无机非金属材料工艺学课程设计.doc

无机非金属材料工艺学课程设计目录1玻璃制备工艺.2 1.1 玻璃原料的具体计算.2 1.2. 玻璃制备工艺流程图.7 1.2.1 玻璃原料.7 1.2.2 燃料.10 1.2.3 破粉碎系统的选择.10 1.2.4 设备的选择.11 1.2.5 配合料的制备.11 1.2.6玻璃的熔制.14 1.3 玻璃成型.162陶瓷配料具体计算.20 设计题目1、某玻璃厂的一种玻璃配料工艺参数与所设数据如下：纯碱挥散率 2.95%； 玻璃获得率 82.5%； 碎玻璃掺入率 20%； 萤石含率 0.85%；芒硝含率 15%； 煤粉含率 4.7%； 计算基础 100Kg玻璃液； 计算精度 0.01。设有30%的CaF2与SiO2反应，生成SiF4而挥发，SiO2的摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08。玻璃的设计成分见表1，各种原料的化学成分见表2。表1 玻璃的成分设计（质量%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OSO3总计72.42.100.26.44.214.50.2100表2 各种原料的化学成分（%）原料含水量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2ONa2SO4CaF2C硅砂4.588.56.320.340.440.163.66砂岩1.898.760.560.100.140.020.19菱镁石1.940.290.420.7146.29白云石0.30.690.150.1334.3720.47纯碱1.857.94芒硝4.21.100.290.120.500.3741.4795.03萤石24.622.080.4351.5670.08煤粉84.11根据已知条件，（1）试设计合适的原料配量表。（2）画出玻璃制备工艺流程图，并简要叙述各环节主要工艺参数与注意事项。1.1 解：玻璃具体计算如下：1.1.1 萤石用量的计算 根据玻璃获得率得原料总量为：1000.825=121.21 kg 设萤石用量为x kg,根据萤石含率得 0.85%=0.7008x100%121.21 x=1.47 kg 由表2可知：1.47kg萤石引入的氧化物量分别为 SiO2 1.4724.62%-0.12=0.24 kg Al2O3 1.472.08%=0.03 kg Fe2O3 1.470.43%=0.01 kg CaO 1.4751.56%=0.76 kg -SiO2 =-0.12 kg上式中的-SiO2是SiO2的挥发量，按下式计算： SiO2 + 2CaF2 = SiF4 + 2CaO设有30%的CaF2与 SiO2反应，生成SiF4而挥发，设SiO2的挥发量为x kg, SiO2摩尔量为60.09，CaF2的摩尔量为78.08，则 x=60.091.47kg70.08%30%/(278.08)=0.12 kg1.1.2纯碱和芒硝的用量计算 ： 设芒硝引入量为x kg,根据芒硝含率得下式0.4147x/14.5=15% x=5.24 kg芒硝引入的各氧化物量见表3表3 由芒硝引入的各氧化物量（kg）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O0.06 0.020.010.030.022.18煤粉用量计算： 设煤粉用量为x kg，根据煤粉含率得84.11%x/(6.2995.03%)=4.7% x=0.33 kg1.1.3硅砂和砂岩用量的计算 ：设硅砂用量为x kg，砂岩用量为y