玻璃的熔制及熔-1

3.1 玻璃熔制工艺原理
☐玻璃熔制的五个阶段
☐（1）硅酸盐形成阶段
☐800～1000℃进行；最后变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物；硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方式。

☐（2）玻璃形成阶段
☐1200 ~1300 ℃左右进行；
☐硅酸盐和石英砂粒完全溶解于熔融体中，成为含大量可见气泡、条纹、在温度上和化学成分上不够均匀的透明的玻璃液。

☐（3）玻璃液澄清阶段
☐1400～1500℃进行；
☐气体因玻璃液黏度降低而大量逸出，直到气泡全部排出。

☐（4）玻璃液均化阶段
☐此阶段结束时的温度略低于澄清温度；
☐当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。

☐（4）玻璃液均化阶段
☐此阶段结束时的温度略低于澄清温度；
☐当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。

3.1.1 配合料的熔化
(1)配合料的加热及初熔
(2)各种反应简介
多晶转变
盐类分解
水分的逸出
(3)成分的挥发
R2O的挥发由纯碱引入时:引入量×0.032%
由芒硝引入时:引入量×0.06% ☐另外要考虑氧化铈、煤粉的挥发量。

☐（4）影响配合料熔化的因素
☐熔化温度：温度每升高10℃，反应速度增加
☐10%；
☐原料的形式：颗粒度的搭配、加料方式；
☐原料的易熔性：助熔剂的多少、原料的活性；
3.1.2 玻璃的形成
☐(1)玻璃的形成过程
☐玻璃的形成过程的速度取决于石英颗粒的熔解和扩散速度。

☐助溶剂的多少（熔化速度）；
☐熔体的黏度（扩散速度）；
☐熔体温度（熔化速度）；
☐石英颗粒（熔解快慢）。

3.1.3 澄清
☐(1)目的
☐消除玻璃液中的气泡
☐(2)玻璃液中的气泡形态和种类
☐形态：可见气泡、溶解气泡、化学结合的气
☐体。

还有熔体表面上的气体。

☐种类：CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O、H2
☐(3) 排泡与去气
☐澄清是排出玻璃液中的可见气泡；
☐去气是全部排除玻璃液中的气体，包括化学结合的气体。

（4）澄清过程中气体间的转化与平衡
（5）澄清过程
☐澄清过程就是首先使气泡中的气体、窑内气体与玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之间建立平衡，再打破这种平衡，使玻
璃液中溶解的气体进入较小的可见气泡，可见气泡漂浮于玻璃
液的表面而加以消除。

（6）澄清原理
☐a.大气泡（＞0.1mm）
☐影响气泡变大的因素：
☐一是多个小气泡（可见）集合为一个大气泡（由于小气泡相距较远较难进行）；
☐二是溶解的气体渗入气泡，使之扩大（实际进行）；
☐三是澄清剂分解的气体渗入气泡或玻璃液。

☐澄清剂分解的气体若渗入气泡，则使得气泡中某一种气体的分压比原来的分压大，相应的其他气体的分压就比液体中该气体
的分压减小，就可以从液体中吸收该气体，使气泡增大；
☐澄清剂分解的气体若渗入玻璃液中，则液体中气体的分压就大于气泡中的分压，气泡可以从液体中吸收，使使气泡增大。

☐b.中气泡（0.1 ~0.01 mm）
☐这类气泡较小，气泡之间不会相容变大，只能靠澄清剂来澄清。

☐c .微小气泡（＜0.01 mm）
☐这类气泡在澄清过程中不会消失，在后期会溶解于玻璃液中。

（7）表面张力的影响
☐A.气泡在玻璃液中所受的压力
☐P=窑气的压力（约0.1MPa）+气泡所受玻
☐璃液的压力（最大0.0368MPa）+ 2σ/r
☐σ——表面张力
☐R——气泡的半径
☐只有气泡的浮力大于P时，气泡才能上浮排出。

