玻璃配方计算和配合料制备
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。
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66.09 18.04 —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 ———萤石————68.40 ———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=0.226Fe2O327.2×0.0020=0.054计算硼砂量:硼砂化学成分:B2O336.21%,Na2Ol6.45% 玻璃组成中B2O3为6.2%∴ 硼砂用量==⨯21.361002.6 17.1 同时引入Na 2O 量 17.1×0.1645=2.82 计算纯碱用量：玻璃组成中含Na 2O 为12.5% 由长石引入Na 2O 为4.03 由硼砂引入Na 2O 为2.82尚需引入Na 2O 为：12.5－4.03－2.82=5.65 纯碱的化学成分Na 2O 为57.8%∴ 纯碱的用量为5.65/57.8%=9.78计箕方解石的用量： 玻璃组成中CaO 为3.8 由长石引入CaO 为0.226 尚需引入CaO 为3.574方解石的化学成分为CaO 55.78%∴ 方解石的用量为==⨯78.55100574.3 6.41 计算氧化锌用量：氧化锌的化学成分为ZnO99.80%，玻璃组成中ZnO2.0%∴ 氧化锌用量为==⨯80.991000.2 2.01 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0.2% 则白砒用量为115.10×0.002=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0.23× 6=1.38kg 。
玻璃制作方法和配方
玻璃制作方法和配方
玻璃的制作方法如下：
原料准备：玻璃的主要原料是二氧化硅（硅砂）和碳酸钠（纯碱），其中硅砂是玻璃的主要成分，占比约70%~75%。
在制作过程中还需要添加其它辅助材料，例如石灰石、氟化物等。
混合材料：将硅砂、纯碱和其它辅助材料按照一定比例混合均匀，并进行筛分和清洗，去除杂质和过大或过小的颗粒。
熔化：将混合材料放入玻璃熔炉中，在高温下熔化，形成玻璃熔液。
成型：将玻璃熔液从熔炉中取出，经过挤压、拉伸、浮法等成型工艺，形成所需形状和厚度的玻璃板或玻璃器皿。
冷却：将成型后的玻璃快速冷却，使其逐渐固化成为坚硬的物体。
后处理：对固化的玻璃进行切割、打磨、抛光等后处理工艺，以获得所需尺寸、平整度和光洁度。
玻璃制作技术配方及原料
玻璃制作技术配方及原料玻璃是一种非晶态固体材料，由硅酸盐、硼酸盐、锑酸盐、氟化物等多种物质以一定比例混合制备而成。
玻璃材料广泛应用于建筑、器皿、光学、电子等领域，因其透明、坚固、耐高温等特性而受到广泛关注。
下面将介绍玻璃制作技术配方及原料。
一、玻璃制作技术配方1.硅酸盐玻璃配方:-硅石粉：55%-石灰石：25%-纯碱：15%-萤火虫石（稀土氧化物）：5%2.硼酸盐玻璃配方:-硼砂：70%-硅石粉：15%-纯碱：10%-碳酸钠：5%3.锑酸盐玻璃配方:-砷酸钾：70%-硅酸钠：20%-锑酸钠：10%4.氟化物玻璃配方:-钠氟化物：70%-氟化铝：20%-氟化镁：10%二、玻璃制作原料1.硅酸盐玻璃的原料:-硅石：主要成分为二氧化硅（SiO2），是制备硅酸盐玻璃的主要原料。
-石灰石：主要成分为氧化钙（CaO），用于调节玻璃的碱性或酸性。
-纯碱：主要成分为碳酸钠（Na2CO3），用于提高玻璃的溶解度。
-萤火虫石（稀土氧化物）：用于提高玻璃的抗辐射能力。
2.硼酸盐玻璃的原料:-硼砂：主要成分为硼酸（H3BO3），是制备硼酸盐玻璃的主要原料。
-硅石：同上。
-纯碱：同上。
-碳酸钠：同上。
3.锑酸盐玻璃的原料:-砷酸钾：主要成分为砷酸盐（As2O5），是制备锑酸盐玻璃的主要原料。
-硅酸钠：主要成分为硅酸盐（SiO2），是制备锑酸盐玻璃的主要原料。
-锑酸钠：主要成分为锑酸盐（Sb2O5），是制备锑酸盐玻璃的主要原料。
