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。?
5 玻璃熔制 5．1 实验目的意义 玻璃是无机材料的一个重要领域。它所涉及的应用范围相当广泛，在现代高科技领域，特种玻璃制品有激光玻璃、零膨胀微晶玻璃、特种光纤、特种玻璃涂层…。伴随着科技的高速发展，玻璃制备的方法也逐渐多样化，从传统的高温熔制方法到现在的低温液相法、气相沉积法。但是传统的高温熔制法仍然占据着当前玻璃制品生产的绝大部分。 ： 本实验的目的 本实验的目的： (1)通过玻璃的高温熔制实验了解玻璃的制备工艺流程。 (2)了解影响玻璃制备的各种物理、化学因素。 (3)根据玻璃的性能要求能独立完成玻璃的制作配方、制定工艺流程图。 (4)了解玻璃的高温熔制设备。 5．2 实验基本原理 玻璃的基本概念：： (1) 玻璃的基本概念 按照现代玻璃的定义主要包含两个条件即A: 存在非晶态固体。B: 表现出玻璃的转变现象。根据上述条件玻璃的范围被拓展了，与此同时制备玻璃的方法也发生了变化，除了高温熔制以外出现了低温合成、气相沉积…。 (2) 玻璃的基本组成 玻璃的基本组成：： 按照玻璃组成中的化合物主体分类可分为硅酸盐、磷酸盐、氟化物玻璃、硫系玻璃…。通常在玻璃组成设计过程中都是根据所需的特定物理、化学性能指标进行单一或者多种化合物的组合。 (3) 熔融法玻璃制备过程(工艺流程图)： (A)玻璃配合料: 根据配方确定玻璃的主要原料(Si、Al、B、Ca、Na…)，辅助原料(氧化 剂、还原剂、助熔剂、澄清剂、晶核剂、着色剂、脱色剂)，玻璃熟料(同组成碎玻璃，起助熔和节能效果)。 (B)玻璃高温熔融过程：玻璃配合料加热→配合料熔化(主要是完成玻璃化反应)→残余原 料颗粒的熔解→澄清→均化→调节到玻璃的成形温度。 (C)玻璃制备工艺流程图：玻璃配合料→混合(控制粉体的颗粒度、均匀度、水分)→坩
1. 实验目的：玻璃的结构和性质 1、掌握玻璃组成的设计方法和配方的计算方法； 2、了解玻璃熔制的原理和过程以及影响玻璃熔制的各种因素； 3、熟悉高温炉和退火炉的使用方法和玻璃熔制的操作技能。 2. 实验试剂：玻璃的原料及其作用 注：原料混合需要加水，防止原料反应的粉尘污染而且可以增大物料之间的反应表面积。但含水率太高，在批料加热熔融时，水分蒸发要多消耗热能，延长融融时间。所以含水率要控制在5%以下。 着色剂的投放应循序渐进，不要一下子投放太多，否则玻璃会出现偏色时会很难纠正。（1）玻璃设计配方：
此方被称为768 号玻璃,其组成成分( %) 如下:SiO2 75 ,B2O3 0. 54 ,CaO 3. 7 ,MgO 1. 08 ,PbO 0. 48 ,ZnO 0. 74 ,K2O 0. 91 ,Na2O 17. 3。组成中除含有17. 3 %的Na2O 外, 还有B2O3 、PbO等,硬化速度较慢,属于“长”(慢凝) 玻璃,由于轻瓶壁厚减薄,冷却速度加快,采用“长”玻璃,可使玻璃液在模型中合理分布,壁厚均匀,有利于提高强度和热稳定性。熔制温度为1480～1500 ℃,成型温度为1200 ℃,退火温度为540 ℃,退火质量对强度影响较大,可使强度变化20 %或更多。 （3）玻璃原料的作用 SiO2；玻璃的主要成分，占玻璃65～75％以上。 Al2O3；提高玻璃的化学稳定性，热稳定性，机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。 Fe2O3；与Cr2O3共用，可制得绿色玻璃。 Ca O :作稳定剂，但含量大于12.5％时，能使玻璃结晶化增大，发脆。 MgO : 作稳定剂。 BaO :作助溶剂，防辐射。 Na2O :降低玻璃粘度，使之易于熔融和成型。 Cuso:使物质对光线产生选择性吸收，显出蓝绿色。 Na2SO4 :作澄清剂，在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃的粘度，促进排除玻璃液中气泡。 3.实验原理： 根据玻璃制品的性能要求，设计玻璃的化学成分组成，并为此为主要依据进行配料，制备好的配合料在高温下加热，将进行一系列的物理的、化学的、物理化学的变化，变化
SiO 270.5%，Al 2O 35.0%,B 2O 36.2%，CaO3.8%，ZnO2.0%，R 2O(Na 2O+ K 2O)12.5%。计算其配合料的配方： 选用石英引入SiO 2，长石引入Al 2O 3，硼砂引入B 2O 3，方解石引入CaO ，锌氧粉引入ZnO ，纯碱引入R 2O(Na 2O+ K 2O)。采用白砒与硝酸钠为澄清剂，萤石为助熔剂。 原料的化学成分见表11-6： 表11-6原料的化学成分/mass% SiO 2 Al 2O 3 B 2O 3 Fe 2 O 3 CaO Na 2O ZnO As 2 O 3 石英粉 99.89 0.18 — 0.01 — — — — 长石粉 66.09 18.04 — 0.20 0.83 14.80 — — 纯碱 — — — — — 57.80 — — 氧化锌 — — — — — — 99.86 — 硼砂 — — 36.21 — — 16.45 — — 硝酸钠 — — — — — 36.35 — — 方解石 — — — — 55.78 — — —
