玻璃原料
窗玻璃：⼜称钠钙硅玻璃，主要成分Na2O-CaO-SiO2还有MgO等。
玻璃的原料：⽯灰⽯（CaCO3）、⽩云⽯（MgCO3-CaCO3）、纯碱（Na2CO3）、芒硝（Na2SO4）、⽯英砂（SiO2）等。
⽤上述原料，粉磨，并按⼀定的⽐例混合均匀后（加⼀部分⽔，提⾼均匀度及其他⼯艺上的要求），然后⼊玻璃窑熔制。
ab胶管
玻璃熔制过程包括：硅酸盐的形成，玻璃体的形成，澄清，均化及冷却。⽯灰⽯、⽩云⽯、纯碱、芒硝都会产⽣⽓体，这样不仅对玻璃形成⽆害，⽽且有利于玻璃的澄清与均化，⼯⼚⼀般还要加⼊⼀部分澄清剂，⽣成⼤量的⽓泡，⽓泡在上浮的过程中，复合⼩⽓泡，这就是玻璃澄清的机理。
Na2CO3+SiO2 =(⾼温)Na2SiO3+CO2
CaCO3+SiO2=(⾼温)CaSiO3+CO2
玻璃熔制概论
1.原料熔化
1.1硅酸盐形成
1.1.1原料本⾝的加热变化
1.1.3原料加热之挥发损失
1.2玻璃液形成
1.3影响熔化因素
2.玻璃液澄清
2.1⽓体间之转化与平衡
气体放电灯2.2⽓体与玻璃液相互作⽤
2.3澄清剂之化学作⽤
2.4澄清之物理作⽤
3.玻璃液均化
3.1不均物的熔解与扩散均化
3.2玻璃液的对流均化
3.3⽓泡上升搅拌均化
4.玻璃液冷却
4.1硫酸盐的热分解
4.2溶解⽓体析出
4.3玻璃液流股间的化学反应
4.4含钡玻璃产⽣⼆次⽓泡
4.5电化学反应
5.玻璃熔制之影响因素
5.1玻璃组成
5.2原料物理状态
5.2.1原料的选择
5.2.2颗粒的粗细
5.2.3原料的⽔分
5.2.4碎玻璃影响
5.3投料⽅式
5.4澄清剂
5.5助熔剂
5.5.1氧化锂
5.5.2霞⽯
5.5.3⾼炉炉渣
5.6熔解控制
5.6.1温度控制
5.6.2压⼒控制
5.6.3⽓氛控制
5.6.4液⾯控制
5.6.5泡界线控制
脉动时空5.7玻璃液流
5.8熔制技术改良的影响
玻璃熔制概论：
玻璃熔制包含许多复杂的过程，为⼀系列之物理、化学、物理化学变化；在加热过程中发⽣之变化如下表：物理变化化学变化物理化学变化
原料加热固相反应共熔体形成
原料脱⽔碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐分解固态的熔解与液态互熔
成分熔化⽔化合物分解玻璃液、⽕焰、⽓泡间作⽤
晶相转化化学结合⽔的分解玻璃液与耐⽕材料作⽤
成分挥发硅酸盐的形成与相互作⽤
从加热原料到熔制成玻璃液，根据熔制过程的不同分为以下五种阶段：
1.硅酸盐形成：在加热过程中，原料中各种组成经化学、物理变化后，⼤部分之⽓体产物皆已挥发，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物；以<；容>所⽣产之钠钙硅玻璃⽽⾔，此阶段温度约在
800~900℃完成。
2.玻璃之形成：持续加热后，烧结物开始熔融，原先的硅酸盐和SiO2相互扩散与熔解，烧结物将转变透明的玻璃液，但玻璃液中还含⼤量⽓泡，其化学成分尚未均匀；
以钠钙硅玻璃⽽⾔，此阶段温度约在1200~1250℃左右。
3. 玻璃液澄清：继续加热后，玻璃黏度进⼀步降低；并释放出玻璃液内之可见⽓泡，直到⽓泡全部排除；就钠钙硅玻璃⽽⾔，此阶段温度约1400~1500℃，⽽玻璃黏度在10Pa．s左右。
4.玻璃液均化：玻璃液长时间处于⾼温下，通过对流、扩散等作⽤，其化学组成逐渐趋于均匀，玻璃液中的节瘤与条纹由于扩散、熔解、对流等作⽤⽽消失，化学组成与折射率趋于⼀致；均化温度可在低于澄清温度下完成。
5.玻璃液冷却：通过上述四个阶段后，玻璃质量符合了要求，将玻璃液的温度冷却200~300℃左右，使玻璃黏度达到成形所需的数值，约在102~103Pa．s左右。
