安徽工业大学无机非金属材料玻璃实用教案

1、一一. 引引 言言第1页/共157页第一页，共158页。一、定义一、定义(dngy) (dngy) 广义：凡是具有非晶态结构的固体材料统称为玻璃。 狭义(xiy)：从熔体中冷却，在室温下还保持熔体结构的固体材料，即无机玻璃。第2页/共157页第二页，共158页。二、分类二、分类(fn li) (fn li) 按成分(chng fn)：单质玻璃、有机玻璃、无机玻璃。 按用途：平板玻璃（建筑、日用玻璃）、器皿玻璃、工艺玻璃、光学玻璃（医用、仪器、激光玻璃）。 按生产工艺（平板玻璃）又分为：浮法玻璃、提拉玻璃、压延玻璃等。第3页/共157页第三页，共158页。三、玻璃三、玻璃(b l)(b l)工业

2、发展史工业发展史 15万年前人类首先就利用天然黑曜岩薄片做窗户玻璃。 35001500年前开始制造玻璃纤维。 直到200A.D.才开始“平板”玻璃。 1957年，英国首先首先发明浮法玻璃专利， 1963年美国(mi u)购买了该专利。1975年，美国(mi u)发明新浮法专利。 我国1971年在洛阳首先引进浮法生产线，现有30多条生产线。第4页/共157页第四页，共158页。二二. 玻璃玻璃(b l)的通性的通性第5页/共157页第五页，共158页。1.1.玻璃的同性玻璃的同性各向同性各向同性 介稳性（亚稳性）介稳性（亚稳性） 无固定熔点无固定熔点(rngdin) (rngdin) 性质变化的

3、连续性和可逆性性质变化的连续性和可逆性第6页/共157页第六页，共158页。一、各向同性一、各向同性( xin tn xn) ( xin tn xn) 同一块玻璃中所有物理化学性在各个方向(fngxing)均相同。第7页/共157页第七页，共158页。二、介稳性（亚稳性）二、介稳性（亚稳性） 由于玻璃熔体在冷却过程中粘度迅速重大(zhngd)，来不及结晶就成为固体。所以保留了熔体的结构，造成体系内能不是最小，即亚稳态。图31。 第8页/共157页第八页，共158页。图3 31 1 玻璃体系内能(ni nn)(ni nn)随温度变化图 第9页/共157页第九页，共158页。三、无固定三、无固定(

4、gdng)(gdng)熔点熔点 由于玻璃形成过程中由熔体向固体(gt)转变是在一定的温度范围内进行的，所以其熔化过程也是在一定的温度范围内而不是某一温度点。四、性质四、性质(xngzh)(xngzh)变化的连续变化的连续性和可逆性性和可逆性 取决于其形成过程。第10页/共157页第十页，共158页。2. 玻璃玻璃(b l)结构的假说结构的假说第11页/共157页第十一页，共158页。包括(boku)： 一、晶子说 二、无规则网络(wnglu)学说第12页/共157页第十二页，共158页。一、晶子说一、晶子说 由兰德尔（Randell）1930年提出，认为玻璃是由80%的直径等于1.01.5nm

5、左右的微晶(wi jn)组成，晶体取向无序。第13页/共157页第十三页，共158页。二、无规则网络二、无规则网络(wnglu)(wnglu)学说学说 由查哈里阿森（ZachariasenZachariasen）19321932年提出，认为玻璃中硅氧以共价键结合(jih)(jih)在三维空间内形成连续的网络。 强调了结构玻璃的连续性、统计均匀性、无序性。 第14页/共157页第十四页，共158页。两种观点两种观点(gundin)(gundin)的相同之处是都认为的相同之处是都认为是近程有序而远程无序，是近程有序而远程无序，不同之处在于近程程度不同。不同之处在于近程程度不同。第15页/共157页

6、第十五页，共158页。3. 粘粘 度度第16页/共157页第十六页，共158页。一、玻璃粘度一、玻璃粘度(zhn d)(zhn d)的定义的定义 指面积(min j)为S的二平行液层，以一定速度梯度dv/dx移动时需要克服的内摩擦力。 =sdvdx 粘度系数（PaS）第17页/共157页第十七页，共158页。二、玻璃二、玻璃(b l)(b l)粘度参考点粘度参考点 1应变点：（1013.6PaS）应力在几小时内消除的温度点； 2转变点（Tg）：(1012.4 PaS) 的温度； 3退火点：（1012PaS）应力在几分钟内消除的温度点； 4变形点：10101011PaS的温度； 5软化温度（ T