☐r=1mm时，2σ/r =0.6kPa；
☐r＜0.01mm时，2σ/r ＞0.06MPa；
☐R= 0.001mm时，2σ/r= 0.6MPa。

☐可以看出，表面张力对大气泡的影响可以忽略，对小气泡的影响则是巨大的。

☐玻璃液中存在的微小气泡，在温度降低时，内部的压力急剧增大，使气泡内的气体分压明显大于玻璃液中气体的分压，从而溶解于玻璃液中；温度升高时，气泡又会析出。

☐B.新气泡的产生
☐澄清好的玻璃液一般不能再次产生气泡。

☐原因是：新生气泡的半径r≈0，需要克服的2σ/r≈∞。

（8）影响澄清的因素
☐A.配合料中的气体率
☐一般15~20%
☐B.澄清温度
☐温度高，黏度小，有利于澄清；熔窑温度受耐火材料的限制。

☐C.窑压
☐微正压
（9）加速澄清的措施
A.延长澄清时间
B.提高澄清温度
C.搅拌
D.鼓泡
E .加澄清剂（最常用）
3.1.4 玻璃液的均化
☐（1）目的
☐达到化学成分和热均一性
☐（2）原因
☐膨胀系数不同将产生结构应力；光学性质不同将产生光畸变；
产生玻筋、条纹；析晶。

（3）均化过程
☐不均体的溶解与扩散是主要的均化过程；
☐扩散系数是温度和黏度的函数；
☐提高均化的方法是提高熔制温度和减小玻璃液的黏度。

（4）影响均化的因素
☐A.温度
☐温度越高，黏度越小，溶解扩散速度越快；
☐B.黏度
☐玻璃液的黏度越小，溶解扩散速度越快，可选择降低黏度的配
方或原料；
☐C.表面张力
☐表面张力越小，越易均化；表面张力大的条纹和不均体，即使受到剪切力作用也难以伸长和消失；
☐D.玻璃液的对流
☐玻璃液的对流有利于均化，但对耐火材料侵蚀加大；
☐E.气泡的上升
☐澄清过程，带动玻璃液均化；
5）强制均化技术
☐A.鼓泡
☐B.搅拌
☐水平搅拌
☐垂直搅拌
3.1.5 玻璃液的冷却
☐（1）目的
☐将澄清均化好的玻璃液，降温200~300℃，达到1100 ℃，进入锡槽成型。

☐（2）影响因素
☐A.热均匀程度
☐熔窑四周和玻璃液的上下层之间温度的均匀性，一般采用自然降温。

☐B.二次气泡（灰泡，直径小于0.1mm）
☐①硫酸盐和其他盐类的继续分解；
☐②溶解气体的析出；
☐③耐火材料气泡
☐④玻璃液流股间的化学反应；
☐⑤电化学反应
3.1.6 玻璃熔制工艺制度
☐熔制“四小稳”：
☐温度稳、压力稳、泡界线稳、液面稳
☐池窑的工艺制度：
☐温度、压力、泡界线、液面、气氛和换向。

（1）温度制度
☐A.名称解释
☐温度制度—沿熔化部窑长方向的温度分布，
☐用温度曲线表示；
☐测温处—小炉腿、胸墙、火焰、玻璃液、挂
☐钩砖、大碹等；
☐测温仪表—光学高温计、各类热电偶、辐射
☐高温计（光学高温计较为准确，热
☐电偶测的是后滞温度，起参考作用。

