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1、2003年安阳师范学院学报65澄清剂对消除玻璃液气泡的机理研究12杜燕军,路有昌(11安阳师范学院,河南安阳455000;21安阳大学,河南安阳455000)[摘要]用热力学和动力学方法分析了气泡在玻璃中的成因及去除气泡的机理,从传统澄清剂与复合澄清剂澄清效果比较,提出了玻璃生产选择澄清剂的基本要求。[关键词]澄清机理;澄清剂;玻璃[中图分类号]TQ171.6[文献标识码]A[文章编号]167125330(2003)0520065202玻璃液的澄清是获得优质玻璃的重要环节,直接影响112气体间转化与平衡着玻璃制品的质量。一般认为,在玻璃形成的硅酸盐阶在高温澄清段,炉气
2、、气泡中气体及液相中气体三者段,配合料发生高温分解,产生大量的CO2、O2、H2O、CO、之间存在动态平衡,三者之间的转换取决于气体在各相中SO2、N2等气体。大部分气体将挥发于炉气中排出,少量的分压,转换关系如图1:残余将会溶解于玻璃中而降低制品玻璃的机械性能、光性能、电性能及热稳定性等特性。常用的建材玻璃、光玻璃、电子玻璃等均采用配合料中加澄清剂的方法,在玻璃最终形成之前,加快排除残存气体量。1玻璃液澄清热力学111气泡生成、生长与气———液状态关系玻璃液进入澄清阶段大量的气泡已排出,此时的玻璃液是一高温混合系统,溶解于玻璃液的气相组分以物理或化学结合的方式存在,
3、以小气相泡和溶解的化合物分散于图1液相中,根据气-液平衡关系气体间转化与平衡不仅与气体在各相分压有关,还与(1)若玻璃液面上方某组分气相分压小于液相中该组气体种类、气体在液相溶解度及温度有关。分分压时,该组分将有向液相上方逸出的趋势。(1)A气体进入B气体气泡中时,气泡总压升高,B气(2)考虑玻璃液是一复杂金属氧化物和非金属氧化物体分压降低,促使液相中溶解的气体进入气泡,使气泡长的混合物系,且其粘度、密度、表面张力等均较普通溶液复大。杂得多,因此气泡的生成、长大、浮出液面存在诸多困难。(2)熔制系统温度越高,气体在液相中溶解度越低,液(3)玻璃液中气泡包括核泡、小气泡
4、,在一定的条件相中气体越易进入气泡而上升。下,核泡生成快,且会迅速长大。付尔迈(Mwolner)对核泡113气体与玻璃液间的作用生成、成长速度的研究表明,当玻璃液中某组分的饱和度澄清过程中,气体与玻璃液间的作用表现为两种情和组分扩散速度一定时,一定粒径以上的核泡可迅速长况。一类是物理溶解,另一类是化学溶解,即气体与玻璃大。核泡生成速度υ和气泡成长速度ω与气-液系统关液组分形成化合物,同时还伴随少量物质溶解。炉气中主系如下:要组分O2、CO2、CO、H2O、N2等在玻璃中溶解情况:1116πσ31(1)O2在玻璃液中,主要是较低温度下的化学溶解,υ=K··exp{-(·
5、2)}ηRT3PlnC/C0即与变价离子形成过氧化物或高价氧化物。物理溶解微ω=K′·1·exp{-1(πσ·1)}不足道,据统计玻璃态二氧化硅在1000℃所溶解的O2量ηRTδPlnC/C033不大于0.003Ncm/cm(N-标准状态)。式中K与K′-常数;R-气体常数;T-绝对温度;P-(2)瓦尔金与梁波科娃认为,玻璃液吸收CO2主要原气泡内压;C/C0-过饱和度;C0-气体的饱和浓度;C-气因在于化学结合与物理溶解。CO2在玻璃液中的溶解与体的过饱和浓度;σ-表面张力;δ-气体的厚度;η-玻璃K、Na、Ca、Mg等结合以碳酸盐形式存在,若炉气中CO2分粘度。压
6、高时,玻璃液吸收CO2能力更强。其物理溶解也较高。上式表明在相同条件下,核泡生成较困难,生成速度(3)CO可与O2及高价氧化物作用生成CO2而溶解与小,而气泡生长消耗能量小,生长速度快。[收稿日期]2003208212[作者简介]杜燕军(1963-),男,安阳师范学院学报编辑部编辑。66安阳师范学院学报2003年玻璃液,当炉气中CO分压高时,CO从玻璃表面开始吸收,(4)实验结果统计数据见下表,其分量占配合料量的逐步渗入玻璃下层,同时随炉温升高CO吸收相应增多。0.1%。(4)H2、H2O(g)、N2惰性组分主要以物理方式溶解,在表1澄清剂种类、温度澄清效果表高温下溶
7、解度均很低。1450℃保持45分45分钟后情澄清剂澄清温度114气泡在玻璃中上升速度钟情况况为了使玻璃液中溶解的气体组分排出,液面上方气体池底层φ0.5～白砒1400～1450℃变化平缓组分分压要小一些,使得在澄清阶段,气泡易于浮出液面1mm较高气泡破裂消失,直至液相中组分分压与上方组分分压成平衡底层有φ>1mm时,组分以化合物形式均匀溶入液相,被吸收不再形成核氧化锑1400～1450℃气泡及较高气泡泡。根据斯托克斯对溶化过程研究,气泡上升速度与气泡φ>1mm气泡一个澄清速率较半径玻璃的粘度、密度有如下关系:焦锑酸钠1400～1450℃φ0.35～0
