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煤炭固体废物烧制微晶玻璃时气孔产生的主要因素及解决方法
类别:传统陶瓷—陶瓷产品缺陷分析与解决办法—建筑陶瓷   浏览人数:3815   发布时间:2007-9-18
 
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  一 、原因分析
  1 原料中的碳
  煤炭固体废物与其它生产微晶玻璃的矿物原料相比,当煤矸石中碳含量较大时,它会夺取大量的游离氧,减弱氧化气氛,使玻璃液受到还原性气体作用,表面张力增大,而气泡的大小与表面张力所产生的压力近似成反比关系。当表面张力产生的压力愈大,气泡就愈小,因而逸出玻璃液就越困难,气泡的消除也就越困难。因此,碳含量对玻璃液熔制来说起到一种不利的作用。
  2 熔制和水淬过程
  在熔制过程中,如果澄清时间短,满足不了气孔逸出的要求,基础玻璃颗粒将会带有一定量气泡,这些气泡在玻璃颗粒的烧结和晶化过程中不可能被排除,将永久地存在于晶化颗粒的花纹中,经过打磨抛光后成为气孔,出现在微晶玻璃板材表面。在水淬过程中,由于部分水分子会进入到玻璃网络之中,这些水分子也会在烧结时脱离玻璃网络而形成气泡。由于气体的释放和聚集,在一定程度上增加了气孔率。
  3 烧结过程
  结晶化玻璃板的烧结属于液相烧结,烧结推动力是表面能,在液相含量很高时,液相具有牛顿型液体的流动性质,在烧结过程中气泡状态的改变主要体现在以下两个阶段 :
  第一阶段,由于物质在高温下形成粘滞流体,相邻颗粒中心互相逼近,增加接触面积,接着发生颗粒间的粘合作用,形成一些封闭气孔。
  第二阶段,封闭气孔的粘性压紧,即小气孔在玻璃相包围压力作用下,由于粘滞性流动而致密化。但是烧结和晶化两个过程并不是截然分开的,在烧结过程中由于有液相的产生,晶体很容易析出 ; 在晶化时由于气孔受到粘性物质的封闭性挤压,进一步促进烧结。但是在烧结和晶化之间还存在竞争,因此只有在晶相开始大量析出之前烧结接近完成,才能得到高密度、表面平整、气孔率低的产品。在烧结的过程中原玻璃颗粒之间因烧结而粘合为界面,这时将会有晶体在界面上析出。随着温度的升高,粘度的下降,烧结速率也在增加,部分玻璃颗粒在界面上开始出现,但是由于粘滞流动的作用使部分玻璃颗粒界面在未析晶之前便达到完全粘合,导致界面区形核位置的减少。此时玻璃颗粒内部也有形核出现,使得整个玻璃烧结体内的形核位置进一步增加。此时,有两个最为明显的因素影响着微晶玻璃中气孔的逸出。这两个因素为气孔移动速率 Vp 和晶界移动速率 Vb 。如果烧结达到 Vb=VP

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