7、f）(35)106PaS的温度； 6操作范围：（ 103106.6PaS）成型时玻璃表面的温度； 7熔化(rnghu)温度：（10 PaS）的温度； 8自动供料机供料粘度：（102103PaS）的温度。第18页/共157页第十八页，共158页。三、玻璃三、玻璃(b l)(b l)粘度与成分的关系粘度与成分的关系 1SiO2、Al2O3、ZrO2含量升高，粘度增大； 2碱金属氧化物R2O含量升高，粘度降低； 3碱土金属氧化物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(zngji)低温粘度，而 降低高温粘度。 第1

8、9页/共157页第十九页，共158页。四、玻璃四、玻璃(b l)(b l)粘度与温度的关系粘度与温度的关系 总体上玻璃粘度与温度(wnd)成反比，图32。满足： Log=a+b/T （a、b为常数）第20页/共157页第二十页，共158页。图3 32 2 硅酸盐玻璃弹性、粘度与温度(wnd)(wnd)关系图 第21页/共157页第二十一页，共158页。五、玻璃五、玻璃(b l)(b l)粘度的近似计算粘度的近似计算 1奥霍琴法：适用于含MgO、Al2O3的Na-Ca-Si系玻璃。且各主要氧化物含量范围为 Na2O 12%16%，CaO+MgO 5%12%，Al2O3B2O3BaOAl2O3Pb

9、OK2ONa2O(MgO, Fe2O3) 提高(t go)抗压强度 Al2O3 MgO B2O3Fe2O3PbO第36页/共157页第三十六页，共158页。 2缺陷：（微观、宏观） 3温度：图34。 4内应力（残余(cny)应力） 图4 44 4 玻璃(b l)(b l)强度与温度的关系 第37页/共157页第三十七页，共158页。三、硬度三、硬度(yngd)(yngd)和脆性和脆性 硬度：抗其它物体的侵入能力。 加入不同(b tn)的氧化物可提高玻璃的硬度， 其顺序为 SiO2 B2O3 MgO (ZnO, BaO) Al2O3第38页/共157页第三十八页，共158页。 脆性：当负荷超过玻

10、璃极限强度时立即破裂的特性，用冲击强度表示(biosh)。 淬火玻璃的冲击强度比退火玻璃的冲击强度大57倍。 引入半径较小的阳离子（Li2O、BeO、MgO、B2O3）可降低玻璃的脆性; 引入大半径的阳离子（Ru2O、CaO）可提高玻璃的脆性。第39页/共157页第三十九页，共158页。7. 玻璃的热学玻璃的热学(rxu)性质性质 第40页/共157页第四十页，共158页。一、热膨胀性一、热膨胀性 热膨胀对玻璃的成型、退火(tu hu)、钢化、封接及热稳定性都有影响。 玻璃的热膨胀变化范围很大，从负膨胀（微晶玻璃）直到20010-7/（非氧化物玻璃）。 热膨胀系数分为线膨胀系数和体积膨胀系数。

11、第41页/共157页第四十一页，共158页。二、影响二、影响(yngxing)(yngxing)因素因素 1温度：成正比； 2热历史：与玻璃退火、淬火、析晶（种类、大小）都有关系。 3化学(huxu)组成：取决于阴阳离子间的吸引力。 f=2Z/a2 f-阴阳离子间的吸引力； Z电价； a间距 f越大，热振动越小，膨胀就越小。第42页/共157页第四十二页，共158页。8. 玻璃玻璃(b l)的化学稳定性的化学稳定性 第43页/共157页第四十三页，共158页。一、侵蚀一、侵蚀(qnsh)(qnsh)机理机理 1水对玻璃的侵蚀：水中的H+与玻璃中的Na+发生交换反应，而后(r hu)进行水化、中

12、和反应； Si-Na+H+-OH= Si-OH+NaOH Si-OH+ H+-OH=Si-（OH）4 Si-（OH）4+ NaOH=Si（OH）30-Na+（硅酸钠）+H2O 第44页/共157页第四十四页，共158页。 2酸对玻璃的侵蚀：高碱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。因酸不与硅质玻璃发生反应，只是(zhsh)酸中的水与玻璃起作用。同时，玻璃侵蚀产生的碱可被中和，阻止侵蚀反应进一步进行。 第45页/共157页第四十五页，共158页。 3碱对玻璃(b l)的侵蚀：Si-（OH）4+ NaOH=Si（OH）30-Na+（硅酸钠）+H2O 可破坏玻璃(b l)中的Si-O

