玻璃中气体的存在形式及气泡产生的原因

1、目目 录录 摘要.1 ABSTRACT.1 绪论.2 1.1 玻璃的历史及应用.3 1.2玻璃的简单分类.4 1.3玻璃按主要成分的分类.5 1.4玻璃按性能的分类.6 1.5玻璃的生产工艺.6 第二章 玻璃中存在的气泡类型及分类.8 2.1一次气泡.8 2.1.1 消除一次气泡的理论依据.8 2.2二次气泡.9 2.2.1二次气泡产生的机理.9 2.3 外界空气气泡.10 2.4 耐火材料引起的气泡.10 2.5 杂质引起的气泡.10 2.6 玻璃中气体的存在形式及在玻璃熔体中的溶解度.10 2.6.1碳酸盐分解产物和燃烧产物 CO2.10 2.6.2硫酸盐分解产物和燃烧产物 S02.11

2、2.6.3O2.11 2.6.4H2O.11 2.6.5H2.12 2.6.6N2.12 2.7气泡产生的原因分析.13 2.7.1 泡源位置的判断.13 2.7.2 依据气泡在玻璃板的分布判断.13 2.7.3 依据气泡的大小判断.14 2.7.4 依据形成原因的判断.14 2.8 熔窑部产生的气泡缺陷分.14 2.9 锡槽部的气泡产生原因.16 2.10 二次气泡的产生原因.17 2.11 由杂质产生的气泡 .18 2.12 玻璃液与耐火材料接触所引起的气泡.19 第三章 气泡的解决措施.20 3.1 一次气泡.21 3.2 二次气泡.21 3.3 外界空气气泡.22 3.4 耐火材料引起

3、的气泡.22 3.5 杂质引起的气泡.23 3.6 减少微气泡拟采取的主要措施.23 第四章 结论.24 致 谢.25 参考文献.26 摘要 气泡是玻璃生产的主要缺陷之一，气泡不仅影响玻璃的透明 性、机械强度，在玻璃深加工领域，气泡是鉴定原片质量的关键 指标。通过对玻璃生产中气泡类型的研究，探讨玻璃中气体的存 在形式及气泡产生的原因，并结合生产实际来研究解决气泡问题 的办法，达到提高玻璃生产质量的目的。 关键词 玻璃 气泡 产生原因 解决措施 Abstract Bubble is one of the main shortcomings for glass production, the bu

4、bble not only affect the transparency of the glass, mechanical strength, the glass deep-processing areas, identification of the original film Bubble is the quality of key indicators. Through the study on the type of bubble in the glass production during the formation of gas bubbles and the cause, co

5、mbined with the actual production of glasses，we study and solve the bubbles problems, to improve the quality of glass production purposes. Keyword ：glass; Air bubble Produce cause; Resolve measurement 绪论绪论 实际生产中，产生气泡的原因很多，以采取相应的措施加以 解决。一般来说，浮法玻璃生产实践中气泡主要产生于玻璃的熔 制过程中，其次在锡槽成形过程中也有可能产生气泡1。将气泡 按其产生的来源分类

6、会有助于寻找气泡产生的原因。第一类是所 谓澄清气泡，是在初熔及澄清之后残余在玻璃中的气泡;第二类 是玻璃熔体中大体已不存在气泡以后，在某一时间又从玻璃中析 出所分解的气体而形成的气泡，称为再生气泡(重沸气泡); 第三 类是气泡中有些夹杂的气态、态或固态异物。它们是空气泡、工 作气泡、铁质气泡、污染气泡等。分清气泡是属于三类中的那一 类就可推测气泡缺陷是在那个区域产生的2，这对采取什么样的 消除缺陷措施致关重要。气泡数、气泡大小及其分配情况、气泡 中和气泡附近的物质在显微镜下的观察结果、玻璃中气泡的位置、 气泡中的气体分析等都是诊断气泡缺陷的重要特征参数。 玻璃气泡是玻璃中的气体以可见形态存在的

