02_玻璃及玻璃制造

玻璃基本知识玻璃及玻璃制造玻璃玻璃是物质的一种存在状态，一般由液体冷却、粘度逐渐增大获得。从外表特征判断类似固体，但以微观结构来看，由于近程有序、远程无序，因而又有些象液体。玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶无机物。在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。玻璃形成过程原料（矿石）——配合料——熔化——澄清——冷却——成型——退火——割断——玻璃（原片）注：配合料：配料、混合——粉料粉料+碎玻璃——配合料玻璃特性各向同性：玻璃物化性质在任何方向都是相同的。无固定的熔点：玻璃没有确定的熔点。亚稳性：玻璃是属于亚稳状态。变化的可逆性：玻璃从熔融状态冷却(或相反加热)过程中，其物化性质的变化是可逆的。可变性：玻璃的性质(在一定的范围内)随成分发生连续和逐渐的变化。玻璃特性具有一系列非常可贵的特性：透明、坚硬、良好的耐蚀、耐热和电学、光学性质；能够用多种成形和加工方法制成各种形状和大小的制品；可以通过调整化学组成改变其性质，以适应不同的使用要求。玻璃性能参数比重：2.5T/m3硬度：5.5～6.5(莫氏硬度）线膨胀系数：70~80×10-7/℃透光率（可见光）：0.88（5mm玻璃）玻璃分类１按玻璃成分分类：硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃按应用分类建筑玻璃、光学玻璃、特种玻璃按生产工艺分类浮法玻璃、引上玻璃、平拉玻璃玻璃分类２按颜色分类普通透明玻璃、超白玻璃本体着色玻璃（蓝玻璃、灰玻璃、绿玻璃、茶色玻璃等）按厚度2mm3mm4mm5mm6mm8mm10mm12mm15mm19mm22mm25mm玻璃分类３按加工形式分类切割玻璃、磨边玻璃、彩釉玻璃（弯）钢化玻璃、半钢化玻璃、（热浸玻璃）镀膜玻璃：低辐射玻璃LOW-E、阳光控制膜玻璃）夹层玻璃、中空玻璃镜子玻璃、夹丝玻璃、磨（喷）砂玻璃、彩绘玻璃建筑钠钙硅玻璃的基本化学成分硅砂——70～72%；纯碱——14%；石灰石——10%；其它氧化物：氧化铝、氧化镁；本体着色氧化物：氧化铁、氧化钴、Se等。浮法玻璃化学成分（举例）氧化物重量百分比(%)SiO272.6CaO8.3Al2O31.1MgO3.9Na2O+K2O13.6Fe2O30.11SO30.3浮法玻璃原料主要原料-石英砂（硅砂）其他原料：纯碱、白云石、石灰石、芒硝和碎玻璃采用碎玻璃可以加速玻璃的熔制过程，降低玻璃的熔制热消耗，从而降低玻璃的生产成本和增加产量。用量一般25-30%。玻璃着色着色剂氧化下产生的颜色还原下产生的颜色硫化镉（CdS）无黄色氧化钴（CoO）蓝紫蓝紫氧化铜（CuO）蓝绿红色氧化铬（Cr2O3）黄绿色绿色氧化铈和氧化钛黄色黄色氧化铁（Fe2O3）黄色蓝绿色氧化锰（Mn2O3）紫色无玻璃脱色玻璃脱色分二种：化学脱色：在配合料中加入氧化剂，使得着色较强的离子转为着色较弱的离子。物理脱色：通过颜色互补来消除玻璃的颜色，使玻璃变成白色或灰色。浮法生产浮法是指玻璃液流漂浮在熔融金属(锡液)表面上生产平板玻璃的方法。浮法技术是英国皮尔金顿公司经过三十年的研究，于1959年进行工业生产的。浮法技术的出现，是玻璃生产发展史上的一次重大的变革，已逐步取代其它生产方法。浮法玻璃制造流程熔窑熔窑锡槽退火窑配合料原料玻璃液锡液玻璃板浮法玻璃生产技术浮法技术：熔融的玻璃液从融窑连续地流入有保护气氛保护的熔融锡液的锡槽中，由于玻璃液与锡液的密度不同，玻璃液飘浮在锡的表面上，在重力和液体表面张力的同时作用，玻璃液在锡液表面上自由展平，从而成为表面平整、厚度均匀的玻璃液带，通过外力拉引作用，向锡槽的后部移动。一般来说，浮法玻璃的最大尺寸可以达到3.6m～6.00m，厚度范围在2～25mm之间。浮法生产的主要优点玻璃质量高:玻璃厚度均匀性好，纯净透明，玻璃表面平滑整齐，平行度好，具有极高的光学性能。生产速度快，产量大。产品品种规格多样化。原料配料／混合将硅砂、纯碱、白云石、石灰石和芒硝原料按配方比例均匀混合，混合成均匀的配合料，放入配合料胶带输送机输往窑头料仓，窑头料仓的混合料经两台斜毯式投料机推入熔窑，进熔窑融化。