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　　半岛体育官方网站半岛体育官方网站半岛体育官方网站玻璃纤维的原料介绍玻璃原料窗玻璃:又称钠钙硅玻璃，主要成分Na2O-CaO-SiO2还有MgO玻璃的原料:石灰石(CaCO3)、白云石(MgCO3-CaCO3)、纯碱(Na2CO3)、芒硝(Na2SO4)、石英砂(SiO2)等。用上述原料，粉磨，并按一定的比例混合均匀后(加一部分水，提高均匀度及其他工艺上的要求)，然后入玻璃窑熔制。玻璃熔制过程包括:硅酸盐的形成，玻璃体的形成，澄清，均化及冷却。石灰石、白云石、纯碱、芒硝都会产生气体，这样不仅对玻璃形成无害，而且有利于玻澄清与均化，工厂一般还要加入一部分澄清剂，生成大量的气泡，气泡在上浮的过程中，复合小气泡，这就是玻璃澄清的机理。Na2CO3+SiO2=(高温)Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=(高温)CaSiO3+CO2玻璃熔制概论1.原料熔化1.1硅酸盐形成1.1.1原料本身的加热变化1.1.2原料间相互加热反应1.1.3原料加热之挥发损失1.2玻璃液形成1.3影响熔化因素2.玻璃液澄清2.1气体间之转化与平衡2.2气体与玻璃液相互作用2.3澄清剂之化学作用2.4澄清之物理作用3.玻璃液均化3.1不均物的熔解与扩散均化3.2玻璃液的对流均化3.3气泡上升搅拌均化4.玻璃液冷却4.1硫酸盐的热分解4.2溶解气体析出4.3玻璃液流股间的化学反应4.4含钡玻璃产生二次气泡4.5电化学反应5.玻璃熔制之影响因素5.1玻璃组成5.2原料物理状态5.2.1原料的选择5.2.2颗粒的粗细5.2.3原料的水分5.2.4碎玻璃影响5.3投料方式5.4澄清剂5.5助熔剂5.5.1氧化锂5.5.2霞石5.5.3高炉炉渣5.6熔解控制5.6.1温度控制5.6.2压力控制5.6.3气氛控制5.6.4液面控制5.6.5泡界线熔制技术改良的影响玻璃熔制概论:玻璃熔制包含许多复杂的过程，为一系列之物理、化学、物理化学变化;在加热过程中发生之变化如下表:物理变化化学变化物理化学变化原料加热固相反应共熔体形成原料脱水碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐分解固态的熔解与液态互熔成分熔化水化合物分解玻璃液、火焰、气泡间作用晶相转化化学结合水的分解玻璃液与耐火材料作用成分挥发硅酸盐的形成与相互作用从加热原料到熔制成玻璃液，根据熔制过程的不同分为以下五种阶段:1.硅酸盐形成:在加热过程中，原料中各种组成经化学、物理变化后，大部分之气体产物皆已挥发，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物;以容所生产之钠钙硅玻璃而言，此阶段温度约在800~900?完成。2.玻璃之形成:持续加热后，烧结物开始熔融，原先的硅酸盐和SiO2相互扩散与熔解，烧结物将转变透明的玻璃液，但玻璃液中还含大量气泡，其化学成分尚未均匀;以钠钙硅玻璃而言，此阶段温度约在1200~1250?左右。玻璃液澄清:继续加热后，玻璃黏度进一步降低;并释放出玻璃液内之可见气泡，直到气泡全部排除;就钠钙硅玻璃而言，此阶段温度约1400~1500?，而玻璃黏度在10Pa(s左右。4.玻璃液均化:玻璃液长时间处于高温下，通过对流、扩散等作用，其化学组成逐渐趋于均匀，玻璃液中的节瘤与条纹由于扩散、熔解、对流等作用而消失，化学组成与折射率趋于一致;均化温度可在低于澄清温度下完成。5.玻璃液冷却:通过上述四个阶段后，玻璃质量符合了要求，将玻璃液的温度冷却200~300?左右，使玻璃黏度达到成形所需的数值，约在102~103Pa(s左右。以上述五个阶段顺序，是在逐步加热的状况下进行研究，而实际上熔制过程并不严格按照以上顺序进行;玻璃熔制设备通常分为坩埚窑与池窑两种，在坩埚窑中五个阶段于同一空间不同时间内完成，而云玻熔解设备属池窑，在池窑中熔制过程五个阶段在不同空间同一时间完成;池窑玻璃熔解的五个阶段间之相互关系如下图1:(以云玻窑炉为图例)图1:玻璃液熔制过程现代窑炉投料口温度约在1350?以上，硅酸盐和玻璃形成两个阶段几乎同时完成，而澄清与均化亦同步进行，故也将熔制过程简分两阶段，即原料熔化、玻璃液精练;熔化阶段把原料熔成玻璃液，精练阶段将不均质玻璃液进一歨改善成均质玻璃，并使冷却到成形所需黏度。1.原料熔化:1.1硅酸盐形成:玻璃原料主要由硅砂和碳酸盐(碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁)组成，其他原料还有霞石、硼砂等，以及芒硝、碳粉等辅助原料;在硅酸盐形成阶段，各原料本身、各原料相互间发生多样反应变化，最后成硅酸盐与SiO2不透明烧结物。1.1.1原料本身的加热变化:原料本身加热过程中历经各种变化，如表1所示;这些变化可归类为以下四类:熔融:由固态转化为液态。表1:主要原料在加热过程中之变化类别成分加热反应/温度?多晶转变石英-石英?α-石英575-石英?α-鳞石英870芒硝斜方?单斜235盐类分解硝酸钠NaNO3?Na2O+1/2O2+NO?350菱镁矿MgCO3?MgO+CO2?300?