13、键，从而腐蚀严重。第46页/共157页第四十六页，共158页。 4大气(dq)对玻璃的侵蚀：薄膜。是H2O、CO2、SO2的综合侵蚀，可形成Si-OH薄膜。 第47页/共157页第四十七页，共158页。二、影响二、影响(yngxing)(yngxing)因素因素 1化学组成：R2O越高，抗腐越差； 2热处理：在酸气炉中退火可提高玻璃的抗腐性；钢化（淬火）可提高玻璃的化学稳定性； 3温度：温度越高侵蚀(qnsh)越强； 4、压力：压力越大侵蚀(qnsh)加剧。 第48页/共157页第四十八页，共158页。9. 玻璃玻璃(b l)的光学性质的光学性质第49页/共157页第四十九页，共158页。一、

14、折射率一、折射率 影响因素： 1. 化学组成： n=n1P1+n2P2+nnPn P1Pn-玻璃中各氧化物的质量白分含量； n1nn-玻璃中各氧化物的折射率计算系数(P127表)； 2.温度：折射率随温度的升高而增大； 3.热历史(lsh)：退火可消除光学不均匀性。 第50页/共157页第五十页，共158页。二、玻璃二、玻璃(b l)(b l)的着色的着色 1离子致色：过度族金属离子的电子跃迁，可引起选择吸收而致色。不同离子致不同颜色。如：Ti4+（黄棕色）、Ti4+Cu+（绿色）、V（杂色）等。 2硫、硒化合物着色：单质硫、硒（淡紫色）；硫、碳（琥珀(h p)）；硫（硒）化镉（黄、红）。 3

15、、金属胶体着色：胶体颗粒对光线的散射而引起的选择吸收从而致色。 第51页/共157页第五十一页，共158页。三、玻璃三、玻璃(b l)(b l)的生产工艺的生产工艺第52页/共157页第五十二页，共158页。第一节 概述(i sh) (i sh) 第53页/共157页第五十三页，共158页。玻璃的生产工艺过程：玻璃的生产工艺过程： 成分设计成分设计原料加工原料加工配合配合(pih)(pih)料制备料制备（池窑、坩埚窑熔化）（池窑、坩埚窑熔化）成型成型退火退火缺陷检验缺陷检验一次制品或深加工一次制品或深加工检验检验二次制品。二次制品。 第54页/共157页第五十四页，共158页。第二节 原料(y

16、unlio)(yunlio)与配合料的制备 第55页/共157页第五十五页，共158页。玻璃的主要玻璃的主要(zhyo)原料或主料是原料或主料是SiO2辅料有辅料有Al2O3、Na2O、CaO、MgO澄清剂、着色剂、脱色剂、氧化澄清剂、着色剂、脱色剂、氧化还原剂、乳浊剂及其它。还原剂、乳浊剂及其它。 第56页/共157页第五十六页，共158页。一、原料一、原料(yunlio)(yunlio)及选择原则及选择原则 1杂质少； 2易调整； 3易熔化(rnghu)、无毒气； 4对耐火材料侵蚀小； 5成本低、易加工。 第57页/共157页第五十七页，共158页。二、引入二、引入SiO2的原料的原料(y

17、unlio) 1. 硅砂，即石英砂硅砂，即石英砂 2. 砂岩砂岩 要求：可含有少量无害要求：可含有少量无害(w hi)矿物（长石、高岭石、白云石、方解石等），有害矿物（赤铁矿、磁铁矿、矿物（长石、高岭石、白云石、方解石等），有害矿物（赤铁矿、磁铁矿、钛铁矿等）含量尽量少。钛铁矿等）含量尽量少。 第58页/共157页第五十八页，共158页。三、引入三、引入Al2O3的原料的原料(yunlio) 1长石长石(chn sh)； 2. 高岭石。高岭石。第59页/共157页第五十九页，共158页。四、引入四、引入Na2O的原料的原料(yunlio) 1纯碱纯碱(chn jin)（Na2CO3）；）； 2