萤石————68.40 ———白砒———————99.90 设原料均为干燥状态，计算时不考虑其水分问题。 计算石英粉与长石的用量： 石英粉的化学成分：SiO299.89%，Al2O30.18%即一份石英粉引入SiO20.9989份，Al2O30.0018份。同样一份长石可引入SiO20.6609份，Al2O30.1804份，Fe2O30.1480份,CaO0.0083份。 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 0.9989x+0.6609y=70.5 Al2O3 0.0018x+0.1804y=5.0 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 27.2×0.1480=4.03 CaO 27.2×0.0083=0.226 Fe2O327.2×0.0020=0.054 计算硼砂量: 硼砂化学成分:B2O336.21%,Na2Ol6.45% 玻璃组成中B2O3
配料制备 一、一、原料的选择 采用什么原料来引入氧化物，是玻璃生产中的一个主要问题。原料的选择，应根据已确定的玻璃组成，玻璃的性质要求，原料的来源、价格、矿藏量与供应的可靠性等来全面地加以考虑。原料的选择恰当，对原料的加工工艺，玻璃的熔制过程、玻璃的质量、生产成本均有应响。一般来说，应遵循如下原则。 1-1原料的质量，必须符合要求，而且成分稳定 原料的化学组成，矿物组成，颗粒度组成都要符合质量要求。首先原料的主要含量必须符合要求。其次化学成分要比较稳定，其波动范围一般是根据玻璃化学成分所允许的偏差进行确定。在不调整配方的情况下，原料的化学组成允许偏差如下： 1-2易于加工 选用易于加工的原料，不但降低设备投资，而且可以减少生产成本。 1-3成本低，能大量供应 在不影响玻璃的前提下，最大限度的采用成本低、近周边地区的原料。减少运费、减少库藏量。如生产瓶罐深色玻璃时，可以采用就近的含铁高的石英砂。1-4少用对人体有害的原料和轻质得原料 轻质得原料易飞扬，一分层，如近几年来纯碱采用重质，不用轻质纯碱。尽量不用轻质碳酸钙、碳酸镁等。 对人体有害的原料如白砒尽量不用，或者与三氧化二锑共用，使用铅化合物原料时，要注意劳动保护并定期检查身体。 1-5对耐火材料要侵蚀小 氟化物。如萤石是有效的助熔剂，但他对耐火材料的侵蚀较大，在熔制条件允许的情况下最好不用，硝酸钠对耐火材料侵蚀较大，而且价格昂贵，除了做澄清剂脱色剂以及有时为了调节配合料气体率，少量使用外，一般不作为引入氧化钠的原料。 二、二、原料的运输与储存 原料的运输和储存，是玻璃生产中不可忽视的问题。如果原料运输与储藏处理不当，会使原料发生报废，供应中断，或积压资金，对生产来说都将来造成影响。 原料储存应该有一定的数量。储量不足，可能供应不上，影响正常生产。储量过多积压资金，增加储量的困难。一般根据原料日用量、原料的运距、可靠性来决定，储存数日至十日。 原料的容量重量，系数（T/M3）。一般以硅砂、砂岩、长石为1.8；石灰石、白云石为1.7；纯碱为0.9；硫酸钠为1.0；锂云母为0.543。 三、原料的加工
玻璃生产工艺流程图 玻璃是如何生产出来的呢？这个问题对于专家来说可能很简单，但是对于普通的消费者来说可能还是有了解的兴趣的，今天，我们和中华包装瓶网的小编一起去简要的了解一下。玻璃的生产工艺包括：配料、熔制、成形、退火等工序。分别介绍如下： 1．配料，按照设计好的料方单，将各种原料称量后在一混料机内混合均匀。玻璃的主要原料有：石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等。 2．熔制，将配好的原料经过高温加热，形成均匀的无气泡的玻璃液。这是一个很复杂的物理、化学反应过程。玻璃的熔制在熔窑内进行。熔窑主要有两种类型：一种是坩埚窑，玻璃料盛在坩埚内，在坩埚外面加热。小的坩埚窑只放一个坩埚，大的可多到20个坩埚。坩埚窑是间隙式生产的，现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产。另一种是池窑，玻璃料在窑池内熔制，明火在玻璃液面上部加热。玻璃的熔制温度大多在1300~1600゜C。大多数用火焰加热，也有少量用电流加热的，称为电熔窑。现在，池窑都是连续生产的，小的池窑可以是几个米，大的可以大到400多米。 3．成形，是将熔制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品。成形必须在一定温度范围内才能进行，这是一个冷却过程，玻璃首先由粘性液态转变为可塑态，再转变成脆性固态。成形方法可分为人工成形和机械成形两大类。 A．人工成形。又有（1）吹制，用一根镍铬合金吹管，挑一团玻璃在模具中边转边吹。主要用来成形玻璃泡、瓶、球（划眼镜片用）等。（2）拉制，在吹成小泡后，另一工人用顶盘粘住，二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒。（3）压制，挑一团玻璃，用剪刀剪下使它掉入凹模中，再用凸模一压。主要用来成形杯、盘等。（4）自由成形，挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品。 B．机械成形。因为人工成形劳动强度大，温度高，条件差，所以，除自由成形外，大部分已被机械成形所取代。机械成形除了压制、吹制、拉制外，还有（1）压延法，用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等。（2）浇铸
