玻璃的高温熔制
玻璃的熔制过程
硅酸盐形成和玻璃形成
6. 含有着色剂和乳浊剂的配合料的加热反应-1
着色剂可能发生氧化还原变化，或者与其它组份生成化合物和 固熔体以及参加硅酸盐生成的反应。
铁的氧化物 Fe2O3+CO → 2FeO + CO2 Fe2O3 ←→ 2FeO + 0.5O2
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 +3H2O 锰的氧化物
从三价变为五价，在800℃和1200℃之间，绝大多数As在玻璃中以As2O5存在，
当温使度玻高璃于1液20沸0℃腾时，搅A拌s2O，5又鼓重泡新，分解利为用As玻和A璃s2对O3流放出氧气，物又由理五澄价清变到法
硅酸盐形成和玻璃形成
3. 三组份配合料的硅酸盐和玻璃形成
SiO2+Na2SO4+CaCO3配合料(通常称芒硝配合料)
Na2SO4分解比较困难，所以必须在有碳或其它还原剂存在时，才能加速反应。 SiO2+Na2SO4+CaCO3+C配合料加热发生的反应过程如下：
硅酸盐形成和玻璃形成
4. 四组份配合料的硅酸盐和玻璃形成
4MnO2 → 2Mn2O3 + O2 Mn2O7 → 2Mn2O3 + 2O2 Mn2O3 → 2MnO + 0.5O2
硅酸盐形成和玻璃形成
6. 含有着色剂和乳浊剂的配合料的加热反应-2 铜的氧化物
钴的氧化物 乳浊剂反应
硅酸盐形成和玻璃形成
7. 配合料组份在加热时的挥发
挥发性比较大的有硼酸、硼酸盐、氧化铅、 砷的化合物、氧化锑和氯化物等。碱和氧化 锌也具有显著的挥发率，氟化物和硒的挥发 率非常大。
之后，配合料基本熔化成为液相，过剩的石英颗粒 继续熔化于熔体中，液相不断扩大，直至最后全部 固相转化为玻璃相，成为含有大量气泡、不均匀的 透明玻璃液。
制造玻璃发生的反应
制造玻璃发生的反应
制造玻璃的主要反应是玻璃化反应，也称为熔融反应或玻璃形成反应。
这个反应是在高温下，将硅酸盐等物质熔融并快速冷却而发生的。
玻璃化反应通常需要将原料物质（如石英砂、碳酸钠、石灰石等）和其他助剂（如碱金属氧化物、氧化铝等）混合后，放入窑炉中加热到高温。
在高温下，原料物质中的硅酸盐和其他成分逐渐熔融，并逐渐形成玻璃。
制造玻璃的主要反应是硅酸盐的熔融和快速冷却，其化学反应方程式可以表示为：
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
在这个反应中，二氧化硅和碳酸钠在高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳。
这个反应是制造玻璃的基础，因为硅酸钠是玻璃的主要成分之一。
具体的反应过程如下：
1. 加热：将原料物质和助剂混合后，放入窑炉中加热到高温（通常超过1500℃）。
2. 熔融：在高温下，原料物质逐渐熔融，并逐渐形成玻璃。
3. 快速冷却：一旦玻璃形成，需要迅速将其冷却，以防止继续反应和晶体长大。
这通常通过将玻璃迅速送入冷却室
或使用快速冷却设备来实现。
4. 冷却过程中的反应：在冷却过程中，玻璃中的一些成分可能会发生进一步的反应，例如：
硅酸盐晶体的形成：在冷却过程中，硅酸盐晶体会在玻璃中形成，并逐渐长大。
玻璃的结构和性质：冷却过程中，玻璃的结构和性质会发生变化，例如玻璃的硬度、强度、透明度等。
总的来说，制造玻璃的反应涉及到多种复杂的化学反应和物理变化，其中最重要的是玻璃化反应和快速冷却过程。
玻璃的熔制过程
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。
玻璃的高温熔制
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).4、百分之一天平(也可用千分之一天平),一台.5、坩埚钳,石棉手套.6、浇注玻璃样品的模具.7、退火用马弗炉(附控温仪表).8、化工原料:石英砂(SiO2),纯碱(Na2CO3).碳酸钙(CaCO3),碳酸镁(MgCO3),氢氧化铝[A1(OH)3]等四、实验步骤(一)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入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。
