硅砂颗粒度对玻璃熔制效果的研究

摘要

面对全球能源环保的压力，如何促进玻璃行业的节能减排，是整个社会经济的重大课题。节能减排的工作做得好，就能促进玻璃行业的产业升级，降低企业的运作成本，提高企业的市场竞争力。原料的选择是玻璃生产的第一道工序，因此，节能减排应从源头做起。配合料的粒度不同需要的热量不同，硅酸盐分解和反应阶段的速率不同，从而影响玻璃熔制的温度和升温速率，以及保温时间，进而影响玻璃的熔制效果。
　　 本实验主要分为两个部分，第一部分是通过调整玻璃配合料主要原料硅砂、白云石、石灰石的粒度，在1350℃、1450℃和1550℃三个熔制温度下分别保温0.5h、1h和2h来分析研究玻璃中的气泡和条纹。第二个部分的实验是将硅砂磨至一定的级配范围，在不同的级配条件下通过SEM和XRD来分析研究玻璃试样的内部形貌和晶体情况，从而分析衡量玻璃配合料的熔制速率。
　　 研究结果如下：
　　 在第一部分实验中，不同的硅砂粒度其熔化的速率依次为<0.114mm>0.114～0.2mm>0.3～0.4mm>0.2～0.3mm。玻璃中气泡和条纹随着硅砂粒度的增大逐渐减少，玻璃透明度提高。粒度为0.3～0.4mm的试样气泡最少，条纹不明显，其次是0.2～0.3mm。而经过综合比较，碱土原料粒度范围为2.5～3.0mm样气泡最少，条纹不明显。
　　 在第二部分实验中，硅砂粒度越小，晶体熔化速度越快，硅酸盐反应进程也越快，相同温度下硅砂粒度小的试样可获得更好的熔化效果。硅酸盐反应阶段中的主要过程为：方石英在1000-1050℃附近转变为方晶石，熔化的SiO2开始与碱金属及碱土金属氧化物反应生成硅酸盐；SiO2在1100-1150℃附近大量与碱金属及碱土金属氧化物反应，同时方晶石熔化，玻璃中晶体含量开始大幅减少；晶体在1200℃附近完全熔化，硅酸盐反应阶段结束。
　　 本研究得到武汉理工大学校基金(2010-ZY-CL-005)的资助。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 玻璃的主要原料

1.2.1 硅质原料

1.2.2 白云石

1.2.3 石灰石

1.3 浮法玻璃熔制过程

1.3.1 玻璃熔制过程

1.3.2 玻璃体的缺陷

1.3.3 玻璃液澄清和均化的重要性

1.4 原料颗粒度对玻璃熔制过程的的影响

1.4.1 原料颗粒度对配合料均匀度的影响

1.4.2 原料颗粒度对熔化和均化的影响

1.4.3 不同原料对玻璃熔制过程的影响

1.5 国内外的研究现状

1.6 课题研究背景、意义和内容

1.6.1 研究背景和意义

1.6.2 研究内容

第2章 实验及测试

2.1 实验流程图

2.2 玻璃组分的确定

2.3 原料不同粒度与级配的制备与选择

2.3.1 硅砂颗粒度的试验范围

2.3.2 白云石颗粒度试验范围

2.3.3 石灰石颗粒度试验范围

2.3.4 硅砂超细粉粒度级配的制备与试验范围

2.4 玻璃熔制制度的确定

2.4.1 不同粒度的硅砂与碱土金属氧化物熔制温度的确定

2.4.2 不同粒度级配硅砂超细粉熔制温度的确定

2.5 不同粒度硅砂和碱土金属氧化物的玻璃试样的制备与测试

2.5.1 测试试样制备流程

2.5.2 玻璃气泡的测试

2.5.3 玻璃条纹的测试

2.6 不同粒度级配硅砂超细粉玻璃的制备与测试

2.6.1 玻璃熔制前准备

2.6.2 硅砂超细粉粒度的测试

2.6.3 配合料熔解程度的测试

2.6.4 配合料熔化过程的微观结构表征

第3章 不同粒度硅砂、白云石和石灰石实验结果分析

3.1 原料筛分实验的分析

3.2 气泡的结果与分析

3.2.1 不同粒度硅砂的气泡结果 与分析

3.2.2 不同粒度白云石的气泡结果与分析

3.2.3 不同粒度石灰石的气泡结果与分析

3.3 条纹测试结果及分析

3.3.1 不同粒度硅砂的条纹测试结果与分析

3.3.2 不同粒度白云石的条纹测试结果与分析

3.3.3 不同粒度石灰石的条纹测试结果与分析

3.4 实验结果与讨论

3.4.1 原料粒度与气泡的关系

3.4.2 原料粒度与条纹的关系

第4章 硅砂球磨时间及熔制温度对玻璃熔制效果的影响

4.1 用球磨时间衡量粒度级配的可行性研究

4.2 玻璃熔制温度与熔制状态的研究

4.3 不同粒度下各温度熔制情况对比

4.4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