1 2、简述玻璃熔制的五个阶段。 答：玻璃的熔制过程大致分为五个阶段，即硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却成形。 3、简述玻璃澄清原理。 答：化学澄清机理是化学澄清剂应在较高温度下形成高分解压（蒸发压）即在熔化的配合料排气过程基本结束而熔体的黏度足够低时，即可使气泡足够大是的速度上升。 物理澄清的机理要根据所采用的方法不同而机理也不同： ①降低的方法，人们根据需要与可能总要设法将温度升高，既可以加大澄清气体的分压，使气泡长大；又可以降低熔体飞黏度以使气泡上升，使气泡能快速的从玻璃中逸出，总之是达到气泡快速离开玻璃的目的。 ②利用玻璃液流的作用。是从温度控制和窑炉的结构上采取措施，使玻璃液流能将玻璃熔体（按一定的容积计算）尽可能长时间地在熔体表面受到尽可能高的温度作用。 ③采用机械法搅动熔体，如用湿木头人工鼓泡或人吹入气泡，可使熔体剧烈运动，目的主要是使熔体受热均匀、化学均匀和排气，对消除作用不大。 ④通过声波或超声波将能量传到分子范围而使其产生强烈运动，从而加速熔体中气体的扩散，促使气泡核的形成，这有助于熔体中的气体的排出。 ⑤采用真空或加压的方法是将熔体上的压力降到极小可使气泡长大，加速气泡上升，而按照亨利定律还有减少熔体中气体含量的作用。 ⑥在使过饱和熔体排出气或避免熔体到达到过饱和的各种方法中，使玻璃熔体析晶后再熔化
一次，此方法在析晶时可形成大量的气泡核，而且由于溶解度条件的改变使气体排出形成气泡。 4、熔制过程中，炉内气体、气泡中气体及溶解在玻璃中的气体平衡如何？ 答：其中大部分气体将逸散与空间，剩余的大部分将溶于玻璃液中，少部分还以气体的形式存在于玻璃液中。在析出的某些气体中也有某些气体和玻璃液中的某些成分重新形成化合物。 5、影响玻璃熔制过程的因素有哪些？ 答：玻璃的组成、原料的性质及其种类的选择、配合料（粒度、水分、气体率、均匀性、碎玻璃）、投料方式、加速剂、熔制制度（温度、压力、气氛）、玻璃液流、炉窑和耐火材料、熔制工艺改进等因素。 6、在澄清过程中，可见气泡排除有哪两种方式？并加以解释。 ①降低的方法，人们根据需要与可能总要设法将温度升高，既可以加大澄清气体的分压，使气泡长大；又可以降低熔体飞黏度以使气泡上升，使气泡能快速的从玻璃中逸出，总之是达到气泡快速离开玻璃的目的。 ②利用玻璃液流的作用。是从温度控制和窑炉的结构上采取措施，使玻璃液流能将玻璃熔体（按一定的容积计算）尽可能长时间地在熔体表面受到尽可能高的温度作用。 ③采用机械法搅动熔体，如用湿木头人工鼓泡或人吹入气泡，可使熔体剧烈运动，目的主要是使熔体受热均匀、化学均匀和排气，对消除作用不大。 ④通过声波或超声波将能量传到分子范围而使其产生强烈运动，从而加速熔体中气体的扩散，促使气泡核的形成，这有助于熔体中的气体的排出。 ⑤采用真空或加压的方法是将熔体上的压力降到极小可使气泡长大，加速气泡上升，而按照亨利定律还有减少熔体中气体含量的作用。 ⑥在使过饱和熔体排出气或避免熔体到达到过饱和的各种方法中，使玻璃熔体析晶后再熔化一次，此方法在析晶时可形成大量的气泡核，而且由于溶解度条件的改变使气体排出形成气泡。
玻璃的高温熔制 一、实验目的 1、在实验室条件下进行玻璃成分的设计、原料的选择、配料的计算、配合料的制备、用小型坩埚进行玻璃的熔制、玻璃试样的成形等，完成一整套玻璃材料制备过程的基本训练； 2、了解熔制玻璃的设备及其测试仪器，掌握其使用方法； 3、观察熔制温度、保温时间和助熔剂对熔化过程的影响； 4、根据实验结果分析玻璃成分、熔制制度是否合理。 二、实验原理 玻璃的高温熔制，是指通过一定的高温过程，最终制的具有一定性能的玻璃产品。熔制是玻璃生产中重要的工序之一，它是配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的、并符合成形要求的玻璃液的过程。 玻璃的高温熔制过程是一个相当复杂的过程，它包括一系列的物理的、化学的、物理化学的现象和反应，这些现象和反应的结果使各种原料的机械混合物变成了复杂的熔融物即玻璃液。 物理过程：指配合料加热时水分的排除，某些组成的挥发，单晶转变以及单组分的融化过程。 化学过程：各种盐类被加热后结晶水的排除，盐类的分解，各组分间的相互反应以及硅酸盐的形成等过程。 物理化学过程：包括物料的固相反应，共熔体的产生，各组分生成物的互熔，玻璃液与炉气之间、玻璃液与耐火材料之间的相互作用等过程。 应当指出，这些反应和现象在熔制过程中常常不是严格按照某些预定的顺序进行的，而是彼此之间有着密切的关系。例如，在硅酸盐形成阶段中伴随着玻璃形成过程，在澄清阶段中同样存在着玻璃液的均化。为便于学习和研究，常可根据熔制过程中的不同实质而分为硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液的澄清、均化和冷却五个阶段。 纵观玻璃熔制的全过程，就是把合格的配合料加热融化使之成为合乎成型要求的玻璃液。其实质就是把配合料熔制成玻璃液，把不均质的玻璃液进一步改善成均质的玻璃液，并使之冷却到成型所需要的粘度。因此，也可把玻璃熔制的全过程划分为两个阶段，即配合料的熔制阶段和玻璃液的精炼阶段。 三、实验准备 1、高温电炉一台及其附属设备(调压器一台,电流表一只,电压表一只,测温铂铑—铂热电偶一只,电位差计一台).如图1所示： 2、高铝坩埚(100m1 或 150m1). 3、研钵一个;料勺若干(每种原料一把).