4.氟化物玻璃的原料:-钠氟化物：主要成分为氟化钠（NaF），是制备氟化物玻璃的主要原料。
-氟化铝：主要成分为氟化铝（AlF3），是制备氟化物玻璃的主要原料。
-氟化镁：主要成分为氟化镁（MgF2），是制备氟化物玻璃的主要原料。
以上是几种常见的玻璃制作技术配方及原料。
由于玻璃可以根据不同的配方和原料加工出多种不同类型的玻璃，如钢化玻璃、绝缘玻璃、光学玻璃等，所以实际配方和原料的组成可能会有所不同。
在实际生产过程中，还需要根据具体需要进行调整和改良。
玻璃原料与配合料制备
2、镁质原料的应用与技术要求
玻璃工业 白云石和菱镁矿是引入MgO的主要原料。 MgO可以降低玻璃液的硬化速度。
引入氧化钡的原料
氧化钡BaO：由硫酸钡和碳酸钡引入。
氧化钡的作用：
➢ 玻璃中，BaO也是二价的网络外体氧化物。它能增加玻璃 的折射率、密度、光泽和化学稳定性； 在制造光学玻璃时，有时用硝酸钡Ba(NO3)2，或氢氧
三、镍化合物——能使钾—钙玻璃着成浅红紫色，钠—钙玻璃 着成紫色(有生成棕色的趋向)。
四、铜化合物——与Cr2O3或Fe2O3共用，可制得绿色玻璃。
五．铬化合物——在还原条件下使玻璃着成绿色；在氧化条件下， 使玻璃着成黄绿色；在强氧化条件下CrO3数量 增多玻璃成为淡黄色至无色。
六．钒化合物——钒的氧化物能使玻璃着成黄色(V5+)~黄绿色 (V3+)，蓝色(V4+)。钒氧化物用以制造吸收 紫外线和红外线玻璃，如护目镜等。
玻璃工业常用之作溶剂原料
1、镁质原料的种类与性质
常用的天然镁质原料：菱镁矿、白云矿、滑石等。
菱镁矿，亦称菱苦土，主要成分MgCO3。 白云矿，又叫苦灰石，分子式为CaCO3·MgCO3。 滑石是天然的含水硅酸镁矿物，其特征是沿一定方向 解理，所以多半呈鳞片状。 化学通式：3MgO·4SiO2·H2O。
其它成分要求稳定。 叶腊石：A12O3>25%；Fe2O3<0.4%；SiO2<70%
引入氧化钠的原料
氧化钠在玻璃中的作用：
❖ 氧化钠Na2O是普通玻璃的主要组分之一，它是网络外体 氧化物，钠离子居于玻璃结构网络的空穴中。
❖ Na2O能提供游离氧使玻璃结构中的O/Si比值增加，发生 断键，因而可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是 玻璃良好的助熔剂。
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。
第二章玻璃原料及配合料制备2
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， 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。 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 用作脱色剂时能保证最好的脱色， 熔制的温度下分解放出氧，通常与硝酸盐共同使用。 熔制的温度下分解放出氧，通常与硝酸盐共同使用。
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。 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。 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 中生成硫化钠，经过加热显色， 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。
1、离子着色剂
锰化合物——与铁共用 与铁共用， 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。 玻璃。与重铬酸盐共用，可以制成黑色玻璃。 二、钴化合物——它使玻璃能获得略带红色的蓝色，加入0.1％ 钴化合物——它使玻璃能获得略带红色的蓝色 加入0.1％ 它使玻璃能获得略带红色的蓝色， 的一氧化钴，可以获得明亮的蓝色。 的一氧化钴，可以获得明亮的蓝色。 三、镍化合物——能使钾—钙玻璃着成浅红紫色，钠—钙玻璃 镍化合物——能使钾 钙玻璃着成浅红紫色， 能使钾— 着成紫色(有生成棕色的趋向) 着成紫色(有生成棕色的趋向)。 四、铜化合物——与Cr2O3或Fe2O3共用，可制得绿色玻璃。 铜化合物——与 共用，可制得绿色玻璃。