7、形式，是气态夹 杂物，不仅影响玻璃制品的外观质量，更重要的是影响玻璃的透 明性和机械强度。存在于玻璃液中的气体主要有三种状态，既可 见气泡、溶解的气体、化学结合的气体。在浮法玻璃生产过程中， 原料种类、炉气性质和压力、熔制温度等不同，在玻璃中的气体 种类和数量也不同，常见的气体有 O2, H2, H, O, CO, CO2, SO2, N2,Ar 等。 第一章玻璃的发展及分类第一章玻璃的发展及分类 1.1 玻璃的历史及应用 玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前 3700 年 前， 古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有 色玻璃，约公元前 1000 年前，中国制造出无色玻璃。

8、公元 12 世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。18 世纪，为适 应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。1873 年，比利时首先制 出平板玻璃。1906 年，美国制出平板玻璃引上机。此后，随着 玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问 世。现代，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材 料。 3000 多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物 “天然苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮， 商船搁浅了。于是，船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅， 搬来木柴，并用几块“天然苏打”作为大锅的支架，在沙滩上做起 饭来。船员们吃完饭，潮水开始上涨了。他们正准

9、备收拾一下登 船继续航行时，突然有人高喊：“大家快来看啊，锅下面的沙地 上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！”船员们把这些闪烁光芒 的东西，带到船上仔细研究起来。他们发现，这些亮晶晶的东西 上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来，这些闪光的东西， 是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打，在火焰的作用下，与 沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体，这就是最早的玻璃。 后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，然后用一种特制的 炉子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人发了一笔大财。 大约在 4 世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到 1291 年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。 “我国的玻璃制造技术 决不能

10、泄漏出去，把所有的制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻 璃！就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上 生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛。1688 年，一名 叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，从此，玻璃成了普通的 物品。 我们现在使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高 温制成的。熔体在冷却过程中黏度逐渐增大而得的不结晶的固体 材料。性脆而透明。有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化 物玻璃等。通常指硅酸盐玻璃，以石英砂、纯碱、长石及石灰石 等为原料，经混和、高温熔融、匀化后，加工成形，再经退火而 得。广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等 领域。 1.2玻璃

11、的简单分类 玻璃简单分类，主要可以分为平板玻璃和特种玻璃。平板玻 璃主要分为三种：即引上法平板玻璃(分有槽/无槽两种)、平拉法 平板玻璃和浮法玻璃。由于浮法玻璃由于厚度均匀、上下表面平 整平行，再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响，浮 法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。 1.3玻璃按主要成分的分类 玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非 氧化物玻璃品种和数量很少，主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫 系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等，可截止短波长光线而通过黄 、红光 ，以及近、远红外光，其电阻低，具有开关与记忆特性 。卤化物玻璃的折射率低，色散低，多用作光学玻璃，下面 主要介绍一下氧

12、化物玻璃。 氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。 硅酸盐玻璃指基本成分为 SiO2的玻璃，其品种多，用途广。通 常按玻璃中 SiO2以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量，又 分为 ：石英玻璃。SiO2含量大于 99.5，热膨胀系数低，耐 高温，化学稳定性好，透紫外光和红外光，熔制温度高、粘度大， 成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光 学仪器中。高硅氧玻璃。SiO2含量约 96，其性质与石英玻 璃相似。钠钙玻璃。以 SiO2含量为主，还含有 15的 Na2O 和 16的 CaO，其成本低廉，易成型，适宜大规模生产，其产 量占实用玻璃的 90。可生产玻璃瓶罐、

13、平板玻璃、器皿、灯 泡等。铅硅酸盐玻璃。主要成分有 SiO2和 PbO，具有独特的 高折射率和高体积电阻，与金属有良好的浸润性，可用于制造灯 泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量 PbO 的铅玻璃能阻挡 X 射线和 射线。铝硅酸盐玻璃。以 SiO2和 Al2O3为主要成分，软化变形温度高，用于制作放电灯泡、 高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。硼硅酸盐玻璃。 以 SiO2和 B2O3为主要成分，具有良好的耐热性和化学稳定性， 用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃 以 B2O3为主要成分，熔融温度低，可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土 元素的硼酸盐玻璃折射率高、色

