3 玻璃的熔制及熔(1)讲解

玻璃的熔制过程玻璃是一种广泛应用于制造建筑材料、器皿、光学仪器、电子仪器等工业领域的无机非金属材料。

玻璃的基础原料主要是硅酸盐类物质，包括石英砂、长石、白云石等。

玻璃的制造涉及到多种工艺步骤，其中最主要的过程是熔制。

玻璃的熔制过程，一般分为两个阶段：玻璃原料熔融和玻璃成形。

1. 玻璃原料熔融玻璃原料熔融是制造玻璃的第一步。

首先要将玻璃原料送到炉中，然后在炉内进行高温熔化。

玻璃熔化的温度通常在1300-1600℃之间。

炉内的高温条件有助于熔化原料，并促进原料之间的充分混合。

玻璃熔化过程中，炉内的温度、炉膛的结构、炉膛的加热方式、气氛以及熔化时间等因素都对玻璃性质有很大的影响。

其中，炉温的控制是其中最为关键的一个因素。

炉温过低时，原料无法充分熔化，熔击出来的玻璃比较粗糙；而炉温过高时，虽然玻璃可以很快熔化，但却会使得玻璃成分中的气体难以释放，造成玻璃内部气泡增多，影响玻璃的质量。

同时，熔制过程中原料的混合也是影响玻璃质量的重要因素之一。

原料混合过程中必须注意保持物料配比的稳定，以确保每份原料的比例都是正确的，否则会影响玻璃性能的均匀性和稳定性。

2. 玻璃成形玻璃原料熔融后，需要将其通过成形工艺，将其变成需要的形状。

玻璃成形技术大致可以分为两大类，即自由成形技术和模压成形技术。

自由成形技术包括吹制、拉伸、浸涂等；模压成形技术包括平板压制、吹瓶、挤出等。

自由成形技术中的吹制是最常用的一种方法。

吹制工艺是先将玻璃熔液通过玻璃管或小片，吹成一个球体，然后在模具上加工形状，最后风冷固化。

玻璃吹制的工艺简单，成本低，成品形态多，应用非常广泛。

而模压成形技术，如平板压制、吹瓶、挤出等，则需要利用模具或挤压机来对玻璃进行成形。

这类制品比较规整且饱满，常常用于制备工艺精密的玻璃器具、仪器件等。

总之，玻璃熔制过程经历了玻璃原料熔融和玻璃成形两个阶段。

通过高温下的熔融，使玻璃原料混合均匀，在成型过程中呈现出所需的形态，从而制备成建筑材料、器皿、光学仪器、电子仪器等多种应用领域中的产品。

玻璃窑炉的理论课一、玻璃的熔制过程：玻璃的熔制过程分为五个阶段：（一）硅酸盐形成阶段：在高温（约800—1000℃）作用下发生变化：如粉料受热、水分蒸发、盐类分解、多晶转变等，变成不透明的烧结物；（二）玻璃形成阶段温度升高到1200℃时，各种硅酸盐开始为熔融，继续升高温度，未熔化的硅酸盐和石英砂完全熔解于熔融体中，形成大量可见气泡，这一阶段称为配合料熔化阶段；（三）玻璃液澄清阶段：当温度达到1400—1500℃时，玻璃液的黏度降低，使气泡大量逸出；（四）玻璃液均化阶段：达到玻璃液均化主要依靠扩散和对流作用。

高温是一个主要条件，因为它可以减少玻璃液黏度，使扩散作用加强，另外搅拌是提高均匀性的好方法；（五）玻璃液冷却阶段：澄清均化后的玻璃液黏度太小，不适于成型，必须通过冷却达到成形温度，成形温度比澄清温度低200—300℃。

以上各阶段不一定按顺序进行，各阶段没有明显的界线的二、对窑炉关键部位的了解和掌握以及作用1）加料口的作用：玻璃池窑将加料池发展为预熔池。

预熔池内的温度保持在1100—1300℃，配合料内各组分之间的硅酸盐反应在预熔池内开始，料堆表面已经开始熔融。

已初步熔化的料堆，当它进入熔化池后，其熔化速度可以加快。

在熔化池面积一定时，熔化速度加快了，相对来说，其澄清时间就延长了。

因此，加料口的作用就是能提高熔化率、改善玻璃质量、降低热耗的作用；池内粉料飞扬的情况大大减少，格子体堵塞情况大大改善。

2）窑坎：窑坎是放在窑池深层的挡墙，墙高为池深的1/2以上，有的可达到3/4；窑坎是控制玻璃液流，提高熔化率的技术措施。

窑坎作用是：迫使熔化部玻璃液呈一薄层全部流经窑池上层，经高温加热后再进入流液洞，这样提高了玻璃液的温度，有利于气泡的排除，加快澄清速度，从而改善玻璃液质量；设置窑坎后，玻璃液在窑坎处产生回旋，可延迟玻璃液在熔化部停留时间，可阻挡池底脏料流往澄清部。