实验三玻璃配方计算和配合料制备 1 目的意义 1.1 意义 配方计算是根据原料化学成分和所制备的玻璃成分等计算各种原料的需要料。配合料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。 配方计算和配合料制备是玻璃乃至各种无机非金属材料新品种研制和生产必不可少的工艺过程。配方计算也是对后续玻璃熔制工艺参数的预测，配合料制备则直接影响玻璃的熔制效果和成品性能。 1.2 目的 (1)进一步掌握配方计算的方法； (2)初步掌握配合料的制备方法和步骤； (3)了解影响配合料均一性的因素。 2 实验原理 2.1 玻璃成分的设计 首先，要确定玻璃的物理化学性质及工艺性能，并依此选择能形成玻璃的氧化物系统，确定决定玻璃主要性质的氧化物，然后确定各氧化物的含量。玻璃系统一般为三组分或四组分，其主要氧化物的总量往往要达到90％(质量)。此外，为了改善玻璃某些性能还要适当加人一些既不使玻璃的主要性质变坏而同时使玻璃具有其他必要性质的氧化物。因此，大部分工业玻璃都是五六个组分以上。 相图和玻璃形成区域图可作为确定玻璃成分的依据或参考。在应用相图时，如果查阅三元相图，为使玻璃有较小的析晶倾向，或使玻璃的熔制温度降低，成分上就应当趋向于取多组分，应选取的成分应尽量接近相图的共熔点或相界线。在应用玻璃形成区域图时，应当选择离开析晶区与玻璃形成区分界线较远的组成点，使成分具有较低的析晶倾向。 为使设计的玻璃成分能在工艺实践中实施，即能进行熔制、成型等工序，必须要加入一定量的促进熔制，调整料性的氧化物。这些氧化物用量不多，但工艺上却不可少。同时还要考虑选用适当的澄清剂。在制造有色玻璃时，还须考虑基础玻璃对着色的影响。 以上各点是相互联系的，设计时要综合考虑。当然，要确定一种优良配方不是一件简单的工作，实际上，为成功地设计一种具有实用意义，符合预定物化性质和工艺性能的玻璃成分，必须经过多次熔制实践和性能测定，对成分进行多次校正。 表2-1给出两种易熔的Na2O-CaO-SiO2系统玻璃配方，可根据自己的要求进行修改。 表3-1易熔玻璃的成分示例 配方编号SiO CaO MgO A12O3Na2O 备注 2 l 71.5 5.5 1 3 19 氧化物质量百
玻璃成份设计、调整、配料熔制与加工成型工艺标准及表面处理技术规范 作者:编委会 册数规格：:全四卷+1CD 16开精装 出版社:中国科技文化出版社2008年9月出版 市场价:998元 详细目录 第一篇玻璃的结构与性质 第一章玻璃结构 第二章玻璃生成规律 第三章熔体和玻璃体的相变 第四章玻璃的粘度 第五章玻璃的表面张力和表面性质 第六章玻璃的机械性质 第七章玻璃的热学性质 第八章玻璃的化学稳定性 第九章玻璃的电学、磁学性质 第十章玻璃的光学，性质 第十一章玻璃的着色和脱色 第十二章玻璃物理化学性能测试
第二篇玻璃成份的内涵、分类及其与性质的关系第一章玻璃成份的内涵 第二章形成玻璃的条件 第三章玻璃成份的分类 第四章玻璃成份的发展 第五章玻璃成份与性质的关系及其计算 第三篇根据玻璃成份计算玻璃主要性质 第一章玻璃密度的计算 第二章玻璃热学性质的计算 第三章玻璃光学性质的计算 第四章玻璃机械性质的计算 第五章玻璃电学性质的计算 第六章玻璃化学稳定性的计算 第七章玻璃熔体性质的计算 第八章玻璃析晶性能的计算 第九章用计算机进行玻璃性质的计算 第四篇玻璃成份的设计方法与调整方法 第一章玻璃成份的设计原则 第二章玻璃成份的设计方法 第三章玻璃成份调整的依据 第四章玻璃成份调整方法
第五篇各类玻璃成份设计与调整 第一章平板玻璃成份设计与调整 第二章瓶罐玻璃成份设计与调整 第三章器皿玻璃成份设计与调整 第四章仪器玻璃成份设计与调整 第五章眼镜玻璃成份设计与调整 第六章有色玻璃成份设计与调整 第七章乳浊玻璃成份设计与调整 第八章医药用玻璃成份设计与调整 第九章电真空玻璃和电子玻璃成份设计与调整第六篇玻璃原料和玻璃配方计算 第一章玻璃原料的种类和性质 第二章玻璃配方计算及要求 第三章玻璃配合料制备工艺及控制 第七篇玻璃熔制工艺与控制 第一章玻璃的熔制过程 第二章影响玻璃熔制的主要工艺因素 第三章玻璃熔窑的设计与计算 第八篇玻璃缺陷的分析 第一章澄清机理及产生气泡的原因
材质 玻璃器皿多用钠钙硅酸盐玻璃做成。无色透明的器皿，玻璃中的含铁量一般低于％。在玻璃原料中加入着色剂,可制得有色玻璃；加入乳浊剂,制得乳浊玻璃(见玻璃制造)。 制造琢磨车刻的高级艺术器皿如高脚杯、香水瓶、果盆等多采用钾铅硅酸盐玻璃，又称铅晶质玻璃。这种玻璃含PbO,具有高折射率和色散,磨刻棱面时格外光亮,高比重,敲击时发清脆声响。 含PbO30％以上的为全铅晶质玻璃,含PbO24～30％为中铅晶质玻璃，含PbO18％以下为低铅晶质玻璃。 另外还有含BaO的钡晶质玻璃。 煮食器皿如咖啡壶等制品采用耐热硼硅酸盐玻璃，其热膨胀系数低，耐温度急变性强。 成型 将按玻璃成分配合的粉料和熟料投入坩埚窑或池窑（见玻璃熔窑）中熔制，熔化后，澄清成均匀无气泡、无结石、无条纹的玻璃液，再冷却至适应相应成型方法要求的粘度范围，进行各种成型操作。 吹制成型 有人工和机械吹制成型两种方式。人工成型时，手持吹管从坩埚内或池窑取料口处挑料，在铁模或木模中吹成器形。光滑圆形制品用转吹法；表面有凸凹图案花纹或形状不成圆形的制品用静吹法。先挑无色料吹成小泡，再用小泡挑颜色料或乳浊料吹成器形的称为套料吹制。用颜色易熔料粒沾在乳浊套料上，各色自然熔流，可吹成自然景器皿；在颜色料上沾带状乳浊料，可吹成拉丝器皿。机械成型用于吹制大批量制品。吹制机受料后自动合铁模吹成器形，脱模后去除帽口即成器皿。还可采用压－吹成型，先将料冲成小泡(雏形)，再继续吹制成器形。它比单纯用吹制机吹制效率高，质量好。 压制成型 人工成型时，人工挑料剪入铁模，驱动冲头，压成器形，凝固定型后脱模。机械成型自动化生产，批量大，效率高。压制成型适用于能退出冲头的口大底小器形制品，如杯、盘、烟缸等。 离心成型 受料在旋转的模子内，由于旋转产生的离心力使玻璃展开并紧贴模子，凝固定型后取出。适宜于器壁均匀的大型玻璃器皿的成型。 自由成型 又称无模成型。用人工挑料在窑前反复烘烤修饰或热粘结。由于不与模子接触，玻璃表面光亮，制品形状线条光滑。制成品又称窑玻璃制品。
