第二章玻璃原料及配合料制备
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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。
玻璃原料及加工工艺一、玻璃生产用原料的种类、作用及质量要求1.玻璃的化学组成和作用玻璃化学成分的选择,是由玻璃制品的用途和成型方法来决定的。
平板玻璃属于钠钙硅酸盐玻璃,采用的玻璃成分以二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)为主。
其成分相对含量分别为:SiO269%~75%,CaO 5%~10%,Na2O13%~15%。
为了防止析晶和改善化学稳定性,在该系统组成中引入了氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO),其中,Al2O30~2.5%、MgO 1%~4.5%。
Al2O3主要是替代SiO2,而MgO则是替代CaO,有时引入少量B2O3以便于改善热稳定性,引入BaO和PbO等以改善光学性能。
几种不同生产工艺的平板玻璃成分(质量百分比)见表2.1。
表2.1 平板玻璃化学组成这些氧化物在玻璃熔制和成型过程中的作用及对玻璃性能的影响如下:(1)二氧化硅(SiO2)SiO2是制造平板玻璃最主要的成分,是玻璃的“骨架”,能增加玻璃液的黏度,降低玻璃的结晶倾向,提高化学稳定性和热稳定性,在玻璃中含量不低于70%。
(2)三氧化二铝(A12O3)A12O3对增加玻璃液黏度的影响程度比SiO2大。
因此,玻璃中Al2O3含量的增加,不仅会使熔化速度减慢、澄清时间拖长,而且对玻璃液在锡槽中摊平、展薄、抛光也不利。
但A12O3能降低玻璃的结晶倾向和结晶速度,降低玻璃的膨胀系数,从而提高玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。
Al2O3一般含量小于2%。
(3)氧化钙(CaO)CaO是玻璃的主要成分之一,它能加速玻璃的熔化和澄清过程,并提高玻璃的化学稳定性;但CaO会使玻璃产生结晶的倾向;CaO含量增加,玻璃料性变短,为高速度拉引玻璃创造有利条件。
但玻璃中CaO的含量也不宜太大,如大于10%则会增加玻璃的脆性。
(4)氧化镁(MgO)MgO能提高玻璃的化学稳定性和机械强度,降低玻璃的结晶倾向和结晶速度。
MgO对玻璃黏度的影响较为复杂,当温度高于1 200℃时,会使玻璃液的黏度降低;而由1 200℃降至900℃的过程中,又有使玻璃液的黏度增加的倾向;低于900℃,反而使玻璃的黏度下降。
帯7章 R 合科制备rraj玻璃组成的设计和确定 配合料的计算 配合料的制备7. 1 玻璃组成的设计和碼定(熱恳) 设计依据—I 玻璃的物理和化学性质.7.1 7.2 7.3 玻璃组成的表示 以组成玻璃的化合物的质童分数依据7.2 艮舍料的计募(MXt )以玻璃的组成和>5^料的化学成分为基础,计算出熔化100kg 玻璃液所需各种原料的 用量,再算出每副配合料中,即500kg 或 1000kg 玻璃配合料各种原料的用童・ 方法预算法和联立方程式法•・先进行粗算 •进行校正-把计算结果换算成实际料单 参圾材P221 -225计算过程作业 选择原料和设计浮法玻璃成分,进行配料 计算(下次上课时间)I 步霖fc 令44针耳就《屮*九个X 艺泰厳(1) 纯碱(苦硝)挥发率指纯碱中未参与反应而挥发、飞散量与总量 饗需散料纯碱挥般量50% 纯磺用量是一个经验值,与加料方式、熔化方法、懐制 温度、纯截的特性寻有关.一般为0,2 - 3.5%(2) 碳粉含率由碳粉列入的固定破与芒硝引入的N a2SO4 之比•即 碳粉X C 含詈碳粉含率= ——X100%芒硝X Na2SO4含量 生产上一般控制在3-5%(3)芒硝含率由芒对引入的Na2O 与芒硝和纯碱計入的 卿牡一 X 100%芒硝和纯碱引入的Na2O一般掌握在5-8%(4)萤石含率由萤石引入的CaF2量与玻璃总量之比. 