18、芒硝（芒硝（Na2SO4）；）； 3钠硝石（钠硝石（NaNO3）第60页/共157页第六十页，共158页。五、引入五、引入CaO的原料的原料(yunlio) 1石灰石；石灰石； 2方解石。方解石。第61页/共157页第六十一页，共158页。六、引入六、引入MgO的原料的原料(yunlio) 白云石白云石 第62页/共157页第六十二页，共158页。七、引入澄清七、引入澄清(chngqng)剂的原料剂的原料 1As2O3、Sb2O3与芒硝与芒硝(mng xio)共用；共用； 2芒硝芒硝(mng xio)； 3. 萤石、氟硅酸钠（萤石、氟硅酸钠（Na2SiF6） 第63页/共157页第六十三页，共

19、158页。八、着色剂八、着色剂 各种各种( zhn)含致色离子的氧化物，具体见第九节玻璃的着色。含致色离子的氧化物，具体见第九节玻璃的着色。 第64页/共157页第六十四页，共158页。九、脱色剂九、脱色剂 能使能使Fe2O3减少减少 能产生与绿色互补色的各种氧化物。能产生与绿色互补色的各种氧化物。 分为物理分为物理(wl)脱色剂（脱色剂（Se、MnO2、NiO、Cr2O3） 和化学脱色剂（和化学脱色剂（As2O3、Sb2O3、Na2S及硝酸盐）及硝酸盐）第65页/共157页第六十五页，共158页。十、氧化十、氧化(ynghu)-还原剂还原剂 1. 氧化剂（硝酸盐）；氧化剂（硝酸盐）； 2还原

20、剂（碳、还原剂（碳、SnO2等等） 第66页/共157页第六十六页，共158页。十一十一(ShY)、乳浊剂、乳浊剂 1氟化物；氟化物； 2磷酸盐磷酸盐第67页/共157页第六十七页，共158页。十二十二(sh r)、其它、其它 1天然碱； 2珍珠岩（含SiO2 73%）； 3铌、钽尾矿(wi kun)（含SiO2 70%）； 4碎玻璃。 第68页/共157页第六十八页，共158页。四、玻璃原料(yunlio)加工 第69页/共157页第六十九页，共158页。一、工艺流程一、工艺流程(n y li chn) 第70页/共157页第七十页，共158页。 即各原料(yunlio)分别粉碎筛分入库，后

21、称量混合再入库，最后投料。 第71页/共157页第七十一页，共158页。二、原料二、原料(yunlio)的破碎与粉的破碎与粉碎碎 可用 颚式破碎机，图31； 反击式破碎机，图32； 对辊式破碎机，图33； 锤式破碎机，图34。 第72页/共157页第七十二页，共158页。图31 颚式破碎机第73页/共157页第七十三页，共158页。图32 反击式破碎机 第74页/共157页第七十四页，共158页。图33 对辊机 第75页/共157页第七十五页，共158页。图34 锤式破碎机 第76页/共157页第七十六页，共158页。三、筛分三、筛分(shi fn) 利用六角筛和振动筛对各种原料(yunlio

22、)进行筛分，而振动筛的优点较多，图35。 第77页/共157页第七十七页，共158页。图35 振动筛第78页/共157页第七十八页，共158页。四、配合四、配合(pih)料制备料制备 先称量后混合。混合机可分为转动式、盘式和桨叶式。先称量后混合。混合机可分为转动式、盘式和桨叶式。 影响配料混合均匀性的因素有原料物性、加料顺序影响配料混合均匀性的因素有原料物性、加料顺序(shnx)(shnx)、加水方式、加水方式、混合时间及是否加入碎玻璃等。混合时间及是否加入碎玻璃等。第79页/共157页第七十九页，共158页。五、配合料质量五、配合料质量(zhling)控制控制 1原料成分； 2原料水分； 3

23、原料粒度； 4称量误差(wch)； 5均匀度控制。第80页/共157页第八十页，共158页。第五节 玻璃(b l)的熔制第81页/共157页第八十一页，共158页。一、概述一、概述(i sh) 将配料进行高温加热形成均一的、无缺陷的并符合成型要求的玻璃液的过程称为(chn wi)玻璃的熔制过程。 熔制过程对产品的产量、质量、成品率、能耗、窑炉寿命等关系密切。第82页/共157页第八十二页，共158页。熔制过程中发生熔制过程中发生(fshng)的物理的物理化学变化化学变化物理过程化学过程物理化学过程配合料加热脱水熔化相变挥发固相反应盐类分解水化物分解脱水结晶硅酸盐形成与相互作用共熔体形成固态溶解