kg，则 88.5%x+98.76%y=72.4-0.24-0.06=72.1 6.32%x+.56%y=2.10-0.03-0.02=2.05 得：x=28.21 kg y=47.73 kg表4 由硅砂和砂岩引入的各氧化物量（kg）原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O硅砂24.971.780.100.120.051.03砂岩47.140.270.050.070.010.091.1.4白云石和菱镁石用量的计算 ： 设白云石用量为x kg，菱镁石用量为y kg，则34.37%x+0.71%y=6.4-0.76-0.03-0.12-0.07=5.42 20.47%x+46029%y=4.2-0.02-0.05-0.01=4.12 得x=15.73 kg y=1.94 kg由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见表5表5 由白云石和菱镁石引入的各氧化物量（kg）原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO白云石0.120.020.025.413.22菱镁石0.040.010.010.010.901.1.5校正纯碱用量和挥发量 ：设纯碱理论用量为x kg，挥发量为y kg，则 59.74% x=14.5-2.18-1.03-0.09=11.2 x=19.33 kgy(19.33+y)=2.95% y=0.59 kg1.1.6校正硅砂和砂岩用量 : 设硅砂用量为x kg，砂岩用量为y kg，则85.5% x+98.76% y= 72.4-0.24-0.06-0.12-0.04 =71.945.17% x+0.56% y= 2.10-0.03-0.02-0.02-0.01 = 2.02得 x=27.62 kg，y= 48.93 kg 表6 校正后硅砂和砂岩引入的个氧化物的量（kg）如下：原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O硅砂24.441.750.090.120.041.01砂岩48.320.270.050.070.010.091.1.7换算单的计算已知条件，碎玻璃参入率为20%，各种原料含水率见表2，配合料含水量为5 %，混合机容量为1200 kg干基。计算如下：1200kg中硅砂的干基用量为： 1200-（120020%） 27.62 % = 219.94 kg 硅砂的湿基用量=219.94 /（1-4.5%）= 230.30 kg 同理计算其他原料用量 1.1.8把上述计算结果汇总成原料用量表 （表7） 表7 原料用量表 原料用量（kg）（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OSO3含水量干基湿基硅砂27.6222.9124.441.750.090.120.041.014.5219.94230.30砂岩48.9340.5948.320.270.050.070.010.091.8389.66396.80白云石15.7313.050.120.020.025.413.220.3125.28125.66菱镁石1.941.610.040.010.010.010.9015.4615.46纯碱19.3316.0411.21.8153.98156.80纯碱挥发量0.59芒硝5.244.350.060.020.010.030.022.184.243.4945.40萤石1.471.220.240.030.010.7611.7111.71煤粉0.280.232.212.21合计121.1310073.222.100.196.404.1914.480.2961.73984.34碎玻璃240总计1224.34 