时间:2025/4/10来源:本站原创作者:佚名
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将配合料经过高温加热成符合成形要求的玻璃液的过程称为玻璃的熔制过程。玻璃熔制过程是玻璃生产中很重要的环节之一。玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗、池窑寿命等都与玻璃的熔制有密切关系,因此,玻璃熔制是整个生产过程得以顺利进行,并生产出优质玻璃制品的重要保障。

玻璃的熔制是一个非常复杂的过程,它包括一系列物理、化学及物理化学的现象和反应。这些现象和反应的结果是使各种原料的机械混合物变成了复杂的熔融物即玻璃液。玻璃熔化(制)过程中有时会产生许多缺陷如气泡、结石、条纹等,这些缺陷都是熔制不佳时产生的。

各种配合料在加热形成玻璃的过程中,所发生的物理化学过程大致如下:

物理过程:包括配合料的加热、吸附水分的蒸发排除、某些单独组分的熔融、某些组分的多晶转变、个别原料和组分的挥发(如Na2O、K2O、B2O3、PbO、SiF4、BF3、F2等)。

化学过程:包括固相反应、各种盐类的分解、水化物的分解、化学结合水的排除、组分间的相互反应及硅酸盐的生成。

物理化学过程:包括低共熔物的生成、组分或生成物间的相互溶解、玻璃液和炉气介质之间的相互作用、玻璃液和耐火材料的相互作用及玻璃液和其中夹杂气体的相互作用等。以上现象,在每种实际的配合料中进行的次序可能是不同的。发生这些现象的温度也可能是不同的,这与配合料组成的性质有关。

研究玻璃熔制过程常常采用热台物相显微分析、差热分析、化学分析、蒸气压分析、气体分析、静态和动态的重晕分析、岩相分析、X射线分析、电镜分析等方法。玻璃熔制过程可分为五个阶段,分述如下。

(1)硅酸盐形成

硅酸盐生成反应在很大程度上是在固体状态下进行的。配合料各组分在加热过程中经过一系列的物理变化和化学变化,大部分气态产物从配合料中逸出,在这一阶段结束时,配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。制造普通钠钙硅酸盐玻璃时,硅酸盐形成在~℃基本结束。

(2)玻璃的形成

烧结物连续加热时即开始熔融,易熔的低共熔混合物首先开始熔化,在熔化的同时发生硅酸盐和剩余二氧化硅的互熔,到这一阶段结束时,烧结物变成了玻璃熔融体,再没有未起反应的配合料颗粒,但此时玻璃液中还有大量气泡、条纹。熔制普通玻璃时,玻璃的形成在℃完成。

(3)澄清

玻璃液继续加热,其黏度降低,并从中放出气态混杂物,即进行去除可见气泡的过程。熔制普通玻璃时,澄清在~℃结束,这时玻璃液黏度η=dPa·s。

(4)均化

玻璃液长时间处于高温下,由于扩散的作用,其化学组成逐渐趋向均一,使玻璃中条纹和结石消除到允许限度,达到均一体。玻璃液是否均一,可由测定不同部位玻璃的折射率或密度的一致程度来鉴定。熔制普通玻璃时,均化可在低于澄清的温度下完成。

(5)冷却过程

经澄清均化后将玻璃液的温度降低-℃,以便使玻璃液具有成形所必需的黏度η=-dPa·s。

玻璃熔制的各个阶段是相互联系和影响的。在实际熔制过程中,常常是同时进行或交错进行的,这主要决定于熔制的工艺制度和玻璃熔窑结构的特点。在玻璃熔制的过程中存在着固相、液相和气相,各相之间相互作用,由此而构成极为复杂的相转化和相平衡关系。

熔制玻璃的目的是在高温下使多种固相的配合料转变为均匀的玻璃液相,是一个从固相向液相转化过程,并与气相相互作用下消除可见气泡的过程,为此必须研究诸相的相互作用。


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