24、、液态互溶玻璃液、炉气、气泡间的相互作用玻璃液与耐火材料作用第83页/共157页第八十三页，共158页。二、玻璃的熔制过程(guchng)及影响因素 熔制过程分为五个阶段熔制过程分为五个阶段(jidun)(jidun)： 硅酸盐形成硅酸盐形成 玻璃液的形成玻璃液的形成 玻璃液的澄清玻璃液的澄清 玻璃液的均化玻璃液的均化 玻璃液的冷却玻璃液的冷却 第84页/共157页第八十四页，共158页。1.1.硅酸盐形成(xngchng) (xngchng) T=800900，CaO+SiO2=CaSiO3（Na2Si03） 特点(tdin)：时间短，平板玻璃 34min。 第85页/共157页第八十五页，

25、共158页。2玻璃(b l)液的形成 T=12001250，硅酸盐溶解和扩散，形成透明体，但不均匀，有大量气泡，性质不均匀。 特点(tdin)：时间长，平板玻璃 28min。 第86页/共157页第八十六页，共158页。3玻璃(b l)液的澄清 T=14001500，澄清的过程是指排除可见气泡(qpo)的过程，是一个复杂的物理化学过程。玻璃液中的气泡(qpo)有：CO2、O2、N2、H2O、SO2、NO2。第87页/共157页第八十七页，共158页。 澄清过程： 气体(qt)转化与平衡 第88页/共157页第八十八页，共158页。 气体与玻璃液的相互作用O2与玻璃液的相互作用: 包括物理的溶解

26、(rngji)和发生氧化还原反应形成氧化物(氧化铁、硅酸盐等)CO2与玻璃液的相互作用: CO2与硅酸盐作用形成碳酸盐和氧化硅。H2O与玻璃液的相互作用:即玻璃的水化反应。第89页/共157页第八十九页，共158页。 澄清剂及作用机理 变价氧化物：机理是低温吸热，高温放热使气泡长大而释放。 As2O3+O2=As2O5 （可逆反应） 硫酸盐：Na2SO4=Na20+SO2（大于1400时分解） 卤化物：CaF2、NaF 可使SiO2的结构网络(wnglu)断裂而达到澄清的目的。第90页/共157页第九十页，共158页。 玻璃性质与澄清： 澄清速度 V=2/9 gr2（d-d1）/ g-重力加速

27、度；r-气泡(qpo)半径；d-玻璃密度；、d1-气泡(qpo)中气体密度；-玻璃液的粘度。即玻璃液越粘澄清速度越小。 第91页/共157页第九十一页，共158页。4玻璃(b l)液的均化： 包括化学均化和热均化。有三种方式： 不均匀体的溶解与扩散的均化过程（成分不同造成）； 玻璃液的对流均化过程（温度不同造成） 因气泡上升而引起(ynq)的搅拌均化作用。 影响因素：玻璃液的粘度和表面张力。第92页/共157页第九十二页，共158页。5玻璃(b l)液的冷却： T=1000 主要注意二次气泡（再生泡）的形成(xngchng)，即尘泡（直径小于0.1mm）的形成(xngchng)。第93页/共1

28、57页第九十三页，共158页。三、影响玻璃熔制过程(guchng)的因素 1化学成分：氧化硅和氧化铝越高越难熔，而碱含量越高越易熔； 2配料的状态：包括原料的粒度、不同原料的分层等； 3熔窑的温度制度：提高熔窑温度有利于熔制，但能耗大且对耐火材料侵蚀大； 4加速剂和澄清(chngqng)剂：有助澄清(chngqng)； 5高压与真空熔炼：可迅速排除可见气泡； 6辅助电熔：可提高熔化率； 7机械搅拌与鼓泡：可提高澄清(chngqng)与均化速度。第94页/共157页第九十四页，共158页。四、玻璃(b l)(b l)熔窑 分类：按形状(xngzhun)主要分为池窑与坩埚窑。 产品单一，产量大的用

29、池窑；品种多产量小的用坩埚窑。 池窑按热源又分为火焰窑、电热窑及火焰-电热窑。 按熔制过程分为间歇式与连续式。 按废气预热回收分为蓄热式和换热式。 按火焰流动分为横火焰窑、纵火焰窑和马蹄窑。第95页/共157页第九十五页，共158页。五、窑用耐火材料(nihucilio) 1硅氧质耐火材料(nihucilio)（SiO2系）； 2硅铝质耐火材料(nihucilio)（SiO2-Al2O3系） 3电熔耐火材料(nihucilio)（Al2O3-SiO2-ZrO2系） 4碱性耐火材料(nihucilio)（MgO系）第96页/共157页第九十六页，共158页。六、熔窑节能(ji nn) (ji n

