毕业论文：浮法玻璃微气泡的处理技术分析

毕业论文：浮法玻璃微气泡的处理技术分析内容摘要：

清理干净，那么在高温时，这些杂质自身或周围的物质发生缓慢的物理化学反应，不断的生成气体而形成锡槽气泡。 ③ 锡槽烘烤因素 锡槽烘烤过程中，如果锡槽槽底钢板温度太低，槽底砖和砖缝下部的易挥发性物质（诸如水分，油污，有机物杂质等）难以在短时间内完全排除，回锡投产后，当锡槽槽底温度升高时，这些易挥发性物质继续挥发而形成锡槽气泡。 ④锡的质量因素 浮法玻璃和产工艺设计 要求：用于锡槽的锡为加工纯锡，其化学成分应符合国标（ GB72884）规定的特定锡（ Sn01）的要求。 即锡的纯度应在 %以上，而实际情况是，有些厂家用的锡达不到国标要求，某些锡中还含有较低多的 Cd、 Zn等低沸点的杂质在高温下的蒸汽压很高，如果含量超标，则杂质物质快速汽化自锡液中逸出，造成玻璃板下的锡槽气泡。 四、 气泡的分析检验，成分确定 （一）国外把气泡区分为两类 d 和 d≦ ，并研究其商值： Q=∑ d∑ d≦ n∑ d+∑ d≦ 这就给研究气泡的形成地点提供的 方便。 经常有规律的从生产线上取出较大尺寸的、具有代表性的玻璃试样，测定其个数 n 和大小两类的个数，并检测出气泡中的气体成分，是判明气泡来源的重要手段，构成稳定生产，进行物化监控之主要环节。 如两种类别的气泡（以直径来区分）都来自于熔化部（或澄清部），当总数 n减小时，商值 Q变化是不大的。 如 d≦是来自于澄清部（或熔化部），而大气泡是由别的原因产生的，则从商值 Q就可发现，澄清过程已有了改善 . 当生产高质量的玻璃制品的时候，情况比正常时还来得理想，凡能取到熔体作为试样的地方，都应当留下试样，并分析各处 试样中气泡里的气体成分。 依次再从正常偏离正常和远离正常时的试样中，作如上的气泡中气体成分的分析，获得这些可贵的资料很有用处。 例如，当气泡中的 CO2含量为 8%时，不难断定，它是流液道处所产生的气泡了，因为正好是该部位温度下的平衡分值。 气泡产生的部位如在表层，这必然后期产生的，如在流液槽产生的，另外，气泡附近有否其他缺陷伴生着也需要弄清楚。 如与条纹连在一起，则很可能是由硝水（ Na2SO4 漂浮液）造成的硝泡了。 如与节瘤相连，则有可能由碹滴产生的。 如与结石伴生，则由耐火材料产生的。 （二）对气泡及其伴生物作显微镜 ，偏光显微镜，条纹光学分析、微量的光谱分析等检查，为系统的寻找气泡缺陷的来源，提供可靠的依据。 例如，用条纹光学法检查可判定它是否由耐火材料侵蚀所致。 泡径显示法，这种方法较复杂但是对设备的要求较为简单，所以许多厂使用这种方法来分析气泡。 主要步骤如下：将带有气泡的玻璃样磨成薄片至气泡的玻璃壁极薄为止（ ）以下，然后将试样浸入盛甘油的小容器中并在其中用针刺穿气泡壁，气体在甘油内形成气泡，慢慢浮起，用载玻片将气泡接住，并粘在轼玻片上，将载玻片置于显微镜下，测量气泡的原始直径，然后通过很细的吸管， 将不同的吸收剂注入气泡中，使之相互作用，每次作用后测定气泡直径的大小，根据气泡直径与原始直径的比值可算出气体混合物中的各百分比。 以下是一家公司对这种方法的具体运用，用气体吸收法对玻璃气泡中可能存在的化学成分进行回收，通过测量特定的吸收液对玻璃气泡吸收扣体积的改变，可以确定该化学成分在玻璃气泡中的含量。 仪器和设备 主要仪器设备有① 5ml 医用注射器 3 只并附钢针；②一次性塑料杯 2只；③玻璃盖片 2 片、细长金属丝一根，长铁钉（磨尖）一个；④ 40 倍放大镜一台（最大量程 6mm） ；⑤游标卡尺一台。 吸收剂的配制； ⑴ CO2吸收剂的配制： 10gKOH 溶于 10ml 蒸馏水中； ⑵ O2 吸收剂的配制： 25g 焦性没食子酸，溶于煮沸过的 2%硝酸50ml。 