玻璃配合料的制备
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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
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
(4)补足各组成氧化物的挥发、飞扬损失,调整由于耐火材料侵蚀 对玻璃成分的改变
预算法
第一步: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 硝引人。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,校正,例如,在进行粗算时,在硅砂和砂岩用量中没有
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Baidu Nhomakorabea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。
总计=349.96kg
硝酸钠的用量为 白砒的用量为
(9)计算湿基用量
原料中如含水分,按下列公式计算其湿基用量
湿基用量 = 干基用量 / (1-水分%)
拟定配合料粉料中含水量为5%计算加水量:
加水量 = [粉料干基 / (1-水分%)] - 粉料湿基
加水量 = [349.96/(1-0.05) ]-353.27=15.11 kg
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)。
粉碎
三、配合料制备工艺——过筛
一、玻璃组成的设计和确定
举例2:低色散,折射率nD=1.548
1)从成玻性能考虑选取A区;
2)从化学稳定性和工艺控制稳定性考虑,P2O5不宜太 多;
3)减少P2O5挥发,提高化稳性,以B2O3取代P2O5; 4)调整光学参数,以CaO和ZnO取代BaO。
一、玻璃组成的设计和确定
举例3:提高化稳性、增加机速、降低价格
三、配合料制备工艺——破碎和粉碎
(1) 砂岩或石英岩
A. 常常在粗碎前预先在1000℃温度以上锻烧
B. 破碎与分碎设备:
颚式破碎机、反击式破碎机、笼形碾
三、配合料制备工艺——破碎和粉碎
(2) 石灰石、白云石、长石、萤石:用颚式破碎
机进行破碎,用锤式破碎机进行粉碎。
(3) 纯碱、芒硝:结块时用笼形碾或锤式破碎机
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 CaO
27.2×0.1480=4.03 27.2×0.0083=0.226
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
采用白砒与硝酸钠为澄清剂,萤石为助熔剂。原料的化
学成分如表11-6,设原料均为干燥状态,计算时不考 虑其水分问题。
原料化学组成
⑴ 计算石英粉与长石的用量
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 Al2O3 0.9989x+0.6609y=70.5 0.0018x+0.1804y=5
Fe2O3
27.2×0.0020=0.054
⑵ 计算硼砂量
硼砂化学成分:B2O3 36.21%,Na2O 16.45%,
玻璃组成中B2O3为6.2%
∴ 硼砂用量 (6.2×100kg) / 36.21=17.1kg
同时引入Na2O量17.1×0.1645=2.82
⑶ 计算纯碱用量
玻璃组成中含Na2O为12.5%,由长石引入Na2O为4.03,
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
方解石的化学成分为CaO 55.78%
∴方解石的用量 (3.574×100kg) / 55.78 = 6.41kg
⑸ 计算氧化锌用量
氧化锌的化学成分为ZnO 99.80,玻璃组成中
ZnO2.0%
∴氧化锌用量
(2.0×100)/99.80=2.01
根据上述计算,熔制100kg玻璃各原料用量为:
(2)根据玻璃形成图和相图,使设计的玻璃组成成玻倾向大,析晶
倾向小;
(3)需对初步设计的基础玻璃组成进行必要的性能调整,使之同时
满足环保、成本低廉、适用于不同成型工艺等要求;
一、玻璃组成的设计和确定
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 热膨胀系数、软化点、热稳定性、化学稳定性、机械强度、光学性质、电学性质等 (2)拟定玻璃的组成
即在制备配合料时,需要加湿润水的水量为15.11 kg
三、配合料制备工艺——工艺流程
单系统流程