玻璃配合料的制备
钠的用量为： 0.23×6=1.38kg
硝酸钠的化学成分Na2O
36.50%，由硝酸钠引入的Na2O为
1.38×0.3635=0.502
相应地应当减去纯碱用量为(0.502×100) / 57.8 = 0.87 纯碱用量为9.78-0.87=8.91
⑹ 计算辅助原料及挥发损失的补充－2
碎玻璃用量
粉料用量
500×30%=150kg
500-150=350kg
增大倍数=350/117.71=2.973
（8）计算每副配合料中原料的用量
500kg配合料中各原料的粉料用量 = 熔制100kg玻璃中各原料用量×增大系数。每 付配合料中： 石英粉的用量为 方解石的用量为 长石粉的用量为 氧化锌的用量为 硼砂的用量为 萤石的用量为 纯碱的用量为 51.4×2.973=156.38kg 3.63×2.973=14.75kg 27.1×2.973=80.87kg 2.00×2.973=5.98kg 19.14×2.973=56.90kg 11.7×2.973=3.51kg 9.02×2.973=26.79kg 1.38×2.973=4.1kg 0.23×2.973=.0.08kg
粉碎
三、配合料制备工艺——过筛
供料，成形大尺寸制品或压制成形时，有析晶可能。 (4)料滴温度
料滴温度=2.63(S-A)+S (5-4-3) 根据上述实验和测试结果，确定上述组成作为新玻璃
的组成。
二、配合料计算
配合料计算是指根据设计配方计算配合料中各种原料
的用量。
（1）将摩尔分数转换为质量分数； （2）采用预算法、联立方程式法计算出熔化100kg玻璃所需的各种 原料的用量； （3）算出每副配合料（即500kg/1000kg）中各种原料的用量
无机非金属工艺学玻璃组成设计与配料计算
b、调整体 (或网络外体)
凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外 的氧化物，称为玻璃的网络外体。
作用：调整玻璃一些性质。常见的有Li2O、Na2O、K2O、 MgO、CaO、SrO和BaO等。
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。
I、晶子学说
1930年兰德尔提出。
依据：微晶无序，即一些玻璃的衍射花样与同成分的晶体 相似，认为玻璃由微晶与无定形物质两部分组成。
证实：列别捷夫发现，硅酸盐光学玻璃的退火时玻璃折射 率随温度的变化曲线上在520℃附近的发生突变，他认为这 是石英微晶在520℃的同质异变。玻璃中存在石英“晶子”。
(a)硅氧四面体结构
玻璃调整体的一般特点：
M-O键是离子键；
阳离子给氧能力强，在玻璃结构中，往往起断网作用； 阳离子场强越小、则给氧能力越大，反之，给氧能力越 小； 阳离子(特别是高电价、小半径的阳离子)的场强较大时， 可对非桥氧起积聚作用，使结构变得较为紧密而在一定程度 上改善玻璃的性质，但对玻璃的析晶也有一定的促进作用，
三、设计玻璃组成应注意的原则
1、根据组成，结构和性质的关系，使设计的玻璃能满足 预定的性能要求。
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。
玻璃原料及配合料制备
• 第一步：先进行粗算，即假定玻璃中全部 SiO2和Al2O3均由硅砂和砂岩引入，CaO和 MgO均由白云石和菱镁石引入，Na2O由纯 碱和芒硝引入。在进行粗算时，可选择含氧 化物种类最少，或用量最多的原料开始计算。 • 第二步：进行校正。例如，在进行粗算时， 在硅砂和砂岩用量中没有考虑其他原料引入 的SiO2和Al2O3所以应进行校正。 • 第三步：把计算结果换算成实际配料单。
• 它们的品种与用途虽各不相同，但它们的生 产工艺却有相近的生产流程。
• 玻璃生产流程：
• 成分设计→原料加工→配合料制备→ 坩埚窑熔化或池窑熔化→成型→一次 制品→退火窑退火→缺陷检验→一次 制品→深加工→检验→二次制品
2.1 玻璃原料
• 原料的选择
