無(wú)機(jī)非之玻璃

1、第二篇第二篇 玻璃工藝學(xué)玻璃工藝學(xué)第一章第一章 引言引言 一、定義 廣義：凡是具有非晶鈦結(jié)構(gòu)的固體材料統(tǒng)稱為玻璃。狹義：從熔體中冷卻，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體材料。即無(wú)機(jī)玻璃。二、分類 按成分：?jiǎn)钨|(zhì)玻璃、有機(jī)玻璃、無(wú)機(jī)玻璃。 按用途：平板玻璃（建筑、日用玻璃）、光學(xué)玻璃、器皿玻璃、工藝玻璃（醫(yī)用、儀器、激光玻璃）。 平板玻璃按生產(chǎn)工藝又分為：浮法玻璃、垂直引上玻璃（提拉玻璃）、壓延玻璃等。三、玻璃工業(yè)發(fā)展史15萬(wàn)年前人類首先就利用天然黑曜巖薄片做窗戶玻璃，7000B.C.海盜船無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了人造玻璃的配方。35001500年前開(kāi)始制造玻璃纖維。直到200A.D.才開(kāi)始“平板”玻璃。1957年

2、，英國(guó)首先首先發(fā)明浮法玻璃專利，1963年美國(guó)購(gòu)買了該專利。1975年，美國(guó)發(fā)明新浮法專利。我國(guó)1971年在洛陽(yáng)首先引進(jìn)浮法生產(chǎn)線，現(xiàn)有30多條生產(chǎn)線。目前我國(guó)浮法玻璃供不應(yīng)求，各地正在加緊上線。第二章第二章 玻璃的通性玻璃的通性包括：一、各向同性 二、介穩(wěn)性（亞穩(wěn)性） 三、無(wú)固定熔點(diǎn) 四、性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性一、各向同性 在同一塊玻璃中所有的物理化學(xué)性能在各個(gè)方向均相同。二、介穩(wěn)性（亞穩(wěn)性）由于玻璃熔體在冷卻過(guò)程中粘度迅速重大，來(lái)不及結(jié)晶就成為固體。所以保留了熔體的結(jié)構(gòu)，造成體系內(nèi)能不是最小，即亞穩(wěn)態(tài)。圖21。 圖圖2 21 1 玻璃體系內(nèi)能隨溫度變化圖玻璃體系內(nèi)能隨溫度變化圖 三、無(wú)固

3、定熔點(diǎn)由于玻璃形成過(guò)程中由熔體向固體轉(zhuǎn)變是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，所以其熔化過(guò)程也是在一定的溫度范圍內(nèi)而不是某一溫度點(diǎn)。四、性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性決定于其形成過(guò)程。第二節(jié)第二節(jié) 玻璃結(jié)構(gòu)的假說(shuō)玻璃結(jié)構(gòu)的假說(shuō)包括：一、晶子說(shuō) 二、無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)一、晶子說(shuō) 由蘭德?tīng)枺≧andell）1930年提出，認(rèn)為玻璃是由80%的直徑等于1.01.5nm左右的微晶組成，晶體取向無(wú)序。二、無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)由查哈里阿森（Zachariasen）1932年提出，認(rèn)為玻璃中硅氧以共價(jià)鍵結(jié)合在三維空間內(nèi)形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)玻璃的連續(xù)性、統(tǒng)計(jì)均勻性、無(wú)序性。 兩種觀點(diǎn)的相同之處是都認(rèn)為是近程有序而遠(yuǎn)程無(wú)序，不同之

4、處是近程程度不同。第三節(jié)第三節(jié) 粘粘 度度一、玻璃的定義指面積為S的二平行液層，以一定速度梯度dv/dx移動(dòng)時(shí)需要克服的內(nèi)摩擦力。 =sdvdx 粘度系數(shù)（PaS）二、玻璃粘度參考點(diǎn)1應(yīng)變點(diǎn)：（1013.6PaS）應(yīng)力在幾小時(shí)內(nèi)消除的溫度點(diǎn)；2轉(zhuǎn)變點(diǎn)（Tg）：(1012.4 PaS) 的溫度；3退火點(diǎn)：（1012PaS）應(yīng)力在幾分鐘內(nèi)消除的溫度點(diǎn)；4變形點(diǎn)：10101011PaS的溫度；5軟化溫度（ Tf）(35)106PaS的溫度；6操作范圍：（ 103106.6PaS）成型時(shí)玻璃表面的溫度；7熔化溫度：（10 PaS）的溫度；8自動(dòng)供料機(jī)供料粘度：（102103PaS）的溫度。三、玻璃粘度