30、n) 1高温熔化制度(zhd)（高热燃料、富氧燃烧、空气预热、优质耐火）； 2熔窑保温； 3废气余热利用； 4改进熔化工艺； 5改进燃烧技术； 6鼓泡与机械搅拌； 7熔窑结构改进； 8辅助电熔及生产自动化。 第97页/共157页第九十七页，共158页。第六节 玻璃(b l)的成型第98页/共157页第九十八页，共158页。 分类： 热塑成型：提拉（平板玻璃）、浮法（平板玻璃）、吹制（空心玻璃）、压制（烟缸）、压延(yyn)（压花玻璃）、浇铸（光学玻璃）、烧结（泡沫玻璃）、喷吹（玻璃珠）； 冷成型：研磨、抛光。第99页/共157页第九十九页，共158页。一、浮法成型(chngxng) 1 概 念

31、 ： 是 指 熔 窑 熔 融 ( r n g r n g ) 的 玻 璃 在 流 入 锡 槽 后 在 熔 融(rngrng)金属锡液的表面上形成平板玻璃的方法。 浮法成型的熔窑见图36、37。浮法成型见图38。 第100页/共157页第一百页，共158页。图36 浮法窑平面图1-投料口； 2-熔化(rnghu)部； 3、6-小炉； 4-冷却部； 5-流口料第101页/共157页第一百零一页，共158页。图37 浮法窑立面图1-小炉口；2-蓄热室；3-格子体；4-底烟道(yn do)；5-连通烟道(yn do)；6-支烟道(yn do)；7-燃油喷嘴 第102页/共157页第一百零二页，共158

32、页。图38 浮法生产(shngchn)示意图1-流槽；2-玻璃液；3-碹顶；4-玻璃带；5-锡液；6-槽底；7-保护气体管道；8-拉边器；9-过度辊台；10-闸板第103页/共157页第一百零三页，共158页。2成型(chngxng)机理： 浮起高度 h=（1-dg/dt）H H-自由厚度；dg-玻璃(b l)的密度；dt-锡液的密度。 自由厚度： g-重力(zhngl)加速度；g-玻璃表面张力；t-锡液表面张力；gt-玻璃与锡液界面上表面张力。 第104页/共157页第一百零四页，共158页。图39 玻璃在锡液上的浮起(f q)高度第105页/共157页第一百零五页，共158页。 抛光时间：

33、玻璃液呈正弦波在锡液上运动。 t=/V ， V=g/ -正弦波长；-玻璃液的粘度；V-抛光速度；t-抛光时间。 拉薄：分为(fn wi)高温拉薄和低温拉薄，图310。第106页/共157页第一百零六页，共158页。图310 玻璃的高温(gown)拉薄和低温拉薄曲线第107页/共157页第一百零七页，共158页。3锡液的特点(tdin) 杂质少； 比重大(zhngd)（大于玻璃）； 熔点低； 表面张力高（大于玻璃）； 粘度低（流动性好）。第108页/共157页第一百零八页，共158页。4保护(boh)气体 N2+H2 注意：防止(fngzh)锡氧化。第109页/共157页第一百零九页，共158页

34、。二、垂直(chuzh)引上法（提拉法） 1有槽垂直引上法：槽子砖为主要(zhyo)的成型设备，图311、312。分为： 板根成型；边子成型；原板的拉伸力。 1无槽垂直引上法 2平拉成型 压延成型 第110页/共157页第一百一十页，共158页。图311 有槽垂直引上室1-通路；2-小眼；3-大梁(dling)；4-槽子砖；5-主水包；6-辅助水包；7-板根；8-石棉辊；9-引上机；10-原板第111页/共157页第一百一十一页，共158页。图312 槽子(co zi)砖第112页/共157页第一百一十二页，共158页。图313 无槽垂直引上室1-大梁(dling)；2-L型砖；3-玻璃液；4

35、-引砖；5-冷却水包；6-引上机；7-石棉辊；8-板根；9-原板；10-八字水包第113页/共157页第一百一十三页，共158页。图314 平拉成型(chngxng)示意图1-玻璃液；2-引砖；3-拉边器；4-转向辊；5-水冷却器；6-玻璃带第114页/共157页第一百一十四页，共158页。图315 压延(yyn)法第115页/共157页第一百一十五页，共158页。第七节 玻璃(b l)的缺陷第116页/共157页第一百一十六页，共158页。缺陷(quxin):(quxin): 玻璃的缺陷(quxin)指玻璃中的气泡、线道、节瘤、结石及永久应力（未退火）等。 第117页/共157页第一百一十七