）
☐B.温度制度的作用
☐温度制度对配合料熔化速度、玻璃液对流情况、成型作业、燃料消耗、窑龄等有影响。

☐C.温度曲线
☐①“山形”曲线
☐热点（不是一个点，而是玻璃液表面的最高温度带）突出，热点与1#小炉及末对小炉间的温差大，泡界线清晰稳定；配合料
熔化滞后。

☐②“桥形”曲线
☐热点前后两对小炉的温度与最高温度相差不大，温度曲线似拱桥形。

☐特点是熔化高温带较长，有利于配合料的熔化和玻璃液的澄清。

☐③“双高”曲线
☐即“双高热负荷点”温度制度，核心是减少处在泡沫稠密区的小炉燃料分配量，降低了此处的热负荷；配合料入窑预助熔。

☐目前，国内浮法熔窑均采用此法。

☐D.熔化率与熔化温度的关系
☐玻璃熔化温度（℃）1370 1420 1470 1500 1530 1600 ☐熔化率（kg/m2·d）350 700 1050 1500 2000 3000 ☐熔化温度每升高1℃时窑产量的增长率
☐熔化温度范围（℃）1400～1450 1450 ～1500 1500～1550
☐窑产量增长率(%) 2 1
0.7
（2）压力制度
☐A.压力分布
☐压力制度用压力分布曲线表示，压力指的是系统所具有的静压。

☐气流压力分布—整个气体流程（从进气到排烟）的压力分布；
☐纵向压力分布—沿玻璃液流程的空间压力分布。

☐B.窑压稳定的重要性
☐窑压波动立即影响成型部，使成型温度不稳。

☐窑压过大，窑内火焰浑浊无力，大量废气来不及排出，相对来说氧气缺少，减慢油雾或煤气的燃烧过程。

严重时熔窑所有的缝隙孔洞，直到小眼处的测温孔，都喷出火焰，它将使窑体烧损加剧，燃耗增大，并不利于澄清。

☐窑压过小，特别是液面处呈负压时，它将吸入冷空气，在消耗同等燃料的情况下不能达到预定的温度，为保证温度制度的稳定，必须增加燃料的消耗。

同时，过多的冷空气进入窑内，会使还原焰不能维持。

窑压过小还会使窑内温度分布不均。

☐C.窑压波动的原因
☐①造成窑压过大
☐烟囱抽力不够；
☐阻力过大。

☐②窑压小
☐其主要原因是抽力过大。

☐D.窑压控制
☐一般夏季的窑压比冬季低2～4Pa，窑炉后期时窑压比前期稍低些。

；
☐换火操作也是引起窑压波动的主要因素之一，采用合适的换火程序和自控调节参数可将换火时的窑压波动控制在 1Pa。

☐E.窑压测量
☐窑压的测量采用微差压计；测点设在熔窑澄清部两侧液面处附近。

☐过去曾普遍采用设在澄清带大碹下，但由于灵敏度差，目前已很少采用。

☐窑压采用自动控制系统，由测压装置和调节闸板联动来完成。

☐（3）泡界线
☐A.泡界线
☐泡界线——泡沫稠密区与清净玻璃液之间就形成了一条整齐明晰的分界线，在线的里面，玻璃形成反应激烈进行，液面有很多泡沫。

而在线的外面，液面像镜子一样明亮。

这条分界线就是泡界线。

☐B.泡界线的形成
☐进入熔窑的配合料受到三方面的作用：
☐投料机将料堆向前推进的力；
☐从热点向投料口的对流对料堆施加的阻止其前进的反方向的力；
☐高温熔化作用。

☐在三者的作用平衡时，料堆就固定在熔窑的某一位置消失。

此后未熔粉料颗粒和反应放出的气体形成泡沫稠密区，并在三者作用下完全熔融，形成清净的玻璃液。

☐C.影响泡界线的因素
☐窑内温度分布、玻璃液流状况、成型作业和投料情况。

☐D.泡界线的作用
☐根据泡界线的形状、位置和清晰程度，可以判断出熔化作业的好坏，并据此予以调节。

☐E.泡界线的控制
☐a.配合料
☐化学组成—当原料成分发生变化时，应及时予以控制调整，微
量的变化也可能引起熔化条件的改变
☐均匀率—当均匀度低时，泡界线变远；
☐水分—配合料水分大，易结团，影响均匀度的提高，入窑后料层虚高，前进速度快，泡界线变远；水分小，运输分层明显，投入窑后飞料严重，不仅堵塞蓄热室格孔，加剧窑体侵蚀，而且料堆小，沉入液面深，造成熔化困难，泡界线也会变远。

