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硼硅酸盐玻璃的熔制简介
2019-08-08 09:52作者: 来源:水晶之家 1133
硼硅酸盐玻璃
 
硼硅酸盐玻璃是指WSiO2>75%、WB2O3>10%、而钾、钠含量很低的玻璃,由于氧化硼的大量引入可明显改善玻璃电学性质及加工性能。此外,还可提高玻璃的耐水、耐大气侵蚀化学性能,并降低热膨胀系数,提高热稳定性。若干年来,它们越来越广泛地被用于机械化成型真空器件、气体放电发光源泡壳、灯柱以及高温化学器皿、太阳能热水器集热管、暗火、热水用餐具和炊具等。
 
与普通钠钙玻璃不同,高硼硅酸盐玻璃是一种料性特硬玻璃,通常它们是以四配位的铝氧四面体[AlO4]、硅氧四面体[SiO4]、硼氧四面体[BO4]及部分[BO3]三面体存在,从而使玻璃结构相对稳定。
 
硼硅酸盐玻璃极难熔制,不仅熔化温度高(>1 600℃),而且黏度也高(1 600℃时,为2.0—对数值),因而熔制常数C达8,比普通玻璃高出60%~98%。在高温熔制时,硼极易挥发(最高可达20%)。
 
采用煤气加热马蹄型火焰池窑熔制硼硅酸盐玻璃已经是一种较为落后的方法,它不仅占地面积大,投资费用和能耗也高,劳动环境差、强度又大,而且存在一定缺陷的玻璃料。
 
与火焰加热窑不同,电熔窑熔制是先进的、科学的,用它来熔制硼硅酸盐玻璃时,由于加热是在配合料内部进行,并始终保持“冷炉顶”,挥发物大都冷凝在顶层配合料中,从而使硼挥发减至最小程度,熔融玻璃液的化学成分和黏度的均匀性可达到很高。例如出料量为15 t/d的电熔窑熔制硼硅酸盐玻璃,该窑熔化池长3.2 m、宽3.6 m、深1.6 m,面积为11.5 m2、容量40 t,池壁用电熔锆刚玉砖砌筑。采用深型熔化池有利于建立各种熔化条件,并可延长玻璃液在池内停留时间,以强化其澄清过程。熔化池上部安装双排共6对板状电极,其电流密度为0.2 A/cm2,总功率1 410 kW。熔化率达1.4 t/m2·d,玻璃单位电耗为2.1 kW·h/kg。为延长流液洞使用寿命,在其内包覆金属钼板。可在供料槽内安装辅助加热电极进行保温,并用特制白金桨叶进行搅拌。
 
在普通火焰窑中,玻璃熔制过程是沿着水平方向开始并进行,而电熔窑却是沿垂直方向进行的。由此在熔化池中可形成若干不同的温度-黏度带及不同的熔化速度区。通常,熔窑中心部位,电极附近的温度总是要高于流液洞隔墙处的温度。
 
熔制过程中,由于温度场中各处玻璃液的温度差造成密度差,密度大的玻璃液将下沉,热的玻璃液则源源流来补充,如此连续不断形成窑中的玻璃液流。测定结果显示它们由纵向液流、工作液流、返回液流、横向液流和水平液流组成,彼此形成一个可供日日夜夜取用的玻璃“液泉”。
 
液流总是由“热点”流向四处,纵向液流由“热点”流向流液洞并和工作液流一起流向操作池,这一部分玻璃液流应该是质量最好、可供成型制品的,不允许含有未熔透砂粒与其他化学成分及黏度不均的玻璃料。电熔窑对出料量的变动很敏感,当出料量增大或减小时,配合料覆盖层的厚度应作相应改变,出料量增大时,厚度增厚,反之相反。
 
当玻璃的熔制温度发生变动,由低升高时,普通钠钙玻璃中的Fe(Ⅱ)含量将随之相应增加,而对于硼硅酸盐玻璃而言情况正好相反,其Fe(Ⅱ)不是增加,而是减少。正是玻璃中的二价正离子,特别是Fe(Ⅱ)含量的变化,将影响到硼硅酸盐玻璃的一系列性能,所以在熔制这种玻璃时,一定要严格控制它的氧化-还原势能,以保证成型制品质量达标。
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