3）流液洞：流液洞是熔化部和冷却部的玻璃液连通起来的位于池窑底部的涵洞，是由一套特制的优质耐火材料砌筑成的。

实验1玻璃的高温熔制一实验的目的与意义在实际生产中，玻璃熔制是关键环节。

在教学、科研和生产中，玻璃的熔制实验也是一项非常重要的实验，因为在进行玻璃新品种的开发或对玻璃生产工艺进行改革中，就必须通过多次或反复进行玻璃的熔制实验来寻找合理玻璃成分、了解玻璃熔制过程各种因素的影响、提出合理熔制工艺制度和具有指导生产实践的各种数据。

玻璃的高温熔制实验的目的如下：①在实验条件下，依据指定配方进行配合料的制备，并根据玻璃熔制制度（温度制度、压力制度、气氛制度、液面制度），进行玻璃的熔制和成形，完成一整套玻璃材料制备过程的基本训练（玻璃熔制和成形由指导教师操作）②了解熔制玻璃的设备及其测试仪器，掌握使用方法③观察熔制温度、保温时间对熔化过程的影响④根据实验结果分析玻璃成分、熔制制度的合理性注意：由于学院实验条件所限，玻璃成分的设计、原料的选择、配料计算和制定玻璃熔制制度在课堂教学阶段中进行说明，，指导教师做配料、玻璃熔制和成形演示实验，学生记录实验结果并进行分析，做实验报告。

二实验原理玻璃的熔制过程是一个复杂的过程，它包括一系列物理变化、化学变化和物理化学变化过程。

物理变化是配合料的加热、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、个别组分的挥发；化学变化是固相反应、各种盐类的分解、水化合物的分解、化学结合水的排除、组分间的相互反应及硅酸盐的生成；物理化学变化是低共熔物生成、组分或生成物间的相互溶解、玻璃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。

正因为有了这些反应和现象，由各种原料通过机械混合而成的配合料才能变成复杂且具有一定物理化学性质的熔融玻璃液。

若以硅酸盐玻璃为例，依据熔制过程中的不同实质，大致可分为硅酸盐形成、玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段。

但必须指出，这五个阶段不是严格顺序进行的，而是彼此之间有着相互密切的关系，各个阶段有交叉。

不管怎样，玻璃熔制就是配合料经高温加热熔化成均匀的、无气泡的并符合成形要求的玻璃液的过程。

玻璃的熔制过程及玻璃的形成玻璃的熔制过程及玻璃的形成一：玻璃的熔制过程。

在玻璃生产过程中，配和料经过加热形成玻璃的过程称为玻璃的熔制过程。

玻璃的熔制是玻璃生产过程中的重要阶段，熔制的质量和速度决定着产品的质量和产量。

玻璃的熔制过程大体分为以下五个阶段：1．硅酸盐的形成阶段；配合料约在800~1000度的温度作用下，发生一系列的物理化学变化，如水分的分解蒸发、盐类的分解、多晶转变，组分熔化及石英砂与其它组分之间进行固相反应，使配合料变成由硅酸盐和游离二氧化硅组成的不透明的烧结体物。

2．玻璃液的形成阶段；配合料加热到1200度时，形成各种归硅酸盐，出现一些熔融体还剩下一些未起变化的石英颗粒，继续升高温度时，硅酸盐和石英砂完全熔于熔融体中，成为可见大量气泡的在化学成分和温度上都不够均匀的透明玻璃。

3．玻璃的澄清阶段：在玻璃液形成阶段结束后，整个熔融体包含许多气泡，从玻璃液中除去肉眼可见的气体夹杂物，消除玻璃液中气孔组织的阶段称为澄清阶段，因为玻璃液的黏度随温度升高而降低，因此高温有利于玻璃的澄清，这个阶段玻璃液的温度约为1400度左右。

4．玻璃的均化阶段：玻璃液形成后，其化学成分和温度都不均匀，为消除不均匀性，需要进行均化，它与澄清过程在一起，没有明显的界限，可以看成是边澄清边均化，均化阶段的结束往往在澄清阶段之后，高温有利于玻璃的均匀均化。

5．玻璃液的冷却阶段：澄清均化后的玻璃液，温度高、粘度低，不适合玻璃成型，需要均匀冷却到成型温度，根据成型方法的不同，成型温度比澄清温度低200~300度。

二：玻璃的成型：是熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状制品的过程，玻璃必在一定的温度范围内才能成型，成型时，玻璃液除作机械运动之外，还同周围的介质进行连续的热传递，由冷却到硬化，玻璃液首先由粘性液态转变为可塑态，然后再转变为脆性固态玻璃。