使用时与吸收 CO2用的 KOH 溶液 1： 1 混合，该溶液呈淡黄色，当溶液变成暗浑，不易观察里边的气泡时就废掉，使用时重新配制； ⑶ CO吸收剂：氧化铜氨溶液（最好预先配制并至少保持 2 天以上） ⑷分析纯甘油 12 瓶。 操作步骤 ①将凡士林均匀的涂抹在 5ml的注射器推送杆外壁，缓慢的将推送杆顺时针旋转入注射器身，使其接触面均匀透亮。 装针时将注射器嘴涂上少量凡士林以加强密封性。 注射器装好后进行 试漏，以吸入 KOH 溶液时不产生空气泡为宜。 将三种吸收液吸入已备好的注射器中备用。 ②将分析纯甘油注满一次性塑料杯（注意倒入时尽量使甘油不产生气泡），将盖玻片推盖在塑料杯上，推入时应赶尽空气泡为宜。 ③将气泡放入塑料杯中（试样带入气泡时重新赶走气泡），用铁钉刺破玻璃气泡，使游离出来的气泡在甘油中浮起，迅速测量其气泡直径 D0（大于 6mm 用游标卡尺，测量时用 x,y 轴切线测量）间隔 3min 再次测量气泡直径 D1，如果气泡直径很快减少说明气泡中有 SO2气。 ④ 测量直径后用 CO2注射器将气泡吸入，并将气泡在该吸收液中来回翻 动，保持 3min 后，将气泡重新推入盖玻片下测其直径D2。 ⑤ 同样办法测量 O CO 气体直径 D D4。 计算气泡中各种气体化学成分计算公式如下： VSO2 =(D03 D13)247。 D 03 100% VCO2 =(D13 D23)247。 D 03 100% VO2 =(D23 D33)247。 D 03 100% VCO =(D33 D43)247。 D 03 100% VN2 =1 VSO2 VCO2 VO2 – VCO 这样通过以上的测试，我们由可以结合生产实际分析出气泡的类别和找出发泡原因，并根据原因采取针对必的措施，改 善玻璃中气泡缺陷，使玻璃生产质量提高。 五、 浮法玻璃中气泡的消除 玻璃液中各类气体的存在形式主要有四种状态： 1） 可见气泡； 2）溶解于玻璃液中的不可见气体； 3）与玻璃液中某种组分形成了化学结合的不可见气体； 4）吸附于玻璃熔体表面的气体。 一般来说，玻璃液中在硅酸盐形成和玻璃形成过程中产生的大量气体在这两个过程结束后已大部分逸散，大约还有着玻璃液体体积 10%的少量气体以可见的气泡和不可见的溶解或化学结合气体的形式残留在玻璃液中，而其中又以不可风的溶解或化学结合态气体为主。 玻璃生产中通过澄清过程要消除的是玻璃液中的可 见气泡而不是全部气体，不管采用什么手段，但是要达到这一目的的主要途径有二： 1） 气泡的逸出，即玻璃液中溶解或结合态气体进入可见气泡后使气泡逐渐长大上升逸出。 2） 气泡的消失，即玻璃液中的可见气泡逐渐溶解于玻璃液内而消失。 气体在玻璃熔体中的溶解度 原料中析出的气体，窑内气氛，熔体中的气体，随温度、分压、气氛和玻璃组成所产生的各种气体在熔体中的溶解和析出现象，加之各种的意外情况和别的因素，例如杂质和杂件掉入熔池中，耐火材料（ C和气孔等），以及操作不当等的影响，使制品残留的气泡会有大小多少之分，那么不管何种因 素起主导作用，气泡的形成、变化、消失、再出现的过程，是气体在玻璃熔体中溶解和扩散的结果。 可见了解各种气体在玻璃熔体中的特性和行为方式，对减少玻璃中气泡是很重要的。 物理溶解度 惰性气体和对熔体不产生化学反应作用的其它气体，如He ,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn 和 N2等气体。 主要表现为物理溶解。 常压下，物理溶解的气体量是化学溶解的 103104倍，物理溶解度的改变，分离出来的气体量很小，且动能过弱，不足以形成新的冲破极大键力的微泡。 