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小木虫论坛-学术科研互动平台» 网络生活区» 有奖问答 » 有奖问答中转子版 » 各类玻璃的熔制温度???急!!!
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dullrobber

至尊木虫 (职业作家)

快乐家族的特种玻璃先锋
配合料经高温加热熔融成合乎成型要求的玻璃液的过程称为玻璃的熔制过程。玻璃熔制是玻璃生产的重要环节之一，在生产中影响产量，质量的缺陷如气泡，结石，条纹等往往是因熔制不当造成的。
玻璃的熔制是一个十分复杂的过程，它包括一系列的物理变化，如配合料的脱水，晶型的转化，组分的挥发；包括一系列的化学变化，如结合水的排除，碳酸盐的分解，硅酸盐的形成；还包括一系列的物理化学变化，如共熔体的生成，固态料的溶解，玻璃液与耐火材料间的作用等。
从加热配合料到熔制成玻璃，常分为如下五个阶段：
（1）硅酸盐形成阶段 配合料中的各组分在加热过程中经过了一系列的物理和化学变化,结束了主要的反应过程，大部分气态产物逸散，配合料变成了由硅酸盐和石英砂组成的烧结物，对普通钠钙硅玻璃而言，这一阶段在800—900℃结束。
（2）玻璃形成阶段 继续加热时，烧结物开始熔融，原已形成的硅酸盐与石英砂相互扩散并溶解，直到再没有末起反应的配合料颗粒，烧结物变成了透明体。但玻璃液带有大量气泡，条纹，在化学成分上是不均匀的。对普通的钠钙硅玻璃而言，此阶段结束于1200℃。
（3）玻璃液澄清阶段 继续加热时，玻璃液的粘度降低，玻璃液中的气泡逸出，直至气泡全部排除。普通钠钙硅玻璃在1400—1500℃结束这一阶段。
（4）玻璃液均化阶段 当玻璃液长期处于高温下时，其化学组成逐渐趋向均匀，玻璃液中的条纹由于扩散，溶解而消除。普通钠钙硅玻璃的均化温度低于澄清温度。
（5）玻璃液冷却阶段 将已澄清并均化的玻璃液降温，使具有成型所需要的粘度。
1．硅酸盐的形成
  以普通瓶罐玻璃为例，加热过程中的反应大致如下；
吸附水与结晶水的排除
            吸附水的排除                         100—120℃
            Na2SO4.10H2O→Na2SO4+10H2O↑
复盐的形成  MgCO3+NaCO3→Mg N a (CO3)2         300℃
            CaCO3+NaCO3→Ca N a (CO3)2           400℃
多晶转变    斜方晶型→单斜晶型                  235-239℃
            方石英→石英                        575℃
碳酸盐分解  MgCO3  MgO+CO2                   300℃
            CaCO3→CaO+CO2                    420-915℃
固相反应    Na2SO3+C→Na2S+CO2↑              400-500℃
硅酸盐形成 Mg N a (CO3)2+SiO2→MgSiO3+Na2SiO3+2CO2↑
                                                 340-620℃
           Ca N a (CO3)2+SiO2→CaSiO3+Na2SiO3+2CO2↑
                                                 585-900℃
           MgCO3+ SiO2→MgSiO3 +CO2↑          450-700℃
           CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑          600-920℃
           NaCO3+SiO2→NaSiO3+CO2 ↑         700-900℃
           Mg O+ SiO2→MgSiO3                 980-1150℃
           C a O+ S iO2→C aSiO3                 1010-1150℃
           C aSiO3+ M g S iO3→C aSiO3.MgSiO3    600-1280℃
低共熔物形成 Na2SO3-Na2S                         740℃
             Na2SO3-N a 2 CO3                     795℃
             Na2SO3-Na2SiO3                      865℃
             NaCO3-NaS                            756℃
             NaCO3-Ca N a (CO3)2                   780℃
             末起反应的NaCO3→熔融               855℃
             末起反应的NaSO3→熔融               885℃
  石英颗粒，低共熔物，硅酸盐熔融                1200-1300℃
试验表明，配合料组成越复杂，熔融的速度就越快。如NaCO3-CaCO3-MgCO3-SiO2四组分的配合料比NaCO3-CaCO3- SiO2三组分的配合料熔融速度快，所需温度也低。
在用池窑熔制玻璃时，配合料直接加在高温区，反应在约1350℃的高温下在3-5分钟内完成，反应非常迅速，基本上是在固体状态下进行的。
2．玻璃的形成
在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠，硅酸钙及反应剩余的大量硅砂在继续提高温度时它们相互溶解和扩散，由不透明的半熔烧结物转为透明的玻璃液。由于石英砂粒的溶解和扩散速度比之各种硅酸盐的溶扩速度慢得多，所以玻璃形成阶段的速度实际上取决于石英砂粒的溶扩速度。
石英砂粒的溶扩过程分为两步，首先是砂粒表面发生溶解，而后溶解的SiO2向外扩散，两者的速度是不同的，其中扩散速度最慢。所以石英砂粒的溶解速度决定于扩散速度。
随着石英砂粒的逐渐溶解，溶融物中的SiO2含量越来越高，玻璃液的粘度也随着增加。此时，扩散就越难进行，这导致石英砂的溶解速度减慢。由上可知，石英砂粒的溶解速度不仅与粘度和温度有关，而且与砂粒表层SiO2和熔体中SiO2的浓度差有关
除SiO2与各种硅酸盐之间的扩散外，各硅酸盐之间也相互进行扩散，这些扩散过程有利于SiO2更好地溶解，也有利于不同区域的硅酸盐形成相对均匀的玻璃液。
与硅酸盐形成过程相比，玻璃形成过程要慢得多。以平板玻璃熔制为例，从硅酸盐形成开始到玻璃形成阶段结束共需要32分钟，其中硅酸盐形成仅需3-4分钟，面玻璃形成却需要28-32分钟。当然，硅酸盐形成和玻璃形成的两个阶段没有明显的界限，在硅酸盐形成阶段结束之前，玻璃形成阶段即已开始。
为了加速石英砂粒的溶解速度，除选用颗粒小，有棱角状的石英砂外，可适量引入助溶剂，也可适当提高熔制温度。在1150-1450℃的温度区间，溶化温度提高50℃，石英砂的溶解速度就提高50%。这是因为温度提高，玻璃液粘度降低，SiO2的扩散速度加快，从而加速了玻璃的形成。
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11楼2007-11-10 22:04:16
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