玻璃工艺基础原料概述及分类课件

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1、第2篇玻璃工艺基础,第6章原料及原料的选择 第7章配合料制备 第8章玻璃熔制 第9章玻璃体的缺陷 第10章玻璃的成形 第11章玻璃的退火,第6章原料及原料的选择（掌握）,6.1原料概述及分类 6.2原料的选择 6.3主要原料 6.4辅助原料 6.5碎玻璃 6.6原料均匀技术（自学）,6.1原料概述及分类,用于制备玻璃配合料的各类物质玻璃原料,分类,主要原料：在玻璃中引入各种组成氧化物的原料。 辅助原料：为使玻璃获得某些必要的性能或加速熔制过程而使用的原料。,用量和作用,主要原料,酸性氧化物：SiO2、Al2O3、B2O3等 碱性氧化物：K2O、Na2O、Li2O等 二价金属氧化物：BeO、Mg

2、O、CaO等 碱土金属氧化物：ZnO、PbO、CdO等 多价金属氧化物：TiO2、ZrO2等,辅助原料,澄清剂：As2O3、Sb2O3、硝酸盐等 着色剂：Mn2O3、Cr2O3等 脱色剂：硝酸钠、CeO2等 乳浊剂：氟化合物、磷酸盐等 氧化剂：硝酸盐、As2O3、CeO2等 还原剂：碳粉等 助熔剂：萤石、硼化合物等,熟料,原料,天然 原料,化工 原料,引入的组成,碎玻璃,6.1原料概述及分类,6.2原料的选择,选择原则,1原料的质量要符合要求,2易于加工,3成本低，储量丰富，供应可靠,4对耐火材料的侵蚀要小,5尽量采用适于熔制和无害的原料,6.3主要原料,1引入SiO2的原料,SiO2在玻璃中

3、的作用,引入SiO2的原料,石英砂（硅砂）、砂岩、石英岩等。表103,注意（1）石英砂的颗粒度与颗粒组成,最适宜的颗粒尺寸一般为0.150.8(400.6目）。其中：0.250.5（60目）的颗粒90%，0.1（20目）以下的颗粒5%,（2）有害杂质的含量（表102）,2引入B2O3的原料,B2O3在玻璃中的作用,引入B2O3的原料,硼砂、硼酸和含硼的矿物（硼镁石2MgOB2O3H2O、钠硼解石NaCaB5O98H2O、硅钙硼石）等,3引入Al2O3的原料,Al2O3在玻璃中的作用,引入Al2O3的原料,长石、高岭土（粘土）、瓷土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝和含铝的矿渣和含长石的尾矿。,还可引入N

4、a2O、K2O、SiO2,6.3主要原料,说明,（1）长石有淡红色的钾长石（K2OAl2O36SiO2)、呈白色的的钠长石（Na2OAl2O36SiO2)和钙长石（CaOAl2O36SiO2)三种。 （2）对长石的质量要求：Al2O316%;Fe2O312%,（3）瓷土（Al2O32SiO22H2O)主要矿物组成是高岭石,其Fe2O3杂质较多。,6.3主要原料,4引入Na2O的原料,Na2O在玻璃中的作用,引入Na2O的原料,纯碱和芒硝，还有部分的氢氧化钠和硝酸钠,说明,（1）纯碱分为轻质和重质两种。其重质有助于配合料的均匀混合。,（2）芒硝使用须在还原剂（一般用煤粉）的作用下降低分解温度，由

5、11201220降低到500700。,（3）芒硝除引入Na2O外，还有澄清作用。,（4）芒硝蒸汽对耐火材料腐蚀很厉害。,6.3主要原料,5引入K2O的原料,K2O在玻璃中的作用,引入K2O的原料,钾碱（碳酸钾）和硝酸钾。,还是氧化剂、澄清剂和脱色剂,6引入CaO的原料,CaO在玻璃中的作用,引入CaO的原料,石灰石、方解石、白垩以及工业碳酸钙,6.3主要原料,7引入MgO的原料,MgO在玻璃中的作用,引入MgO的原料,白云石（苦灰石）、菱镁矿。,说明,菱镁矿含Fe2O3较高，在用白云石引入MgO不足时才用。,8引入BaO的原料,BaO在玻璃中的作用,引入BaO的原料,重晶石（BaSO4)和毒晶