物理溶解度 Ci =L Pi （实践中 用本生溶解系数α BU=Ci/Pi ） 混合气体与熔体不发生化学反应时，平衡关系符合享利定律：在给定温度下，某一气体在液相中的浓度 Ci与它的气相分压 Pi成比例，式中 L 为溶解度系数。 与化学溶解度相比，常压下，物理溶解的气体量小得太可怜了。 压力不变，温度对于物理溶解度就比较敏感：从 1300℃升到1480℃始的时间， N2 的溶解度从 104（ Ncm3 /cm3glass） 增至 104即增加 54%；如若从 1480℃降至 1300℃，则又可排出 104（ Ncm3 /cm3glass） ,从标准状态折 算到 1300℃时为 104（ Ncm3 /cm3glass） ，含 32 个φ 的氮气泡。 足以证明，温度对于气泡大小和气泡中某种气体的分压产生极大的影响。 物理溶解度还与碱含量有关系，物理溶解度随着碱含量的增加而减少；含碱不变，物理溶解度又碱离子在玻璃中所占体积的增加而增大，以及气体原子或分子或分子直径的增大而减少 ,这是一般的规律，而分子大的气体，如 N 2，它与碱离子浓度大小没有关系，分子小的气体，如 He,Ne 的物理溶解度随碱含量或网络外离子（ R2O 和 RO）含量的减少而线性的增加。 一些主要 是化学溶解的气体， O2， SO2， CO2， H2O 等，在玻璃熔体中的物理溶解度，大致与 N2 接近。 13001400℃时，在 104之间。 对温度的敏感性，也与 O2一样。 ， 1． 水的溶解度 在所有残存于玻璃制品里的气体中， H2O 占据较大的比率，这与炉气、配合料中含有水以及水在玻璃熔体中的溶解有关。 在前人的研究中指出，“水蒸气在玻璃熔体中的溶解度与水蒸汽分压平方根有关”。 CH2O=L PH2O0。 5 水在硅酸盐熔体中，不是以 H2O 分子，而是一开始就分开为两 半，以 H质子和 OH 氢氧根离子状态熔解的。 在石英玻璃中， H+质子首先与玻璃中的硅氧结合而产生了水解反应。 （ Si0Si ） +(H++OH) ( Si0H)+(OHSi ) 在碱硅酸盐玻璃中，是 H+质子与硅氧键（ Si0）键结合，或说成由 H+质子取代 R+碱离子的置换反应。 （ Si0R） +（ H++OH） ( Si0H)+R+0H 所以水在玻璃液中的溶解度一般随温度的增加而略有增加，随含碱量的增加而增大。 气体在硫酸盐玻璃中的溶解量 气体 CO2 O2 H2O SO2 小计 1 重量 % Cm3/g 2 Cm3/cm3 5 9 4 3 物理 10 44 104 倍数 10 4 492 2． CO2的溶解度 浮法平板玻璃中，配合料有大量的碳酸盐，在配合料 H2O， N2，O2 基本排尽之时，在较高温度下，碳酸盐才会分解，使初熔阶段的熔体 CO2 的浓度很大，这与初熔时碱量高有关，并容易产生过饱和现象。 与炉气对比，熔体中的 CO2不足以达到与炉气中的 CO2平衡，必然会在初熔和初澄清的阶段达到过饱和。 虽然 CO2 的溶解度比不上 H2O 和 SO2，但几乎每只气泡中都含有 CO2气体，生产中，常用 CO2含量来判断气泡形成时间的长短。 CO2在玻璃液中溶解形成真隙式碳酸盐基团，溶解度随碱含量及有效非桥氧的增加而增大；随着温度的增加而减少，其反应式为： CO2+ Si0= SiC03 的溶解度 目前，平板浮法玻璃工业和日用玻璃工业，目前大多数企业仍是用硫酸盐作为经济实惠、效能显著的澄清剂。 在高温下 1100℃， S03本身具有以下平衡式： S03 S02+1/2O2 在 1100℃以上 S03气体完全分解了， 硫在还原条件下，以 S。