萤石含率H 萤石xCaF2 玻璃总量 一般在1 %以下fc 令*Kt 耳竝翟屮*鬼个艺泰厳X 100%fc令*i针耳竝《申*九水X艺泰厳(5 )碎玻璃掺入率指配合料中碎玻璃用量与配合料量之比碎玻璃量配合料的质量要求原料的运输和贮存原料的加工处理配合料的称量配合料的泯合配合料的输送与贮存配合料的质量检验与粒化碎玻璃樓入”生料量5玻璃童50%一般控制在25-30%7. 3 配令料的制备(喪如)7.3.17.3.27.3.37,3.47,3.57.3.67,3.7配合料的质■要求 必须具有正确性和稳定性 具有一定的水份:用水润溟配合莉,加水童 随颗粒不同而不同.越细加水量越多.纯緘 配合料加水量3 - 5%,芒硝配合料加水量5 - 7%・ 水温>359,否则,Na2C03将转化为Na2C03.7H20t»Na2C03-10H20, 使配合料产生胶结作用•要有一定的颗粒组成:可减少配合料的分层 和提高泯合质量.纯緘的颗粒度应比石英大 一个筛号.7,3」配合料的质■要求4 具有一定的气体率:易于清和均化.一般钠钙硅玻璃的气体率为16-20%.血逸出气体量P 体军 -------------- X 100%配合料5 必须渦合均匀:配合料混合不均匀,会使玻璃产生结石、条纹,气泊等缺陷,易熔物较多的 还会侵蚀耐火材料.卜-般玻璃制品对配合料均匀度要求 水不滚枷允许误差小于士 0/1% 酸不溶物:允许误差小于± 0J% 含瑕量;允许误差小于士 0.6% 水分:允许误差小于土 0.6%7.3,1 注意7.3.2原料的运输和贮存1 原料的运输-原料在运输■进厂前,要经过有关部门的化验和鉴定.•原料运输分厂内和厂外两科.运输时应尽童减少粉尘,不使原料彼此污染,要注意除铁.2原料的储存要满足一定的数量,考虑一定的储存期,分块状、粉状、化工、有垂原料的储存.「參曲届屛爱音I硅砂.砂岩、长石为1.8;I各种原料务重I石灰石、白云石为1.7; 纯诚0・9;硫酸钠1・0;7. 3.3原料的加工处理原料的加工处理包括破碎、粉碎.过筛等1工艺流程・单系统流程:各种矿物料共同使用一个破碎、粉碎、过算系统・小型玻璃工厂・多系统流程:每科原料各有一套破碎.粉碎、过筛系统. 大中型玻璃工厂•混合系统:用量较多的原料单独为一个加工系统,用量小的性质相近的共用一个系统・大中型玻璃工厂«t«P2287. 3. 3原料的加工处理2原料的干燥目的:为了介于过筛.贮存和干法配料,须将水分含量的原料进行干燥.-硬度高的预先煥烧,可在躱料内部产生许多裂纹,提高破碎比;减少机械铁的引入.砂岩発在1000C以砂7. 3. 3原料的加工处理破粉碎方法:石灰石、白云石、长石、黄石常用那式破碎机粗破,锤式破碎机进行粉碎.化工原料用桂式破碎机或笼形砒.4原料的过筛方法:离心脱水、蒸汽加热,回转干燥筒,热风炉千燥器爭.3原料的破碎的粉碎•破粉碎方法选择依据:依療料的粒度、硬度和需要粉碎的程度.目的:满足一定的颍粒组成以保证配合料的均匀泯合和避免分层.过筛设备:夭角筛、振动筛、摇筛等I控制I硅砂:36-49孔/屋米2;----- 砂岩、石英岩,长石:81孔/厘米2;纯戏、芒硝、石灰石、白云石:64孔/厘米27. 3. 3原料的加工处理5原料的除铁目的:保证玻靖的含铁量苻合规定要求.方法無理余铁筛分、淘洗:水力分级、翅声波浮选和當选等帚用疵寂1悬社式电磁铁习化学除彼(湿法、千法)除去石英原料中的铁化合物.6粉状原料的输送与料仓分层-用溜管、皮皆机、斗式提升机竽机械设备和气力输送设备进行输送入仓.•加料与卸料方式会够响颗粒发生分层.配合料的称■要求:快速、准确.称量方法:分别称量、累计称量・I适用于排仓在每个粉料仓下面4殳一稅原料称量后分别钾到皮带机上送入混合机中• :用一个称依次称量各种原料,每次累计计算重量,称后直接送入混合机•适用于排仓和塔仓称:自动称和台称(磅称).精度一般为1/500(1/1000).要定期校正、维修.7. 3.45 7. 3.5配合料的混合1 配合料的加料顺序石英(喷水)、长石.