5、與成分的關(guān)系1SiO2、Al2O3、ZrO2含量升高，粘度增大；2堿金屬氧化物R2O含量升高，粘度降低；3堿土金屬氧化物MO含量升高，粘度增大；4PbO、CdO、Bi2O3、SnO含量升高，粘度增大； 5Li2O、ZnO、B2O3含量升高，增加低溫粘度，而降低高溫粘度。 四、玻璃粘度與溫度的關(guān)系總體上玻璃粘度與溫度成反比。圖22。滿足：Log=a+b/T （a、b為常數(shù)）圖圖2 22 2 硅酸鹽玻璃彈性、粘度與溫度關(guān)系圖硅酸鹽玻璃彈性、粘度與溫度關(guān)系圖 五、玻璃粘度的近似計(jì)算 1奧霍琴法：適用于含MgO、Al2O3的Na-Ca-Si系玻璃。且各主要氧化物含量范圍為 Na2O 12%16%，Ca

6、O+MgO 5%12%，Al2O3B2O3BaOAl2O3PbOK2ONa2O（MgO、FeO）提 高 抗 壓 強(qiáng) 度 A l2O3 M g O B2O3Fe2O3PbO2缺陷：（微觀、宏觀） 3溫度：圖24。 4內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力） 圖圖2 24 4 玻璃強(qiáng)度與溫度的關(guān)系玻璃強(qiáng)度與溫度的關(guān)系 三、硬度和脆性 1硬度：抗其它物體的侵入能力。加入不同的氧化物可提高玻璃的硬度，其順序?yàn)?SiO2 B2O3 MgO（ZnO、Ba0） Al2O32脆性：當(dāng)負(fù)荷超過(guò)玻璃極限強(qiáng)度時(shí)立即破裂的特性，用沖擊強(qiáng)度表示。淬火玻璃的沖擊強(qiáng)度比退火玻璃的沖擊強(qiáng)度大57倍。引入半徑較小的陽(yáng)離子（Li2O、BeO、MgO、

7、B2O3）可降低玻璃的脆性。而引入大半徑的陽(yáng)離子（Ru2O、CaO）可提高玻璃的脆性。 第七節(jié)第七節(jié) 玻璃的熱學(xué)性質(zhì)玻璃的熱學(xué)性質(zhì) 一、熱膨脹性 熱膨脹對(duì)玻璃的成型、退火、鋼化、封接及熱穩(wěn)定性都有影響。 玻璃的熱膨脹變化范圍很大，從負(fù)膨脹（微晶玻璃）直到20010-7/（非氧化物玻璃）。 熱膨脹系數(shù)分為線膨脹系數(shù)和體積膨脹系數(shù)。二、影響因素 1溫度：成正比； 2熱歷史：與玻璃退火、淬火、析晶（種類、大小）都有關(guān)系。 3化學(xué)組成：取決于陰陽(yáng)離子間的吸引力。 f=2Z/a2 f-陰陽(yáng)離子間的吸引力； Z電價(jià)； a間距 f越大，熱振動(dòng)越小，膨脹就越小。 第八節(jié)第八節(jié) 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性