沙子，主要成分，石英（sio2玻璃是一种奇特的物质，主要成份是石英砂，其制造过程是石英砂配合其他化学原料在高温（摄氏1300度）烧制后冷却而成的结晶体，具有质硬、抗磨损，高透光率及抗腐特性，其广泛用途已有悠久历史。

现时制造玻璃之技术一日千里，其用途日益增加，由钟表、器皿、门窗、灯饰以及高科技如电子部件及太空科技等，都不可缺少玻璃。

们日常接触最多的莫如「平板玻璃」，厚的用于门窗，薄的用于钟表及医学化验用途上，其制造方法是将溶炉中的玻璃溶浆用水平或牵引方法（又称浮法）及用垂直式牵引方法制成。

溶浆经牵引出溶炉后亦同时作有系统的冷却，冷却完成后便成「平板玻璃」，平板玻璃的厚度主要决定于牵引时的速度，牵引速度越快，可制造出的厚度越薄。

普通的平板玻璃虽然从正面看似光亮通透，但从侧面近边缘之处看是略带青色，因玻璃颜色深浅取决于制造玻璃之主要原料-石英砂的纯净度及含铁量之多寡。

通常钟表业所选用的薄玻璃较优质，但价值较贵，其主要分别在于所用石英砂原料较优，含铁量甚低（一般在万分之三以下））玻璃用原料多为天然矿石，因此制造玻璃，首先要将各种矿石进行粉碎，加工成粉料，然后根据玻璃成分，制成配合料，送入玻璃熔窑进行熔化，形成玻璃液。

合格的玻璃液流经喂料池，并从喂料口流出形成料股。

料股的温度，中碱玻璃一般为1150～1170℃，无碱玻璃为1200～1220℃。

料股经每分钟近’200次剪切成球坯。

球坯经溜槽、分球器，并由分球板拨动，分别滚入不同的漏斗，然后落到由三个旋转方向相同的辊筒所构成的成球槽中。

球坯在辊筒上旋转及其自身的表面张力作用，逐渐形成光滑圆整的玻璃球。

其直径的大小，由玻璃液流股的粗细、流速和剪刀速度所决定。

玻璃球离辊筒时，温度还很高。

为防止粘球，需经冷球盘或蛇形跑道予以冷却。

为减少玻璃球内外温差而产生的残余应力，需经退火使之缓慢冷却。

然后储存于球仓中以备质量检验.们知道固体材料可以分为有机材料和无机材料两大类。

玻璃的熔化制度及控制配合料投入熔窑之后，很快就产生含有大量气泡的一层熔融的玻璃薄膜，厚度约10余mm，熔融体不断向下流淌，逐渐形成小料堆及密集的泡沫层，最后小料堆完全消失，只有泡沫层留在熔化带内，有待进一步的澄清及均化。

配合料上表面由火焰辐射和对流，下表面受1300℃左右投料回流玻璃液传热面进行熔化。

配合料、泡沫层、玻璃液的吸热是不同的。

泡沫层为配合料吸热量的50%，玻璃液为30〜 40%。

玻璃液的导热系数很小，50mm深处辐射热量已被吸收约90%，依靠玻璃液的辐射传热将上层热量依次向深层传递，加热下层玻璃液，它与玻璃吸热性的关系极大。

无色玻璃透热性好，投料回流玻璃液的温度高，带的热量多，加速了玻璃配合料的熔融。

配合料不断地吸收投料回流的热量，回流温度不断降低，距投料口越近回流温度越低，比重增大而下沉，经由窑池深部又流到热点。

投料回流量大有利于熔化及节能（约占化料热耗15〜20% ）,能延长配合料堆在熔化部高温带的逗留时间，热交换充分，还能阻止泡沫熔融体越过热点。

加大投料回流就必须突出热点，温差应为100〜300度。

稳定的投料回流是稳定池底温度、熔化及泡界线的重要因素。

含铁高、颜色较深的玻璃透热性差，投料回流小、温度低，能耗也高。

一、熔化火焰及其控制火焰是进行热交换的主体，它以辐射、对流、传导的方式将热量传给配合料、玻璃液及窑体。

在耐火材料允许的条件下温度应高些，横向温差尽可能小些，火焰覆盖面积尽可能大。

各小炉的温度是由熔化温度制度决定的。

1、窑内气氛及火焰亮度在理论上，空气过剩系数等于1时为中性，小于1为还原性，大于1时为氧化焰。

对于纯碱-芒硝配合料到1#、2#小炉应为还原焰，不使煤粉烧掉，保证芒硝分解所需的煤粉，但还原性不宜太强，防止芒硝过早分解完，在澄清时过饱和不足，达不到硫澄清的目的，在玻璃液中残留的小气泡不能浮出。

如果太弱甚至是氧化焰，芒硝不能完全分解，在澄清后或均化带仍在热分解，产生SO2、、SO3气体，对于SO2玻璃液是不能吸收的，气泡残留在玻璃液中。