玻璃窑炉的理论课
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。
玻璃2-玻璃的熔制试验
在硅酸盐形成阶段，配合料变成由硅酸盐 和二氧化硅组成的不透明烧结物。经过进一步 加热，不透明烧结物，变成透明玻璃体，此时, 配合料全部反应完毕，但玻璃液含有大量可见 气泡和条纹。澄清和均化过程就是为了消除玻 璃液中的可见气泡和条纹。玻璃的冷却阶段， 是指把澄清均化后无气泡的、均匀玻璃液降低 200-300C，以满足成型时的粘度要求。 玻璃熔制的各个阶段，各有其特点，同 时又彼此关联，在实际过程中。常常是同时进 行或交错进行的，这主要取决于熔制的工艺条 件和玻璃熔窑的结构类型。
③让电炉继续升温，当温度达到预定的熔制 温度时，在该温度下保温，保温时间根据玻 璃熔化程度而定、在此期间，根据需要可搅 拌并挑料观察，同时记录实验现象。
④当玻璃熔制好后，关闭电炉、从炉内取出 坩埚，倒出玻璃液，并按性能测试的试样要 求成型。将成型好的样品放入事先已升温的 退火炉中退火。在退火温度下保温 0.5至 1小 时，然后让其随炉冷却至室温取出，供进一 步实验用。
①检查熔制设备是否正常，若无误，接通电 源，让电炉按一定升温速率升温，升温之前， 在电炉内应事先放置好坩埚，并在炉膛底铺一 层氧化铝粉，以防坩埚破裂时漏料损坏炉体耐 火材料。
②当温度升到加料温度时，打开炉门，将配 的合格配合料迅速加入炉内坩埚中，若一次加 不完，分多次加料，每次加料完毕后，炉温会 有不同程度下降，待重新升至加料温度且停留 一段时间后再行加料、按此方法直至加完为止。
一、实验目的
1 ．通过玻璃的熔制试验，使同学们掌握在 实验室条件下熔制玻璃的方法，为以后从 事玻璃工业生产和科研工作打下一定基础。 2．熟悉常用玻璃原料的颜色、性状。 3．掌握配方计算及配合料的制备
二、实验原理
配合料在高温作用下，经过一系列复杂的 物理化学反应，变成均匀、无气泡且符 合成型要求的玻璃液，此即玻璃的熔制 过程。它可分为几个阶段？ 它可分为烧结体（硅酸盐）形成 过程、玻璃液形成过程、澄清、均化和 冷却五个阶段。为何要澄清和均化？
玻璃熔制过程的五个阶段
玻璃的熔制过程通常分为以下五个主要阶段，每个阶段对最终玻璃质量起着至关重要的作用：
1. 原料准备
•玻璃熔制的原料主要包括硅砂（SiO2）、碱金属氧化物（如Na2O）和助熔剂（如CaO）。
原料需要经过筛分、混合、干燥等处理，确保原料均
匀并去除杂质。
通常还会加入碎玻璃（废玻璃），帮助提高熔化效率。
2. 熔化
•在熔窑中，混合好的原料在高温（1300-1500℃）下加热熔化，形成均匀的液态玻璃。
熔化过程需要较长时间，以确保所有成分充分反应，减少
气泡和夹杂物。
这一阶段至关重要，决定了玻璃的基本性质。
3. 澄清
•在熔化完成后，玻璃液需要经过澄清阶段。
此时，熔融玻璃中的气泡和未完全溶解的固体颗粒会逐渐上升并排出。
通常会通过提高温度或使用
澄清剂（如硝酸钾或硝酸钠）来加速气泡的消除。
4. 均化
•在气泡排除后，玻璃液需要均化，即通过搅拌或控制温度，使玻璃液中的各成分分布更加均匀，确保不同区域的化学成分和物理性质一致。
这
一过程能够防止玻璃内部出现成分不均或结构缺陷。
5. 成形与退火
•成形：玻璃液冷却至适当温度后，会进行成形，常见的成形方法包括浮法（用于生产平板玻璃）、吹制法（用于生产瓶子、玻璃器皿）等。
•退火：成形后的玻璃需要经过退火炉进行缓慢冷却。
退火过程可以缓解玻璃内部的应力，防止玻璃在冷却过程中因热应力而开裂。
这五个阶段共同作用，确保玻璃的结构完整性、透明度和机械性能。
热熔玻璃工艺(3篇)
第1篇一、热熔玻璃工艺原理热熔玻璃工艺的核心是玻璃的热塑性能。
玻璃是一种非晶态固体，具有可塑性。
