低氟环保乳浊玻璃的制备与研究

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目前,我国玻璃厂大都以氟化物为乳浊剂,由于含氟气体对人、畜、植物的毒害较大,许多国家的环境保护法已对大气的含氟量做了严格的规定。近年来,低碱磷酸盐乳浊玻璃已大量用于玻璃马赛克的生产,但乳浊度低,较难成型限制了其发展。为了充分发挥不同乳浊剂的特点,得到较好的乳浊效果,本试验在分别了解氟、磷乳浊特点基础上采用混合乳浊的方式,加入多种乳浊剂,以达到最佳的性能和节约成本的效果。首先选用F-Li2O-Al2O3-SiO2玻璃系统,熔化温度为1480℃,熔制时间控制在三小时以内。在实验配方的基础上改变Al2O3的含量,Al2O3在玻璃中以[AlO4]的形式调整玻璃的结构,除了可改善玻璃热稳定性、化学稳定性和机械强度外,还可以减少氟化物对耐火材料的侵蚀,有利于抑制氟的挥发。并得出当Al2O3加入量为8wt%可以充分控制氟的挥发,但也使熔体粘度上升,熔制困难,所以一般控制Al2O3加入量在6wt%~7wt%之间。经过XRD衍射和SEM分析得出;在氟化物乳浊中析出的主要是;CaF2晶体,并根据Scherrer公式计算平均粒径为350nm,接近扫描电镜结果。少量Li2O对玻璃有助熔作用,但当Na2O/Li2O<7时,却由于自身的场强过大导致[AlO4]铝氧四面体转变为八面体,以及自身积聚作用而致使乳浊玻璃“失瓷”。在第四章中研究了P2O5-Al2O3-SiO2-CaO系统乳浊性能,并着重讨论CaO与P2O5的配比对玻璃析晶造成的影响。经XRD分析,析出晶体以α-磷酸钙为主,在析出Ca3(PO42晶粒之前,先分离出液滴,随着CaO逐渐增多,分相液滴的尺寸也逐渐增大,当CaO达到3.0%,发生二次分相,初次分出的粗大液滴中又分出小液滴。当CaO达到4.5%,粗大液滴结晶成磷灰石,二次分相的小液滴仍为玻璃相,P2O5在熔体中的溶解度极限是0.2mol。超过此量的P2O5在高温下溶解,在冷却时,过饱和溶液将析出多相粒子。在混合乳浊中对不同磷、氟配比进行研究探讨,在混合乳浊中氟可以降低析晶的活化能,而加入磷之后可以增大有效频率因子K0,对于φ=5℃/min的两种样品的析晶动力学参数K分别为;0.144和0.213。利用氟化物降低析晶能量,利用磷酸盐减少氟化物乳浊的时间,使析晶动力学系数K得到合理加强;并且降低了熔化温度和熔制时间,起到了节能环保的作用。
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