8、 一、侵蝕機(jī)理 1水對(duì)玻璃的侵蝕：水中的H+與玻璃中的Na+發(fā)生交換反應(yīng)，而后進(jìn)行水化、中和反應(yīng)；Si-Na+H+-OH= Si-OH+NaOHSi-OH+ H+-OH=Si-（OH）4Si-（OH）4+ NaOH=Si（OH）30-Na+（硅酸鈉）+H2O 2酸對(duì)玻璃的侵蝕：高堿玻璃的耐酸性小于耐水性，而高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。因酸不與硅質(zhì)玻璃發(fā)生反應(yīng)，只是酸中的水與玻璃起作用。同時(shí)，玻璃侵蝕產(chǎn)生的堿可被中和，阻止侵蝕反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。 3堿對(duì)玻璃的侵蝕：Si-（OH）4+ NaOH=Si（OH）30-Na+（硅酸鈉）+H2O 可破壞玻璃中的Si-O鍵，從而腐蝕嚴(yán)重。4大氣對(duì)玻璃的侵蝕：薄

9、膜。是H2O、CO2、SO2的綜合侵蝕，可形成Si-OH薄膜。 二、影響因素1化學(xué)組成：R2O越高，抗腐越差；2熱處理：在酸氣爐中退火可提高玻璃的抗腐性；鋼化（淬火）可提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性；3溫度：溫度越高侵蝕越強(qiáng)； 4、壓力：壓力越大侵蝕加劇。 第九節(jié)第九節(jié) 玻璃的光學(xué)性質(zhì)玻璃的光學(xué)性質(zhì)一、折射率影 響 因 素 ： 1 . 化 學(xué) 組 成 ： n=n1P1+n2P2+nnPnP1Pn-玻璃中各氧化物的質(zhì)量白分含量；n1nn-玻璃中各氧化物的折射率計(jì)算系數(shù)(P127表)； 2.溫度：折射率隨溫度的升高而增大； 3.熱歷史：退火可消除光學(xué)不均勻性。 二、光學(xué)常數(shù) 折射率，色散等。三、玻璃的著色1

10、離子致色：過(guò)度族金屬離子的電子躍遷，可引起選擇吸收而致色。不同離子致不同顏色。如：Ti4 +（黃棕色）、Ti4+Cu+（綠色）、V（雜色）等。2硫、硒化合物著色：?jiǎn)钨|(zhì)硫、硒（淡紫色）；硫、碳（琥珀）；硫（硒）化鎘（黃、紅）。3、金屬膠體著色：膠體顆粒對(duì)光線的散射而引起的選擇吸收從而致色。 第三章第三章 玻璃的生產(chǎn)工藝玻璃的生產(chǎn)工藝第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 玻璃的生產(chǎn)工藝過(guò)程： 成分設(shè)計(jì)原料加工配合料制備（池窯、坩堝窯熔化）成型退火缺陷檢驗(yàn)一次制品或深加工檢驗(yàn)二次制品。 第二節(jié)第二節(jié) 原料與配合料的制備原料與配合料的制備 玻璃的主要原料或主料是SiO2，輔料有Al2O3、Na2O、CaO、MgO、

11、澄清劑、著色劑、脫色劑、氧化還原劑、乳濁劑及其它。 一、原料及選擇原則 1雜質(zhì)少；2易調(diào)整；3易熔化、無(wú)毒氣；4對(duì)耐火材料侵蝕?。?成本低、易加工。 二、引入SiO2的原料1. 硅砂，即石英砂；2. 砂巖要求：可含有少量無(wú)害礦物（長(zhǎng)石、高嶺石、白云石、方解石等），有害礦物（赤鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等）含量盡量少。 三、引入Al2O3的原料 1長(zhǎng)石；2. 高嶺石。四、引入Na2O的原料1純堿（Na2CO3）；2芒硝（Na2SO4）；3鈉硝石（NaNO3）五、引入CaO的原料1石灰石；2方解石。六、引入MgO的原料 白云石 七、引入澄清劑的原料1As2O3、Sb2O3與芒硝共用；2芒硝；3. 螢石、