当玻璃加热到一定温度时，其分子间的相互作用力减弱，玻璃逐渐软化，此时可以进行塑形、切割、焊接等操作。
热熔玻璃工艺的温度范围一般在600℃至800℃之间，具体温度根据玻璃种类和厚度而定。
热熔玻璃工艺原理主要包括以下几个方面：1. 玻璃软化：玻璃在加热过程中，分子运动加剧，分子间的相互作用力减弱，导致玻璃软化。
2. 塑形：在玻璃软化过程中，通过模具、手工等手段对玻璃进行塑形，形成所需形状。
3. 切割：在玻璃软化过程中，利用切割工具将玻璃切割成所需尺寸。
4. 焊接：将两块或多块玻璃加热至软化状态，使其熔接在一起，形成整体。
二、热熔玻璃工艺流程热熔玻璃工艺流程主要包括以下步骤：1. 玻璃原料准备：根据产品需求，选择合适的玻璃原料，如石英砂、硼砂、硼酸等。
2. 玻璃熔制：将玻璃原料放入炉中熔化，形成玻璃液。
3. 玻璃成型：将熔融的玻璃液倒入模具中，冷却后形成玻璃板。
4. 玻璃切割：将玻璃板切割成所需尺寸。
5. 玻璃软化：将切割好的玻璃加热至软化状态。
6. 玻璃塑形：在软化状态下，通过模具、手工等手段对玻璃进行塑形。
7. 玻璃切割：将塑形后的玻璃切割成所需尺寸。
8. 玻璃焊接：将两块或多块玻璃加热至软化状态，使其熔接在一起。
9. 玻璃冷却：将焊接好的玻璃冷却至室温，形成最终产品。
三、热熔玻璃工艺应用领域热熔玻璃工艺具有独特的艺术性和实用性，广泛应用于以下领域：1. 建筑领域：热熔玻璃工艺可用于制作玻璃幕墙、玻璃窗、玻璃门、玻璃屋顶等建筑玻璃制品。
2. 家居领域：热熔玻璃工艺可用于制作玻璃家具、玻璃餐具、玻璃工艺品等家居用品。
3. 装饰领域：热熔玻璃工艺可用于制作玻璃壁画、玻璃挂件、玻璃饰品等装饰品。
4. 艺术领域：热熔玻璃工艺可用于制作玻璃雕塑、玻璃装置等艺术作品。
5. 照明领域：热熔玻璃工艺可用于制作玻璃灯具、玻璃装饰灯等照明产品。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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).
4、百分之一天平(也可用千分之一天平),一台.
5、坩埚钳,石棉手套.
6、浇注玻璃样品的模具.
7、退火用马弗炉(附控温仪表).
8、化工原料:石英砂(SiO
2),纯碱(Na
2
CO
3
).碳酸钙(CaCO
3
),碳酸镁(MgCO
3
),
氢氧化铝[A1(OH)
3
]等
四、实验步骤
(一)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入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 1 给出两种易熔的 Na2O—B2O3—SiO2 系统玻璃配方。
玻璃成分确定后, 为了选择合适的高温炉和便于观察熔制现象. 应当估计一下熔制温度。
对于玻璃形成到砂粒消失这一阶段的熔制温度,可按 M.Volf 提出的熔化速
度常数公式进行估算,即: τ=
SiO2+Al2O3
Na2O+K2O+12B203
根据τ与熔化温度的关系(表 2),可大致确定该玻璃的熔制温度。
（三）玻璃原料的选择
在玻璃生产中选择原料是一件重要的工作, 不同玻璃制品对原料的要
求不尽相同, 但有些共同原则. ①原料质量应符合技术要求, 原科的品位高, 化学成分稳定, 水分稳定, 颗粒组成均匀, 着色矿物(主要是Fe2O0)和难熔矿物(主要是铬铁矿物)要少,便于调整玻璃成分. ②适于熔化和澄清. ③对耐火材料的侵蚀小.。
玻璃熔制实验所需的原料一般分为工业矿物原料和化工原料.在研制一种新玻璃品种时,为了排除原料中的杂质对玻璃成分波动的影响,尽快找到合适的配方,一般都采用化工原料(化学纯或分析纯,也有用光谱纯)来做实验.本实验选用化工原料。
当实验室研究完成, 用化工原料熔制出的新型玻璃已满足各种性能要求时, 就要考虑进入中试和工业性实验. 为了适应工业性生产的需要, 需采用工业矿物原料进行熔制实验观察带入杂质以后对玻璃有何影响,为正式投产提供第一手资料.