14、散低，是一种新型光学玻璃。磷 酸盐玻璃以 P2O5为主要成分，折射率低、色散低，用于光学仪 器中。 1.4玻璃按性能的分类 此外，玻璃按性能特点又分为：钢化玻璃、多孔玻璃(即泡 沫玻璃，用于海水淡化、病毒过滤等方面） 、导电玻璃(用作电极 和飞机风挡玻璃)、微晶玻璃、乳浊玻璃（用于照明器件和装饰 物品等）和中空玻璃（用作门窗玻璃）等。 1.5玻璃的生产工艺 玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间 体，其余为辅助原料。主要原料指引入玻璃形成网络的氧化物、 中间体氧化物和网络外氧化物；辅助原料包括澄清剂、助熔剂、 乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。 玻璃生产 工艺主要包括：原

15、料预加工。将块状原料粉碎，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。配合料制备。 熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温加热，使之形成 均匀、无气泡，并符合成型要求的液态玻璃。成型。将液态玻 璃加工成所要求形状的制品，如平板、各种器皿等。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。 第二章 玻璃中存在的气泡类型及分类 根据气泡产生的原因可分成：一次气泡、二次气泡、外界空 气气泡、耐火材料气泡和杂质引起的气泡等。 2.1一次气泡 玻璃澄清后，往往有一些气泡没有完全逸出，或是由于平衡 破坏，使溶解了的气体又重析出、残留在玻璃中，

16、这种气泡叫做 一次气泡。 2.1.1 消除一次气泡的理论依据 众所周知,对于同一料方的配料来说,玻璃液的澄清过程受诸 多因素的影响:能产生澄清气体的原料成份能否集中分解并释放 出澄清气体;熔体中的溶解气体能否快速析出;澄清流起点处含气 泡的深层液流能否顺利上行排泡;以及澄清温度、时间、外界压 力等。与此同时,已形成的极微小的来不及上浮逸出的气泡能否 重新溶于玻璃液而消失。浮法玻璃生产通常使用的澄清剂为 芒硝,芒硝在物料熔化过程中有如下的一些性质:芒硝的热还原反 应 Na2SO4Na2O+SO2+1/2O2 首先,在正常状态下,温度越高,反应越剧烈,单位时间内放出的 气体愈多。其次,芒硝在高温时

17、分解放出 SO3或 SO2。芒硝成份 中的 SO3溶于玻璃液,而其还原产物 SO2则几乎完全不溶于玻璃 液,同时在熔化温度范围内 SO3 的溶解度随氧化气氛的增强而增 大。 基于上述芒硝的性质,如果我们在生产操作中能使大部分芒 硝的热还原反应集中于某一区域,反应产物气体 SO2 就会集中地 大量析出,这样,在气泡中气体分压及熔体表面张力的作用下,不仅 能使熔体中的多种气体加速扩散到富集 SO2 的泡中,使气泡迅速 长大,使气泡在增大了的浮力作用下,加快上行并拉动下层熔体快 速上行,使深层气泡亦上升至玻璃液表面。操作者若同时控制上 述区域的温度及环境压力,使上浮至液面表层的气泡快速逃逸,气 泡的

18、上浮澄清过程将圆满完成。 2.2二次气泡 澄清好的玻璃液同溶解于其中的气体应处于平衡状态，当玻 璃液所处的条件改变，澄清好的玻璃液内又出现气泡或灰泡，这 种气泡称为二次气泡。 2.2.1二次气泡产生的机理 对于二次气泡产生的机理及生产实例已有大量的文献与资料 报道,本文强调一点,即避免已溶入玻璃液的气体成份重新析出或 反应生成气体而析出,在正常的生产情况下,外界因素造成玻璃液 被重新加热或气氛条件突变而放出气体的情况是不会出现的,只 有熔化部的澄清回流(或者说环流)及冷却部的生产回流才能造成 玻璃液的重新被加热或故障因素造成气氛突变,使熔体内物质重 新发生反应而放出气体。 2.3 外界空气气泡