36、页，共158页。一、气泡的类型(lixng)与形成原因 1残留气泡：玻璃熔制过程中盐类分解产生(chnshng)气泡，澄清不彻底而残留的。 2二次气泡：多为尘泡，澄清后次升稳或未尽的化学反应。 3耐火材料引起 4铁器引起 5其它：电极附近等。第118页/共157页第一百一十八页，共158页。二、玻璃状夹杂物及其形成(xngchng)原因 结构仍为非晶态，但物性与玻璃主体(zht)不同。如：条纹、线道、节瘤等。成分多为硅质或硅铝质。是均化不够的结果。 第119页/共157页第一百一十九页，共158页。三、结石的类型(lixng)与成因 玻璃(b l)中已经结晶的不均匀相。是玻璃(b l)中的最大

37、缺陷，也是引起玻璃(b l)爆炸的原因。形成原因： 1配合料结石（未熔化）； 2耐火材料结石； 3析晶结石； 4硫酸盐夹杂物； 5黑色夹杂物（铁、铬、镍的氧化物等）。第120页/共157页第一百二十页，共158页。第八节 玻璃(b l)的退火第121页/共157页第一百二十一页，共158页。一、基本概念 1退火：将玻璃内部的热应力消除(xioch)或减少至允许值的热处理过程。 2淬火：将加热的玻璃在介质中急冷，使玻璃表面产生有规律的、均匀分布的压应力，从而提高玻璃的强度和热稳定性。（钢化玻璃）第122页/共157页第一百二十二页，共158页。3玻璃(b l)中的应力 包括热应力(yngl)（暂

38、时应力(yngl)、永久应力(yngl)） 结构应力(yngl) 机械应力(yngl)第123页/共157页第一百二十三页，共158页。 暂时应力：玻璃在经受不均匀温度(wnd)变化时所产生的热应力。该应力随温度(wnd)梯度的存在而存在，同时随温度(wnd)梯度的消失而消失。 永久应力(yngl)：当玻璃内外温度相等时所残留的热应力(yngl)。退火即消除此应力(yngl)。 结构应力：因化学(huxu)组成不均匀导致结构上的不均匀而产生的应力。该应力无法去除。 机械应力：外力作用在玻璃上而产生的应力，外力消除时应力也消除。第124页/共157页第一百二十四页，共158页。二、退火(tu h

39、u)(tu hu)工艺 将玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近，进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛。该温度称为退火(tu hu)温度。 最高退火(tu hu)温度：能在3min之内消除玻璃中95%应力的温度。 最低退火(tu hu)温度：能在3min之内消除玻璃中5%应力的温度。 退火(tu hu)温度范围：最高退火(tu hu)温度和最低退火(tu hu)温度之间的范围。 一 般 玻 璃 的 退 火 ( t u h u ) 温 度 为55020。第125页/共157页第一百二十五页，共158页。 退火工艺一般分为四个阶段(jidun)：1. 加热阶段(jidun); 2. 均

40、热阶段(jidun); 3.慢冷阶段(jidun); 4. 快冷阶段(jidun)。图316。 图316 玻璃(b l)退火工艺图316 玻璃(b l)退火工艺图316 玻璃退火工艺第126页/共157页第一百二十六页，共158页。第四章 玻璃(b l)工业的环境保护第127页/共157页第一百二十七页，共158页。第一节第一节 大气污染大气污染(d q w rn) (d q w rn) 第128页/共157页第一百二十八页，共158页。一、燃料产生一、燃料产生(chnshng)(chnshng)的废气的废气 1SO2：会形成酸雨(sun y)。 防治措施：高空排放和排烟脱硫（用CaCO3、C

41、a（OH）2、Na2SO4等） 2. NOX：其毒性比CO大数百倍且与人体的血色素有很强的亲和力。 防治措施：用NH3气体将其还原。NOX+NH3=N2+H2O第129页/共157页第一百二十九页，共158页。二、原料分解二、原料分解(fnji)(fnji)气体气体 1F： CaF4熔融后会形成SiF4、HF等，这些氟化物在大气中的浓度大于百万分之一时即可引起中毒(zhng d)。 防治措施：用水（碱水、清水、海水）吸收。 2Cd、Pb、As等重金属，它们本身为有毒元素，会引起中毒(zhng d)。 防治措施：用电收尘或其它除尘法将其回收。 3粉尘：大量吸入会引起矽肺。 防治措施：采用洗尘器回