玻璃的获得率=100 121.13100% = 82.6%根据要求配合料的水分为5% 则加水量的计算：加水量= （粉料干基（15%）粉料湿基 =（1200240）95%984.34 = 26.19 kg1.2玻璃制备工艺流程图砂岩 硅砂 菱镁石 白云石 萤石 纯碱 芒硝 煤粉 碎玻璃称量、混合 输送 窑头料仓投料机燃料横火焰窑炉熔化电磁振动给料机流液道闸阀 电子秤氢气站锡槽成型窑头碎玻璃仓过渡辊台 提升机退火窑 电磁振动给料机玻璃应力仪冷端碎玻璃仓横切、纵切 碎玻璃皮带机掰边机 玻璃边搅碎机 落板装置锤式破碎机 装箱 叉车入库1.2.1玻璃原料 用于制备玻璃配合料的各种物质，统称为玻璃原料。根据用量、生产工艺和作用的不同，玻璃原料分为主要原料和辅助原料两大类1.2.1.1主要原料主要原料指在玻璃中引入SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、K2O等各种氧化物的原料他，他们提供了玻璃的主要组分1.2.1.1.1引入二氧化硅（SiO2）的原料 二氧化硅（SiO2）是形成玻璃的最主要成分，它以硅氧四面体的结构组成不规则的连续的网状结构，从而形成玻璃的“骨架”因此又称为玻璃形成体氧化物。二氧化硅（SiO2）本身就可以形成玻璃，即石英玻璃。引入二氧化硅可以提高玻璃熔制的温度、粘度、化学稳定性、热稳定性、硬度和机械强度，但同时又降低了玻璃的热胀系数和密度。二氧化硅的缺点是熔点高、粘度大，导致玻璃的融化、澄清和均化困难，能耗增加。 直接引入二氧化硅（SiO2）的原料有硅砂、砂岩 硅砂石英砂的主要成分是SiO2，常含有：Al2O3、TiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、 K2O等杂质。高质量的石英砂含SiO2应在9999.8%（mass%，在本章中如无特别指明，以后成分均指质量分数）以上。Al2O3、MgO、CaO、Na2O、 K2O是一般玻璃的组成氧化物，Na2O、 K2O、CaO和一定含量以下的Al2O3、MgO对玻璃的质量并无影响，是无害杂质。特别是Na2O、 K2O还可以代替一部分价格较贵的纯碱，但它们的含量应当稳定。一级的石英砂，Al2O3的含量不大于0.3%。Fe2O3、Cr2O3、V2O5、TiO2能使玻璃着色，降低玻璃的透明度，是有害杂质。一般来说，易于熔制的软质玻璃、铅玻璃，石英砂的颗粒可以粗些；硼硅酸盐、铝硅酸盐、低碱玻璃，石英砂的颗粒应当细一些；池炉用石英砂稍粗一些；坩埚炉用石英砂则稍细一些。通过生产实践，认为池炉熔制的石英砂最适宜的颗粒尺寸一般为0.15mm0.8mm之间。而0.25mm0.5mm的颗粒不应少于90%，0.1mm以下的颗粒不超过5%。采用湿法配合料粒化或制块时，可以采用更细的石英砂。矿物组成也是衡量石英砂质量的一项指标，它与确定矿源和选择石英砂精选的方法有关。石英砂中磁铁矿，褐铁矿，钛铁矿，铬铁矿是有害杂质。蓝晶石、硅线石等，熔点高，化学性质稳定，难以熔化，在熔制时容易形成疙瘩、条纹和结石。 优质的石英砂不需要经过破碎粉碎处理，成本较低，是理想的玻璃原料。含有害杂质较多的砂，不经富选除铁，不宜采用。 砂岩砂岩是石英砂在高压作用下，由胶结物胶结而成的矿岩。根据胶结物的不同，有二氧化硅（硅胶）胶结的砂岩，粘土胶结的砂岩，石膏胶结的砂岩等。砂岩的化学成分不仅取决于石英颗粒，而且与胶结物的性质和含量有关。