化学性能和工艺性能，选择合适的氧化物系统，确定3・4种总fi达9 0 %左右的主要氧化物含*. 1这里.在利用相图或玻«形成区图选择组成点时.应当使组成点接【近低共烙点或相界找，远离析晶区，以降低玻璃的析晶倾向.ft后.还应当考虑加入适当的辅助原料如澄清剂、助熔剂等。
（二）玻璃成成分的设计和确定的过程1、提出设计玻璃的性能要求：根据玻璃制品使用要求，列出以下主要性能要求：膨胀系数、软化点、热稳性、化稳性、机械强度、电学性质、光学性质等以及如熔制温度、成形温度、退火温度等工艺性能.有关的一些参数可以参照国家标准，同类产品性能要求. 明确主要性能指标第3章玻璃配合料的制备此外还加入一些赋予玻璃必S性质而不使玻璃主要性质变差的氧化物，使其组成氧化物在5-6种以上.这a须结合各种爼化物的作用，以及双械效应、W反常、铝反常等知识。
2Ml 42、拟定玻璃的组成 一般有两类情况J (1)对于玻璃新成分的确定 有关相图 玻璃形成区图(2)对于已有成分作局部调整首先：根据性能要求•参考己有成分，结合生产条件.调整玻 ［璃中各氧化物的比例，拟定出原始组成；然后按照有关性质计算公式算出主5性质，并与预期要求 ;对照，不符和要求时，反复调整组成，直至达到要求，最终拟 :定玻璃的组成・Ml未达到要求 选择玻《组成点，拟定玻璃组成; 3 X 实验.测试.确定组成配料4实验性能测试I 组丿丄泄，投庄 中试达到g 求（三）玻璃新成分的确定方法举例1、根据相图确定玻璃成分设计一种化学仪器玻璃，要求热膨胀系数低于3 8 * 1 0 Y / P现采用 C a 0-A 1 2O3-S i O2 系统由图可知，红点与黄点平衡温度分I 别为1 34 5 C和1 1 7 0 C,都处于低共熔点，不易析晶.后者更易熔化, 添加其它成分后，一般所须温度会高出低共《点3 0 0-4 0 0 P,工业窑炉可以达到次温度.故可选此组成点.该点组成:C a 0； 2 3,3 A 1 2O3, 1 4.7 S i 0 3： 6 2.0另外，为了符合仪器玻璃的要如，加入一定的其它氧化物. 因为要求的膨胀系数牧小，所以加入的氧化物必须有利于降低热膨胀系数，为此加入半径小、电荷高的阳离子（如L i十、Mg 2十、Zn"、B"、2 r 4+等》.最终经过性质计算，确定设计玻璃组成如下:氧化物SiOj AI2O3CaO MgO ZnO%0BA ZrOa2C a OV。
5aSrtrXIt 6aSrtr2-»d为进一步诚少P2O5的挥发，提高化隐性・降低析骷倾向和光学常数，以B2O3代替P2O5，以CaO和ZnO代替20.通过实验和性质测定，确定组成如2氣化物pg IB2O3AI2O3BaO CaO ZnO重量％50.5<10.713.827.3 4.0 3.72＞根据股璃形成区图确定玻璃成分设if—种色»低、折射率为i・548的磷酸盐玻鬧•图中黄色部分为玻璃生成区K次.应注意SL满足光学性能耍求；II. 磷股盐玻璃中P2O5的屋不可过以免挥发过老不易控制光学性WhIII、具有足够化学稳定性.析晶倾AID向小：根据以上恃点，选择图中红点处为玻璃组成点（％）:P^Os. 61.2 42。
3：3・8 BaO:35.0aSrtr2-»BaOaSrtr2-»daSrtrX-* 10多次的方式逐渐调整以达到所设计的成分•1股地，玻璃中AI2O3. Zrt )2等难熔物调整*要比GO Q Na^C CaO 的小些，后者较大，但一般也不宜超过0.1%＞而对前者«度《 更小.这样可以保持正常生产，减少制品中缺陷的产生-现需要在近似器皿玻璃的成分基础上，设计一种刚化玻踽绝缘 子成分S原玻璃组成易熔制，料性太长，抗电性能不高•化稳性对绝缘 子来说不高•所以，1、 必须降低碱含量，以提高抗电性，化稳性和料性•2、 提高4I2O3的含*,増大粘度3、 二价金属氧化物具有圧制效应，因此■提高CaOi,减少 Mgoa后加入BaO,降低电导和介电«耗，同时编短了料t4、 利用双«效应，调整NaO/K ：。
的比例•提高抗电性和化哥性・ 调整结果如下:氧化物 SIO2 AljOa F5O3 CaOMgOK2O Na^O BaO重a% 71.5 3.00.2 7.0 1.5 3.5 10.5 2.5氧化物 重fi%SiO2 72.2AI2O3 CaO MgO 3.0R2O 甩2°3 16.0 0.212基础数据；玻璃的g 量百分比组成和原料的干湿基化学成分 <重量百分含量〉•计算程序1、 先以100公斤玻璃为计算基准，求岀各原料的用a ： 对含两种以上主要成分的原料.列出多元联立方程式，求解 各康料的需要*:对含单一成分的原料，若2中算中已有某原料含此成分时， 首先扣除其引入量.再计算还应加入的s ・不然•则单独求其需 要5：2、 计算辅助原料的需要fi,若同时引入了主要成分，则须 减去引入毗成分的主要原料相应的用竄：3、 对挥发性成分・补加所挥发的S ：aSrtrS-*4、计算配料的气体率和产率：气体率=10(岭玻璃的原料总a 生成玻璃暮］0陀配合料重量5、 换算成一付配合料的原料用量并卄算碎玻璃用量：-付配合料的总重*由所选的混料机加 工能力决定，如SOO 公斤. 