12、氟硅酸鈉（Na2SiF6） 八、著色劑 各種含致色離子的氧化物，具體見(jiàn)第九節(jié)玻璃的著色。 九、脫色劑 能使Fe2O3減少或能產(chǎn)生與綠色互補(bǔ)色的各種氧化物。 分為物理脫色劑（Se、MnO2、NiO、Cr2O3）和化學(xué)脫色劑（As2O3、Sb2O3、Na2S及硝酸鹽）十、氧化-還原劑 1. 氧化劑（硝酸鹽）；2還原劑（碳、SnO2等） 十一、乳濁劑 1氟化物； 2磷酸鹽十二、其它 1天然堿；2珍珠巖（含SiO2 73%）；3鈮、鉭尾礦（含SiO2 70%）；4碎玻璃。 第四節(jié)第四節(jié) 玻璃原料加工玻璃原料加工 一、工藝流程 即各原料分別粉碎篩分入庫(kù)，后稱量混合再入庫(kù)，最后投料。 二、原料的破碎與粉碎

13、 可用 顎式破碎機(jī)，圖31； 反擊式破碎機(jī)，圖32； 對(duì)輥式破碎機(jī)，圖33； 錘式破碎機(jī)，圖34。 圖圖3 31 1 顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)圖圖3 32 2 反擊式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī) 圖圖3 33 3 對(duì)輥機(jī)對(duì)輥機(jī) 圖圖3 34 4 錘式破碎機(jī)錘式破碎機(jī) 三、篩分 利用六角篩和振動(dòng)篩對(duì)各種原料進(jìn)行篩分，而振動(dòng)篩的優(yōu)點(diǎn)較多，圖35。 圖圖3 35 5 振動(dòng)篩振動(dòng)篩四、配合料制備先稱量后混合?；旌蠙C(jī)可分為轉(zhuǎn)動(dòng)式、盤式和槳葉式。影響配料混合均勻性的因素有原料物性、加料順序、加水方式、混合時(shí)間及是否加入碎玻璃等。五、配合料質(zhì)量控制1原料成分；2原料水分；3原料粒度；4稱量誤差； 5均勻度控制。第五節(jié)第五

14、節(jié) 玻璃的熔制玻璃的熔制一、概述 將配料進(jìn)行高溫加熱形成均一的、無(wú)缺陷的并符合成型要求的玻璃液的過(guò)程稱為玻璃的熔制過(guò)程。 熔制過(guò)程對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、成品率、能耗、窯爐壽命等關(guān)系密切。熔制過(guò)程中發(fā)生的物理化學(xué)變化為：物理過(guò)程化學(xué)過(guò)程物理化學(xué)過(guò)程配合料加熱脫水熔化相變揮發(fā)固相反應(yīng)鹽類分解水化物分解脫水結(jié)晶硅酸鹽形成與相互作用共熔體形成固態(tài)溶解、液態(tài)互溶玻璃液、爐氣、氣泡間的相互作用玻璃液與耐火材料作用二、玻璃的熔制過(guò)程及影響因素熔制過(guò)程分為五個(gè)階段：硅酸鹽形成 玻璃液的形成玻璃液的澄清 玻璃液的均化 玻璃液的冷卻 1.硅酸鹽形成 T=800900，CaO+SiO2=CaSiO3（Na2Si03）

15、特點(diǎn)：時(shí)間短，平板玻璃 34min。 2玻璃液的形成 T=12001250，硅酸鹽溶解和擴(kuò)散，形成透明體，但不均勻，有大量氣泡，性質(zhì)不均勻。特點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，平板玻璃 28min。 3玻璃液的澄清 T=14001500，澄清的過(guò)程是指排除可見(jiàn)氣泡的過(guò)程，是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。玻璃液中的氣泡有：CO2、O2、N2、H2O、SO2、NO2。澄清過(guò)程： 氣體轉(zhuǎn)化與平衡 氣體與玻璃液的相互作用a. O2 與玻璃液的相互作用: 包括物理的溶解和發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成氧化物(氧化鐵、硅酸鹽等)b. CO2與玻璃液的相互作用: CO2與硅酸鹽作用形成碳酸鹽和氧化硅。c. H2O與玻璃液的相互作用:即玻璃的水化