19、 此类气泡一般由搅拌机工况不良，冒泡不良，成型时卷入等 原因造成，只要处理得当，这类气泡不难排除。 2.4 耐火材料引起的气泡 耐火材料中的杂质或气孔与玻璃接触液接触造成的气泡叫 耐火材料气泡。耐火火材料的气孔率、含铁、含碳等因素会导致 玻璃和耐火材料间通过化学作用引起气泡的产生。 冷却部和成型部的耐火材料气孔中排出的气体或其中硅酸 铁在耐火材料表面上被还原，会产生大量的小气泡。 耐火材料 造成的气泡，接近成型部位时危险最大，例如流槽位置的砖材。 2.5 杂质引起的气泡 有些固体及液体夹杂物可直接进入熔体中，如灰尘、冷凝物 等。耐火材料或金属中包含的物质经过腐蚀作用后间接进入熔体 中而产生气泡

20、。 2.6 玻璃中气体的存在形式及在玻璃熔体中的溶解度 2.6.1碳酸盐分解产物和燃烧产物 CO2 它在玻璃熔液中的溶解度，取决于能生成比较稳定的碳酸盐 的含量，如果碱性氧化物浓度增加，玻璃吸收 CO2的能力也随 之增大。而 CO2的物理溶解却随温度的升高、过饱和程度的增 加而降低。 2.6.2硫酸盐分解产物和燃烧产物 S02 它能与配合料、玻璃液相互作用形成硫酸盐或再次分解为 SO2或 S03；澄清剂芒硝在高温下受热分解放出 SO2和 O2或 S03。随着玻璃中含碱量的增加，玻璃液中的 SO2再次与一价、 二价金属氧化物生成硫酸盐而增多。而 SO2的溶解度在熔体中 随温度上升及 SiO2含量

21、的增多而减小。 2.6.3O2 O2在玻璃中的溶解度是微小的。只有当玻璃液中存在变价氧 化物时，因在低温时变价氧化物吸收 02由低价转变为高价，使 其溶解度增加。而在高温时高价氧化物分解放出 O2变为低价氧 化物，其溶解度又降低。这也是变价氧化物能成为玻璃澄清剂的 原因。 单纯的 SO2或 O2气体，它们的溶解速度均慢，若两者同时 存在，则比较容易溶解，这可能是由于 SO2与 O2化合形成 S03 后比较容易进人玻璃网络的缘故。 2.6.4H2O 熔体玻璃吸收水气的能力特别强，这是由于水的化学特性， 在玻璃中呈-OH 基团，与玻璃网络完整性有关，一般说来， 水的溶解度与玻璃的网络中断键数量成正

22、比，因此随熔体中碱含 量的提高和随温度的升高而增大。 另外，水气溶解增加有利于玻璃的澄清，这是由于水气溶解 后进一步破坏了玻璃的结构，降低了玻璃的表面张力和勃度的缘 故。在实际生产中，使用含水汽较多的燃料会有利于玻璃的澄清， 但对其化学稳定性不利。 2.6.5H2 H2与熔融玻璃液的相互作用主要表现在与硅酸盐熔体中易 还原氧化物的相互作用。属于易还原的氧化物有 Ag2O、PbO、As2O3、Sb2O3、Bi2O3、Fe2O3等。所有上述氧化物 均能还原到元索。由于氢的扩散速度很大，因此，所发生的还原 过程相当快。浮法玻璃生产过程中应尽可能减少这些氧化物的存 在，以免在锡槽中被还原为低价氧化物或

