SiO?在玻璃中的含量很高,一般為50-80%,在普通瓶罐,器皿玻璃,平板玻璃中,含量在70-75%;在石英玻璃中高達(dá)98%以上。SiO?在玻璃 中構(gòu)成骨架,賦予玻璃良好的化學(xué)穩(wěn)定性,熱穩(wěn)定性,透明性,較高的軟化溫度,硬度和機(jī)械強(qiáng)度。但含量增大時(shí),熔融溫度升高,玻璃液粘度增大。
Na?O是一種良好的助熔劑,能在較低的溫度下與SiO?反應(yīng)生成硅酸鹽,能降低玻璃液的粘度,加快玻璃的熔制速度。但Na2O將減弱玻璃的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度, 增大玻璃的熱膨脹系數(shù),降低玻璃的熱穩(wěn)定性,化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。因此,玻璃組成中,Na?O,K?O的總量不能高于16%。引入Na2O的原料有純堿 和芒硝Na?SO4。
純堿(Na?CO3)是一種微細(xì)白色粉末,易熔于水。所含雜質(zhì)有氯化鈉,硫酸鈉,氧化鐵等。純堿易潮解,結(jié)塊,不利于配合料 的混合,。因此,必須貯存在通風(fēng)干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)。熔制時(shí)可能在玻璃表面形成稱(chēng)為‘浮渣’的泡沫。對(duì)純堿的質(zhì)量要求是(%);Na?CO? >98,NaCl<1, Na?SO4< 0.1,F(xiàn)e?O? <0.1。
純堿有輕堿和重堿之分。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)用輕堿, 輕堿容重?。?.61),顆粒細(xì)。已混合好的配合料在運(yùn)輸過(guò)程中容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象,入窯后,易被窯內(nèi)氣流帶入蓄熱室,造成格子磚的堵塞與熔融。而重堿容重 大(0.94),顆粒粗。因而使用重堿是提高配合料質(zhì)量和減少堿塵的措施之一。 芒硝(Na?SO4)是比重為2.7的白色粉未。分無(wú)水芒硝和含水芒硝(Na?SO4。10H?O)兩種。含水芒硝在 35℃以上就開(kāi)始析出結(jié)晶水而成糊狀物,不便于使用。為此,要預(yù)先進(jìn)行熬制或烘烤處理。芒硝的熔點(diǎn)為884℃,沸點(diǎn)為1430℃,它的分解溫度較高,在熔 制時(shí),若有還原劑存在,則可大大降低芒硝的分解溫度。為此,在使用芒硝時(shí)必須加入煤粉。煤分的理論用量為芒硝量的4%。
芒硝不僅可以代堿,而且是一種常用的澄清劑。使用芒硝也有如下缺點(diǎn);與純堿相比,它的熱耗大,這是因?yàn)槭⑸昂兔⑾跻谳^高的溫度下才進(jìn)行反應(yīng),而且速度 較慢;已熔化但未反應(yīng)的芒硝浮在玻璃液表面,易產(chǎn)生芒硝泡;對(duì)耐火材料的侵蝕也大,尤其是當(dāng)有芒水存在時(shí);芒硝配合料的熔制必須在還原氣氛下進(jìn)行,但煤粉 用量過(guò)多時(shí),會(huì)使Fe?O3還原成Fe S而呈棕色。因此,芒硝的用量有一定的限制。對(duì)芒硝的質(zhì)量要求是(%);Na?SO4 > 85,NaCl<2, CaSO4<4, Fe?O?<0.3,H2O<5。
2、氫氧化鋁