16、反應(yīng)。 澄清劑及作用機(jī)理a變價(jià)氧化物：機(jī)理是低溫吸熱，高溫放熱使氣泡長(zhǎng)大而釋放。As2O3+O2=As2O5 （可逆反應(yīng)）b. 硫酸鹽：Na2SO4=Na20+SO2（大于1400時(shí)分解）c鹵化物：CaF2、NaF 可使SiO2的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)斷裂而達(dá)到澄清的目的。 玻璃性質(zhì)與澄清：澄清速度 V=2/9 gr2（d-d1）/g-重力加速度；r-氣泡半徑；d-玻璃密度；、d1-氣泡中氣體密度；-玻璃液的粘度。即玻璃液越粘澄清速度越小。 4玻璃液的均化： 包括化學(xué)均化和熱均化。有三種方式： 不均勻體的溶解與擴(kuò)散的均化過(guò)程（成分不同造成）； 玻璃液的對(duì)流均化過(guò)程（溫度不同造成）； 因氣泡上升而引起的攪拌均

17、化作用。 影響因素：玻璃液的粘度和表面張力。5玻璃液的冷卻：T=1000主要注意二次氣泡（再生泡）的形成，即塵泡（直徑小于0.1mm）的形成。三、影響玻璃熔制過(guò)程的因素1化學(xué)成分：氧化硅和氧化鋁越高越難熔，而堿含量越高越易熔；2配料的狀態(tài)：包括原料的粒度、不同原料的分層等；3熔窯的溫度制度：提高熔窯溫度有利于熔制，但能耗大且對(duì)耐火材料侵蝕大；4加速劑和澄清劑：有助澄清；5高壓與真空熔煉：可迅速排除可見(jiàn)氣泡；6輔助電熔：可提高熔化率；7機(jī)械攪拌與鼓泡：可提高澄清與均化速度。四、玻璃熔窯 分類：按形狀主要分為池窯與坩堝窯。 產(chǎn)品單一，產(chǎn)量大的用池窯；品種多產(chǎn)量小的用坩堝窯。 池窯按熱源又分為火焰窯

18、、電熱窯及火焰-電熱窯。 按熔制過(guò)程分為間歇式與連續(xù)式。按廢氣預(yù)熱回收分為蓄熱式和換熱式。按火焰流動(dòng)分為橫火焰窯、縱火焰窯和馬蹄窯。五、窯用耐火材料1硅氧質(zhì)耐火材料（SiO2系）；2硅鋁質(zhì)耐火材料（SiO2-Al2O3系） 3電熔耐火材料（Al2O3-SiO2-ZrO2系） 4堿性耐火材料（MgO系）六、熔窯節(jié)能 1高溫熔化制度（高熱燃料、富氧燃燒、空氣預(yù)熱、優(yōu)質(zhì)耐火）；2熔窯保溫；3廢氣余熱利用；4改進(jìn)熔化工藝；5改進(jìn)燃燒技術(shù)；6鼓泡與機(jī)械攪拌；7熔窯結(jié)構(gòu)改進(jìn)；8輔助電熔及生產(chǎn)自動(dòng)化。 第六節(jié)第六節(jié) 玻璃的成型玻璃的成型分類： 熱塑成型：提拉（平板玻璃）、浮法（平板玻璃）、吹制（空心玻璃）、

19、壓制（煙缸）、壓延（壓花玻璃）、澆鑄（光學(xué)玻璃）、燒結(jié)（泡沫玻璃）、噴吹（玻璃珠）； 冷成型：研磨、拋光。一、浮法成型 1概念：是指熔窯熔融的玻璃在流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上形成平板玻璃的方法。 浮法成型的熔窯見(jiàn)圖36、37。浮法成型見(jiàn)圖38。 圖圖3 36 6 浮法窯平面圖浮法窯平面圖1-1-投料口；投料口； 2- 2-熔化部；熔化部； 3 3、6-6-小爐；小爐； 4- 4-冷卻部；冷卻部； 5- 5-流口料流口料圖圖3 37 7 浮法窯立面圖浮法窯立面圖1-1-小爐口；小爐口；2-2-蓄熱室；蓄熱室；3-3-格子體；格子體；4-4-底煙道；底煙道；5-5-連通煙道；連通煙道；6-6