如二氧化硅胶结的砂岩，纯度较高，而粘土胶结的砂岩则Al2O3含量较高。一般说来，砂岩所含的杂质较少，而且稳定。其质量要求是含SiO298%以上，含Fe2O3不大于0.2%。砂岩的硬度高，近于莫氏七级，开采比石英砂复杂，而且一般需经过破碎、粉碎、过筛等加工处理(有时还要经过锻烧再进行破碎，粉碎处理)，因而成本比石英砂高。粉碎后的砂岩通常称为石英粉。1.2.1.1.2引入Na2O的原料 纯碱纯碱是微细粉末，易溶于水，是一种含杂质少的工业产品，主要杂志有NaCl(不大于1%)。易潮解、结块，它的含水量通常波动在9%-10%之间，应储存在通风干燥的库房内。 芒硝有无水芒硝和含水芒硝两类。使用芒硝不仅可以代替碱，而且又是常用的澄清剂，为降低芒硝的分解温度常加入还原剂（主要为碳粉、煤粉等）。使用芒硝也有如下缺点：热耗大、对耐火材料的侵蚀大，易产生芒硝泡，当还原剂使用过多时，Fe2O3还原成FeS，而是玻璃呈棕色。1.2.1.1.3引入MgO的原料 白云石白云石又叫苦灰石，是碳酸钙和碳酸镁的复盐，分子式为CaCO3MgCO3，理论上含MgO21.9%，CaO30.4%，C0247.7%。一般为白色或淡灰色，含铁杂质多时，呈黄色或褐色，比重2.82.95，硬度为3.54。白云石中常见的杂质是石英、方解石和黄铁矿。对白云石的质量要求：MgO50%, CaO32，Fe2O30.15%。白云石能吸水，应储存在干燥处。 菱镁矿菱镁矿，亦称菱苦土，为灰白色、淡红色或肉红色。它的主要成分是碳酸镁MgCO3，分子量84.39，理论上含MgO47.9%，CO252.1%。菱镁矿含Fe2O3较高，在用白云石引入MgO的量不足时，才使用菱镁矿。有时也使用沉淀碳酸镁来引入MgO，它与沉淀碳酸钙相似，优点是杂质较少，缺点是质轻，易飞扬，不易使配合料混合均匀。1.2.1.1.4引入Al2O3的原料Al2O3属于中间体氧化物，当玻璃中Na2O与Al2O3的分子比大于1时，形成铝氧四面体AlO4并与硅氧四面体SiO4组成连续的结构网。当Na2O与Al2O3的分子比小于1时，则形成铝氧八面体AlO6，为网络外体而处于硅氧结构网的空穴中。Al2O3能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，并有助于氟化物的乳浊。Al2O3能提高玻璃的粘度。绝大多数玻璃都引入1%3.5%的Al2O3，一般不超过8%10%。1.2.1.1.5碎玻璃使用碎玻璃时，要确定碎玻璃的粒度大小、用量、加入方法、合理的熔制制度，以保证玻璃的快速熔制与均化。当循环使用本厂碎玻璃时，要补充氧化物的挥发损失(主要是碱金属氧化物、氧化硼、氧化铅等)并调整料方，保持玻璃的成分不变。碎玻璃比例大时，还要补充澄清剂的用量。使用外来碎玻璃时，要进行清洗，选别，除去杂质，特别是用磁选法除去金属杂质。同时，必须取样，进行化学分析，根据其化学成分，进行配料。碎玻璃的粒度，没有严格的规定，但应当均匀一致。根据实践，如碎玻璃的粒度与配合料的其它原料的粒度相当，则纯碱将优先与碎玻璃反应，使石英砂溶解困难，整个熔制过程就要变慢变坏。碎玻璃的粒度，应当比其它原料的粒度大得多，这样有助于防止配合料分层，并使熔制加快。一般来说，碎玻璃粒度在220mm之间，熔制较快，但考虑到片状、块状、管状等碎玻璃加工处理等因素，通常采用2040mm的粒度。碎玻璃可预先与配合料中的其它原料均匀混合，也可以与配合料分别加入到熔炉中。在熔炉冷修点火时，常用碎玻璃预先装填熔化池，或在烤炉后开始投料时，先投入碎玻璃，使池炉大砖的表面上先涂上一层玻璃液，以减少配合料对耐火材料的侵蚀。坩埚炉更换新坩埚后，也常先投入碎玻璃，用于搪洗坩埚。