☐b.碎玻璃比例
☐当碎玻璃比例增大时，泡界线变近；碎玻璃比例减少时，泡界线变远。

☐c.投料
☐料层厚度变化—料层薄，料堆平扁，熔化快，泡界线近；料堆厚，料堆尖高，熔化慢，泡界线远。

☐料层跑扁—因各加料机投料不一，致使沿窑宽的料层厚度不均，数量上产生差异，料层集于一侧，极易导致泡界线的偏斜。

☐d.温度
☐当熔化部温度高时，玻璃液粘度减小，回流速度加快，参与回流的玻璃液量增多，配合料迅速熔化，泡界线趋近于投料口；☐熔化部温度降低时，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；当窑内横向温差变大时，横向液流明显加剧，泡界线紊乱、模糊，直至偏斜，发生“跑料”现象。

☐e.生产量的变化
☐但生产量的多少与拉引速度、品种、厚度变化有关。

当作业流量增加时，泡界线变远，反之变近。

☐f.卡脖水包的影响
☐卡脖水包冷却强度越大，插入玻璃液中越深，玻璃液回流量越小，泡界线越向后移。

☐反之，玻璃液回流量大，泡界线向前移。

☐g.其它因素
☐如小炉碹、喷火口、小炉舌头的角度、长度设计得不合理以及熔窑在生产中因受侵蚀、烧损而变得不合理，使煤气与空气混合得不好，或火焰上飘、下倾，都使熔化受影响，泡界线不正常。

由于热修等也可引起泡界线的波动。

☐（4）液面制度
☐A.原因
☐玻璃液面的波动主要是由于投料量与成型量不平衡。

☐B.副作用
☐加快池壁砖的蚀损；
☐严重影响成型作业；
☐波动时会产生溢料现象，蚀损胸墙砖和小炉底板砖。

☐C.控制要求
☐液面波动值一般为±0.3mm，要求高的为±0.1mm。

☐（5）气氛制度
☐A.气氛的分类
☐氧化气氛—当窑内空气过剩系数α＞1时，燃烧产物中有多余的O2，具有氧化能力，此时的气氛称为氧化气氛或氧化焰；☐中性气氛—当α=1时，燃烧产物中无多余的O2和未燃烧完全的CO，此时的气氛称为中性气氛或中性焰；
☐还原气氛—当α＜1时，燃烧产物中含有一定量的CO，具有还原能力，此时的气氛称为还原气氛或还原焰。

☐B.气氛制度的制定
☐主要与配合料组成、澄清剂种类、生产玻璃颜色等有关。

☐a.采用芒硝做澄清剂
☐为保证芒硝的高温分解，必须添加煤粉做还原剂，因此，通常采用的气氛制度为：1#、2#小炉需要还原焰，不使碳粉烧掉；
3#、4#小炉是热点区，需要中性焰，不能用氧化焰，否则液面会产生致密的泡沫层，使澄清困难；5#、6#小炉是澄清、均化区，为烧去多余的碳粉，不使玻璃着色，需用氧化焰。

☐实际生产中空气过剩系数略大些，提供过量的氧，以保证燃料完全燃烧。

☐b.采用氧化铈、氧化砷等为澄清剂
☐窑内的气氛不作特殊要求；
☐生产颜色玻璃时，依据着色剂的性能要求设定窑内气氛制度。

☐C.窑内气氛性质的判断
☐气体分析方法；
☐火焰亮度估计
☐火焰明亮者为氧化焰；
☐火焰不亮、稍微有点浑者为中性焰；
☐火焰发浑者为还原焰。

☐通常用控制空气过剩系数来调节窑内气氛。

☐。