玻璃工藝學(xué)玻璃原材料及廢玻璃利用

玻璃工藝學(xué)玻璃原材料及廢玻璃利用第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月玻璃的通性一、各向同性二、介穩(wěn)性四、由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時，物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性三、由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的過程是可逆和漸變的第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、各向同性均質(zhì)玻璃其各方向的性質(zhì)如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等都相同。玻璃的各向同性是其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無序排列而呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)均質(zhì)

結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、介穩(wěn)性熔體冷卻成玻璃體時并沒有處于能量最低的狀態(tài)，仍然有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的可能熱力學(xué)——介穩(wěn)狀態(tài)，有析晶的趨勢動力學(xué)——高粘度，析晶不可能，長期保

留高溫時的結(jié)構(gòu)而不變化。又是非常穩(wěn)定的第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的過程是可逆的與漸變的，這與熔體的結(jié)晶過程有明顯區(qū)別。三、凝固的漸變性和可逆性TgTM

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過冷液體晶體玻璃態(tài)液體快冷慢冷1）對晶體，內(nèi)能和體積曲線均不連續(xù)對玻璃，內(nèi)能和體積曲線是連續(xù)2）幾個重要溫度

TM(熔點(diǎn))：

當(dāng)熔體向固體轉(zhuǎn)變時，若是析晶過程，當(dāng)溫度下降至TM時，由于出現(xiàn)新相，同時伴隨體積、內(nèi)能的突然下降與黏度的劇烈上升。TM即為熔點(diǎn)。Tg（玻璃形成溫度，或稱脆性溫度）：

是玻璃出現(xiàn)脆性的最高溫度.在這個溫度下可以消除玻璃制品因不均勻冷卻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，也稱為退火溫度上限。

第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三、凝固的漸變性和可逆性TgTM

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過冷液體晶體玻璃態(tài)液體快冷慢冷

冷卻速率會影響Tg大小，快冷時Tg較慢冷時高，K點(diǎn)在F點(diǎn)前。Fulda測出Na－Ca－Si玻璃：

(a)

加熱速度(℃/min)0.5159Tg(℃)468479493499(b)

加熱時與冷卻時測定的Tg溫度應(yīng)一致。實(shí)際測定表明玻璃化轉(zhuǎn)變并不是在一個確定的Tg點(diǎn)上，而是有一個轉(zhuǎn)變溫度范圍，幾十到幾百度之間。結(jié)論：玻璃沒有固定熔點(diǎn)，玻璃加熱變?yōu)槿垠w過程也是漸變的、可逆的。3）冷卻速率與熔融溫度范圍第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

★玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg是區(qū)分玻璃與其它非晶態(tài)固體的重要特征。

★傳統(tǒng)玻璃：TM>Tg傳統(tǒng)

玻璃熔體與玻璃體的轉(zhuǎn)變是可逆的，漸變的。

★無定形物質(zhì)：TM<Tg二者的轉(zhuǎn)變不可逆。用氣相沉積等方法制得的Si、Ge、Bi等無定形薄膜在加熱到Tg之前就會產(chǎn)生析晶相變，宏觀特性上也有一定差別。三、凝固的漸變性和可逆性第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一類性質(zhì)：玻璃的電導(dǎo)、比容等第二類性質(zhì)：玻璃的熱容、膨脹系數(shù)、折射率等

第三類性質(zhì)：玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)和彈性系數(shù)等四、由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時，物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性性質(zhì)溫度TgTfTf

：軟化溫度。它是玻璃開始出現(xiàn)液體狀態(tài)典型性質(zhì)的溫度。第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月四、由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時，物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性性質(zhì)溫度TgTf1)性質(zhì)—溫度曲線:

a)Tg以下的低溫段和Tf以上的高溫段其變化幾乎成直線關(guān)系。

b)Tg以下為固體狀態(tài)，Tf以上為熔體狀態(tài)，它們隨溫度的變化分別按照固體和熔體的變化規(guī)律。

c)在Tg和Tf溫度范圍內(nèi)是固態(tài)玻璃向玻璃熔體轉(zhuǎn)變的區(qū)域，由于結(jié)構(gòu)隨溫度急速的變化，因而性質(zhì)隨之突變。

第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月四、由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時，物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性性質(zhì)溫度TgTf2）冷卻速度不同，熔體達(dá)到Tg和Tf溫度的時間不同，因此原子調(diào)整自己位置的機(jī)會不同，玻璃的結(jié)構(gòu)不同。