1.2.1.2辅助原料 辅助原料是使玻璃获得某些必要的性质和调整熔制过程的原料其用量少但是作用很重要，根据作用不同分为澄清剂、氧化剂、还原剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂和助溶剂等 澄清剂玻璃配合料或玻璃熔体中加入一种高温下可以分解并放出气体以促进排除气泡的物质称为澄清剂。常用的澄清剂如下：三氧化二砷、三氧化二锑、硝酸盐、硫酸盐、卤化物、二氧化铈 氧化剂和还原剂在熔制玻璃时能释放出氧的物质称为氧化剂，反之则称为还原剂。 属于氧化剂的原料主要有硝酸盐、二氧化铈、五氧化二砷、五氧化二锑及硫酸盐等 属于还原剂的原料主要有碳（煤粉、焦炭粉、木屑）、酒石酸氢钠、氧化锡、二氧化锡、锡粉、酒石酸等 着色剂使玻璃着色的物质，称为玻璃的着色剂。着色剂的作用是使玻璃对光线产生选择性的吸收，呈现一定的颜色。根据着色剂在玻璃中的状态，可将着色剂分为离子着色剂、胶体着色剂和半导体化合物微晶着色剂。 脱色剂无色玻璃应当具有良好的透明度。但是由于原料质量和工艺的影响，可能会在玻璃带入铁、铬、钛、钒等杂质，从而呈现不希望出现的颜色，降低玻璃的透明度。为了减弱消减这些颜色而在配料中加入的物质称为脱色剂。根据脱色机理，脱色剂分为物理脱色剂和化学脱色剂：常用的物理脱色剂有铯 、二氧化锰、三氧化铬、稀土化合物常用的化学脱色剂有三氧化二砷、硫化钠、硝酸盐、氟化物、氯化物等 乳浊剂使玻璃产生不透明的乳白色的物质，称为乳浊剂。当熔制玻璃的温度降低时，乳浊剂呈10100nm的结晶或无定性的微粒析出，其折射率与周围玻璃基体不同，因反射，衍射作用使光线产生散射，从而使玻璃呈现不透明的乳浊状态。常用的乳浊剂有氟化物、磷酸盐、氧化锡、氧化锑、氧化砷及滑石等 助溶剂能够出金伯利熔制过程加速的原料称为助溶剂或加速剂。常用的助溶剂有氟化合物、硼化合物、含锂矿物、硝酸盐和钡化合物等1.2.2燃料采用烟煤或无烟煤以及氢气作为燃料1.2.3破粉碎系统的选择一般日用玻璃厂由于熔化量不大，常以粉料进厂，直接拆包把粉料送入粉料仓，因此原料车间不设原料的破粉碎。日熔化量大的平板玻璃厂，一般以块料进厂，则须设原料的破粉碎设备。原料的破粉碎系统可分为单系统、多系统与混合系统。单系统是指各种原料共用一个破碎、粉碎、筛分系统；多系统是指每一种原料单独使用一套。实际上，大中型厂大都采用混合系统，即把用量较多的原料组成多系统，而把用量较少、性质相近的原料组成单系统。1.2.4设备的选择不同的工艺流程对设备的选择也不尽相同，例如，采用排库或塔库的工艺流程时，前者的每种原料多使用单独称量，而后者使用集中称量。 原料的破碎与粉碎日熔化量较大的平板玻璃厂一般都是矿物原料块状进厂。为此，必须进行破碎与粉碎。根据矿物原料的块度、硬度和需要的粒度等来选择加工处理方法和相应的设备。要进行破粉碎的原料有砂岩、菱镁石、萤石、白云石等。砂岩是胶结致密、莫氏硬度为 7 的坚硬矿物。早先是把砂岩煅烧水淬后再进行破粉碎，由于劳动强度大、能耗高、生产率低而不再使用煅烧的方法，目前一般直接由破碎机破碎。采用的粗碎设备是各种型号的颚式破碎机，常用的有复摆式的颚式破碎机。可供选用的中碎与细碎的设备有反击式破碎机、锤式破碎机及对辊破碎机。颚式破碎机的构造简单、维修方便、机体坚固，能处理粒度范围大和硬度大的矿物。因此，至今它仍是广泛使用的粗碎设备。其不足之处是破碎比不大，一般为 4 6 。它不宜用于片状岩石和湿的塑性物料的破碎。反击式破碎机适宜对硬脆矿物进行中碎，具有破碎比大、效率高、电耗小、生产能力大、产物粒度均匀、构造简单等优点，其不足之处是板锤和反击板磨损大，须经常更换。