6、石（BaCO2),说明,钡的化合物都是有毒原料，使用时应注意。,6.3主要原料,9引入ZnO的原料,ZnO在玻璃中的作用,引入ZnO的原料,锌氧粉（氧化锌）和菱锌矿（碳酸粉）,10引入PbO的原料,引入Na2O的原料,PbO在玻璃中的作用,铅丹（四氧化三铅Pb3O4)黄丹（PbO),说明,红丹和黄丹都是有毒原料。,6.3主要原料,6.4辅助原料,辅助原料,澄清剂：As2O3、Sb2O3、硝酸盐等 着色剂：Mn2O3、Cr2O3等 脱色剂：硝酸钠、CeO2等 乳浊剂：氟化合物、磷酸盐等 氧化剂：硝酸盐、As2O3、CeO2等 还原剂：碳粉等 助熔剂：萤石、硼化合物等,常用的澄清剂,白砒（ As2

7、O3）：用量为配合料的0.20.6% 三氧化锑（ Sb2O3）：与白砒混合使用效果好 硫酸盐（Na2SO4):为配合料的11.5% 氟化物、食盐、二氧化铈、铵盐等,1澄清剂,概念,往玻璃配合料或熔体中加入高温时本身能气化或分解放出气体，以促进玻璃中气泡排除的物质。,6.4辅助原料,2着色剂,概念,使玻璃着色的物质。,常用的着色剂,锰化合物：用量为配合料的35% 铁化合物： 铬化合物：用量为配合料的0.21% 硫化物：0.020.17% 铜化合物：用量为玻璃的12% 钴化合物：浅蓝色为玻璃的0.002%，深蓝色0.1%,金化合物：0.010.03% 银化合物：0.060.2% 铜化合物：1.55

8、%,6.4辅助原料,3脱色剂,制造无色玻璃使用的一种消除颜色的物质。,（1）化学脱色剂：借助于脱色剂的氧化作用，使玻璃被有机物沾染的黄色消除，还可使Fe2+Fe3+,以增加玻璃的透光度。,常用的化学脱色剂,硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡、白砒、三氧化二锑、氧化铈等。,（2）物理脱色剂：往玻璃中加入一定量的能产生互补色的着色剂。,常用的物理脱色剂,二氧化锰、硒、氧化钴、氧化钕、氧化镍等,概念,6.4辅助原料,4助熔剂（加速剂）,概念,能促使玻璃熔制过程加速的原料。,常用的助熔剂类型,氟化合物、硼化合物、钡化合物和硝酸盐,5乳浊剂,概念,使玻璃产生不透明的乳白色的物质。,常用的助熔剂类型,氟化合物、磷酸盐

9、、锡化合物、氧化砷和氧化锑等。,6.4辅助原料,6碎玻璃,目的,节约原料、降低成本和能耗，加速玻璃熔制过程，提高产质量。,用量,一般钠钙硅玻璃中，为配合料的2530%,碎玻璃粒度,2.020,加料方式,可与配合料共同混合加入熔窑中 可以和配合料分别加入窑内。在分别加料时，可将碎玻璃垫在配合料下面，一起送入窑中,说明：使用碎玻璃要补充挥发物。,6.4辅助原料,第7 章配合料制备（掌握）,7.1玻璃组成的设计和确定 7.2配合料的计算 7.3配合料的制备,7.1玻璃组成的设计和确定(熟悉）,设计依据,根据玻璃产品的功能（用途）、性质和成本来进行的。,玻璃组成的表示,以组成玻璃的化合物的质量分数,玻

10、璃成分体系稳定可靠 玻璃性能达到要求 符合绿色制造理念 必须考虑工艺要求 考虑原料质量的稳定和供应,7.1玻璃组成的设计和确定(熟悉）,玻璃成分设计方法,玻璃成分的经验设计,玻璃成分的计算机辅助设计：利用计算机对真实玻璃成分系统进行模拟实验，提供实验结果，以指导成分设计。,玻璃成分的计算机优化设计,确定玻璃组分数、优选范围和摸索步长； 制定要求的玻璃性能指标； 建立数学模型； 根据确定优选成分数目进行打印； 优选成分的实际性能测试； 最佳玻璃成分的确定；,利用数据库进行玻璃成分设计,7.2配合料的计算（掌握）,依据,以玻璃的组成和原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

11、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量。,方法,预算法和联立方程式法。,参教材P221225计算过程,步骤,先进行粗算 进行校正 把计算结果换算成实际料单,作业：设计一平板玻璃成分，自己选料进行配料计算,配合料计算过程中的几个工艺参数,（1）纯碱（芒硝）挥发率,指纯碱中未参与反应而挥发、飞散量与总量之比。即,是一个经验值，与加料方式、熔化方法、熔制温度、纯碱的特性等有关。一般为0.23.5%,（2）碳粉含率,由碳粉引入的固定碳与芒硝引入的Na2SO4之比。即,生产上一般控制在35%,7.2配合料的计算（熟悉）,（3）芒硝含率,由芒硝引入的Na2O与芒硝和纯碱

