高鋁硅酸鹽玻璃原料澄清作用研究

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引言玻璃黏度是熔融、澄清、工藝優(yōu)化、玻璃成形和退火過(guò)程的關(guān)鍵特性之一，氧化鋁含量的增加明顯提高了熔化難度，降低了玻璃的良率。目前為了提高澄清效果，一般采用物理澄清或化學(xué)澄清的方法。本文擬通過(guò)研究市面上價(jià)格大致相似的原料的澄清效果，在不增加大批量生產(chǎn)成本的前提下，優(yōu)選出高鋁玻璃生產(chǎn)的最佳原料，研究了高鋁硅酸鹽玻璃Al2O3/Al（OH）3、MgO/MgCO3/Mg（OH）2、KNO3/K2CO3

等原料對(duì)高溫玻璃液的澄清效果，并分析其氣泡數(shù)量及泡沫層隨時(shí)間的變化規(guī)律。1

實(shí)驗(yàn)方法（1）實(shí)驗(yàn)材料與基礎(chǔ)玻璃組成。玻璃配方設(shè)計(jì)如表1所示。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。表1高鋁硅酸鹽玻璃組成設(shè)計(jì)表2不同原料配置的玻璃（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備及型號(hào)：高溫視像溶解實(shí)驗(yàn)裝置（GWC-Ⅱ-1580）。（3）實(shí)驗(yàn)流程將上述配方分別配料100g后，充分混勻15min，倒入石英坩堝，坩堝放入高溫視像溶解實(shí)驗(yàn)裝置中，從700℃以5℃/min的速度升溫，到1350℃開(kāi)始，視像系統(tǒng)以5pcs/min的速度開(kāi)始拍照采樣，直至1580℃保溫2h結(jié)束采樣。試驗(yàn)結(jié)束后保存數(shù)據(jù)，采用設(shè)備自帶的氣泡分析軟件進(jìn)行氣泡分析。2

結(jié)果與分析（1）Al2O3與Al（OH）3澄清效果對(duì)比不同原料配置不同保溫時(shí)間Al（OH）3替換Al2O3對(duì)高鋁玻璃高溫玻璃液澄清的影響見(jiàn)圖1。圖1Al（OH）3替換Al2O3對(duì)高鋁玻璃高溫玻璃液澄清的影響由圖1可看出，玻璃液隨時(shí)間逐漸清澈，玻璃液中氣泡變少，泡沫層變薄，氣泡層與玻璃液分界線逐漸清晰。隨著Al（OH）3替代Al2O3，其泡沫層明顯變薄，原因是Al（OH）3在200℃以上加熱失水易形成γ-Al2O3，γ-Al2O3活性大，容易與其他物料結(jié)合，玻璃液更容易形成，同時(shí)Al（OH）3形成的水汽還能調(diào)節(jié)配合料的氣體率，有助于玻璃液的均化。（2）MgO/Mg（OH）2/MgCO3澄清效果對(duì)比不同原料配置不同保溫時(shí)間Mg（OH）2、MgCO3替換MgO對(duì)高鋁玻璃高溫玻璃液澄清的影響見(jiàn)圖2。由圖2可知，使用Mg（OH）2替代MgO，玻璃液中會(huì)產(chǎn)生較多微小氣泡，這主要與Mg（OH）2的性質(zhì)有關(guān)，Mg（OH）2在350℃的時(shí)候開(kāi)始失水，但只有在1800℃以上的時(shí)候才會(huì)完全失水，在反應(yīng)過(guò)程中Mg（OH）2源源不斷釋放小氣泡，導(dǎo)致澄清效果較差。圖2Mg（OH）2、MgCO3替換MgO對(duì)高鋁玻璃高溫玻璃液澄清的影響（3）KNO3與K2CO3不同原料配置不同保溫時(shí)間KNO3替換K2CO3對(duì)高鋁玻璃高溫玻璃液澄清的影響見(jiàn)圖3。由圖3可知，相比A1，A5在0.5h氣泡量較多，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，A5逐漸澄清，泡沫層變薄，氣泡減少，根據(jù)氣泡層厚度，2h時(shí)澄清效果較A1好。圖3KNO3替換K2CO3對(duì)高鋁玻璃高溫玻璃液澄清的影響（4）氣體面積分析針對(duì)上述配方熔化過(guò)程中的氣泡圖片，采用設(shè)備自帶軟件對(duì)其氣泡體積占比隨時(shí)間變化進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。圖4氣泡面積占比隨時(shí)間變化圖根據(jù)設(shè)備分析結(jié)果，100g玻璃液在1580℃的情況下，熔制80min氣泡生成基本進(jìn)入平緩期；A1、A2生成氣泡較少，但是基本在1h的時(shí)候就已經(jīng)完成澄清，A3\A4\A5澄清開(kāi)始時(shí)氣泡形成較多，A5中硝酸鉀前期氣泡形成較多，但其澄清迅速，在70min時(shí)也基本完成澄清；A3\A4澄清效果較差，且A3在后期氣泡容易出現(xiàn)反復(fù)狀況，這可能與Mg（OH）2自身反應(yīng)特性相關(guān)。3

結(jié)論通過(guò)研究市面上價(jià)格大致相似的原料的澄清效果，在不增加大批量生產(chǎn)成本的前提下，優(yōu)選出高鋁玻璃生產(chǎn)的最佳原料，研究了高鋁硅酸鹽玻璃Al2O3/Al（OH）3、MgO/MgCO3/Mg（OH）2、KNO3/K2CO3

等原料對(duì)高溫玻璃液的澄清效果，結(jié)論為：（1）使用Al（OH）3替代Al2O3，能夠減少玻璃泡沫層厚度，加快澄清效果；（2）使用MgCO3/Mg（OH）2

替代MgO反而使玻璃液氣泡增多，因