23、元素状态，影响玻璃质 量。 2.6.6N2 N2在氧化条件下是纯物理溶解，且溶解度是微不足道的， 温度升高时，N2的化学溶解度增大。如在 1400,P=1atm 时， 在钠钙硅玻璃熔体中也只有 0.00042cm3/cm(标准状态)。但是， 当有氢通过熔体时，熔体中的含量增加到 13.9cm3/cm3(标准状态)。 2.7气泡产生的原因分析 通过对玻璃生产中气泡缺陷的原因分析及处理过程,总结出 一些解决气泡问题的基本思路:第一步,根据气泡的特点初步判断 泡源的位置;第二步,根据玻璃气泡的产生机理,通过比较对比等方 法找出气泡形成的原因9。 2.7.1 泡源位置的判断 判断泡源位置是寻找气泡成因

24、的前提,可以从以下几个方面入手: 1.开口气泡:可以肯定,下开口气泡产生于流道之后的锡槽中; 2.泡在玻璃体内的中间位置,一般是在锡槽之前产生的; 3.在玻璃体内的中下层,一般是在流道及冷却部收缩段附近产生 的; 4.泡在玻璃体内的中上层,为冷却部卡脖熔化部产生; 5.气泡周围伴有夹杂物,一般为耐火材料产生; 6.泡周围伴随有较深的颜色一般为铁件等产生。 2.7.2 依据气泡在玻璃板的分布判断 1.板分布一般为流道之前产生; 2.置固定的气泡一般为卡脖之后产生。 2.7.3 依据气泡的大小判断 1.槽内的耐火材料产生的气泡较大,一般5 mm; 2.小均匀的气泡一般是于流道之前的冷却部或熔化部产

25、生的; 3.0.5 mm 的气泡一般是熔化澄清环节(包括原料)发生了问题。 2.7.4 依据形成原因的判断 在准确判断泡源位置的基础上,根据气泡的产生机理,通过对 气泡产生前后熔窑锡槽及附属设备变化情况的对比分析,就可以 快速找到气泡的成因,采取相应措施加以解决。 2.8 熔窑部产生的气泡缺陷分 在熔窑中玻璃熔制过程分为四个阶段:配合料堆的反应， 烧结而形成硅酸盐及其共熔物；熔化，主要是残余的石英砂熔 解在己形成的硅酸盐中；澄清，即消除气泡以及降低在玻璃中 溶解的气体的过饱和程度；均化冷却到成型温度。在第一阶段， 配合料入窑，温度升到 800-1 000，大部分气态产物从配合料 中逸出；在第二

26、阶段，温度升到 1200时，硅酸盐与未反应的 石英砂粒反应，相互溶解，玻璃液开始形成，成为含大量可见气 泡的玻璃液(这两个阶段也叫配合料熔化阶段)；在第三阶段，温 度继续升高到 1400-1500时，玻璃液的赫度约为 10Pa.S，玻璃 液在形成阶段存在的可见气泡和溶解气体，由于温度升一高，体 积增大，勃度降低而大量逸出；在第四阶段，为使玻璃加速均化， 通常采用鼓泡和搅拌方式，并均匀降温到 1100-1050的成型温 度。 在配合料的熔化阶段，既存在含碱量大的能溶解 (CO2、H2O、SO2、O2)等气体的熔体相，配合料的分解、部分组 分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃与耐火材料的相互作用

27、等原因，而析出的大量气体，大部分逸散于空间，剩余气体的大 部分溶解于玻璃液中，少部分则以气泡的形式存在于玻璃液中。 此外，由于非均相成核.既在熔化中的石英颗粒附近的过饱和熔 体中析出气体而不断地产生新的气泡。 气体的析出主要是由于局部熔体中 Si02。含量增大而降低 CO2、H2O、SO2、O2等的溶解度所造成的过饱和的结果。含 Si02少的玻璃与含 Si02多的玻璃相遇也出现同样的结果。由于过 饱和析出的气体可能形成新的气泡也可能扩散到已存在的气泡中。 初熔末期的熔体中的气泡除 N2外主要含 CO2及少量 H2O，澄清 气体(如 SO2和 O2)一般要在温度上升较高时才出现。 初熔以后熔体中