它主要用来进行砂岩的中碎。对辊破碎机的优点是过粉碎的物料少，能破碎坚硬的物料，设备的磨损小，常用作中块砂岩的细碎设备。其缺点是入料粒度不能过大、产量偏低、噪声和震动大。锤式破碎机适于中等硬度物料的中、细碎，具有较高的粉碎比 ( 10 50 ) ，产品粒度较细、机体紧凑，但锤子的磨损较大。它主要用于白云石、菱镁石、萤石等原料的中细碎。 原料的筛分原料粉碎后都必须进行筛分。生产中常用的筛分设备主要有六角筛和机械振动筛两种。在小型厂常采用摇筛。六角筛适用于筛分砂岩、白云石、菱镁石、纯碱、芒硝等粉料，但不适用于含水量高的物料。其优点是运转平稳、密闭性好、振动小、噪声小，其缺点是筛面利用率仅为整个筛面的 1/ 6 ，因而产量低。目前大型厂都采用机械振动筛来筛分砂岩粉。机械振动筛主要用来筛分砂岩。其优点是筛分效率高、构造简单、维修方便、密闭性好，能分出多种粒级的物料，电耗低。其缺点是振动和噪声大。若筛与筛间分隔不当易蹦大颗粒。1.2.5配合料的制备1.2.5.1对配合料的质量要求保证配合料的质量要求是加速玻璃熔制和提高玻璃质量，防止产生缺陷的基本措施，对配合料的主要要求是： 构成配合料的各种原料均应有一定的粒度组成，即同一种原料以应有适宜的粒度，不同原料间保持一定的粒度比，以保证配合料的均匀度、玻璃液均匀度，提高混合质量，防止配合料的分层。 配合料中应有一定的水分，使水在石英颗粒原料表面上形成水膜，5%的纯碱和芒硝溶于水膜中，有助于加速熔化。 为了有利于玻璃液的澄清和均化配合料需有一定的气体率。 必须混合均匀，以保证玻璃液的均匀性。 选择适当的碎玻璃比率。 避免金属和其他杂质的混入。1.2.5.2配合料制备的工艺流程图纯碱萤石白云石芒硝菱镁石硅砂碎玻璃煤粉砂岩岩加水运输称量混合混合称量称量粉库粉库粉库粉库粉库粉库粉库粉库粉库筛分粉碎筛分筛分筛分粉碎粉碎粉碎粗碎干燥破碎选矿洗涤筛分水洗粗碎粗碎煅烧拆包拆包水冷粉碎粉碎筛分筛粉碎筛分投料机料仓1.2.5.3配合料的称量、混合及输送称量准确性是制备合格配合料的先决条件。现代生产中多采用带斗的自动称量器，称量的方式有两种：一次称量和减量称量。混合过程要保证各组分粒子得以均匀分布，辅助原料在配合料中胶南混合均匀，可以先于某一种大宗原料或几种小料一道预先混合，以增大它的分散量，除此之外，各种原料加入混合机的先后顺序对混合均匀性也有一定的影响，最后要注意碎玻璃的加入方式。大多数混合机不允许碎玻璃与配合料一道混合，因为磨损太大，一般都是在配合料送到窑头料仓的途中参入。常用的办法是用振动喂料器将碎玻璃从贮料仓中加到在皮带上正在运行的配料层上面。配合料的输送办法有多种，批量大时用皮带运输机或斗式提升机，批量小时用料罐或小车输送。不论用哪一种，最重要的是防止配合料发生分层，粉尘飞扬及混入杂质。1.2.5.4配合料制备的质量控制配合料的质量对玻璃制品的产量和质量有较大的影响。虽然不同的玻璃制品对配合料的质量有不同的要求，但在一些基本要求上是一致的。因此，在生产过程中必须控制各个工艺环节以保证配合料的质量。现分述如下。 原料成分的控制，分为厂外、厂内控制两类：厂外控制：要求矿山的原料成分波动范围小，因此，应使用同一矿山与同一矿点的原料。厂内控制：对进厂的原料成分要勤加分析，各种原料应分别堆放，不能混放，对不同时间进厂的原料也应分别堆放。 原料的水分控制。原料的水分波动将直接影响称量的精度，对易潮解的原料，如纯碱、芒硝等，应在库中存放；对水分波动较大的硅砂应进行自然干燥或强制干燥；对防尘用水应严格控制用量。对各种原料应定期检测水分含量。 原料的粒度控制。目前一般均采用筛分法以控制粒度的上限，有时由于混合质量较差而产生料蛋时，往往把配合料进行再筛选，这有利于提高玻璃的熔制质量。 