• 原料的选择与配合料的制备是玻璃生产工艺 的重要组成部分，它直接影响制品的产量、 质量与成本。因此，能否获得优质高产的配 合料对后续的熔制工艺和成型工艺的关系极 大。
（3）根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、 成型、加工等工序的实际要求。 （4）所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获 得。
2、设计与确定玻璃组成的步骤
（1）列出设计玻璃的性能要求 （2）拟定玻璃的组成 （3）实验、测试、确定组成
2.2.3 配合料的计算
• 配合料的计算是以玻璃的重量百分组成和 原料的化学成分为基础，计算出熔化100kg 玻璃所需的各种原料的用量，然后再算出 每付配合料，即500kg或1000kg玻璃配合料 的各种原料用量。如果玻璃是以分子百分 组成或分子式表示则应将分子百分组成或 分子式首先换算为重量百分组成。
• 按混合机的结构不同可分为：转动式、盘式、 桨叶式三类，相应的混合机有鼓形混合机、 强制式混合机、桨叶式混合机。
4、配合料的输送与贮存
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 。
第二节 玻璃配合料的制备
（2）根据玻璃形成图和相图，使设计的组成能够形成玻璃，
析晶倾向小(微晶玻璃除外)。 （3）根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、成型、加工 等工序的实际要求。 （4）所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获得。
3. 配合料的计算
根据玻璃的 重量百分组成
原料的化 学成分
算出
熔化100公斤玻璃 所需的各种原料用量
第四章 玻璃材料
第二节 玻璃配合料的制备
一、玻璃原料
玻璃原料
主原料
辅助原料
玻 璃 形 成 体
玻 璃 中 间 体
玻 璃 调 整 体
澄 清 剂
助 熔 剂
着 色 剂
脱 色 剂
乳 浊 剂
主原料
玻璃的主要原料或主料是SiO2， 辅料有Al2O3、Na2O、CaO、MgO、澄清 剂、着色剂、脱色剂、氧化—还原剂、乳 浊剂及其它。
根据以上所述的气体平衡关系，要消除可见气泡，有两种途径 使可见气泡上浮到液面破裂，气体进入炉气中； 使可见气泡中的气体溶解到玻璃液中。通常不可行Fra bibliotek2、助熔剂
定义：能促使玻璃熔制过程加速的原料。 常用的澄清剂种类： 氟化合物、硼化合物、钡化合物和硝酸盐等。
3、着色剂
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
几种常见离子的着色
①钛的着色：Ti4+无色但强烈吸收紫外线而使玻璃呈棕黄 色， Ti4++Cu+（绿色）； ②钒的着色：V3+在钠钙硅玻璃为绿色，在钠硼酸盐玻璃 根据含量和熔制条件可为蓝色、青绿色，绿 色，棕色等； ③铬的着色：Cr3+产生绿色，Cr6+产生黄绿色； ④锰的着色：Mn3+产生深紫色，铝酸盐玻璃产生棕红色； ⑤铁的着色：Fe3+着色弱，Fe2+产生淡蓝色；具体颜色取 决于含量和两种离子的比例；应用于太阳镜， 电焊镜片和吸热玻璃；
玻璃制作的原料和原理
玻璃制作的原料和原理
一、玻璃制作的原料：
如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。
二、玻璃制作的原理：
普通的浮法玻璃的主要成分是硅酸钙和硅酸钠,主要反应如下:
Na2CO3+SiO2 =(高温)Na2SiO3+CO2
CaCO3+SiO2=(高温)CaSiO3+CO2
三、工艺:
主要包括:①原料预加工.将块状原料(石英砂、纯碱、石灰石、长石等)粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量.②配合料制备.③熔制.玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温(1550~1600度)加热,使之形成均匀、无气泡,并符合成型要求的液态玻璃.④成型.将液