玻璃熔制实验 一、实验目的 在玻璃科学研究和生产中，研制一种新型玻璃或新产品，改善玻璃的性质，改革玻璃的熔制工艺，探讨各种因素对玻璃性能的影响等都需要进行熔制实验。玻璃熔制实验是进行生产质量控制、新产品开发和材料研究的重要方法。 本实验的目的： 1．掌握玻璃组成的设计方法和配方的计算方法。 2．了解玻璃熔制的原理和过程以及影响玻璃熔制的各种因素。 3．针对生产工艺上出现的问题提出解决的方法。 4．熟悉高温炉和退火炉的使用方法和玻璃熔制的操作技能。 5．掌握玻璃熔制制度的确定方法。 二、实验原理 根据玻璃制品的性能要求，设计玻璃的化学组成，并以此为主要依据，进行配料，制备好的配合料在高温下加热，将发生一系列的物理的、化学的、物理化学的变化，变化的结果使各种原料的机械混合物变成了复杂的熔融物，即没有气泡、结石、均匀的玻璃液，然后均匀地降温以供成型需要。这个过程大致分为五个阶段：硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却。 三、仪器设备 硅钼棒电炉（使用上限温度为1 600℃）一台、控温仪一台、马弗炉一台、天平（感量0．001 g）、坩埚、不锈钢挑料棒、500 mm以上坩埚钳、加料勺、护目镜、石棉手套、成型模具等。 四、实验步骤 1．配料 熔制玻璃采用多种原料进行配料，配料与玻璃成分、原料有关。 配料是根据设计的玻璃成分和选择的原料的化学组成来计算的，为得到指定性能的玻璃，在实验室熔制玻璃要反复多次熔制，多次修改玻璃成分，以达到合乎要求的玻璃性能和其他条件，因此要反复改变料方，改变原料和它们的质量配合比。 配料时应注意原料中所含的水分变动，要确切地掌握原料的化学成分，然后可按所要求的玻璃成分，根据各种原料的化学成分来计算料方。计算时有些原料（如碳粉）并不引入玻璃成分中，则应根据需要另行计算。 配料时必须准确称量各种原料，注意适当的气体比，配合料应含有适当的水分，必须重视均匀混合，并防止飞尘和结块，粉料的化学成分和玻璃制品的化学成分是不完全相同的，在计算料方时可加以调整。 2．熔制 料配好后，即将粉料加到经在炉内预热到指定温度的坩埚里，然后放入炉内（为防止坩埚意外破裂造成电炉损坏，可将坩埚放入浅的耐火匣钵中，坩埚底部垫Al2O3粉）进行熔化。 粉料入炉前的准备工作：首先把熔炉升温，在升温同时，必须将料配好，且把坩埚准备好，升温的控制是根据化什么料而定，因为不同的玻璃加料温度不同。因此，必须事先拟订一个熔制的温度制度，即从加料开始，经过澄清，直至出料为止的温度和时间的曲线。 温度制度主要根据玻璃成分来制定。但常常加入一些澄清剂或其他原料后，就能改变温度曲线。在实际上这是一个复杂的问题，不通过实践是不能解决的，不能单靠理论推算，因为影响熔制的因素很多。 即使确定了合理的温度制度，还不一定能熔制好玻璃，除了严格控制温度条件外，还
浮法玻璃熔制技术
浮法玻璃熔制技术 1、浮法玻璃熔制技术工艺流程 浮法玻璃的熔制过程是将合格的配合料经过高温加热形成均匀、纯净、透明并符合成型要求的玻璃液的过程，是浮法玻璃制造过程中的主要过程之一。熔制速度和熔制的合理性对玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和池窑寿命等影响很大。 浮法玻璃熔制技术工艺流程示意图： 2、玻璃熔制工艺原理 浮法玻璃的熔制过程是一个很复杂的过程，包括一系列的物理、化学、物理化学反应，而这些反应的进行与玻璃的产量和质量有密切关系。各种不同配合料在熔制过程中发生的反应见下表： 各种不同配合料在熔制过程中发生的反应 物理反应化学反应物理化学反应 配合料加热配合料脱水 固相反应 碳酸盐、硫酸盐、硝 共熔体的形成 固态的溶解与液态间
各个组分的熔化晶相转化 个别组分的挥发 酸盐分解 水化合物的分解 化学结合水的分解 硅酸盐的形成与相互 作用 互溶 玻璃液、炉气、气泡 间的相互作用 玻璃液与耐火材料间 的作用 —— 根据熔制过程中的不同特点，从加热配合料到最终成为符合成型要求玻璃液的过程，可分为五个阶段，即硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液冷却阶段。直观地，也可分为配合料堆的反应烧结阶段；硅酸盐形成及其熔化物熔化阶段，主要是残余石英砂溶解于已形成的硅酸盐中；澄清消除气泡阶段，主要是降低各种气体在玻璃液中的过饱和程度；逐渐冷却至成型温度阶段。 （1）硅酸盐形成阶段配合料入窑后，在800～1000℃温度范围发生一系列物理的、化学的和物理-化学的反应，如粉料受热、水分蒸发、盐类分解、多晶转变、组分熔化以及石英砂与其他组分之间进行的固相反应。这个阶段结束时，大部分气态产物从配合料中逸出,配合料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）玻璃形成阶段当温度升到1200℃时，烧结物中的低共熔物开始熔化，出现了一些熔融体，同时硅酸盐与未反应的石英砂粒
高硼硅玻璃熔制过程第二节，溶解工培训讲义 玻璃的概念及性质 玻璃是一种熔融、冷却、固化的非结晶态的无机物。具有透明，坚硬，良好的耐腐蚀、耐热和电学、光学性质；能够用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品；可以通过调整化学组成改变其性质，以适应不同的使用要求。 2. 高硼硅玻璃采用的原料是什么？各种原料在玻璃形成过程中的作用是什么？ 答：原料为：石英砂(SiO2)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、硼酸(H3BO3)、硝酸钠(NaNO3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、食盐(NaCl)、氟硅酸钠(Na2SiF6)、碎玻璃。 ①石英砂：主要引入二氧化硅（SiO2）。