原料对玻璃生产的影响混有杂质铁的影响：1、玻璃颜色变蓝绿色；2、造成熔制温度升高；3、造成熔窑的侵蚀混有难熔杂质：在熔窑中无法熔化，造成玻璃产品上结石、疙瘩等缺陷。混有油污：改变熔窑的烧结气氛。回收碎玻璃，要保持玻璃的清洁，尤其不得混放颜色玻璃、混有铁和其它杂质的物质。原料在熔窑中熔化熔窑以重油为燃料烧油，在熔窑内经1500℃左右的高温将配合料熔化成玻璃液，再经澄清均化、冷却后通过玻璃液流入锡槽成型。熔制过程中质量缺陷结石:玻璃中的固体物质。有原料结石、耐火材料结石、析晶结石等。夹杂物:浮法玻璃中的固体杂质。夹杂物:浮法玻璃中的固体杂质。疙瘩:完全或部分熔化成玻璃态的半透明或不透明的节状结石，往往有波及范围。气泡:玻璃中的气体夹杂物。呈圆形、椭圆形、线状和点状等。波筋:普通平板玻璃表面呈现出与拉引方向一致的条纹。线道:玻璃上呈现的明显细的线条。玻璃熔融液流入锡槽熔化后的玻璃液以1000℃左右的温度通过流道进入锡槽。在流道上设有安全闸板和调节闸板，并设有板宽流量控制闸道。流道玻璃液锡槽玻璃液在锡槽中成形玻璃液倾浮和铺展在熔融的锡液面上，在玻璃液自身的重力和表面的张力的作用下，形成表面十分平整的玻璃带。再经机械拉引挡边和接边机的控制，形成所需要厚度和宽度的玻璃带，然后被拉引出锡槽，经过渡辊合，进入退火窑。为避免锡液氧化，锡槽内空间充满氮氢保护气体。玻璃液锡槽玻璃的质量缺陷厚薄不均：玻璃液在锡槽中摊薄不均。沾锡:玻璃带经锡槽时，其下表面沾上的锡膜。光畸变点:在浮法玻璃的表面能产生光学变形的斑点。玻璃在退火窑内退火冷却成形后的玻璃带经退火窑退火冷却，严格按照制定的退火温度曲线进行退火，使玻璃的残余（暂时）应力控制在要求范围内。出退火窑的玻璃带随即进入冷端。玻璃切割冷却后的玻璃，根据要求切割成规定尺寸的玻璃。在冷端机组中，预留了洗涤干燥，缺陷自动检测和喷粉设备的位置。玻璃的质量缺陷划伤:玻璃表面被硬物摩擦所留下的伤痕。破皮(俗称爆边):玻璃表面局部剥落的现象。偏斜:玻璃板切裁形状与规定形状发生偏差造成歪斜的现象。斜势:玻璃切割、分片不当，引起玻璃边部呈现斜坡。多缺角:玻璃角部凸出或残缺等现象。玻璃切割分片和堆垛玻璃带在冷端经过切割掰断，加速分离、掰边、纵掰纵分后，通过斜坡道，并经吹风清扫，然后进入分片线，生产线上设有紧急落板、掰边、欠板落板三个落板装置。使不合格玻璃板不进入堆垛区。玻璃入架玻璃的质量缺陷发霉:玻璃表面发生化学变化，出现白色或彩虹状的斑痕，严重时引起粘片。酸对玻璃的侵蚀除了氢氟酸外，一般的酸并不直接和玻璃其反应，它也是通过水的作用侵蚀玻璃，酸的浓度大，就意味着其中的水含量低，因此，浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸。碱对玻璃的侵蚀硅酸盐玻璃一般不耐碱，碱对玻璃的侵蚀是通过离子破坏硅氧骨架即而产生群，使SiO酸对玻璃的侵蚀溶解在溶液中，所以在侵蚀的过程中，不形成硅酸凝胶薄膜，从而从理论上，碱对于玻璃的的侵蚀是持续的反应。SiOSiSiOOH水对玻璃的侵蚀水对玻璃的侵蚀开始于水中H离子和玻璃中Na离子进行交换。以下反应的最后终产物既为硅酸钠，硅酸物和水形成薄膜附于玻璃表面。起到保护玻璃受到再侵蚀SiONa+HOHSiOH+NaOHSiOOH+H2O水化SiOHOHOHHOSi(OH)4+NaOH中和Si(OH)3ONa+H2O水和水汽对玻璃的侵蚀不同之处水溶液对玻璃的侵蚀起于钠离子和氢离子之间的交换开始的，继之由于玻璃表层（形成硅氧膜后）中钠离子越来越少，是侵蚀变得缓慢，最后趋于停止。它是在大量水存在的情况下进行的，因此从玻璃表面析出的钠离子不断转入水溶液中。所以，在侵蚀后过程中玻璃表面的PH值没有明显的变化。水汽是以微粒水滴粘附于玻璃表面，反应析出的钠离子并没有被移走，而是在原处不断被积累，随着侵蚀的不断进行，碱浓度越来越大，PH值迅速上升，最后类似于碱，最后加速对玻璃的侵蚀。最后，我们平时在生产中会用弱酸来擦拭发霉的玻璃，原理就在此。大气对玻璃的侵蚀大气侵蚀实质上是水汽，二氧化碳，二氧化硫等作用的总和。玻璃受潮湿大气的侵蚀过程。实践证明，水汽比水对玻璃具有更强的侵蚀性。谢谢!