论文部分内容阅读
我国玻璃工业一直存在高能源消耗、高环境污染和高生产成本等一系列问题。减少玻璃行业的能源消耗,最根本和最直接有效的方式,是通过降低玻璃本身熔化的温度,但是如果通过一般方法单纯的降低玻璃的熔化温度,有可能会导致玻璃的各种物理、化学性能发生变化,甚至导致玻璃的使用性能随之下降。在这种形势之下急需我们提出一种方法对现有的玻璃成分进行优化设计在不降低玻璃相关性能的前提下寻找最合理的较低熔化温度的玻璃成分。本课题以Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃为基础,通过调整CaO/SiO2比确保玻璃在符合熔化、成形、退火工艺要求的前提下,制备出熔制温度较低的Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃。然后以此为基础,选择Li2O、ZnO进行引入,研究不同引入量的Li2C、ZnO对Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃黏度、熔制温度、结构变化及化学稳定性的影响。利用傅立叶变换红外光谱仪和激光拉曼光谱仪等测试手段研究Li2O、ZnO对Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃结构的影响,利用热膨胀仪和高温旋转黏度仪等测试手段研究Li2O、ZnO对Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃热膨胀性能、高温黏度、玻璃熔制温度及料性的影响,利用酸度计和光学显微镜等测试手段研究Li2O、ZnO对Na2O-CaO-SiO2系平板玻璃化学稳定性的影响。研究结果发现：随着CaO/SiO2比的增加,玻璃的熔制温度Tm成形温度范围△T(η=103-107Pa·s)逐渐减小,黏程活化能E。逐渐增大,同时适当提高CaO/SiO2比降低了钠钙硅平板玻璃在去离子水和混合碱溶液中的质量损失,提高了该玻璃的耐水性以及耐碱性。当CaO/SiO2比为0.129(即CS3样品)时的玻璃组成较为合理。这种玻璃组分的熔制温度较原始玻璃组成降低10℃左右,单条浮法线每年可以节能约1.46×109千卡,全国每年可节省约5万吨标准煤。同时耐水性提高约2.6%,耐碱性提高约0.68%,热膨胀系数只增加约0.207×10-7℃-1。随着ZnO引入量的增加,玻璃的熔制温度Tm、成形温度范围△T(η=103-107Pa·s)、黏程活化能E。及热膨胀系数先减小后增大,同时ZnO的引入降低了钠钙硅平板玻璃在去离子水和混合碱溶液中的质量损失,提高了该玻璃的耐水性以及耐碱性。ZnO的引入量为4mo1%是较为合理的,此组成玻璃的熔制温度较基础玻璃降低57℃左右,单条浮法线每年可以节能约8.29x109千卡,全国每年可节省约28.6万吨标准煤。同时耐水性提高约95.12%,耐碱性提高约22.37%,热膨胀系数降低约1.51×10-7℃-1。随着Li20引入量的增加,玻璃的熔制温度Tm、转变温度Tg、软化温度Tf、黏程活化能E。逐渐减小,成形温度范围△T(η=103-107Pa·s)逐渐增大,热膨胀系数先减少后增大,同时Li20的引入降低了钠钙硅平板玻璃在去离子水和混合碱溶液中的质量损失,提高了该玻璃的耐水性以及耐碱性。Li20的引入量为0.8mo1%是较为合理的,此组成玻璃的熔制温度较基础玻璃降低17℃左右,单条浮法线每年可以节能约2.45×109千卡,全国每年可节省约8.5万吨标准煤。同时耐水性提高约92.82%,耐碱性提高约17.91%,热膨胀系数降低约1.33×10-7℃-1。适当提高CaO/SiO2比、引入适量的ZnO或Li20可以降低Na200CaO-SiO2平板玻璃的高温黏度,降低玻璃生产的熔化温度以及能源消耗,节省燃料,对提高企业的市场竞争力,减少环境污染,缓解能源短缺等都具有巨大意义。