20、-支煙道；支煙道；7-7-燃燃油噴嘴油噴嘴 圖圖3 38 8 浮法生產(chǎn)示意圖浮法生產(chǎn)示意圖1-1-流槽；流槽；2-2-玻璃液；玻璃液；3-3-碹頂；碹頂；4-4-玻璃帶；玻璃帶；5-5-錫液；錫液；6-6-槽底；槽底；7-7-保護(hù)保護(hù)氣體管道；氣體管道；8-8-拉邊器；拉邊器；9-9-過(guò)度輥臺(tái)；過(guò)度輥臺(tái)；10-10-閘板閘板2成型機(jī)理： 浮起高度 h=（1-dg/dt）HH-自由厚度；dg-玻璃的密度；dt-錫液的密度。自由厚度： g-重力加速度；g-玻璃表面張力；t-錫液表面張力；gt-玻璃與錫液界面上表面張力。 圖圖3 39 9 玻璃在錫液上的浮起高度玻璃在錫液上的浮起高度 拋光時(shí)間：玻璃

21、液呈正弦波在錫液上運(yùn)動(dòng)。 t=/V ， V=g/-正弦波長(zhǎng)；-玻璃液的粘度；V-拋光速度；t-拋光時(shí)間。 拉薄：分為高溫拉薄和低溫拉薄，圖310。圖圖3 310 10 玻璃的高溫拉薄和低溫拉薄曲線玻璃的高溫拉薄和低溫拉薄曲線3錫液的特點(diǎn) 雜質(zhì)少； 比重大（大于玻璃）； 熔點(diǎn)低； 表面張力高（大于玻璃）； 粘度低（流動(dòng)性好）。4保護(hù)氣體 N2+H2注意：防止錫氧化。二、垂直引上法（提拉法）1有槽垂直引上法：槽子磚為主要的成型設(shè)備，圖311、312。分為：板根成型；邊子成型；原板的拉伸力。1無(wú)槽垂直引上法2平拉成型壓延成型 圖圖3 311 11 有槽垂直引上室有槽垂直引上室1-1-通路；通路；2-

22、2-小眼；小眼；3-3-大梁；大梁；4-4-槽子磚；槽子磚；5-5-主水包；主水包；6-6-輔助水包；輔助水包；7-7-板根；板根；8-8-石棉輥；石棉輥；9-9-引上機(jī)；引上機(jī)；10-10-原板原板圖圖3 312 12 槽子磚槽子磚圖圖3 313 13 無(wú)槽垂直引上室無(wú)槽垂直引上室1-1-大梁；大梁；2-2-L L型磚；型磚；3-3-玻璃液；玻璃液；4-4-引磚；引磚；5-5-冷卻水包；冷卻水包；6-6-引上機(jī)；引上機(jī)；7-7-石棉輥；石棉輥；8-8-板根；板根；9-9-原板；原板；10-10-八字水包八字水包圖圖3 314 14 平拉成型示意圖平拉成型示意圖1-1-玻璃液；玻璃液；2-2-

23、引磚；引磚；3-3-拉邊器；拉邊器；4-4-轉(zhuǎn)向輥；轉(zhuǎn)向輥；5-5-水冷卻器；水冷卻器；6-6-玻璃帶玻璃帶圖圖3 315 15 壓延法壓延法第七節(jié)第七節(jié) 玻璃的缺陷玻璃的缺陷缺陷: 玻璃的缺陷指玻璃中的氣泡、線道、節(jié)瘤、結(jié)石及永久應(yīng)力（未退火）等。 一、氣泡的類型與形成原因1殘留氣泡：玻璃熔制過(guò)程中鹽類分解產(chǎn)生氣泡，澄清不徹底而殘留的。2二次氣泡：多為塵泡，澄清后次升穩(wěn)或未盡的化學(xué)反應(yīng)。3耐火材料引起4鐵器引起5其它：電極附近等。二、玻璃狀?yuàn)A雜物及其形成原因結(jié)構(gòu)仍為非晶態(tài)，但物性與玻璃主體不同。如：條紋、線道、節(jié)瘤等。成分多為硅質(zhì)或硅鋁質(zhì)。是均化不夠的結(jié)果。 三、結(jié)石的類型與成因玻璃中已經(jīng)結(jié)