态玻璃加工成所要求形状的制品,如平板、各种器皿等.⑤热处理.通过退火、淬火等工艺,清理或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态.。
玻璃配合料的制备
考虑其他原料引入的SiO2和Al2O3所以应进行校正。
第三步，把计算结果换算成实际配料单。
联立方程式法计算配合料实例
某厂安瓿玻璃，根据其物理化学性能要求和本厂的熔制
条件，确定玻璃组成。。。。。
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)。
一、玻璃组成的设计和确定
举例1：化学稳定性高，膨胀系数低
1）降低膨胀系数：小离子半径，高电荷的阳离子（Li、 Mg、Zn、B、Zr）； 2）Ca含量过多，网络孔隙太大，以Mg取代之； 3）通过计算，测定试样基本性能，经过反复试验，初步 确定玻璃组成； 4）合理估计原料带入的杂质、原料的挥发、对耐火材料 的侵蚀等问题，最终确定玻璃组成。
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
⑹ 计算辅助原料及挥发损失的补充－1
考虑用白砒作澄清剂为配合料的0.2%，则白砒用量为
115.10×0.002=0.23kg
因白砒应与硝酸钠共用，设硝酸钠的用量为白砒的6倍，则硝酸
由硼砂引入Na2O为2.82，尚需引入Na2O为：
12.5-4.03-2.82=5.65
纯碱的化学成分Na2O为57.8%
∴纯碱的用量 (5.65×100kg) / 57.8 = 9.78kg
⑷ 计算方解石的用量
玻璃组成中CaO为3.8%，由长石引入CaO为
0.226，尚需引入CaO为： 3.8-0.226=3.574
一、玻璃组成的设计和确定
举例2：低色散，折射率nD＝1.548
玻璃制备实验
1. 实验目的：玻璃的结构和性质1、掌握玻璃组成的设计方法和配方的计算方法；2、了解玻璃熔制的原理和过程以与影响玻璃熔制的各种因素；3、熟悉高温炉和退火炉的使用方法和玻璃熔制的操作技能。
2. 实验试剂：玻璃的原料与其作用注：原料混合需要加水，防止原料反应的粉尘污染而且可以增大物料之间的反应表面积。
但含水率太高，在批料加热熔融时，水分蒸发要多消耗热能，延长融融时间。
所以含水率要控制在5%以下。
着色剂的投放应循序渐进，不要一下子投放太多，否则玻璃会出现偏色时会很难纠正。
（1）玻璃设计配方：此方被称为768 号玻璃,其组成成分( %) 如下:SiO2 75 ,B2O3 0. 54 ,CaO 3. 7 ,MgO 1.08 ,PbO 0. 48 ,ZnO 0. 74 ,K2O 0. 91 ,Na2O 17. 3。
组成中除含有17. 3 %的Na2O 外,还有B2O3 、PbO等,硬化速度较慢,属于“长”(慢凝) 玻璃,由于轻瓶壁厚减薄,冷却速度加快,采用“长”玻璃,可使玻璃液在模型中合理分布,壁厚均匀,有利于提高强度和热稳定性。
熔制温度为1480～1500 ℃,成型温度为1200 ℃,退火温度为540 ℃,退火质量对强度影响较大,可使强度变化20 %或更多。
（3）玻璃原料的作用SiO2；玻璃的主要成分，占玻璃65～75％以上。
Al2O3；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。
Fe2O3；与Cr2O3共用，可制得绿色玻璃。
Ca O :作稳定剂，但含量大于12.5％时，能使玻璃结晶化增大，发脆。
MgO : 作稳定剂。
BaO :作助溶剂，防辐射。
Na2O :降低玻璃粘度，使之易于熔融和成型。
Cuso:使物质对光线产生选择性吸收，显出蓝绿色。
Na2SO4 :作澄清剂，在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃的粘度，促进排除玻璃液中气泡。
3.实验原理：根据玻璃制品的性能要求，设计玻璃的化学成分组成，并为此为主要依据进行配料，制备好的配合料在高温下加热，将进行一系列的物理的、化学的、物理化学的变化，变化的结果使各种原料的机械混合物变成复杂的熔融物，即没有气泡、结石、均匀的玻璃液，然后均匀地降温以供成型需要。
玻璃配方计算和配合料制备.