12、引入的Na2O总重量比。即,一般掌握在58%,（4）萤石含率,由萤石引入的CaF2量与玻璃总量之比。,一般在1%以下,7.2配合料的计算（熟悉）,（5）碎玻璃掺入率,指配合料中碎玻璃用量与配合料量之比,一般控制在2530%,7.2配合料的计算（熟悉）,7.3配合料的制备（掌握）,7.3.1配合料的质量要求 7.3.2原料的运输和贮存 7.3.3原料的加工处理 7.3.4配合料的称量 7.3.5配合料的混合 7.3.6配合料的输送与贮存 7.3.7配合料的质量检验与粒化,7.3.1配合料的质量要求,1必须具有正确性和稳定性,2具有一定的水份：用水润湿配合料，加水量随颗粒不同而不同。越细加水量越多

13、。纯碱配合料加水量35%，芒硝配合料加水量57%。,注意,水温35,否则，Na2CO3将转化为Na2CO37H2O和Na2CO310H2O，使配合料产生胶结作用。,3要有一定的颗粒组成：可减少配合料的分层和提高混合质量。纯碱的颗粒度应比石英大一个筛号。,7.3配合料的制备（掌握）,4具有一定的气体率：易于澄清和均化。一般钠钙硅玻璃的气体率为1620%。,5必须混合均匀：配合料混合不均匀，会使玻璃产生结石、条纹、气泡等缺陷，易熔物较多的还会侵蚀耐火材料。,一般玻璃制品对配合料均匀度要求,水不溶物：允许误差小于0.1% 酸不溶物：允许误差小于0.1% 含碱量：允许误差小于0.6% 水分：允许误差小

14、于0.6%,7.3配合料的制备（掌握）,7.3.2原料的运输和贮存,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种。运输时应尽量减少粉尘，不使原料彼此污染，要注意除铁。,2原料的储存,1原料的运输,要满足一定的数量，考虑一定的储存期，分块状、粉状、化工、有毒原料的储存。,各种原料容重,硅砂、砂岩、长石为1.8； 石灰石、白云石为1.7； 纯碱0.9；硫酸钠1.0；,7.3配合料的制备（掌握）,7.3.3原料的加工处理,原料的加工处理包括破碎、粉碎、过筛等过程。,1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。,多系统流程：每种原料各有一套破碎、粉

15、碎、过筛系统。,小型玻璃工厂,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,教材P228,7.3配合料的制备（掌握）,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。,方法：离心脱水、蒸汽加热、回转干燥筒、热风炉干燥器等。,3原料的破碎的粉碎,破粉碎方法选择依据：依原料的粒度、硬度和需要粉碎的程度。,硬度高的预先煅烧，可在原料内部产生许多裂纹，提高破碎比；减少机械铁的引入。,砂岩粗碎前预先在1000以上进行煅烧。,7.3配合料的制备（掌握）,破粉碎方法,石灰石、白云石、长石、萤石常用鄂式破碎机粗破，锤

16、式破碎机进行粉碎。 化工原料用锤式破碎机或笼形碾。,4原料的过筛,目的：满足一定的颗粒组成以保证配合料的均匀混合和避免分层。,过筛设备：六角筛、振动筛、摇筛等,控制,硅砂：3649孔/厘米2； 砂岩、石英岩、长石：81孔/厘米2； 纯碱、芒硝、石灰石、白云石：64孔/厘米2,7.3配合料的制备（掌握）,5原料的除铁,目的：保证玻璃的含铁量符合规定要求。,方法 物理除铁筛分、淘洗、水力分级、超声波浮选和磁选等。 化学除铁（湿法、干法）除去石英原料中的铁化合物。,常用磁选法（悬挂式电磁铁）,6粉状原料的输送与料仓分层,用溜管、皮带机、斗式提升机等机械设备和气力输送设备进行输送入仓。,加料与卸料方式会影响颗粒发生分层。,7.3配合料的制备（掌握）,7.3.4配合料的称量,1要求：快速、准确。,2称量方法：分别称量、累计称量。,分别称量：在每个粉料仓下面各设一称，原料称量后分别卸到皮带机上送入混合机中。,累计称量：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,适用于排仓和塔仓,3称：自动称和台称（磅称）。精度一般为1/500(1/1000)。要定期