玻璃配合料的制备

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