6.0 1450-1460
5.5 1420
4.3 1380-1400
4.2 1320-1340
例：欲熔制得100g玻璃液所需碳酸镁的净用料量，根据表2-1、表2-2的数据：MgCO→3 MgO+CO↑2 ② 40.32
实际用量
X=2.09 ÷99.5％=2.1(g) X1 1
X1=84.32 ×1÷40.32=2.09(g) 用类似方法可算出其他原料的用量，然后按下列格式列出配料单，原料名称配合料 1 配合料2
石英砂
碳酸钙
碳酸镁氢氧化铝纯碱合计
2.5 配合料的制备按配方称量原料，粉碎、混合均匀即可。
3 实验器材
③研钵一个；料勺若干(每种原料一把) ④天平(千分之一天平即可)
⑤化工原料或化学试剂：如石英砂(SiO2)，纯碱(NaNO3)，碳酸钙
(CaCO3)，碳酸
镁(MgCO3)，氢氧化铝[A1(OH)3] 等。
4 实验步骤
4.1 计算熔制温度根据给定配方计算熔制温度。
4.2 配料计算根据给定配方
4.3。
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
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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。
表3-1易熔玻璃的成分示例
配方编号SiO
CaO MgO A12O3Na2O 备注
2
l 71.5 5.5 1 3 19 氧化物质量百
2 69.5 9.5
3 3 15 分比
2.2 熔制温度的估计
玻璃成分确定后，为了选择合适的高温炉和便于观察熔制现象。
应当估计一下熔制温度。
对于玻璃形成到砂粒消失这一阶段的熔制温度，可按M.Volf 提出的熔化速度常数公式进行估算，即：
PbO
3
1O B 21O K O Na O Al SiO
32223
22
++++=
τ
根据，与熔化温度的关系(表2-2)，可大致确定该玻璃的熔制温度。
表2-2熔化速度常数，与熔化温度的关系
τ 6.0 5.5 4.3 4.2 t ／℃
1450-1460
1420
1380-1400
1320-1340
2.3 玻璃原料的选择
在玻璃生产中选择原料是一件重要的工作，不同玻璃制品对原料的要求不尽相同，但有些共同原则。
① 原料质量应符合技术要求，原料的晶位高、化学成分稳定、水分稳定、颗粒组
成均匀、着色矿物(主要是Fe 2O 3)和难熔矿物(主要是铬铁矿物)要少，便于调整玻璃成分。
② 适于熔化和澄清。
③ 对耐火材料的侵蚀小。
玻璃熔制实验所需的原料一般分为工业矿物原料和化工原料。
在研制一种新玻璃品种
时，为了排除原料中的杂质对玻璃成分波动的影响，尽快找到合适的配方，一般都采用化工原料(化学纯或分析纯，也有用光谱纯)来做实验。
本实验选用化工原料。
2.4 配料计算
根据玻璃成分和所用原料的化学成分(表2-3为示例)就可以进行配合料的计算。
在计算时，应认为原料中的气体物质在加热过程中全部分解逸出，而其分解后的氧化物全部转入玻璃成分中。
此外，还须考虑各种因素对玻璃成分的影响。
如某些氧化物的挥发、飞损等。
由于计算每批原料量时，要根据坩埚大小或欲制得玻璃的量(考虑各性能测试所需娄量)来确定，本实验以制得l00g 玻璃液来计算各种原料的用量，在计算每种原料的用量时要求计算到小数点后二位。
表3-3原料(假设成分)成分表
例：欲熔制得100g玻璃液所需碳酸镁的净用料量，根据表2-1、表2-2的数据：MgCO3→MgO+CO2↑
②40.32
X1 1
X1=84.32×1÷40.32=2.09(g)
实际用量
X=2.09÷99.5％=2.1(g)
用类似方法可算出其他原料的用量，然后按下列格式列出配料单，
原料名称石英砂碳酸钙碳酸镁氢氧化铝纯碱合计配合料1
配合料2
2.5 配合料的制备
按配方称量原料，粉碎、混合均匀即可。
3 实验器材
③研钵一个；料勺若干(每种原料一把)
④天平(千分之一天平即可)
⑤化工原料或化学试剂：如石英砂(SiO2)，纯碱(NaNO3)，碳酸钙(CaCO3)，碳酸
镁(MgCO3)，氢氧化铝[A1(OH)3]等。
4 实验步骤
4.1 计算熔制温度
根据给定配方计算熔制温度。
4.2 配料计算
根据给定配方和原料成分计算配方。
4.3 配合料制备
⑥为保证配料的准确性，首先将实验用原料干燥或预先测定含水量。
②根据配料单称取各种原料(精确到0.01g)。
⑦将粉状原料充分混合成均匀的配合料是保证熔融玻璃液质量的先决条件。
为了
使混合容易均匀及防止配合料分层和飞料，先将配合料中难熔原料如石英砂等
先置人研钵中(配料量大时使用球磨罐)，建议先加入4％的水分喷湿砂子，然
后加助熔的纯碱等，预混合10-15min，再将其他原料加入混合均匀。
如能将配
合料粒化后再熔化，效果更好。
由于本实验为小型实验，配合料量甚小，只能在研钵中研磨混合，所以不考虑加水混合。
5 思考题
(1)在原料中含有在高温下挥发的组分时(如B2O3)应如何计算配方？
(2)影响配合料均一性的因素有哪些？应如何避免？。