24、晶的不均勻相。是玻璃中的最大缺陷，也是引起玻璃爆炸的原因。形成原因：1配合料結(jié)石（未熔化）；2耐火材料結(jié)石；3析晶結(jié)石；4硫酸鹽夾雜物；5黑色夾雜物（鐵、鉻、鎳的氧化物等）。第八節(jié)第八節(jié) 玻璃的退火玻璃的退火一、基本概念 1退火：將玻璃內(nèi)部的熱應(yīng)力消除或減少至允許值的熱處理過(guò)程。 2淬火：將加熱的玻璃在介質(zhì)中急冷，使玻璃表面產(chǎn)生有規(guī)律的、均勻分布的壓應(yīng)力，從而提高玻璃的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。（鋼化玻璃）3玻璃中的應(yīng)力 包括熱應(yīng)力（暫時(shí)應(yīng)力、永久應(yīng)力）結(jié)構(gòu)應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力 暫時(shí)應(yīng)力：玻璃在經(jīng)受不均勻溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。該應(yīng)力隨溫度梯度的存在而存在，同時(shí)隨溫度梯度的消失而消失。 永久應(yīng)力：當(dāng)玻璃內(nèi)外溫

25、度相等時(shí)所殘留的熱應(yīng)力。退火即消除此應(yīng)力。 結(jié)構(gòu)應(yīng)力：因化學(xué)組成不均勻?qū)е陆Y(jié)構(gòu)上的不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力。該應(yīng)力無(wú)法去除。 機(jī)械應(yīng)力：外力作用在玻璃上而產(chǎn)生的應(yīng)力，外力消除時(shí)應(yīng)力也消除。二、退火工藝 將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近，進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力松弛。該溫度稱為退火溫度。 最高退火溫度：能在3min之內(nèi)消除玻璃中95%應(yīng)力的溫度。 最低退火溫度：能在3min之內(nèi)消除玻璃中5%應(yīng)力的溫度。 退火溫度范圍：最高退火溫度和最低退火溫度之間的范圍。 一般玻璃的退火溫度為55020。退火工藝一般分為四個(gè)階段：1. 加熱階段; 2. 均熱階段; 3.慢冷階段; 4. 快

26、冷階段。圖316。 圖圖316 玻璃退火工藝玻璃退火工藝圖圖316 玻璃退火工藝玻璃退火工藝圖圖316 玻璃退火工藝玻璃退火工藝第九節(jié)第九節(jié) 平板玻璃的性能平板玻璃的性能平板玻璃的主要使用性能有光學(xué)性能、熱學(xué)性能、力學(xué)性能及聲學(xué)性能。表31、32、33。表表3 31 1 平板玻璃的光學(xué)性能平板玻璃的光學(xué)性能入射光角度（度）光透過(guò)率（%）0 20 45 60 7592 90 88 83 60波長(zhǎng)（nm）透過(guò)率（%）400 450 500 550 600 650 70043 55 67 64 52 37 31玻璃每面反射率（%）玻璃光吸收率（%）玻璃色調(diào)3.54.013淺藍(lán)綠色、淺黃綠色紫外線透過(guò)

27、率（%）紅外線透過(guò)率（%）玻璃折射率不大1025約15表表3 32 2 平板玻璃的熱學(xué)性能平板玻璃的熱學(xué)性能軟化溫度范圍（）530570在20300的熱膨脹系數(shù)（809 5 ）10-7導(dǎo) 熱 系 數(shù)KJ/（mhK）2012003.359.62比熱KJ/(kgK) 2012000.841.26玻璃厚度(mm) 2 3 4 5 6玻璃的熱穩(wěn)定性()試樣破損為零時(shí)的溫度差試樣破損為50%時(shí)的溫度差試樣破損為100%時(shí)的溫度差100 75 65 62 60 138 116 98 85 78180 140 120 110 100表表3 33 3 平板玻璃的力學(xué)與聲學(xué)性能平板玻璃的力學(xué)與聲學(xué)性能 莫氏硬度