玻璃的性質(zhì)與玻璃的結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。所以在研究玻璃的性質(zhì)時，除玻璃的成分外，還要注意玻璃的熱歷史。第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1原料學(xué)習(xí)要點(diǎn)主要原料和輔助原料所引入的組成，組成對玻璃結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，生產(chǎn)工藝的影響。原料的選用、質(zhì)量控制碎玻璃的應(yīng)用結(jié)束第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1原料的定義和分類2.1.1.1原料的定義玻璃原料：用于制備玻璃配合料的各種物質(zhì)。2.1.1.2原料的分類結(jié)束1）玻璃原料主要原料給玻璃引入各種組成的原料輔助原料使玻璃獲得某些必要的性質(zhì)和加速熔制過程的原料第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2）主要原料的類別引入酸性氧化物的原料：引入SiO2、B2O3、Al2O3、P2O5原料引入堿金屬氧化物的原料：引入Na2O、K2O、Li2O原料引入堿土金屬氧化物和二價金屬氧化物的原料：引入CaO、MgO、BaO、PbO原料引入多價金屬氧化物的原料：引入TiO2（四價金屬氧化物）的原料結(jié)束第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3）輔助原料的類別結(jié)束澄清劑、乳濁劑、助熔劑、著色劑、脫色劑、氧化劑、還原劑第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2原料的選用原則結(jié)束原料的選用原則:選用符合質(zhì)量要求且穩(wěn)定的原料選用易于加工、成本低和能大量供應(yīng)的原料少用對人體和環(huán)境有害的原料使用對耐火材料侵蝕小的原料第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3主要原料

1引入SiO2、B2O3、Al2O3、P2O5原料引入SiO2原料:石英砂、砂巖、石英巖和石英（在日用玻璃中的用量約占配合料重量的60%~70%）結(jié)束引入B2O3原料:硼酸、硼砂和含硼礦物（硼鎂石、鈉硼解石、硅鈣硼石）引入Al2O3原料:長石、粘土、蠟石、氧化鋁、氫氧化鋁、含Al2O3礦渣和廢料、含長石的尾礦引入P2O5原料:磷酸鋁、磷酸鈉、磷酸二氫銨、磷酸鈣和骨灰等第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2引入Na2O、K2O、Li2O原料引入Na2O原料：純堿和芒硝結(jié)束引入K2O原料：鉀堿（K2CO3）和硝酸鉀引入Li2O原料：碳酸鋰（Li2CO3）和天然含鋰礦物[鋰云母（Li2O6%）、鋰輝石（Li2O8%）透鋰長石（Li2O7~10%）等]第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3引入二價和多價金屬氧化物的原料引入CaO原料：方解石、石灰石、沉淀碳酸鈣和白堊等結(jié)束引入MgO原料：白云石、菱鎂礦等引入BaO原料：硫酸鋇、碳酸鋇、硝酸鋇和氫氧化鋇引入PbO原料：鉛丹、密陀僧和硅酸鉛引入TiO2（四價金屬氧化物）的原料是由鈦鐵礦和金紅石制取的二氧化鈦第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4輔助原料1）澄清劑：在玻璃配合料或玻璃熔體中，加入一種高溫時自身能氣化或分解放出氣體，一促進(jìn)排除玻璃中氣泡的物質(zhì)。2）乳濁劑：使玻璃產(chǎn)生不透明的乳白色的物質(zhì)。3）助熔劑：能促使玻璃熔制過程加速的原料。結(jié)束第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4輔助原料結(jié)束4）著色劑：使玻璃顯色而加入的物質(zhì)5）脫色劑：消除影響玻璃質(zhì)量的著色而加入的物質(zhì)6）氧化劑：在玻璃的熔制過程中，能放出氧形成氧化氣氛的原料7）還原劑：在玻璃的熔制過程中，能奪取氧形成還原氣氛的原料第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.5碎玻璃結(jié)束使用碎玻璃的好處：減低玻璃的生產(chǎn)成本、增加產(chǎn)量和降低環(huán)境污染原因：一是使用碎玻璃可以實(shí)現(xiàn)廢物利用和回收，二是合理使用碎玻璃可以加速玻璃的熔制過程，降低玻璃熔制熱量消耗。第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.5碎玻璃結(jié)束碎玻璃的來源:生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的次品和破碎的玻璃、社會上回收的玻璃