石灰石.白云石.纯欣 和澄清刑.脱色剂;石英(喷水)、纯威.长石.石灰石・小料; 加料为设备容积的30-50%,混合时间2 ~ 5刑 2混合设备重力式(鼓形混合机、滚筒式混合机)强制式(浆叶式、艾立赫式等)配合料的混合小料予混合芒硝、燃料予混合机MH80(搅拌容积80 升.混合时间1分钟)或V 型混合机.碎玻璃的混合依屁合机不同• 一般在配合料泯合终了将近 却料时再加入;直接加入在配合料内.注意选择混料机的混料时,应考虑秤量和混合 周期,一般前一付料混合时,后一付料开 始称量,可缩短配料车间的毎日工作班数7. 3.57. 3,6配合料的输送与贮存要■求■保证生产的连续性和均衝性,避免分层结块和飞料.工艺布置:配料车尽量靠近烷制车间,输送时应避免震动和减少钾料落差. 输送设备皮带机:有分层现象,大型厂使用.单元料:用单轨电葫芦用垂i和水平输送.小型厂采用.配含料贮存用窑头料仓,<8小时ra评定配合枷量的标准和些?' 配合料粒化的目的和意义何在?7. 3-7配合料的质■检验与粒化。
浮法玻璃原料及配合料制备浮法玻璃原料及配合料制备1、浮法玻璃化学成分浮法玻璃化学成分根底系统为Na-Ca-Si三元系统,满足三个要求:〔1〕产品的使用要求;〔2〕生产工艺要求;〔3〕生产本钱要求。
浮法玻璃的化学成分主要包括:二氧化硅〔SiO2〕、氧化钠〔Na2O〕、氧化钙〔CaO〕、氧化镁〔MgO〕、氧化铝〔Al2O3〕、氧化铁〔Fe2O3〕等。
根本含量:Na2O:12%~15%; CaO: 8%~12% ;SiO2: 69%~73% 2、浮法玻璃的成分特点经过人们长时间生产实践得出“高钙、中镁、低铝、微铁〞的化学组合成分是生产优质浮法玻璃的条件之一。
高钙:浮法玻璃拉引速度快,在成型中必须采用硬化速度快的“短〞性玻璃成分,即调整CaO到8%~9%。
中镁:CaO含量增加,使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶〔CaO.SiO2 〕。
因此MgO控制在4%左右,以改善玻璃的析晶性能。
低铝:铝高将增加玻璃的粘度,不利于均化和澄清,将Al2O3的含量降低到1.3%以下,微铁:熔化时着色能力强的Fe2+被氧化为着色能力弱的Fe3+,但在锡槽中又被复原成Fe2+因此严格限制在0.1%以内。
3、浮法玻璃中各种氧化物的作用SiO2:是形成浮法玻璃最主要的氧化物。
SiO2以硅氧四面体的结构单元形成不规那么的连续网络,成为玻璃的“骨架〞。
它能赋予玻璃一系列优良性能,能增加玻璃的粘度,提高玻璃的热稳定性和化学稳定性;玻璃的密度和热膨胀系数随SiO2含量增加而降低。
其缺点是熔点高、粘度大,使玻璃熔化、澄清和均化困难,能耗增加。
CaO:它能加速玻璃的熔化和澄清过程,并提高玻璃的机械强度、硬度及化学稳定性。
适量的CaO在高温时能降低玻璃液的粘度,有利于熔化和澄清,低温时增加玻璃液的粘度,即可以调整玻璃的料性,加快玻璃硬化速度,有利于玻璃的快速成型。
因此浮法玻璃成分中采用较高含量的CaO来适应浮法生产工艺高速拉引、快速成型的要求。
玻璃生产工艺及原料玻璃是一种广泛应用于建筑、家居、工业等领域的无机非晶态物质。
它具有透明、坚硬、耐热等特点,广泛用于窗户、镜子、瓶子、容器等制造。
本文将介绍玻璃的生产工艺和原料。
一、玻璃生产工艺1.原料处理:玻璃的主要原料包括石英砂、碳酸钠、石灰石等。
这些原料经过破碎、研磨、筛分等处理后,成为玻璃的配料。
不同种类和用途的玻璃其原料配比也不同。
2.熔融制备:将配料放入玻璃熔窑中进行熔融制备。
熔窑是一个特殊设计的高温容器,通常由特殊材料如耐火砖等构成。
在熔窑中,原料在高温下熔化,形成玻璃熔体。
3.成型:将熔体从熔窑中输送到成型器中。
成型器通常通过旋转、压制等方式将熔体成型为所需的形状,如平板玻璃、玻璃瓶等。
成型完成后,玻璃制品还需要经过退火等处理,以消除内部应力,提高玻璃的强度和稳定性。
4.加工与装饰:将成型完成的玻璃制品进行进一步的加工与装饰。
