無機非金屬工藝學(xué)3-玻璃組成設(shè)計與配料計算

1、玻璃玻璃 組成設(shè)計及配料計算組成設(shè)計及配料計算 F-O鍵是共價鍵與離子鍵的混合鍵；鍵是共價鍵與離子鍵的混合鍵； 陽離子陽離子(F)的配位數(shù)是的配位數(shù)是3或或4，陰離子，陰離子O2-的配位數(shù)的配位數(shù)為為2； 構(gòu)成的配位多面體構(gòu)成的配位多面體FO4或或FO3一般以頂角相連。一般以頂角相連。 M-O鍵是離子鍵；鍵是離子鍵； 陽離子給氧能力強，在玻璃結(jié)構(gòu)中，往往起斷網(wǎng)作用；陽離子給氧能力強，在玻璃結(jié)構(gòu)中，往往起斷網(wǎng)作用； 陽離子場強越小、則給氧能力越大，反之，給氧能力越陽離子場強越小、則給氧能力越大，反之，給氧能力越??；小； 陽離子陽離子(特別是高電價、小半徑的陽離子特別是高電價、小半徑的陽離子)的場

2、強較大時，的場強較大時，可對非橋氧起積聚作用，使結(jié)構(gòu)變得較為緊密而在一定程度可對非橋氧起積聚作用，使結(jié)構(gòu)變得較為緊密而在一定程度上改善玻璃的性質(zhì)，但對玻璃的析晶也有一定的促進作用，上改善玻璃的性質(zhì)，但對玻璃的析晶也有一定的促進作用， I-O鍵有一定共價性，以離子性為主；鍵有一定共價性，以離子性為主； 陽離子配位數(shù)主要根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)中陽離子配位數(shù)主要根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)中“游離氧游離氧”的數(shù)目的數(shù)目而定。而定。 “游離氧游離氧”充足時，陽離子可以奪取充足時，陽離子可以奪取“游離氧游離氧”以四以四配位參加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；配位參加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； “游離氧游離氧”不足時，則以其他配位數(shù)不足時，則以其他配位數(shù)(比如六配位等

3、比如六配位等)，處于網(wǎng)絡(luò)之外，與網(wǎng)絡(luò)外體作用相似。處于網(wǎng)絡(luò)之外，與網(wǎng)絡(luò)外體作用相似。玻璃結(jié)構(gòu)玻璃結(jié)構(gòu)：玻璃中質(zhì)點在空間的幾何配置、有序程度：玻璃中質(zhì)點在空間的幾何配置、有序程度 以及它們彼此間的結(jié)合狀態(tài)。以及它們彼此間的結(jié)合狀態(tài)。1930年蘭德爾提出。年蘭德爾提出。 晶子學(xué)說和查氏無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)說的異同晶子學(xué)說和查氏無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)說的異同（b）(a)相鄰兩硅氧四面體之間的相鄰兩硅氧四面體之間的Si_OSi鍵角鍵角 (b)石英玻璃和方石英晶體的石英玻璃和方石英晶體的 SiOSi鍵構(gòu)分布曲線鍵構(gòu)分布曲線為為 什什 么？么？ R2OSiO2 目前傾向性意見認為：氧化硼玻璃屬于層狀或鏈目前傾向性意

4、見認為：氧化硼玻璃屬于層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)，較符合實際情況。狀結(jié)構(gòu)，較符合實際情況。 單組分的硼氧玻璃軟化點低單組分的硼氧玻璃軟化點低(約約450)化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性差差(置于空氣中發(fā)生潮解置于空氣中發(fā)生潮解)，熱膨脹系數(shù)高，熱膨脹系數(shù)高(約為約為150107K1)，因而沒有實用價值。，因而沒有實用價值。 這是這是 對于新品種玻璃則參考有關(guān)相圖和玻璃形成圖選擇組成點，對于新品種玻璃則參考有關(guān)相圖和玻璃形成圖選擇組成點，擬出玻璃的原始組成，再進一步設(shè)計出玻璃的試驗組成。擬出玻璃的原始組成，再進一步設(shè)計出玻璃的試驗組成。80)(450ASS相對機速 正數(shù)為不析晶，負數(shù)為有析晶潛力。即當(dāng)玻璃在低溫供正數(shù)

5、為不析晶，負數(shù)為有析晶潛力。即當(dāng)玻璃在低溫供料，成形大尺寸制品或壓制成形時，有析晶可能。料，成形大尺寸制品或壓制成形時，有析晶可能。上述測試結(jié)果滿足要求，上述測試結(jié)果滿足要求，確定該組成為新玻璃的組成確定該組成為新玻璃的組成配合料計算基礎(chǔ)配合料計算基礎(chǔ)玻璃的玻璃的重量百分組成重量百分組成原料的化原料的化學(xué)成分學(xué)成分熔化熔化100公斤玻璃公斤玻璃所需的各種原料用量所需的各種原料用量算出每付配合料中算出每付配合料中各種原料的用量。各種原料的用量。玻璃以分子玻璃以分子百分組成或百分組成或分子式表示？分子式表示？精確計算精確計算：應(yīng)補足各組成氧化物的揮發(fā)損失。：應(yīng)補足各組成氧化物的揮發(fā)損失。如：飛揚損

6、失，耐火材料對玻璃成分的改變等。如：飛揚損失，耐火材料對玻璃成分的改變等。配料計算方法配料計算方法？ 100100純堿用量純堿用量純堿揮散量純堿揮散量純堿揮散率純堿揮散率芒硝含率芒硝含率100粗粗 算算校校 正正 21.1217028. 0CaF%85. 02X原料總量含量螢石 設(shè)有設(shè)有30的的CaF 2與與SiO2反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成SiF4而揮發(fā)，設(shè)而揮發(fā)，設(shè)SiO2的揮發(fā)量為的揮發(fā)量為X kg，SiO2的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為60.09，CaF2的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為78.08，則：，則： kg12. 008.7821%3028.7047. 109.60X5 .144147. 0ONa

7、ONaONa%15222X純堿引入的芒硝引入的芒硝引入的需純堿帶入的需純堿帶入的Na2O量量玻璃中玻璃中NaO含量含量9503. 024. 58411. 0XSONaC%7 . 442含量芒硝含量煤粉玻璃中的玻璃中的SiO2玻璃中的玻璃中的Al2O3Y82.19Y100%1 . 3純堿用量純堿揮散量VII、校正硅砂和砂巖用量、校正硅砂和砂巖用量VIII、把上述計算結(jié)果匯成用原料量表、把上述計算結(jié)果匯成用原料量表粉料濕基水分粉料干基加水量1kg96.1734.98230.100034.9824129.960加水量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO Na2OSO3總計總計72.42.100.

8、26.44.214.50.20100原料原料含水含水率率SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2ONa2SO4CaF2C硅砂硅砂砂巖砂巖菱鎂石菱鎂石白云石白云石純堿純堿芒硝芒硝螢石螢石煤粉煤粉4.51.00.31.84.289.798.761.730.691.1024.625.120.560.290.150.292.080.340.100.420.130.120.430.440.140.7131.570.5051.560.160.0246.2920.470.373.660.1957.9441.4795.0370.2884.11 純堿揮散率純堿揮散率 3.10； 玻璃獲得率玻璃獲得率 82.5； 碎玻璃摻入率碎玻璃摻入率 20； 螢石含率螢石含率 0.85； 芒硝含率芒硝含率 15； 計算基礎(chǔ)計算基礎(chǔ) 100kg玻璃液；玻璃液； 煤粉含率煤粉含率 4.7；