一付配合料中各原料S = 10U 险玻璃各原料用昌增大系数 增大系松一付配合料中生料总重10%玻璃所需原料总I 6、 计算每付配合料原料湿基用S ： 湿基用* 每付配合料各原料干»a111 m 旳?玻璃的原料总車&产率■-气体率=玻璃生粵重芟嚳Z )xl0(>%1 一水分％7、计算配合料中生料加水量土加水》=毎忖配合料中生料含攏水分时总重-生料湿基重《每付配合料中粉料干a&fi 俎^«厶《杆《担宜4- —-每付配舍料生枫基腹注埶，计算时.先主后辐、先干基用*,后计算湿基用*;计算K合料的气体率应在引入辅助原料和补挥发之后进行，必；要的情况下需调整气体率，可用引入同fi组成氧化物条件下气体生 '成*大的原料代替生成*小的原料，増加气体率；相反的替换则降［低气体率.如碳酸钠与硝酸钠、白云石与破式碳酸鎂等之间的替换等.若原料化学组成为湿基，则需求出干基总fi.然后求加水*.13经过计算，应得出下列结果=①熔制100公斤玻璃液时所乔的各种原料用量,②配合料气体率＜③各挥发性原料补入*;④校正后配合料的料方；⑤按每付配料量（除去碎玻瑣）求出増大系数，计算出毎付配合料的干基料方：©湿基原料的用量；⑦配合料的加水ft；⑧每付配合料中碎玻璃用量》M1艺学14另外，己知配合料料方以及各原料的化学组成，求玻璃的化 组成的过程：① 根据各原料的成分和用量•计算出每种原料引入玻璃中的氧 化物《*；② 除去挥发性原料的挥发S 失；③ 求各氧化物的总和，再计算出各氧化物的百分数■即所求的 玻璃成分・aSrtrX-*SiO270・5%,Al2O35.0<>b,62036.2%, CaO3.8%>ZnO2.0(Vb. R2O(Na2O+ K2O)12・5%SIO,1CaON 气O ZnO心2 石类粉 99,89U.1S—(MH —— —— 长希粉66.09IH.04 — 0200・WU40—AM————57.XO■ — ■化«?9J*6——— 36.21 I — 16.45 — — nffvi— ——— —3635— — 万專石— — — —55.7«— — — «7T— — —佩挪— — —自tt———sWti 2^——w.Mtt举例:15三、配合料的制备（一）配合料的质量要求，1、具有正确性和稳定性.即各原料的化学成分，配合料的水分和粒度要求正确并保持稳定.这就要求原料组成正确.税定，料方计算正确•针对原料成分变化及时调《,经常校正称S设备，做到称g准确•2. 具有一定量的水分？加入一定a的水分-可以起减少粉尘.防止分层、加速熔化（先润湿石英原料，形成水膜，溶解3・5啊的纯《和芒硝）X提高混合均匀度的作用。
含水一般纯《配合料在3-5%.芒硝配合料在3-7%.砂粒a细，所需水*«多-注意纯«配合料的水化特性造成的形响和针对措施•水分测定：水分=湿童Q-3克）-壬重"叱恒重叹173、具有一定的气体率畫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15-2O<yo内，硼硅酸盐玻璃配合料则在••15%内.气体轧H晦玻璃鸟暨邑聲号雯璃聖10OlOOAg玻璃的原料总£量逸出气体fi ―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«制的不同步，导致缺陷产生和对耐火材料侵蚀的加剧•Id均匀性的测定：测定方法有滴定法、电导法.比fi法.筛分析法等.现有人提出在线监测法（如通过检测配合料的温度间接地分析出配合料的］均匀度）•衰示方法i均匀度=（Min«定值十Max劃定fl） X 100%一般均匀度要求乏今5%也可用允许误差表示2 —般要求水不溶物，小于土0.1%：酸不溶物：小于±04%；Mt ft：小于土0・5~0・6%s水分；小于± 0・吕20・6%；M1-2*19 ________ : ____ <5、K合料的氧化还IM Reducing and Oxydizing Potonti^配合料氧化还原数y W - /?-其中W, ------- 各原料以100公斤石英砂为基准的用a Kg艮----- 各原料的氧化还原数M1-2* 2022注意：+氧化性.■还原性S 其它原料氧化还原数为621水一混合iE« —S 头料仓一投料机原料 <lKg/ lOOKg 砂) 氧化还原数 IS 料(lKg/100Kg^> 氧化还原数 硫酸钠 +0.67 煤 <100<VbC) -6.70 硫酸钙 +0.70 焦碳(85%C) -5.70 硫酸顿 •fO.4 硫磺 -6.4 硝酸钠 -t-0.32 萤石-1.0二氧化链 + 1.09三氧化碑 +0.93三氧化二铁+0.25各种原料的氧化还原数（二）、配料工艺流程z砂矿分 库 硅—选刊端粉. 岩烧冷碎碎分库砂—ST 水與粉粉库粉— 库^1粉库粉库 混'合粉库 称k芒硝煤粉 拆:包筛毎 粉I 碎 筛分。