以上述五个阶段顺序，是在逐步加热的状况下进⾏研究，⽽实际上熔制过程并不严格按照以上顺序进⾏；玻璃熔制设备通常分为坩埚窑与池窑两种，在坩埚窑中五个阶段于同⼀空间不同时间内完成，⽽<；云玻>熔解设备属池窑，在池窑中熔制过程五个阶段在不同空间同⼀时间完成；池窑玻璃熔解的五
个阶段间之相互关系如下图1：(以云玻窑炉为图例) 图1：玻璃液熔制过程
现代窑炉投料⼝温度约在1350℃以上，硅酸盐和玻璃形成两个阶段⼏乎同时完成，⽽澄清与均化亦同步进⾏，故也将熔制过程简分两阶段，即原料熔化、玻璃液精练；熔化阶段把原料熔成玻璃液，精练阶段将不均质玻璃液进⼀歨改善成均质玻璃，并使冷却到成形所需黏度。导电碳油墨
1.原料熔化：
1.1硅酸盐形成：
玻璃原料主要由硅砂和碳酸盐(碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁)组成，其他原料还有霞⽯、硼砂等，
以及芒硝、碳粉等辅助原料；在硅酸盐形成阶段，各原料本⾝、各原料相互间发⽣多样反应变化，最后成硅酸盐与SiO2不透明烧结物。
1.1.1原料本⾝的加热变化：
原料本⾝加热过程中历经各种变化，如表1所⽰；这些变化可归类为以下四类：
l 多晶转变：具有多晶型之原料在⼀定温度下转化晶型。
l 盐类分解：各种碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐在⼀定温度下发⽣分解放出⽓体。
l 脱⽔：排除结晶⽔、结构⽔和化学结合⽔。
l 熔融：由固态转化为液态。
表1：主要原料在加热过程中之变化
类别成分加热反应/ 温度℃
多晶转变⽯英β-⽯英→α-⽯英575
α-⽯英→α-鳞⽯英870
芒硝斜⽅→单斜235
盐类分解硝酸钠NaNO3→Na2O+1/2O2+NO↑>350
菱镁矿MgCO3→MgO+CO2↑300℃开始，700℃完成
⽯灰⽯CaCO3→CaO+CO2↑500℃开始，＞894℃激烈
纯碱Na2CO3→Na2O+CO2↑700
⽩云⽯MgCO3．CaCO3→MgO+CaO+CO2↑700
芒硝Na2SO4→Na2O+SO3↑＞1200
脱⽔硼酸H3SO3→HBO2+H2O↑100
4HBO2→H2B4O7+H2O↑140
五⽔硼砂Na2B4O7.5H2O→2B2O3+Na2O+5H2O↑400~500
熔融硝⽯固态→液态306℃
硼酸固态→液态577℃
五⽔硼砂固态→液态741℃
纯碱固态→液态855℃
芒硝固态→液态885℃
霞⽯固态→液态1170℃
1.1.2原料间相互加热反应：
各原料相互复杂反应，这些反映主要形成复盐、固相反应、形成硅酸盐及⽣成低共熔物如表2所⽰，表中所列过程为实验室中，从低温逐渐上升到⾼温情况下进⾏的，约在800~1100℃
间结束硅酸盐形成反应，⽽在实际⽣产上往往把原料直接加热到1300℃的区域内，因此各种反应同时进⾏，极短时间内就完成了硅酸盐反应阶段。
表⼆：各原料间相互加热反应
高纯硝酸钾
类别加热反应温度℃
多晶转变MgCO3+Na2CO3→Na2Mg(CO3)2 ＜300
CaCO3+Na2CO3→Na2Ca(CO3)2 ＜400
CaSiO3+MgSiO3→CaSiO3.MgSiO3 600~1280
固相反应Na2SO4+2C→Na2S+2CO2↑400℃开始，500℃激烈反应
Na2S+CaCO3→Na2CO3+CaS 500℃
形成硅酸盐Na2Mg(CO3)2+SiO2→Na2SiO3+MgSiO3+2CO2↑340~620
MgCO3+SiO2→MgSiO3+CO2↑450~700，
620℃速度最快
Na2Ca(CO3)2+2SiO2→Na2SiO3+CaSiO3+2CO2↑600~830
CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑600~920
Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑720~900
MgO+SiO2→MgSiO3 980~1150
CaO+SiO2→CaSiO3 1010~1150
⽣成低共熔物Na2SO4→Na2S 740
Na2CO3→Na2S 756
Na2CO3→Na2Ca(CO3)2 780
Na2SO4→Na2CO3 795
Na2SO4→Na2SO3 865
⽯英颗粒、低共熔物、硅酸盐熔融1200~1300
表2所述，乃是以反应型态作为类别区分主轴，为更⽅便了解硅酸盐形成和玻璃液形成过程，将以<；容>所⽣产之钠钙硅玻璃为例，分以主原料(SiO2+CaCO3+Na2CO3)、澄清剂(SiO2+CaCO3+Na2CO3+Na2SO4+C)两项过程，依温度递增之过程细说如下：
l 主原料(SiO2+CaCO3+Na2CO3)的硅酸盐形成和玻璃液形成过程：
○1100~120℃原料⽔分蒸发。
○2低于600℃时，由固相反应⽣成碳酸钠-碳酸钙复盐。
CaCO3+Na2CO3→Na2Ca(CO3)2
○3575℃发⽣⽯英多晶转变，因体积变化产⽣裂痕，利于硅酸盐形成。
β-⽯英→α-⽯英
PPPOE 协议○4600℃左右时，开始逸出CO2；是由O2所形成的复盐与SiO2作⽤的结果；此反应在600~830℃范围内进⾏。Na2Ca(CO3)2+2SiO2→Na2SiO+CaSiO3+2CO2↑
○5720~900℃时，碳酸钠与SiO2反应。
Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑
○6740~800℃时，Na2Ca(CO3)2-Na2CO3低温共熔物形成并熔化，开始与SiO2反应。
Na2Ca(CO3)2+Na2CO3+3SiO2→2Na2SiO3+CaSiO3+2CO2↑
○7813℃时，Na2Ca(CO3)2复盐熔融。
○8855℃时，Na2CO3熔融。
○9912℃时，CaCO3分解。
CaCO3→CaO+CO2↑
○10960℃时，Na2Ca(CO3)2分解。
Na2Ca(CO3)2→Na2O+CaO+2CO2↑
○111010℃时，CaO与SiO2形成硅酸盐。
CaO+SiO2→CaSiO3
○121200℃~1300℃形成玻璃，并进⾏玻璃熔液的均化。
l 澄清剂(SiO2+CaCO3+Na2CO3+Na2SO4+C)的硅酸盐形成和玻璃液形成过程：
○1100~120℃时，排出吸附⽔分。
○2235~239℃时，芒硝(Na2SO4)发⽣多晶转变。
Na2SO4(斜⽅晶体)→Na2SO4(单斜晶体)
○3260℃时，焦炭开始分解，部分物质挥发出来。
○4400℃时，芒硝与焦炭开始固相反应。
Na2SO4+2C→Na2S+2CO2↑
○5500℃时，开始有硫化钠⽣成并与碳酸钠产⽣固相反应。
Na2S+CaCO3→Na2CO3+CaS
○6500℃以上，有偏硅酸钠和偏硅酸钙开始⽣成。
Na2S+Na2SO4+2SiO2→2Na2SiO3+S+SO2↑
CaS+Na2SO4+2SiO2→Na2SiO3+CaSiO3+S+SO2↑
上述反应在700~900℃时加速进⾏。
○7575℃左右，β-⽯英转变为α-⽯英。
○8740℃时，由于出现Na2SO4-Na2S低温共熔物，玻璃的形成开始。
○9740~880时，玻璃的形成过程加速进⾏。
○10800℃时，CaCO3的分解过程完成。
○11855℃时，Na2CO3熔融。
○12885℃时，Na2SO4熔融。
○13900~1150℃时，硅酸盐的形成过程剧烈进⾏，氧化钙与过剩的⼆氧化硅反应，⽣成偏硅酸钙。
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