在瓶罐玻璃,器皿玻璃,平板玻璃中,Al?O? 含量為2—3%,最高為8—10%。在含有堿金屬和堿土金屬氧化物的硅酸鹽玻璃中,加入少量Al?O?能降低玻璃的析晶傾向,提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定,熱穩(wěn)定 性和機(jī)械強(qiáng)度,減輕玻璃對(duì)耐火材料的侵蝕,擴(kuò)大玻璃成形操作范圍。引入Al?O?的原料有長(zhǎng)石,高嶺土,葉蠟石和工業(yè)氧化鋁等。
氫氧化鋁比焙燒氧化鋁質(zhì)純,也易于熔化和澄清,但價(jià)格昂貴,容易吸水造成成分波動(dòng),熔制時(shí)易產(chǎn)生大量的泡沫。為減少泡沫,可在配合料中加入適量的螢石或冰晶石。
3.1 引入Cao的原料
Cao在玻璃中的主要作用是增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。但含量過(guò)高時(shí),玻璃易于析晶,因此,玻璃中Cao含量一般不超過(guò)12.5%。在高溫時(shí),Cao能降低玻璃液粘度,加速玻璃的熔化和澄清,但在低溫時(shí),會(huì)使粘度快速增大,給成形操作帶來(lái)困難。引入Cao的原料有石灰石,方解石和白堊等。
石灰石,多呈灰色,淡黃色,淡紅色,很少為白色,其顏色與氧化鐵含量高低有關(guān)。
方解石 它比石灰石純度高,當(dāng)玻璃成分要求嚴(yán)格控制時(shí)可選用方解石。
二、輔助原料
在玻璃生產(chǎn)中,起加速玻璃熔制,改善玻璃某種性能的原料,稱(chēng)為玻璃的輔助原料,根據(jù)它們?cè)诓Aе械淖饔茫梢苑譃橹蹌?,澄清劑,氧化劑和還原劑,著色劑,脫色劑和乳濁劑。
1.助熔劑
凡在玻璃配方中加入量不多,而能大大加快熔制速度的原料,稱(chēng)為助熔劑,如硝酸鈉,硝酸鉀,螢石等。
1。1硝酸鈉,硝酸鉀
硝酸鈉(NaNO?)又稱(chēng)智利硝,硝酸鉀(KNO?)又稱(chēng)硝石,它們的融化溫度為310-336℃,加熱到400℃就分解,在較低的溫度下與SiO?發(fā) 生作用,從而加快了玻璃的熔制過(guò)程。在高溫下,硝酸鈉,硝酸鉀對(duì)耐火材料的侵蝕比較嚴(yán)重,所以用量不能太多,一般引入相當(dāng)于玻璃中的Na?O(K?O)含 量的10%-15%。NaNO?,KNO?同時(shí)又是一種澄清劑,在熔制過(guò)程中受熱分解放出氧氣,并能降低玻璃液的粘度,促進(jìn)了玻璃的澄清和均化。
這兩種原料都是強(qiáng)氧化劑,受熱能放出氧氣,所以最好用密閉容器裝,存放在干燥,陰涼之處,不要和易燃物放在一起。
2.澄清劑
在玻璃熔制過(guò)程中受熱分解放出氣體,促進(jìn)玻璃液的澄清和均化的原料,叫做澄清劑。
3.氧化劑和還原劑
在玻璃熔制時(shí),能釋放出氧氣的物質(zhì)稱(chēng)為氧化劑。反之,稱(chēng)為還原劑。屬于氧化劑的原料主要有硝酸鹽(硝酸鉀, 硝酸鈉,硝酸鋇),氧化鈰,五氧化二砷,五氧化二銻。屬于還原劑的有碳(煤粉,焦炭粉,木屑),酒石酸鉀(KHC4H4O6),氧化錫(SnO?),二氯 化錫(SnCl?。2H?O),金屬銻粉,酒石酸(C4H6O6)等。
4.著色劑
加入配合料中經(jīng)過(guò)熔制后能使玻璃呈現(xiàn)一定顏色的物 質(zhì),稱(chēng)為著色劑。玻璃中的著色劑能對(duì)投射到玻璃上的白光進(jìn)行選擇性的吸收,從而改變了透過(guò)玻璃光線(xiàn)的光譜組成,使玻璃顯示出各種顏色。顯色的強(qiáng)弱,與著色 劑的種類(lèi)及數(shù)量有關(guān),也與工藝制度有關(guān)。根據(jù)著色劑在玻璃中的狀態(tài),可把著色劑分為離子著色劑和膠體著色劑兩類(lèi)。