28、抗壓強(qiáng)度(Mpa)抗拉強(qiáng)度(Mpa)抗彎強(qiáng)度(Mpa)彈性模數(shù)(Mpa)678609102988平均446974聲在玻璃中的速度(m/s) 玻璃厚度(mm)吸音能力(dB) 密度(g/cm3)約 5400 2 5 約22 30 2.5第四章第四章 玻璃工業(yè)的環(huán)境保護(hù)玻璃工業(yè)的環(huán)境保護(hù)第一節(jié)第一節(jié) 大氣污染大氣污染 一、燃料產(chǎn)生的廢氣1SO2：會(huì)形成酸雨。防治措施：高空排放和排煙脫硫（用CaCO3、Ca（OH）2、Na2SO4等） 2. NOX：其毒性比CO大數(shù)百倍且與人體的血色素有很強(qiáng)的親和力。 防治措施：用NH3氣體將其還原。NOX+NH3=N2+H2O二、原料分解氣體1F： CaF4熔融后

29、會(huì)形成SiF4、HF等，這些氟化物在大氣中的濃度大于百萬(wàn)分之一時(shí)即可引起中毒。 防治措施：用水（堿水、清水、海水）吸收。2Cd、Pb、As等重金屬，它們本身為有毒元素，會(huì)引起中毒。防治措施：用電收塵或其它除塵法將其回收。3粉塵：大量吸入會(huì)引起矽肺。 防治措施：采用洗塵器回收。第二節(jié)第二節(jié) 廢水污染廢水污染廢水中主要是As、氟化物、酚以及Pb、Hg、Cd、Cr等。其中酚易溶于水，是最主要的污染物。它來(lái)自于煤氣，在洗滌過(guò)程中溶于水。防治措施：用活性炭等吸附、萃取或用微生物分解。 第三節(jié)第三節(jié) 噪聲污染噪聲污染 防治措施：1. 降低噪聲強(qiáng)度；2.阻止噪聲傳播； 3.噪聲控制； 4.勞動(dòng)保護(hù)。 第五章

30、第五章 建筑玻璃及其深加工建筑玻璃及其深加工一、玻璃馬賽克即乳化彩色不透明玻璃。外墻飾面材料，常用熔融法制備，壓延法成型。少用燒結(jié)法。工藝流程：原料（石英砂、著色劑、乳濁劑等）配合料池窯熔化（色彩均勻、色澤穩(wěn)定）連續(xù)壓延（出現(xiàn)花紋）退火（消除應(yīng)力）折斷（拆成小塊）挑選（去除次品）拼裝（1212、1515）粘貼紙皮（固定小塊）成品入庫(kù)二、微晶玻璃微晶玻璃的制備工藝與熔融玻璃的生產(chǎn)過(guò)程相似，只是多了晶化處理的過(guò)程。常用來(lái)代替建筑石材。微晶玻璃與大理巖、花崗巖相比具有熱膨脹小、耐壓強(qiáng)度大、硬度大、吸水率小、熱傳導(dǎo)小、耐酸、堿性好等特點(diǎn)。其性能取決于析晶的種類、粒徑大小、數(shù)量等。根據(jù)其析晶的種類分為硅灰石型、石英型、氟金云母型、霞石型、鈣黃長(zhǎng)石型、堇青石型等。工藝流程：晶核劑配合料熔制壓延成型拆切晶化處理。 微晶玻璃也可以采用燒結(jié)方式制備，其故意過(guò)程為：晶核劑配合料成型燒結(jié)晶化處理。 微晶玻璃的晶化處理一般采用階梯式升溫，圖51。 圖圖5 51 1 微晶玻璃的熱處理溫度曲線微晶玻璃的熱處理溫度曲線三、鋼化玻璃研究表明，玻璃的實(shí)際強(qiáng)度大大低于理論強(qiáng)度是由于玻璃表面存在大量的微裂紋，有人測(cè)定：300個(gè)/mm2。消除玻璃表面的微裂紋或避免表面損傷，抑制微裂紋增長(zhǎng)等使玻璃強(qiáng)度增加的過(guò)程為鋼化過(guò)程。 1