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玻璃的原料构成
玻璃原料比较复杂,按其作用可分为主要原料与辅助原料。主要原料构成玻璃的主体并确定玻璃的主要物理化学性质,辅助原料赋予玻璃特殊性质和给生产工艺带来方便。
玻璃的主要原料
1、硅砂或硼砂。硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼,它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体,决定了玻璃的主要性质,相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。
2、纯碱或芒硝。纯碱和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠,它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐,起了助熔作用,使玻璃易于成型。但如含量过多,将使玻璃热膨胀率增大,抗拉度下降。
3、石灰石、白云石、长石等。石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙,增强玻璃化学稳定性和机械强度,但含量过多使玻璃析晶和降低耐热性。白云石作为引入氧化镁的原料,能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。长石作为引入氧化铝的原料,它可以控制熔化温度,同时也可提高耐久性。此外,长石还可提供氧化钾成分,提高玻璃的热膨胀性能。
4、碎玻璃。一般来说,制造玻璃时不是全部用新原料,而是掺入15%——30%的碎玻璃,以降低玻璃熔化温度。
玻璃的辅助原料
1、脱色剂。原料中的杂质如铁的氧化物会给玻璃带来色泽,常用纯碱、碳酸钠、氧化钴、氧化镍等作脱色剂,它们在玻璃中呈现与原来颜色的补色,使玻璃变成无色。此外,还有与着色杂质能形成浅色化合物的减色剂,如碳酸钠能与氧化铁氧化成二氧化二铁,使玻璃由绿色变黄色。
2、着色剂。某些金属氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃着色。如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色,氧化锰能呈现紫色,氧化钴能呈现蓝色,氧化镍能呈现棕色,氧化铜和氧化铬能呈现绿色等。
3、澄清剂。澄清剂能降低玻璃熔液的粘度,使化学反应所产生的气泡,易于逸出而澄清。常用的澄清剂有白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等。
4、乳浊剂。乳浊剂能使玻璃变成乳白色半透明体。常用乳浊剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。它们能形成0.1——1.0μm的颗粒,悬浮于玻璃中,使玻璃乳浊化。
玻璃的生产工艺及生产流程
玻璃的生产工艺
1、原料预加工。将块状原料(石英砂、纯碱、石灰石、长石等)粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。
2、配合料制备。根据产品的不同,配合料的组成略有区别。例如普通浮法玻璃的配合料(按照1重量箱即50公斤计算),需要消耗石英砂33.55公斤、石灰石2.96公斤、白云石8.57公斤、纯碱11.39公斤、芒硝0.55公斤、长石3.45公斤、碳粉0.03公斤等。
3、熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温(1550-1600度)加热,使之形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃。
4、成型。将液态玻璃加工成所要求形状的制品,如平板玻璃、各种器皿等。
5、热处理。通过退火、淬火等工艺,消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态。
浮法玻璃生产线流程图
普通平板玻璃与浮法玻璃的区别
普通平板玻璃与浮法玻璃都是平板玻璃,区别在于生产工艺、品质上不同。
1、生产工艺方面。普通平板玻璃是将原料按一定比例配制,经熔窑高温熔融,通过垂直引上法或平拉法、压延法生产出来的透明无色的平板玻璃。浮法玻璃是将原料按一定比例配制,经熔窑高温熔融,玻璃液从池窑连续流出并浮在金属液面上,摊成厚度均匀平整、经火抛光的玻璃带,冷却硬化后脱离金属液,再经退火切割而成的透明无色平板玻璃。
2、品质方面。普通平板玻璃按外观质量分为优等品、一等品、合格品三类;按厚度分为2、3、4、5、6mm等厚度。普通玻璃呈现翠绿色,易碎、透明度不高,雨淋暴晒下易老化变形 。浮法玻璃按外观质量分为优等品、一等品、合格品三类;按厚度分为2、3、4、5、6、8、10、12、15、19mm等厚度。浮法玻璃表面平滑无波纹,透视性佳,具有一定韧性。
浮法玻璃的生产工艺
以国内普通的日熔化量600吨的生产线为例,介绍浮法玻璃的制造流程。
浮法玻璃是在锡槽中制造。整个生产线长度约有500米,每天可生产550到600吨的玻璃,相当于3米宽、3毫米厚、长度约25公里的玻璃带。一旦开始生产,便是每天24小时不间断,直到大约8-10年之后才会停炉维修。浮法生产是当今平板玻璃主要的生产方式,其流程可分为以下五个阶段:
1、原料的混成。浮法玻璃的主要原料成份有:73%的二氧化硅、13%的碳酸钠、9%的氧化钙及4%的镁等。这些原料依照比例混合,再加入回收的碎玻璃小颗粒。
2、原料的熔融。将调配好的原料经过一个混合仓后再进入一个有5个仓室的窑炉中加热,约1550摄氏度时成为玻璃熔液。
3、玻璃成型。玻璃熔液流入锡槽且浮在熔化的金属锡液之上,此时温度约1000摄氏度。在锡液上的玻璃熔液形成宽3.66米、厚度介于 3mm至19mm的玻璃带。因为玻璃与锡有极不相同的粘稠性,所以浮在上方的玻璃熔液与下方的锡液不会混合在一起,并且形成非常平整的接触面。
4、玻璃熔液的冷却。玻璃带在离开锡槽时温度约600摄氏度,之后进入退火室或连续式缓冷窑,将玻璃的温度渐渐降低至50摄氏度。由此徐冷方式生产的玻璃也称为退火玻璃。
5、裁切和储存。徐冷之后的玻璃经过数阶段的品质检查,之后再裁切成不同的尺寸,进行包装入库,储存或运输。
玻璃的生产工艺流程图
资料来源:《浮法玻璃工艺》