28、还存在大量气泡及溶解的气体，澄清的任务 就是排出存在的气泡.降低溶解气体的浓度，以防止出现再生气 泡，以及使熔体均化。澄清时只对熔体加热是不够的.还要加人 一些化学澄清剂如硫酸钠、氟化钙及多价氧化物氧化砷、氧化锑 等。因 N2在熔体中的溶解度很小又不易扩散，在澄清过程中， N2被澄清气体很快排出.澄清情况良好时，残余的微小气泡中很 少或几乎不含 N2，含澄清气体(SO2和 O2)及少量的(CO2和微量 的 H2O)，温度降低时澄清气体被熔体吸收而泡收缩，这时气泡 中 CO2含量很高，温度再降低，CO2的溶解度增大，因而在静 置时这种残余气泡就会消失，由溶解而消失的 CO2气泡较由上 升到表面而

29、除去的气泡还多。因此静置也是澄清的重要部分。澄 清不足时，在可溶解的气泡消失后残留的气泡中的澄清气体被再 吸收，CO2也被溶解一部分。N2的含量就很高了。此时许多小 气泡中所含 N2从半数到很高百分数很明显是由澄清不足所致。 2.9 锡槽部的气泡产生原因 为防止锡液氧化，通常在锡槽空间通入氮气和氢气的混合气 体，还含有少量的氧气和水蒸气等杂质气体，它们都不同程度地 溶解于锡液中，其中氢的溶解更具有重要意义。 氢在锡液中具有高温溶解度大，低温溶解度小的特性。当锡 液由高温区向低温区流动时，有可能从不饱和状态变为饱和状态 而放出气体，这些气体，部分从锡液面上蒸发到气相中，有的被 耐火材料表面的微孔

30、吸附。氢的渗透性很强，锡液中的氢可以通 过槽底耐火材料的气孔渗透到槽底耐火材料外表面和钢壳之间的 空间。当该处耐火材料表面微孔吸附的气体逐渐聚集到一定程度 或由于某种原因使得氢气渗透的连通通路中的压力平衡遭到破坏 时，就可能以气泡的形式放出，通过槽底耐火材料、锡液在玻璃 带下表面聚集，形成微小开口泡，肉眼看起来象雾一样，故称雾 点。 因此，槽底耐火材料的氢扩散指标必须符合要求。氢在保护 气体中所占的比例越高，溶解于锡液的氢越多，形成微小开口泡 的可能性就越大。所以，氢的比例也应加以控制，一般不能大于 10%。 另外，新建或冷修后的浮法玻璃线投产初期，在正常的工艺 制度下，若玻璃板下表面不断出现

31、玻璃板下开口泡，可明确判定 为“锡槽气泡”，究其原因可能是槽底耐火材料的水分蒸发逸出， 锡液向槽底耐火材料的渗透而将空隙中的气体挤出，锡槽烘烤不 彻底，锡中含有低沸点杂质等因素所致。防止此类问题的办法是 精心设计，严格施工，对槽底砖预留胀缝的计算力求准确，耐火 材料的质量可靠，选用优质锡，锡槽烘烤过程尽量使底部的易挥 发物挥发完全等。 2.10 二次气泡的产生原因 工业熔制过程还不能达到溶解气体处于平衡状态的程度，再 生气体的析出是溶解气体的浓度与当时的温度和分压(氧化还原 状态)或玻璃组成所决定平衡浓度值有差别而造成的。二次 气泡形成的另外一个条件是化学溶解的气体的析出速度已达到能 使物理溶