42、收。第130页/共157页第一百三十页，共158页。第二节 废水(fishu)污染第131页/共157页第一百三十一页，共158页。 废水中主要是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。它来自于煤气，在洗涤过程中溶于水。 防治(fngzh)措施：用活性炭等吸附、萃取或用微生物分解。 第132页/共157页第一百三十二页，共158页。第三节 噪声污染(zo shn w rn) (zo shn w rn) 第133页/共157页第一百三十三页，共158页。 防治措施： 1. 降低噪声强度； 2.阻止噪声传播(chunb)； 3.噪声控制； 4.劳动保护。 第

43、134页/共157页第一百三十四页，共158页。5. 新型玻璃新型玻璃(b l)材料及发展方向材料及发展方向第135页/共157页第一百三十五页，共158页。一、玻璃一、玻璃(b l)马赛克马赛克 即乳化彩色不透明玻璃。外墙饰面材料，常用熔融法制备，压延法成型。少用烧结法。 工艺流程：原料（石英砂、着色剂、乳浊剂等）配合料池窑熔化（色彩均匀、色泽稳定）连续压延（出现花纹）退火（消除应力）折断（拆成小块）挑选（去除次品）拼装（1212、1515）粘贴(zhnti)纸皮（固定小块）成品入库第136页/共157页第一百三十六页，共158页。二、微晶二、微晶(wi jn)玻璃玻璃 微晶玻璃的制备工艺与

44、熔融玻璃的生产过程相似，只是多了晶化处理的过程。常用来代替(dit)建筑石材。微晶玻璃与大理岩、花岗岩相比具有热膨胀小、耐压强度大、硬度大、吸水率小、热传导小、耐酸、碱性好等特点。其性能取决于析晶的种类、粒径大小、数量等。根据其析晶的种类分为硅灰石型、石英型、氟金云母型、霞石型、钙黄长石型、堇青石型等。第137页/共157页第一百三十七页，共158页。 工艺流程：晶核剂配合料熔制压延(yyn)成型拆切晶化处理。 微晶玻璃也可以采用烧结方式制备，其故意过程为：晶核剂配合料成型烧结晶化处理。 微晶玻璃的晶化处理一般采用阶梯式升温，图51。 第138页/共157页第一百三十八页，共158页。图51

45、微晶玻璃的热处理温度(wnd)曲线第139页/共157页第一百三十九页，共158页。三、钢化玻璃三、钢化玻璃(n hu b l) 研究表明，玻璃的实际强度(qingd)大大低于理论强度(qingd)是由于玻璃表面存在大量的微裂纹，有人测定：300个/mm2。消除玻璃表面的微裂纹或避免表面损伤，抑制微裂纹增长等使玻璃强度(qingd)增加的过程为钢化过程。 第140页/共157页第一百四十页，共158页。1热钢化热钢化(n hu) 热钢化是将玻璃做淬火处理在玻璃的内部和表面形成很大的温度梯度，而应力由于玻璃的粘滞性而被松弛，形成了有温度梯度而无应力的状态。当温度梯度逐渐消失，原松弛的应力逐步转为

46、永久应力，造成玻璃表面有一层金云分布的压应力层，从而使玻璃的热稳定性和强度(qingd)得以提高。 第141页/共157页第一百四十一页，共158页。 热钢化的工艺过程： 玻璃原板磨边洗涤、干燥热弯成型或平板钢化加热炉处理(chl)检验入库 钢化温度一般为：Tc=Tg+80 第142页/共157页第一百四十二页，共158页。 影响钢化(n hu)处理质量的因素： 淬火温度和玻璃厚度：都成正比； 传热速度（冷却介质的对流速度）：成正比； 玻璃组成：能增加热膨胀系数的氧化物可提高钢化(n hu)强度，如 ZrO2。 第143页/共157页第一百四十三页，共158页。2、化学、化学(huxu)钢化钢化 以玻璃表面(biomin)离子扩散为机理，将加热的含碱玻璃浸于熔融的盐溶液中处理，通过离子交换改变玻璃的化学组成，使得玻璃表面(biomin)形成压力层。 第144页/共157页第一百四十四页，共158页。 1)低温热处理：用