各种矿物原料共同使用一个破碎、粉碎、过筛系统。 优点:设备投资少,设备利用率高 缺点:容易发生原料混杂,每种原料加工处理后,整个设备系统都要进行清扫 适用范围:小型玻璃工厂。
多系统流程
每种原料各有一套破碎、粉碎、过筛的系统。 适用于大中型玻璃工厂。
第11章 配合料制备
玻璃组成的设计和确定
配合料的计算
配合料的制备(运输、储存、加工、称量、混合、粒化)
一、玻璃组成的设计和确定
配合料是指选择适当原料,按照设计配方,经 (1)根据玻璃组成—结构—性质的依从关系,使设计的玻璃组成能 过适当工艺制备出的熔制玻璃的混合原料
满足预定性能要求;
1. 设计原则
熔化和澄清。
3. 举例
通过熔制试验和对熔化的玻璃的性质进行测试,
设计的玻璃符合原提出的性能要求,即确定为 新玻璃的组成。 简便起见这里可以只测定玻璃的热膨胀系数, 软化温度和退火点,其它性能,按经验公式进 行计算:
⑴相对机速
⑵工作范围指数
(3)析晶指数
析晶指数=工作范围指数-160 正数为不析晶,负数为有析晶潜力。即当玻璃在低温
拟定设计玻璃的最初组成(原始组成);然后按有关玻璃性质计算公式,对设计玻璃的 主要性质进行预算,如果不合要求,则应当进行组成氧化物的增删和其引入量的调整, 然后,再反复进行预算,调整,直至初步合乎要求时,即作为设计玻璃的试验组成。
(3)实验、测试、确定组成
按照拟定的玻璃试验组成,制备配合料,在实验室电炉中进行熔制试验,并对熔好的 玻璃进行有关性能的测试。 通过试验和测试,对组成逐次调整修改,直至设计的玻璃达到给定的性能要求和工艺 要求。然后在池炉中进行生产试验。 在生产试验时对熔化、澄清、成形、退火等都应取得数据。必要时,再对组成氧化物 进行调整,最后即确定为新设计玻璃的组成。
⑹ 计算辅助原料及挥发损失的补充-3
考虑Na2O和B2O3的挥发损失 根据一般情况B2O3的挥发损失为本身重量的12%,Na2O的挥发损
失为本身重量3.2%,则应补足 B 2 O3 为 Na2O为 6.2×0.12 = 0.74 12.5×0.032 = 0.40
需要加入硼砂(0.74×100)/36.21=2.04 2.04份硼引入Na2O量为2.04×0.1645=0.34 故纯碱的补足量为[(0.4-0.34)×100]/57.8=0.1 即纯碱的实际用量为8.91+0.1=9.01
混合系统
用量较多的原料单独为一个加工处理系统,用量小的性质相近的原料。如白云石 与石灰石,长石与萤石,共用一个加工处理系统。
三、配合料制备工艺——干燥
湿的白垩、石灰石、白云石,精选的石英砂和湿轮碾粉碎的砂岩或石英岩、
长石,为了便于过筛入粉料仓储存和进行干法配料,必须将它们加以干燥。 用湿轮碾粉碎的砂岩和长石,脱水后大约含水分为15~20%左右,干燥后其 水分为0.2%以下。可采用离心脱水,蒸汽加热,回转烘干机、热风炉干燥 等进行干燥。
提高化稳性:减少碱金属,增加SiO2、Al2O3; 增加机速:要求粘度较小,料性较短,但脆性要求较小,因此用
MgO取代部分的CaO,并使两者的含量较原来的CaO含量高;
降低价格:去掉B2O3、BaO,以SiO2、Al2O3取代其作用; 采用萤石为助熔剂,并增加澄清剂(芒硝)的用量,以加速玻璃的
总计117.71kg
(7)计算配合料气体率
配合料的气体率为:
(117.71-100) / 117.71×100 = 15.05%
玻璃的产率为:
(100-15.05) / 100×100= 84.95%
如玻璃每次配合料量为500kg,碎玻璃用量为30%碎玻璃中B2O3,
Na2O的挥发损失略去不计,则:
芒硝的水分超过18~19%时会结块和粘附在粉碎机械与筛网上,所以也应进
行干燥。芒硝的干燥方法有三种:
⑴ 在高温下(650~700℃)采用回转回转烘干机进行干燥; ⑵ 在较低温度下(300~400℃)采用隧道式干燥器或热风炉干燥器进行干燥;
⑶ 混入8~10%的纯碱,吸收芒硝中的水分,使之便于粉碎和过筛。
硼砂的实际用量为17.1+2.04=19.14
计算辅助原料及挥发损失的补充之后的玻璃配合料组成
熔制100kg玻璃实际原料用量为: 石英砂 52.6,长石粉 27.2,硼砂 19.14,
纯碱 9.01,方解石 4.96,氧化锌 2.01, 萤石 1.18,硝酸钠 1.38,白砒 0.23,
用萤石为助熔剂。以引入配合料的0.5氟计,则萤石大致
为配合料1.03%。
∴萤石用量 115.10×0.0103=1.18
萤石的化学成分CaO 68.40%,由萤石引入得CaO为:
1.18×0.684=0.8
相应地应减去方解石的用量为
(0.81×100) / 55.78 = 1.45
方解石实际用量为6.41-1.45 = 4.96
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