开始，700?完成石灰石CaCO3?CaO+CO2?500?开始，,894?激烈纯碱Na2CO3?Na2O+CO2?700白云石MgCO3(CaCO3?MgO+CaO+CO2?700芒硝Na2SO4?Na2O+SO3?,1200脱水硼酸H3SO3?HBO2+H2O?1004HBO2?H2B4O7+H2O?140五水硼砂Na2B4O7.5H2O?2B2O3+Na2O+5H2O?400~500熔融硝石固态?液态306?硼酸固态?液态577?五水硼砂固态?液态741?纯碱固态?液态855?芒硝固态?液态885?霞石固态?液态1170?1.1.2原料间相互加热反应:各原料相互复杂反应，这些反映主要形成复盐、固相反应、形成硅酸盐及生成低共熔物如表2所示，表中所列过程为实验室中，从低温逐渐上升到高温情况下进行的，约在800~1100?间结束硅酸盐形成反应，而在实际生产上往往把原料直接加热到1300?的区域内，因此各种反应同时进行，极短时间内就完成了硅酸盐反应阶段。表二:各原料间相互加热反应类别加热反应温度?Na2Mg(CO3)2,300多晶转变MgCO3+Na2CO3?CaCO3+Na2CO3?Na2Ca(CO3)2,400CaSiO3+MgSiO3?CaSiO3.MgSiO3600~1280固相反应Na2SO4+2C?Na2S+2CO2?400?开始，500?激烈反应Na2S+CaCO3?Na2CO3+CaS500?形成硅酸盐Na2Mg(CO3)2+SiO2?Na2SiO3+MgSiO3+2CO2?340~620MgCO3+SiO2?MgSiO3+CO2?450~700，620?速度最快 Na2Ca(CO3)2+2SiO2 ?Na2SiO3+CaSiO3+2CO2? 600~830 CaCO3+SiO2 ?CaSiO3+CO2? 600~920 Na2CO3+SiO2 ?Na2SiO3+CO2? 720~900 MgO+SiO2 ?MgSiO3 980~1150 CaO+SiO2 ?CaSiO3 1010~1150 生成低共熔物 Na2SO4 ?Na2S 740 Na2CO3 ?Na2S 756 Na2CO3 ?Na2Ca(CO3)2 780 Na2SO4 ?Na2CO3 795 Na2SO4 ?Na2SO3 865 石英颗粒、低共熔物、硅酸盐熔融 1200~1300 所述，乃是以反应型态作为类别区分主轴，为更方便了解硅酸盐形成和玻璃液形成过程，将以容所生产之 钠钙硅玻璃为例，分以主原料(SiO2+CaCO3+Na2CO3)、澄清剂 (SiO2+CaCO3+Na2CO3+Na2SO4+C)两项过程，依温度递增之过程细说如下: 低于600?时，由固相反应生成碳酸钠-碳酸钙复盐。CaCO3+ Na2CO3 600?左右时，开始逸出CO2;是由O2所形成的复盐与SiO2 作用的结果; 反应在600~830?范围内进行。 Na2Ca(CO3)2+2SiO2 Na2SiO+CaSiO3+2CO2?720~900?时，碳酸钠与SiO2 反应。 740~800?时，Na2Ca(CO3)2-Na2CO3低温共熔物形成并熔化，开始与SiO2 Na2Ca(CO3)2+Na2CO3+3SiO2 813?时，Na2Ca(CO3)2 复盐熔融。 855?时，Na2CO3熔融。 912?时，CaCO3分解。 CaCO3 CaO+CO2??10 960?时，Na2Ca(CO3)2 分解。 Na2Ca(CO3)2 Na2O+CaO+2CO2??11 1010?时，CaO 与SiO2 形成硅酸盐。 CaO+SiO2 CaSiO3?12 1200?~1300?形成玻璃，并进行玻璃熔液的均化。 澄清剂(SiO2+CaCO3+Na2CO3+Na2SO4+C)的硅酸盐形成和玻璃液形成过程: 235~239?时，芒硝(Na2SO4)发生多晶转变。Na2SO4(斜方晶体) 260?时，焦炭开始分解，部分物质挥发出来。 400?时，芒硝与焦炭开始固相反应。Na2SO4 +2C Na2S+2CO2? 500?时，开始有硫化钠生成并与碳酸钠产生固相反应。Na2S +CaCO3 500?以上，有偏硅酸钠和偏硅酸钙开始生成。Na2S+Na2SO4+2SiO2 2Na2SiO3+S+SO2?CaS+Na2SO4+2SiO2 Na2SiO3+CaSiO3+S+SO2? 上述反应在700~900?时加速进行。 575?左右，β-石英转变为α -石英。 740?时，由于出现Na2SO4-Na2S 低温共熔物，玻璃的形成开始。 740~880时，玻璃的形成过程加速进行。 ?10 800?时，CaCO3 的分解过程完成。 ?11 855?时，Na2CO3 熔融。 885?时，Na2SO4 熔融。 ?12 ?13 900~1150?时，硅酸盐的形成过程剧烈进行，氧化钙与过剩的二氧化硅反 应，生成偏硅酸钙。 CaO+SiO2? CaSiO3 ?14 1200~1300?时，玻璃形成过程完成。 现代玻璃生产对玻璃原料的要求 玻璃原料的成份控制、粒度控制和COD(化学氧需要量)值控制是高效、优质和 低耗熔制玻璃的三要素。

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