二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，在玻璃中以硅氧四面体[SiO4]的结构单元形成不规则的连续结构，构成玻璃的骨架。二氧化硅能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、透明度和粘度。 ②硼砂：熔制时同时引入Na2O和B2O3，B2O3易挥发。B2O3能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械强度。B2O3在高温时能降低玻璃的粘度，在低温时则提高玻璃的粘度。B2O3还起助熔作用。 ③硼酸：高温受热分解变为熔融的B2O3。B2O3的作用如上述硼砂中所述。 ④氢氧化铝：高温分解生成Al2O3，Al2O3在玻璃中能提高玻璃的化学稳定性，增加机械强度，并能降低玻璃的析晶倾向。Al2O3还能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，减轻玻璃熔体对耐火材料的侵蚀，但是，Al2O3含量增加会使玻璃熔体的粘度大幅度提高。 ⑤食盐：食盐在高温时气化挥发，促进玻璃澄清。 ⑥氟硅酸钠：氟硅酸钠用作澄清济、助溶剂和乳浊济。 ⑦硝酸钠：NaNO3熔点和分解温度较低，受热分解为Na2O、N2、O2，可与二氧化硅（SiO2）形成低共熔物，同时还具有强氧化和澄清作用，因而加速了玻璃的熔制。 ⑧碎玻璃：采用碎玻璃不但可以利用废物，而且在合理的使用下，还可以加速玻璃的熔制过程，降低熔制的热消耗，从而降低玻璃的生产成本并提高产量。 3. 配合料的质量要求是什么？ 具有正确性和稳定性，配合料中各种原料的化学成份、水分及颗粒度等应保持相对稳定，以保证熔制玻璃成份具有正确性和稳定性。 有一定的水分，水分对配合料均匀度起着有利的作用，干物料不易混合均匀,易分层,对熔制不利，原料颗粒度发生变化,配合料加水量也发生变化，颗粒愈细,加水应愈多。 有一定的气体率，为使玻璃易于澄清和均化配合料中必须含有一部分能分解出气体的原料如硼酸、氢氧化铝、硝酸钠等逸出的气体量与配合料重量之比称为气体率。 混合均匀，配合料不均匀会使配合料中易熔的纯碱硼砂等原料熔化速度加快，而配合料中的石英砂等难熔物熔化困难最后导致玻璃液中存在残留未熔化的石英砂颗粒，破坏玻璃的均匀性从而产生结石、条纹、气泡等缺陷。另外由于配合料混合不均匀在易原料存在处对耐火材料腐蚀严重。所以我们要求配合料均匀度必须大于95%。 4. 高硼硅碎玻璃质量标准： 高硼硅玻璃中不应含有非同质玻璃，如镀膜管及颜色相同的普通高白料碎玻璃、平板玻璃、甁罐玻璃等。碎玻璃中不应含有外来杂质：如砖、水泥、金属杂质、泥沙、石子、包装帽、废纸绳等。 高硼硅碎玻璃块的粒度30mm范围内，壁厚≤1.8mm的玻璃长度≤150mm，壁厚＞1.8mm的玻璃管长度≤100mm，玻璃棒长度≤30mm。 5.玻璃的熔制过程分为几个阶段？各个阶段的的作用是什么？
1.玻璃的结构和性质（实验目的）： 1、掌握玻璃组成的设计方法和配方的计算方法； 2、了解玻璃熔制的原理和过程以及影响玻璃熔制的各种因素； 3、熟悉高温炉和退火炉的使用方法和玻璃熔制的操作技能。 2.玻璃的原料及其作用（实验试剂）： 注：原料混合需要加水，防止原料反应的粉尘污染而且可以增大物料之间的反应表面积。但含水率太高，在批料加热熔融时，水分蒸发要多消耗热能，延长融融时间。所以含水率要控制在5%以下。 着色剂的投放应循序渐进，不要一下子投放太多，否则玻璃会出现偏色时会很难纠正。（1）玻璃设计配方：
此方被称为768 号玻璃,其组成成分( %) 如下:SiO2 75 ,B2O3 0. 54 ,CaO 3. 7 ,MgO 1. 08 ,PbO 0. 48 ,ZnO 0. 74 ,K2O 0. 91 ,Na2O 17. 3。组成中除含有17. 3 %的Na2O 外, 还有B2O3 、PbO等,硬化速度较慢,属于“长”(慢凝) 玻璃,由于轻瓶壁厚减薄,冷却速度加快,采用“长”玻璃,可使玻璃液在模型中合理分布,壁厚均匀,有利于提高强度和热稳定性。熔制温度为1480～1500 ℃,成型温度为1200 ℃,退火温度为540 ℃,退火质量对强度影响较大,可使强度变化20 %或更多。 （3）玻璃原料的作用 SiO2；玻璃的主要成分，占玻璃65～75％以上。 Al2O3；提高玻璃的化学稳定性，热稳定性，机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。 Fe2O3；与Cr2O3共用，可制得绿色玻璃。 Ca O :作稳定剂，但含量大于12.5％时，能使玻璃结晶化增大，发脆。 MgO : 作稳定剂。 BaO :作助溶剂，防辐射。 Na2O :降低玻璃粘度，使之易于熔融和成型。 Cuso:使物质对光线产生选择性吸收，显出蓝绿色。 Na2SO4 :作澄清剂，在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃的粘度，促进排除玻璃液中气泡。 3.实验原理： 根据玻璃制品的性能要求，设计玻璃的化学成分组成，并为此为主要依据进行配料，制备好的配合料在高温下加热，将进行一系列的物理的、化学的、物理化学的变化，变化
“玻璃熔制” 课 程 任 务 书 系：材料工程系 班级：玻璃132 部门：一 任务：一
目录 一、任务题目：300t/d浮法玻璃熔窑熔制制度的确定 二、主要内容： 1、确定玻璃熔制过程的温度-粘度曲线 2、确定玻璃熔制的各种熔制制度 3、分析熔制制度对玻璃质量的影响 三、基本要求： 1、玻璃熔制制度应符合实际生产情况要求，便于组 织生产 2、熔制制度参数选择合理、先进 3、熟悉玻璃熔制制度对玻璃质量的影响 4、提交一份打印的任务说明书与电子文档 5、提交本小组成员的成绩表