32、解的气体量迅速增大的程度，通脱扩散不可能将这种情 况缓和。再生气泡或重沸可能来自物理(热的作用，机械作用)和 化学的原因，也可能是这些原因的共同作用。由热作用在高温下 产生的二次气泡中主要含 O2或 S02之类的澄清气体，而机械作 用在低温中导致的重沸气泡则主要含 C02,N2, H20 之类的气体。 化学的原因主要是组成不相同的熔体遇到一处时可能导致溶解度 急剧变化而达到二次气泡形成的条件，例如玻璃液与耐火材料接 触时，耐火材料被侵蚀，被溶解的组分如 S02及 A1203提高了熔 体的酸度而降低了 S203、C02、H20、O2等的溶解度以致产生气 泡。因此，在生产过程中，要力保稳定生产，配

33、合料进人熔窑时 要做到均匀，熔窑冷却部尽可能使玻璃液的降温均匀一致，鼓泡 或搅拌时防止玻璃液在熔窑中大起大俯。 2.11 由杂质产生的气泡 与气泡的玻璃熔体相互作用的固态、液态、气态物质，无论 是物质本身，或作为化学反应的一方通过反应而放出气体导致气 泡形成的都成为产生气泡的杂质。气态杂质可能通过吸入、搅拌 或其它作用直接从空气中进入，或间接从含气体的耐火材料气孔 中进人无气泡的玻璃熔体中而形成。当熔窑操作引起这些与耐火 材料接触的滞留玻璃进人到成形玻璃液流时，导致形成污染气泡， 一般在卡脖和冷却部之间产生。气泡的位置一般在玻璃的 上表面，气泡中的气体主要是 N2,泡内并有沉积物。有些固态及

34、液态夹杂物可直接进人熔体，如灰尘、冷凝物、油滴等而产生气 泡，可采取提高温度及提高熔化量的措施以消毁或冲掉这些杂质。 另外，在耐火材料或金属中包含的物质经过腐蚀作用后才间接进 人熔体中而产生气泡，可降低温度以阻止由于化学反应而产生的 腐蚀作用。 从与熔体的相互作用考虑可将夹杂物分为两类：还原性物质 和在熔体温度下具有高蒸汽压或分解压的物质，气泡中 CO 与 CO2同时存在时说明有还原性物质存在。熔化池较冷部位如搅拌 器的轴，从熔体中蒸发出来的易挥发物冷凝下来，在机械振动下 就可能落入熔体中，其中含有 PbO, K20, Na20, As203, Sb203等， 含 As203和 Sb203的凝

35、结物在高温熔体(1300左右)中放出氧，产 生气泡成分为 86%02、12.5%C02和 1.5%N2。 芒硝加人过量，且熔体的温度又不很高时还可能析出硝水， 它以滴状留在玻璃中，冷却后部分凝固结晶体。这种空洞中除 Na2 SO4,外还可能有作为气相的 S02，称为盐泡。芒硝在钠钙玻 璃熔体中的溶解度比较小，如果超标，可加些碳，按式(1)和式 (2)将其分解。 Na2 SO4 + 2C = Na2S + 2C02 (1) Na2 SO4 + Na2S + 2SiO2 2 Na2O2.SiO2 + SO2 + S (2) 2.12 玻璃液与耐火材料接触所引起的气泡 在玻璃窑炉内，最高温度有 1

36、600左右，玻璃液在这样的 高温下，与熔窑内的有缺陷耐火材料会发生化学反应.玻璃液对 耐火材料产生腐蚀，一些腐蚀的后成分进人玻璃液中会产生气泡， 同时由于耐火材料本身的原因也会使熔体产生一些气泡。 例如:耐火材料本身有一定的气孔率，在高温下，气孔里的气体 逸出进人玻璃液里，形成气泡。 第三章 气泡的解决措施 气泡是玻璃生产的主要缺陷之一，气泡不仅影响玻璃的透 明性、机械强度，在玻璃深加工领域，气泡是鉴定原片质量的关 键指标。为此，将针对气泡产生的原因和生产实践中采取的措施 进行探讨。 3.1 一次气泡 要根据实际情况，改进生产操作，严格执行规范操作来避免 气泡缺陷。要重视原材料的质量，硅砂和石

