玻璃的熔制

用分解；
不断增加，反应大体完成，变成硅酸盐和SiO2，硅酸盐过程结 玻璃形成过程，配合料已基本熔化成液相；

过剩的石英颗粒溶解于熔体中，直至全部固相变为玻璃
液相。
硅酸盐工艺学
三、 玻璃液的澄清和均化
（一）玻璃液的澄清
澄清过程是排除可见气泡的过程。 玻璃液中气体的存在形式：可见气泡、物理溶解的气体、 化学结合的气体。 炉气中的气体 1. 澄清过程中气体 之间的转化与平衡
硅酸盐工艺学
大致分为五个阶段：
硅酸盐形成：固态下进行，加热过程发生物理、化学变 化，主要固相反应结束，大部分气相逸出。这一阶段结束后， 配合料变成由硅酸盐和剩余石英组成的不透明烧结物。 玻璃的形成：各种硅酸盐的低共熔物熔化，然后硅酸盐、
石英互熔，烧结物 变成透明体。
玻璃液的澄清：消除可见气泡的过程。 玻璃液的均化：通过扩散作用，使玻璃液均一。 玻璃液的冷却：降低温度以达到成形所需的温度。
越易熔化。
2. 配合料的物理状态：
① 原料品种 ② 颗粒组成：影响熔化阶段的熔化速度和熔融时 间。影响最大的是石英，其次是白云石、纯碱、芒硝 。颗粒增大，熔融时间长。
硅酸盐工艺学

3. 熟料的引入量：熟料的加入可促进熔化，其添加
量和粒度对熔化速度有较大影响。粒度太细、加入 量太多不利于熔化。碎玻璃加入量一般为配合料的 20～30%，粒度2～20mm。
硅酸盐工艺学
（二）玻璃液的均化
作用：消除玻璃液中条纹和其它不均匀体，使玻璃液各
部分在化学组成上达到均匀一致。（条纹是化学组成与主体玻 璃不同的线条状透明夹杂物。） 玻璃液的均化过程通过三种方式进行：
不均体的溶解和扩散：高粘度玻璃液内扩散速度很小； 玻璃液的对流：由于温度差形成玻璃液的流动，但是层流速
第五节 玻璃的熔制
一、概述
配合料加热形成均匀、无气泡、无缺陷、符合成形要求的玻璃 液的过程。 主要有以下过程： 1.物理过程 配合料的加热、吸附水的蒸发、组分的熔融、多晶转变、及个 别组分的挥发（Na2O、K2O、PbO、B2O3等） 2.化学过程 固相反应、盐类的分解、化学结合水的排除、组分间相互反应 、硅酸盐的形成。 3.物理化学过程 低共熔的生成、组分生成物之间相互溶解、玻璃与炉气介质、 玻璃与耐火材料及玻璃液和其中夹杂气体的相互作用等。
硅酸盐工艺学
二、 硅酸盐形成和玻璃的形成
（一）多组分混合物的加热反应(SiO2+Na2CO3+CaCO3配合料)
100～120℃ 水分蒸发
Байду номын сангаас
600℃以下
573℃
Na2CO3＋CaCO3
α—石英 β—石英
CaNa2(CO3)2
600℃以上， CO2逸出 CaNa2(CO3)2＋2SiO2 720～900℃ Na2SiO3＋CaSiO3＋2CO2 Na2SiO3+ CO2

4. 配合料的均匀度：对熔制质量、速度有影响。 5. 加料方式：薄层加料可加速热传递，熔制彻底， 且有利于熔体中气泡的排除、缩短澄清时间。
6. 熔窑的温度制度：确定合理的温度制度、气氛制
度。
7. 耐火材料的性质：
8. 加速剂的应用：加速剂属于化学活性物质，一般 不改变熔体的组成与性质，但可降低熔体的粘度和表 面张力，增加熔体的透热性，有利于熔体中气泡的消 除和化学均化，提高熔体质量。
度小，均化作用缓慢；
气泡上升时的搅拌作用：
硅酸盐工艺学
四、 玻璃液的冷却
目的：将粘度提高到成形制品所需的范围。
要求：① 玻璃液的温度要均匀一致； ② 防止二次气泡的产生。
硅酸盐工艺学
五、 影响玻璃熔制过程的因素
（一）影响玻璃熔制过程的因素 1. 配合料化学组成：化学组成不用，熔制温度不同。
对硅酸盐熔体，组成中 (RO+R2O)/SiO2 的值越高，则
六、 玻璃熔窑
坩埚窑
结构主要包括：作业室、小炉、燃烧室、漏料坑、换热 器等。在作业室内安放8～12只坩埚，配合料分3～5批加入到
各坩埚内，熔制周期一般为一昼夜。
特点：占地少、投资省、同一窑内可熔制多种不同组成 或颜色不同的玻璃、生产灵活性大、适宜于生产品种多、产 量少、质量要求较高或有特殊工艺要求的玻璃。生产能力低、 燃料消耗大、难以实现机械化和自动化生产。
硅酸盐工艺学
Na2CO3＋SiO2
740～800℃
CaNa2(CO3)2—Na2CO3低共熔物形成和熔化, Na2SiO3＋CaSiO3＋3CO2 Na2CO3熔融 CaNa2(CO3)2分解
CaNa2(CO3)2＋Na2CO3＋2SiO2 813℃ 912℃ CaNa2(CO3)2熔融； 855℃ CaCO3分解； CaO2＋SiO2 960℃
池窑：
结构主要包括：加料池、熔化池、工作池、通道和蓄热室 特点：有明显的热点与泡界线位置； 加料和出料过程都是连续作业； 占地面积大；投资规模大； 厂房设施和动力配套要求较高； 适宜于生产单一品种和批量较大的产品；
热效率较高；
有利于机械化和自动化生产； 按窑内火焰流向分：横火焰、马蹄形火焰、纵火焰熔窑
1010℃左右
CaSiO3
1200～1300℃ 开始形成玻璃，进行熔体的均化。
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（二）硅酸盐形成和玻璃形成的大致过程

束。
加热，气体逸出（碳酸盐的分解），其它化合物与石英作
石英与其它组分作用； 少量液相的出现（低共熔物的熔化） 反应由固相与液相间进行，产生大量中间产物，液相量
P泡>P液
气泡中的气体 P泡<P液
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玻璃液中的气体
2. 玻璃液的性质对澄清过程的影响 气泡的排除有两种方式：①大于临界半径的气泡上升到液 面后排除，气泡上升的速度与玻璃液的粘度成反比；②小于临
界半径的气泡，在玻璃液表面张力的作用下（小气泡内分压很
大，P泡=2σ/r），气泡内的气体溶解于玻璃液中而消失 3. 澄清剂在澄清过程中的作用机理
硅酸盐工艺学
（二）加速玻璃熔化的其它措施 1. 机械搅拌和鼓泡； 2. 采用辅助电熔，即用燃料加热的同时池窑中， 同时直接通电加热。 3. 采用真空和高压熔炼（如在光学石英玻璃的生 产工艺中采用，用于消除可见气泡）。采用高压使可 见气泡溶解于玻璃之中；采用真空法使可见气泡迅速 膨胀而排除。
硅酸盐工艺学
平板玻璃：蓄热式横火焰池窑。