二次气泡,即: BaO2→Ba0+1/2O2 硅酸盐阶段形成的BaSiO,在温度高于1200℃时会分解 BaSiO:>1x0Ba0+SiO2 若炉气中有C02,则会有下列反应: BaO+C02→BaC0 当冷至1200℃,BaC0,又会发生分解,生成C02即为二次气泡。 BaCO3-1200Ba0+CO2 C受侵蚀耐火材料内小气泡的成核作用而引起的二次气泡 重钡光学玻璃在熔制后期易产生二次气泡的原因之一是因为耐火 材料受玻璃液侵蚀而使其中空隙变成很多核泡,玻璃液中的过饱和气体 进入核泡而变大。 D溶解气体的析出 气体的溶解度一般随温度的降低而升高,因而冷却后的玻璃液若再 次升温则将放出气体。 E电化学反应引起的二次气泡 由于在玻璃液中产生的电动势,特别是使用的铂质器件和玻璃液的 界面上产生的电动势,其带电离子向电极方向迁移,能引起O2气泡的 产生。 纵观玻璃熔制全过程,其实质:一是把配合料熔制成玻璃液:二是 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 黏度。 5.1.6影响玻璃熔制的工艺因素 玻璃生产中的熔窑熔化量、熔化率、熔化耗热量、窑的侵蚀、产品 产质量、产品成本等与熔制过程的状况密切相关,因此研究影响玻璃熔 制过程的各种工艺因素具有重要意义。 5.1.6.1波璃化学组成 组成对熔制速率有决定性影响。化学组成不同,熔化温度亦不同。 对硅酸盐熔体来说,组成中碱金属氧化物和碱土金属氧化物(助熔剂) 总量对二氧化硅(难熔物)的比值愈高,则愈易熔化。 16
5.1.6.2配合料的物型状态 A原料的选择 组成配合料的原料不同,则会在不同程度上影响配合料分层、挥发 量、熔化温度等。因此,必须合理选择化学组成、矿物组成稳定的原料。 同时,要考虑原料含有适当水分和少量杂质,以保证熔制的熔体符合成 型要求。 B配合料的颗粒组成 石英砂、白云石、纯碱、芒硝等原料的颗粒度及各种原料的颗粒比, 构成配合料颗粒组成。它影响熔化阶段的熔融速率和熔融时间。颗粒比 表面积愈大,反应速率愈快。影响最大的是石英的颗粒度,其次是白云 石、纯碱、芒硝的颗粒度。粒度增大,熔融时间加长。 C配合料中碎玻璃的引入量 碎玻璃的加入可以促进熔化,其添加量与粒度对熔化速率有较大影 响。粒度太细对配合料熔化不利,会延长熔休去除可见气泡的时间。碎 玻璃太多也不利于熔化。 D配合料的均匀度 配合料混合是否均匀对熔体质量与熔制速率有极大关系。配合料的 颗粒组成、润湿、矿物原料化学组成的稳定程度,配合料混合过程是否 合理以及配合料在输送贮存过程中,是否因振动而分层,都影响配合料 均匀性,对熔制有直接影响。若将配合料预先粒化、烧结、压块,会加 速熔化过程 5.1.6.3加料方式 加料是重要的工艺环节之一,加料方式影响熔化速率,熔化区的温 度,液状态和液血高度的稳定,从而影响产量和产品质量。一般配合 料和碎玻璃预先掺和。加入窑内配合料层的厚度,在很大程度上影响到 配合料的熔化速率和池窑的生产能力,薄层加料(料层厚度<50mm)料 在上层,由辐射和对流获得热量和从下层由玻璃液通过热传导取得热 量,配合料中各组分容易保持分布均匀,使硅酸盐形成和玻璃形成速率 增加。且由于料层薄,有利于气泡排除,缩短澄清时间。薄层加料还能 使未熔化的配合料颗粒不会潜入深层,这时表面形成的玻璃液比它邻近 17
和下面的玻璃液温度低,可改变玻璃液流方向,减少或消灭向池壁的表 面流,对减少窑体的侵蚀、保证玻璃液的质量和提高池窑的生产能力极 为有利。配合料和碎玻璃也可不预先摻和而同时按比例加入,把碎玻璃 垫在配合料层下面一起送入窑中。处于配合料下血的碎玻璃先沉入玻璃 液中熔化,而配合料则处于玻璃液面上,经受火焰热辐射作用,逐渐熔 化。这种加料方法,可增加配合料表面的受热面积,强化玻璃的熔融过 程,能使未起反应的砂粒,不致沉入玻璃液中,消除玻璃液中出现的配 合料结石现象,从而能够保证得到质量较好的玻璃。 5.1.6.4熔容熔制制度 熔窑的熔制制度是彬响玻璃熔制最重要的因素,包括:熔制温度制 度、熔窑气氛性质和压力制度以及熔体液面状态等, A熔制温度制度 合理的温度制度是影响玻璃溶制过程的最重要的因素。整个熔制过 程中温度是最基本的条件。 (1)熔化温度。主要根据玻璃和配合料的组成来确定:澄清、均 化和冷却温度,则根据玻璃液在各阶段所需的黏度来进行确定。温度越 高,硅酸盐反应越强烈,石英颗粒的溶解越快,玻璃液的去泡、均化也 越易。因此,提高熔化温度是强化熔制,提高熔窑生产能力的有效措施, 但必须注意,随温度升高,耐火材料侵蚀加快,燃料消耗量大幅度提高。 (2)玻璃形成阶段的温度。根据熔化速率常数K,及相应的熔化温 度估算。 (3)澄清温度。通常采用黏度为107-10Pas时的温度。 一般光学玻璃澄清温度可用下列公式计算: T0=1400+wA·BA十w阳·BB十 (5-14) 式中T。一澄清温度(指玻璃表面温度): wa、阳一氧化物A、B…在玻璃中的质量分数,%: BA、BB 一各氧化物的温度系数。 例如,某光学玻璃的成分为Si052.5%,Pb037%,Rz09.9%,其 澄清温度为T6=1400+52.5×5-37×3.5-9.9×11=1424℃,而实际所用 澄清温度为1420℃,与计算值相近。曾有学者对40种光学玻璃进行了