37、灰石粒度分布要控制 在生产承受范围之内，不要使用过多的超细粉，这对控制气泡的 产生有载要作用。 强氧化性配合料(氧化还原数大于+10)由于 SO3的溶解度高， 玻璃中含有大量 SO3或 SO42-，当熔窑气氛或温度有轻微变化时， 就容易出现大里小气泡。工艺人员需要掌握好配合料的各种成分 的合理配比和玻璃化学成分的稳，当玻璃成分出现波动的时候， 要通过调整配方来修正。 3.2 二次气泡 二次气泡的处理涉及的因素比较多。要因地制宜，找出具体 的工艺波动环节，加以处理，恢复作业制度的稳定，一般是可以 得到解决的。目前采用添加铁粉的方法处理气泡效果很好。 这可能与氧化铁降低玻璃的透热性能，令池底不动层

38、加深，流动 层减少，从而改善对流有关。 3.3 外界空气气泡 外界空气气泡一般是由机械原因引起的，排除具体的机械故 障即可。 3.4 耐火材料引起的气泡 选用优质耐火材料和改进生产操作是避免气泡产生的关键。 耐火材料是决定气泡的先天性因索，所以在设计选用与玻璃液接 解的砖材的时候要注意使用优质的低气孔率的耐火材料，以免造 成先天缺陷。耐火材料气泡一般处在耐火材料结石附近， 亦可出现在玻璃熔窑炉壁附近的玻璃体内。通常是孤立存在的， 而且在气泡周围的玻璃中常存在与耐火砖有关的杂质或颜色。在 玻璃窑炉内使用的耐火材料量很大，要尽量减少耐火材料对玻璃 中气泡量的影响，最好的方法是在针对窑内的不同部位采

39、用相应 的高质量的耐火料材料。但如果发生了耐火材料气泡，则在玻璃 液面与窑内耐火材料接触的界面上，一般会采取一些强制的冷却 风和冷却水包措施，冷却窑体耐火材料，防止玻璃液对耐火材料 的侵蚀加剧，这样可以减少耐火材料因侵蚀严重而放出的气体量。 新使用的耐火材料一定要经过高温烘烤才能使用，让耐火材料内 的水分和开口气孔内的气体逸出，不烘烤就使用的耐火材料会使 玻璃液中产生大量气泡。 3.5 杂质引起的气泡 固体及液体夹杂物，可采取提高温度及提高熔化量的措施以 销毁或冲掉这些杂质。在耐火材料或金属中包含的物质则需降低 温度以阻止由于化学反应而产生的腐蚀作用。 3.6 减少微气泡拟采取的主要措施 通过

40、以上分析和比较，我们认为要想减少玻璃中的微气泡， 应当从以下几个方面努力。 1.稳定玻璃颜色的前提下，调整料方的氧化还原数，使其处于 偏还原状态。这对微气泡的减少是有利的。 2.合料氧化还原数的控制一定要和熔窑的温度制度、燃烧方式、 液流变化等实际工艺状况结合起来，在玻璃液流中保持合适的硫 的溶解梯度，并稳定工艺制度，稳定液流，使其达到最优化的状 态。 3.变燃烧方式，调整热点区玻璃液面上方的气氛，尤其是热点 前后的小炉处的气氛，增强此处的排泡澄清效果，对减少微气泡 数量，稳定玻璃质量非常重要。 4.璃液温度越高，还原性越强，提高热点及其以后几对小炉 的温度，不仅可以从物理上，还可以从化学上强化澄清效果 第四章 结论 浮法玻璃生产过程中产生气泡缺陷的现象较多,对玻璃质量 的影响较大,成因也较为复杂。浮法玻璃生产工艺复杂，产生气 泡的原因也多