(四) 配料计算
根据玻璃成分和所用原料的化学成分(表 3 为示例)就可以进行配合料的计算. 在计算时, 应认为原料中的气体物质在加热过程中全部分解逸出, 而其分解后的氧化物全部转入玻璃成分中.此外,还须考虑各种因素对玻璃成分的影响.如某些氧化物的挥发,飞损等。
.
由于计算每批原料量时,要根据坩埚大小或欲制得玻璃的量(考虑各性能测试所需数量) 来确定,本实验以制得 100g 玻璃液来计算各种原料的用量,在计算每种原料的用量时，要求计算到小数点后二位。
①、为保证配料的准确性,首先将实验用原料干燥或预先测定含水量。
②、根据配料单称取各种原料(精确到 0.01)。
③、将粉状原料充分混合成均匀的配合料是保证熔融玻璃液质量的先决条件.为了使混合容易均匀及防止配合料分层和飞料,先将配合料中难
熔原料如石英砂等先置入研钵中(配料量大时使用球磨罐),建议先加入 4%的水分喷湿砂子,然后加助熔的纯碱等,预混合 10 一 15min,再将其他原
料加入混合均匀.如能将配合料粒化后再熔化,效果更好.
由于本实验为小型实验, 配合料量甚小, 只能在研钵中研磨混合, 所以不考虑加水混合.
(六)、熔制操作
①、检查电源线路。
②、把每种配合料分别装入三只高铝坩埚中.。
为防止坩埚意外破裂造成电炉损坏, 可在浅的耐火匣钵底部中垫以 Al2O3 粉, 再将坩埚放入匣钵中, 然后推入电炉的炉膛. 给电炉通电, 以 4—6℃/min 的升温速度升温到 900℃.这种加料方法称为"常温加料法" 。
③、在科研和生产中,玻璃熔制一般多采用"高温加料法" .即先将空坩埚放入电炉内, 给电炉通电,以 4—6℃/min 的升温速度升温到加料温度(即 900℃)后,再将配合料装入坩埚,保温 0.5h. 为了得到较多的玻璃料(样品),必须在此温度下多次加料,以充分利用坩埚的容积或减少配合料
中低熔点物料的挥发.
④、最后一次加料并保温 lh 后,从炉中取出两种配合料的坩埚各一只,放入已经加热到 500 一 600℃马弗炉中退火.
⑤、以 3℃/min 升温速度,继续升温到 1200℃,保温 lh,从炉中取出两种配合料的坩埚各一只放入马弗炉中退火.
⑥、以 3℃/min 升温速度,继续升温到 1300℃,保温 2h.。
玻璃保温温度和保温时间因玻璃配方不同而异, 本实验的熔制温度在 1300 一1450℃之内,保温 2—3h,使玻璃液完成均化和澄清过程.对于硼酸酐等类含有高温下产气物质的配合料,则升温速度要降低,以防物料溢出.。
对于未知熔制温度的新配方玻璃的熔制,可以根据有关文献初步确定
玻璃的熔制温度. 实验中可在此温度上下约 100℃的范围内, 每隔20—30℃各取出一只坩埚, 据此确定玻璃的熔制温度和保温时间.。
⑦、保温结束后,从炉中取出最后两种配合料的坩埚各一只,放入退火炉中退火,关上退火炉门,保温 10min,断电,让其自然冷却. 在实验室中,玻璃的成型一般采用"模型浇注法"或"破埚法" .在完成上述的熔制后, 连同坩埚一起冷却并退火,冷却后再除去坩埚,得到所需要的试样是"破埚法" .将完成熔制的高温玻璃液,倾注入经预热过的金属或耐火材料模具中,然
后立即置入预热至 500— 600℃的马弗炉中,按一定的温度制度缓慢降温则是"模型浇注法" .浇铸成一定形状的玻璃可以作理化性能和工艺性能测试用的样品。
⑧、将最后的坩埚从硅碳棒电炉中取出之后, 将电炉的通电电流调至最小, 关闭控制器电源,再拉闸停电,让电炉自然降温。
五、注意事项
玻璃熔制过程中，密切注意炉温变化，实验完毕先关闭电源开关。
六、观察现象和结论
七、思考题
（1）玻璃熔制过程中各个阶段有哪些物理化学工程？（2）在澄清过程中可见气泡的排除有哪些方式？。