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石英析晶

浮法玻璃中夹杂物缺陷分析
曲爱清姜英娜
澄清剂对消除玻璃液气泡的机理研究
杜燕军路有昌
石英玻璃失透性
2011-10-22失透(又叫析晶性)是石英玻璃的一个固有缺陷,从热力学观点看,石英玻璃的内能高于结晶态方石英,属热力学上不稳定的亚稳态,当温度高于1000℃时,SiO2分子振动加速,经一段较长时间的重新排列、定向便形成结晶。

失透性是以晶核成长速度来表示的,不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度分别达到最大值。

析晶主要出现在表面,其次是内部缺陷处,原因是这些地方容易沾污,引起杂质离子的局部集聚,特别是碱离子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)进入网络后引起粘度降低,促使失透加速。

由于石英玻璃的热膨胀系数和比重同析晶产物β-方石英相近,所以在高温下连续使用时,尽管析晶区不断扩大,但体积变化并不明显,仍可满意地继续使用,此时尚可减轻玻璃的塑性变形,使耐火度提高。

当析晶产物冷却到800℃时,则出现细小的龟裂网络。

继续冷却到200-275℃时,则出现方石英从高温型到低温型(即β-方石英→a-方石英)的结构变化,并伴随着发生体积聚变,如果析晶层很深,则石英玻璃亦随之破裂。

由于析晶常常出现在有杂质的地方,所以高温使用前的表面状态及周围耐火材料、气氛十分重要。

有关使用石英玻璃时注意事项后面还要介绍。

浮法玻璃的缺陷种类
2011-10-24 7.1 分类
按形成部位浮法玻璃的缺陷科分成六大类:
(1)原料缺陷
(2)熔化缺陷
(3)耐火材料缺陷
(4)成型缺陷
(5)退火缺陷
(6)冷玻璃加工和储存缺陷
按在玻璃中的位置分成三大类:
(1)玻璃板中的缺陷
这是一种由熔化或配合料引起的缺陷,通常以固体夹杂物(结石)和气体夹杂物(气泡)的形式出现。

(2)玻璃板表面的缺陷
结石——这是一种碹顶滴落物(液滴、粉尘)所造成的缺陷;
上表面气泡——这种缺陷往往是闸板部位形成的闸板泡,一般泡径较大。

(3)玻璃板下表面的缺陷
7.2 原料及熔化过程产生的缺陷及处理
7.2.1 夹杂物
1、未熔石英颗粒
大多在玻璃板的上表面,呈白色小粒状或多个颗粒的聚合体。

结石周围有较宽的扩散层,在窑内停留时间长的结石,表面瓷化,周边与玻璃界限不很清晰。

未熔石颗粒及硅砂富集
可能产生原因:
a. 硅砂颗粒过大,形成的未熔石英;
b. 配合料调合不均匀,局部硅砂富集形成的;
c. 配合料输送及窑头料仓贮存过程中的分层;
d. 硅砂细粉过多形成的料蛋;
e. 助熔剂(Na2CO3、Na2SO4)过少;
f. 跑料或边部切料;
g. 熔化温度过低(主要是玻璃液温度);
h. 碹顶硅质泥料掉入窑中进入玻璃液。

(若以上7种原因都被排除的话,
可认可这条原因)。

显微结构
结石中存在残余石英颗粒,周围可能伴随有羽状鳞石英晶体。

应采取的措施
a. 严格控制硅砂的上、下限粒度,在混合机正常运转(如混合机出故障,
可排除以下其它产生原因)情况下,通过配合料均匀度测定实验,给出
合理的调合参数,以保证配合料具有良好的均匀性。

b. 保证合理的配料参数及称量精度。

c. 加强熔化操作,保证在换火时,不切料,稳定料山及泡界线位置。

d. 加强前区熔化,调整热负荷,建立合理的温度曲线,提高玻璃液温度。

e. 冷修烤窑后及热修时,制定合理的操作方案,避免硅质泥料落入窑中
2、碹滴
(1) 外观
它是一些尺寸大小不等的不透明的或半透明的结石,颜色为白色、灰色、深色、浅黑色等。

结石中央呈原砖状,边部有溶解蚀变和析晶。

结石旁波及较大,常常还伴随有裂纹。

(2) 显微结构
呈方石英,鳞石英晶体,晶体粗大的鳞石英多呈矛头状双晶,单偏光下,呈浅黄色,突起较低,正交光下,有灰白、浅黄的干涉色。

方石英及磷石英显微结构
产生原因
熔化部碹顶硅砖的剥落物,产生部位从前区L型吊墙至熔化部后山墙都有。

产生部位不同,其化学组成及物相组成都有所不同。

a. 产生于前区L型吊墙。

(晶型排列不整齐)。

b. 产生于前区碹顶的中部。

(晶体排列整齐,呈玉黍状或团粒状)
c. 产生于前区碹顶边部(晶型排列如L型吊墙)。

d. 产生于热点后部碹顶(晶型排列整齐)这个部位是温度相对较低,碱
性组分、芒硝分解产物易在此处凝聚,侵蚀较严重。

e. 产生于熔化部后山墙(晶体中含有硫元素),呈钟乳石状的熔融凝聚物,
可能有残砖存在。

f. 重油含硫量过高,水分过大或助燃风量过大,对碹砖的冲击及侵蚀。

采取措施
a. 减少熔窑前区粉料的飞散及配合料组成的挥发。

b. 调整火焰角度,减少火焰对碹顶的上扬烧损。

c. 在不影响熔化的前题下,可考虑适当降低熔窑温度。

d. 在满足澄清的前题下,尽量减少澄清剂芒硝的用量。

e. 定期处理后山墙的挂帘子。

f. 提高重油质量,降低水份含量,稳定风量及窑压。

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