这包括切割、磨边、打孔、喷涂等工序,以满足不同的使用需求。
同时,可以通过印刷、雕刻和涂层等方式,使玻璃具有不同的颜色、图案和功能。
5.质量检验与包装:对制成的玻璃制品进行质量检验和包装。
质量检验包括外观检查、尺寸检测和物理性能测试等。
合格的制品经过包装后,可上市销售。
二、玻璃生产原料1.石英砂:是玻璃的主要原料之一,其主要成分是二氧化硅(SiO2),具有优良的耐火性和化学稳定性。
石英砂通常由天然石英矿石经过破碎和研磨得到。
2.碳酸钠:是玻璃的主要碱性助熔剂,用于加速熔化和降低熔点。
碳酸钠可以用天然矿石提取或通过化学合成得到。
3.石灰石:主要成分是碳酸钙(CaCO3),用于调节玻璃的成分和性能。
石灰石可由天然矿石如大理石、白云石等提取。
除了以上主要原料外,玻璃生产中还常使用一些助剂和添加剂,如氧化铝、氧化镁、氧化钠等,用于改善玻璃的特性和性能。
三、玻璃的特殊工艺与加工除了常规的玻璃生产工艺外,还有一些特殊的玻璃工艺和加工方法,使得玻璃具有不同的特性和应用。
1.钢化玻璃:将普通玻璃在高温下急冷处理,使其表面形成压应力,提高玻璃的强度和抗冲击性能。
6.0 1450-1460
5.5 1420
4.3 1380-1400
4.2 1320-1340
例:欲熔制得100g玻璃液所需碳酸镁的净用料量,根据表2-1、表2-2的数据:MgCO→3 MgO+CO↑2 ② 40.32
实际用量
X=2.09 ÷99.5%=2.1(g) X1 1
X1=84.32 ×1÷40.32=2.09(g) 用类似方法可算出其他原料的用量,然后按下列格式列出配料单,原料名称配合料 1 配合料2
石英砂
碳酸钙
碳酸镁氢氧化铝纯碱合计
2.5 配合料的制备按配方称量原料,粉碎、混合均匀即可。
3 实验器材
③研钵一个;料勺若干(每种原料一把) ④天平(千分之一天平即可)
⑤化工原料或化学试剂:如石英砂(SiO2),纯碱(NaNO3),碳酸钙
(CaCO3),碳酸
镁(MgCO3),氢氧化铝[A1(OH)3] 等。
4 实验步骤
4.1 计算熔制温度根据给定配方计算熔制温度。
4.2 配料计算根据给定配方
4.3。
玻璃材料的制备和应用玻璃是一种非晶体材料,由于其透明、耐热、耐腐蚀等特性而被广泛应用于建筑、电子、航空等领域。
本文将从制备和应用两个方面对玻璃材料进行讲解。
一、玻璃材料的制备玻璃的制备原料主要包括石英沙、碳酸钠、石灰石、氟化物和氧化镁等。
制备过程中,首先将这些原料按比例混合,然后加入适量的助熔剂如氟化钠、氟化铝等。
混合物进入窑炉中进行高温熔融,通常温度可达到1200~1600℃。
熔融物在炉中冷却成固态,然后通过机械加工等方式得到成品玻璃。
另一种制备玻璃的方法是溶液法。
将适量的原料溶解在熔剂中,制备成玻璃溶液。
然后通过涂布、喷雾、旋涂等方式将玻璃溶液直接制备成薄膜、涂层或者光纤等产品。
二、玻璃材料的应用1.建筑领域玻璃材料在建筑领域应用广泛,如幕墙、隔热玻璃、车站、机场、体育馆等大型建筑中的落地窗、天窗等构件。
同时,太阳能光伏玻璃、智能玻璃等新型玻璃也在建筑领域不断发展和应用。
2.电子领域玻璃材料在电子领域的应用主要集中在显示屏、触摸屏、光纤等方面。
例如电视机、手机、电脑等显示屏中常用的液晶玻璃,以及便携式设备中的玻璃显示屏等。
3.航空航天领域玻璃材料在航空航天领域的应用主要包括航空器和卫星中的舷窗、仪器玻璃、传感器等部件。
航天领域中的光学镜头和望远镜也常用到玻璃材料。
4.医疗领域医疗行业中常用到的血糖仪、血压仪等家用医疗设备以及诊疗仪器中的屏幕、透镜等部件均用到了玻璃材料。
5.其他领域除了上述领域,玻璃材料还被应用于汽车行业的汽车玻璃、刀具行业的陶瓷刀具、艺术行业的手工艺品等。
三、结语综上所述,玻璃材料是一种十分重要的非晶体材料。
通过熔融法和溶液法等方式制备出来的玻璃材料,被广泛应用于建筑、电子、航空、医疗等众多领域。
随着科技的不断进步,玻璃材料也将不断更新、改进,不断拓展应用范围。