称量误差程度的控制。称量误差程度直接影响各原料间的配比。它的误差取决于秤的精度误差、容量误差及操作误差。当所称的原料量越接近秤的全容量时，就越接近秤本身所标定的精度，即容量误差越小。因此，在选用秤时必须遵循大料用大秤、小料用小秤的原则。操作误差主要有工人的读数误差、库闸关闭不严造成的漏料误差以及加料过猛造成的冲击误差。 混合均匀度的控制。混合均匀度主要与下列因素有关：混合机的选型：根据工作原理可分为重力式 ( 如鼓形混合机等 ) 和强制式 ( 如盘式混合机等 ) 两类。后者在物料混合过程中与物料的粒度、形状、密度和容积密度无关，因而它的混合质量优于前者。进料顺序的影响：合理的进料顺序能防止原料结块，并使难熔原料表面附有易熔原料。一般的进料顺序是：先加难熔的硅砂和砂岩，并同时加水混合，使硅质原料表面附有一层水膜，然后加入纯碱，使其部分溶解于水膜之中，最后加入白云石、石灰石、萤石及已预混合的芒硝和碳粉。混合时间的影响：混合均匀度与混合时间有关，混合时间过长与过短都不利于配合料的混合均匀。它的最佳值应由实验决定。 其他。在配合料的运输过程中往往会产生分料、飞料与沾料等。1.2.5.5配合料的质量要求配合料的质量是根据其均匀性与化学组成的正确性来评定的，对配合料的质量要求有以下几个方面：配合料称量具有准确性；要有适当的含水率（纯碱配合料为3%-5%，芒硝配合料为3%-7%）；要有适当的气体率（钠钙硅酸盐玻璃为15%-20%，硼硅酸盐玻璃为9%-15%）；尽量避免金属和其他杂志的混入。1.2.5.6配合料的计算1.2.6玻璃的熔制合格配合料经高温加热形成均匀的、无缺陷的并符合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最重要的环节，玻璃制品的产量、质量、成品率、成本、燃料耗量、窑炉寿命等都与玻璃熔制过程密切相关。因此，进行合理的玻璃熔制是非常重要的。玻璃熔制过程是一个很复杂的过程，它包括一系列的物理的、化学的和物理化学的现象和反应，其综合结果是使各种原料的混合物形成了透明的玻璃液。从加热配合料直到熔成玻璃液，常可根据熔制过程中的不同实质而分为五个阶段：硅酸盐形成阶段；玻璃形成阶段；玻璃液的澄清阶段；均化阶段；玻璃液的冷却阶段。玻璃熔制的五个阶段互不相同各有特点，但又彼此关联，在实际熔制过程中并不严格按上述顺序进行。例如，在硅酸盐形成阶段中有玻璃形成过程，在澄清阶段中又包含有玻璃液的均化。熔制的五个阶段，在池窑中是在不同空间同一时间内进行，在坩埚炉中是在同一空间不同时间内进行。以下分别叙述玻璃熔制的五个阶段。 硅酸盐的形成硅酸盐生成反应在很大程度上是在固体状态下进行的，配合料各组分在加热过程中经过了一系列的物理的、化学的和物理化学变化，结束了主要反应过程，大部分气态产物逸散，到这一阶段结束时配合料变成了由硅酸盐和剩余SiO2组成的烧结物。对普通钠钙硅玻璃而言，这一阶段在800900终结。 玻璃的形成烧结物继续加热时，在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及反应后剩余的SiO2开始熔融，它们间相互溶解和扩散，到这一阶段结束时烧结物变成了透明体，再无未起反应的配合料颗粒，在12001250范围内完成玻璃形成过程。但玻璃中还有大量气泡和条纹；因而玻璃液本身在化学组成上是不均匀的，玻璃性质也是不均匀的。由于石英砂粒的溶解和扩散速度比之其他各种硅酸盐的溶扩散速度低得多，所以玻璃形成过程的速度实际上取决于石英砂粒的溶扩散速度。