一、确定玻璃熔制过程的温度-粘度曲线 玻璃熔制是按照玻璃配方混合好配合料，经过高温加热形成均匀透明的、无缺陷的并符合成型要求的玻璃液的过程。影响玻璃熔制过程的因素 1、熔化温度：温度增加，反应速度加快，温度每升高10℃，反应速度也上升10%。 2、物料颗粒度：粒度减小，速度上升，粒度过小，结团速度下降。 3、配合料均匀度：均匀度上升，速度加快。 4、原料的种类、形成：块、粒状速度快。 投料方法与质量：正面投料，料层薄，熔化快 黏度：速度梯度为1时单位接触面积上的内摩擦力。 黏度的工艺意义 1. 影响玻璃的熔制质量，黏度大，石英熔化困难，气泡排除 困难。 2. 决定玻璃的产量。 3. 决定玻璃制品的成型质量，不同的制品和成型方法，其成 型黏度也不同。 4. 决定制品退火温度和热处理温度。 5. 黏度与温度的关系 6. 由于结构特性的不同，玻璃熔体与晶体的黏度随温度的变 化趋势有显著的差别。晶体在高于熔点时，熔化变化很小，
当达到凝固点时，由于熔融态转变成晶态的缘故，黏度呈直线上升。玻璃的黏度则随温度下降而增大，从玻璃液到固态，玻璃的黏度是连续变化的，其间没有数值上的突变。 所以实用硅酸盐玻璃，其黏度随温度的变化都属于同一类型，只是黏度随温度变化的速度以及对应于某给定黏度的温度有所不同。随着温度的变化，玻璃的黏度变化速率不同，这被称为具有不同的料性。分为长性玻璃和短性玻璃。 随温度降低长性玻璃的硬化速度较慢，被称为慢凝玻璃，而短性玻璃的硬化速度较快，又被称为快凝玻璃。 1、黏度与玻璃组成的关系 2、玻璃组成与黏度之间存在复杂的关系，加入某种氧化物后所引起的黏度的改变，不仅取决于该氧化物的性质，而且还取决于玻璃本身的成分。一般来说，当引入SiO2、Al2O 3、ZrO2等氧化物时，因这些阳离子电荷多、离子半径小，故作用力大，总是倾向于形成更为复杂且巨大的阴离子团，黏滞活化能变大，玻璃的黏度增加。当引入碱金属氧化物时，因能提供“游离氧”，使原来复杂的硅氧阴离子团解离，黏滞活化能变小，玻璃的黏度降低。当引入二价氧化物时对黏度的影响较为复杂，它们一方面与碱金属离子一样，放出游离氧使复杂的硅氧阴离子团解离，使黏度减小，另一方面这些阳离子电价较高、离子半径又不大，可能夺取原来复合硅氧阴离子团中的氧离子以致使复合阴离子团“缔合”
玻璃配方组成设计与管理 何旭远 (五粮液集团环球有限公司,宜宾644007) 摘要:玻璃配方组成对产品的理化性质、生产成本和工艺控制均会产生重大的影响,组成设计不当,不但会造成产品质量下降、废品增加、成本提高,而且会给熔制、成形、退火等工艺控制带来严重后果,甚至无法生产,企业的经济效益和信誉将受到极大的损害。文章主要介绍了配方组成优化设计的原理、计算机模拟设计方法、配方的计算、组成的监控与调整。 关键词:玻璃配方;新品开发;组成设计与管理 Design of Glass Formula Composition and Management HE X u-yuan (T echnology R&D Center of G lobal Gr oup Co,L td.Wuliang ye Group,Y ibin644007,China) Abstract:Glass formula co mposition has significant impact on physical and chemical properties,production cost and pro-cess control.If composition desig n is not adequate,it shall result in low product quality,reject incr ease and cost rise,and also shall bring ser ious consequence to process control,such as melting,forming,annealing,etc,and even product ion stop,caus-ing serious damage to enterpr ise economic benefit and credit.T his article introduces the pr inciple of formula composition opt-i mizing design,metho d of computer simulation design,calculation of formula,monitoring and adjustment of composition. Key words:glass formula;new product development;composition design and manag ement 根据经验、配方,凭直觉建立经验规则的经验性配方设计将使得企业面临2个致命的问题:一是无法将顾客对产品的要求转化为玻璃的性质要求,进而根据性质设计出合理的配方来满足顾客要求。在现代玻璃制造业中这个矛盾尤为突出;二是经验性配方工艺人员个人的经验总结停留在感性阶段,无法从理论上去验证经验总结的正确性,不能及时分析和处理生产中的问题。也正是因为经验的缘故,很难尽快地去改进已有产品的性能。文章详细介绍玻璃配方组成设计的原理及方法、配方及性质计算和应用实例。 1配方组成设计的意义 物质的结构决定了它的性质,改变物质结构就可以改变它的性质。玻璃也一样,玻璃的结构决定了玻璃的性质见式(1),玻璃的组成决定了玻璃的结构见式(2)。由此可见,改变玻璃组成可以改变玻璃性质见式(3)。也正是因为这样,可以将顾客对产品的要求转化对玻璃性质要求,进而改变组成,生产出符合顾客要求的产品。 G p=f(S g)(1) P i=U(G p)(2) G p=U(P i)(3)式中:G p为玻璃的性质;f、U为函数形式;S g为玻璃结构;P i为玻璃组成。 从式(2)中可以看出,P i与G p对应关系的非唯一性,也就是说可以有多种组成满足同一性质指标的要求,因为有的性质与组成之间呈简单的加和关系,如密度、折射率等;有的性质与组成之间不呈简单的加和关系,而与玻璃系统中各组分间化学作用 9
玻璃的配料与溶制实验报告 篇一：玻璃的设计与烧制实验报告——12材料B组第六小组华南师范大学实验报告 学生姓名：李宝仪、李晓君学号：XX2400136、XX2400123 专业：材料化学年级、班级： XX 课程名称：无机非金属材料实验实验项目：玻璃的制备实验指导老师: 罗穗莲实验评分： 一、实验目的： 1、在实验室条件下进行玻璃成分的设计，原料的选择，配料的计算，配合料的制备，用小型坩埚进行玻璃的熔制，玻璃试样的成型。 2、了解熔制玻璃的设备爱及其测试仪器。 3、观察熔制温度，保温时间和助熔剂的含量对熔化过程的影响。 4、根据实验结果分析玻璃成分，熔制温度是否合理。 二、实验原理： 玻璃的熔制，就是把合格的配合料加热熔化使之成为合乎成型要求的玻璃液，把配合料熔制成的玻璃液，把其中的不均质进一步改善成均质的玻璃液，并使之冷却到成型所需粘度，分为配合料的熔制阶段和玻璃液的精炼阶段。 三、实验药品与仪器 实验药品：石英砂（SiO2）、碳酸钠（Na2CO3）、碳酸钾
（K2CO3）、碳酸钙（Ca2CO3）、碱式碳酸钙、氧化铝、硫酸铜、镁盐（均为化学纯） 仪器：高温电炉一台、高铝坩埚、研钵一个、料勺若干、百分之一天平、坩埚钳、石棉手套、浇注玻璃液样品的模具、退火用马沸炉 四、实验步骤 1、玻璃成分的设计 确定玻璃的物理化学性质及工艺性质，依此选择所能形成玻璃的氧化物系统，确定决定玻璃只要性质的氧化物，然后确定各氧化物含量，首先确定玻璃成 分。 23机械强度，因此加入3% Al2O3 3、CaO可以增加玻璃的化学稳定性和机械强度，含量一般不超过12.5%，能降低玻璃液粘度，加速玻璃的熔化和澄清，也是澄清剂的一种，因此加入8%。 实验现象：玻璃透明无气泡，呈浅蓝色。表面具有光泽，平滑无凹凸面。内部无气泡，有裂纹，透明度高。 结果分析：玻璃透明无气泡，说明均化澄清阶段效果好，气体率控制得当。玻璃呈现蓝色，仅仅加入了0.2%的CuO，说明着色剂效果强，用量很少即可。玻璃出现裂纹，但是表面仍然光滑，裂纹没有影响表面光滑度，说明可能是由于冷却阶段过快引起玻璃出现裂纹，并非是由于玻璃的均化效果
玻璃是如何生产出来的呢？这个问题对于专家来说可能很简单，但是对于普通的消费者来说可能还是有了解的兴趣的，今天，我们和中华包装瓶网的小编一起去简要的了解一下。玻璃的生产工艺包括：配料、熔制、成形、退火等工序。分别介绍如下： 1．配料，按照设计好的料方单，将各种原料称量后在一混料机内混合均匀。玻璃的主要原料有：石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等。 2．熔制，将配好的原料经过高温加热，形成均匀的无气泡的玻璃液。这是一个很复杂的物理、化学反应过程。玻璃的熔制在熔窑内进行。熔窑主要有两种类型：一种是坩埚窑，玻璃料盛在坩埚内，在坩埚外面加热。小的坩埚窑只放一个坩埚，大的可多到20个坩埚。坩埚窑是间隙式生产的，现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产。另一种是池窑，玻璃料在窑池内熔制，明火在玻璃液面上部加热。玻璃的熔制温度大多在1300~1600゜C。大多数用火焰加热，也有少量用电流加热的，称为电熔窑。现在，池窑都是连续生产的，小的池窑可以是几个米，大的可以大到400多米。 3．成形，是将熔制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品。成形必须在一定温度范围内才能进行，这是一个冷却过程，玻璃首先由粘性液态转变为可塑态，再转变成脆性固态。成形方法可分为人工成形和机械成形两大类。 A．人工成形。又有（1）吹制，用一根镍铬合金吹管，挑一团玻璃在模具中边转边吹。主要用来成形玻璃泡、瓶、球（划眼镜片用）等。（2）拉制，在吹成小泡后，另一工人用顶盘粘住，二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒。（3）压制，挑一团玻璃，用剪刀剪下使它掉入凹模中，再用凸模一压。主要用来成形杯、盘等。（4）自由成形，挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品。 B．机械成形。因为人工成形劳动强度大，温度高，条件差，所以，除自由成形外，大部分已被机械成形所取代。机械成形除了压制、吹制、拉制外，还有（1）压延法，用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等。（2）浇铸法，生产光学玻璃。（3）离心浇铸法，用于制造大直径的玻璃管、器皿和大容量的反应锅。这是将玻璃熔体注入高速旋转的模子中，由于离心力使玻璃紧贴到模子壁上，旋转继续进行直到玻璃硬化为止。（4）烧结法，用于生产泡沫玻璃。它是在玻璃粉末中加入发泡剂，在有盖的金属模具中加热，玻璃在加热过程中形成很多闭口气泡这是一种很好的绝热、隔音材料。此外，平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法。浮法是让玻璃液流漂浮在熔融金属（锡）表面上形成平板玻璃的方法，其主要优点是玻璃质量高（平整、光洁），拉引速度快，产量大。 4．退火，玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和形状变化，这种变化在玻璃中留下了热应力。这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性。如果直接冷却，很可能在冷却过程中或以后的存放、运输和使用过程中自行破裂（俗称玻璃的冷爆）。为了消除冷爆现象，玻璃制品在成形后必须进行退火。退火就是在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间以消除或减少玻璃中热应力到允许值。 此外，某些玻璃制品为了增加其强度，可进行刚化处理。包括：物理刚化（淬火），用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等；和化学刚化（离子交换），用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等。刚化的原理是在玻璃表面层产生压应力，以增加其强度。