石英砂粒的溶扩散过程分为两步，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，所以玻璃的形成速度实际上取决于石英砂粒的扩散速度。由此可知，玻璃形成速度与下列因素有关：玻璃成分、石英颗粒直径以及熔化温度。除SiO2与各硅酸盐之间的相互扩散外，各硅酸盐之间也相互扩散，后者的扩散有利于SiO2的扩散。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前，玻璃形成阶段就已开始，而且两个阶段所需时间相差很大。例如，以平板玻璃的熔制为例，从硅酸盐形成开始到玻璃形成阶段结束共需32min，其中硅酸盐形成阶段仅需34min，而玻璃形成却需要2829min。 玻璃液的澄清玻璃液的澄清过程是玻璃熔化过程中极其重要的一环，它与制品的产量和质量有着密切的关系。对通常的钠钙硅玻璃而言，此阶段的温度为14001500。在硅酸盐形成与玻璃形成阶段中，由于配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃液与炉气及耐火材料的相互作用等原因析出了大量气体，其中大部分气体将逸散于空间，剩余气体中的大部分将溶解于玻璃液中，少部分以气泡形式存在于玻璃液中，也有部分气体与玻璃液中某种组分形成化合物，因此，存在于玻璃液中的气体主要有三种状态，即可见气泡、物理溶解的气体、化学结合的气体。 玻璃液的均化玻璃液的均化包括对其化学均匀和热均匀两方面的要求，在玻璃形成阶段结束后，在玻璃液中仍带有与主体玻璃化学成分不同的不均体，消除这种不均体的过程称玻璃液的均化。对普通钠钙硅玻璃而言，此阶段温度可低于澄清温度下完成，不同玻璃制品对化学均匀度的要求也不相同。当玻璃液存在化学不均体时，主体玻璃与不均体的性质也将不同，这对玻璃制品产生不利的影响。例如，两者热膨胀系数不同，则在两者界面上将产生结构应力，这往往就是玻璃制品产生炸裂的重要原因；两者光学常数不同，则使光学玻璃产生光畸变；两者粘度不同，是窗用玻璃产生波筋、条纹的原因之一，等等。由此可见，不均匀的玻璃液对制品的产量与质量有直接影响。 玻璃液的冷却为了达到成型所需粘度就必须降温，这就是熔制玻璃过程冷却阶段的目的。对一般的钠钙硅玻璃通常要降到 10 0 0 左右，再进行成型。在降温冷却阶段有两个因素会影响玻璃的产量和质量，即玻璃的热均匀度和是否产生二次气泡。在玻璃液的冷却过程中，不同位置的冷却强度并不相同，因而相应的玻璃液温度也会不同，也就是整个玻璃液间存在着热不均匀性，当这种热不均匀性超过某一范围时会对生产带来不利的影响，例如造成产品厚薄不均、产生波筋、玻璃炸裂等。在玻璃液的冷却阶段，它的温度、炉内气氛的性质和窑压与前阶段相比有了很大的变化，因而可以认为它破坏了原有的气相与液相之间的平衡，要建立新的平衡。由于玻璃液是高粘滞液体，要建立平衡是比较缓慢的，因此，在冷却过程中原平衡条件改变了，虽不一定出现二次气泡，但又有产生二次气泡的内在因素。 二次气泡的特点是直径小 ( 一般小于0.1mm ) 、数量多 ( 每 1cm2 玻璃中可达几千个小气泡 ) 、分布均( 密布于整个玻璃体中 )。1.2.6.1影响玻璃熔制过程的因素在玻璃生产中往往需要不断地研究燃料耗量、熔窑生产率、窑的侵蚀、产品的产质量、产品成本等，而这些与玻璃熔制过程的状况密切相关。因此，研究影响玻璃熔制过程的因素是必要的。以下叙述一些主要因素。 玻璃成分玻璃成分对玻璃熔制速度有很大的影响，例如玻璃中SiO2、Al203含量提高时，其熔制速度就减慢；当玻璃中Na2O、K20增加时，其熔制速度就加快。 配合料的物理状态对熔制过程影响较大的因素有： 原料的选择。当同一玻璃成分采用不同原料时