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鉬作為電極材料,用于熔化玻璃液具有適用范圍廣,能熔化大多數(shù)玻璃,如難熔玻璃、粘度大的玻璃、揮發(fā)組分高的玻璃等,除了鉛玻璃以外,鉬對其它玻璃組分都是穩(wěn)定的。在鈉鈣玻璃中,鉬電極有較好的抗玻璃液侵蝕性能。
(1)鉬與氧的反應(yīng)。鉬雖能耐高溫,但怕高溫氧化,其反應(yīng)如下:Mo+O2=MoO2,2MoO2+O2=2MoO3 ,鉬在氧化氣氛中380℃開始氧化,600℃時加速氧化,超過700℃迅速氧化,產(chǎn)生MoO3,MoO3是揮發(fā)性氧化物,對鉬沒有保護作用,氧化將一直進行到底,由固體升華為黃色氣體將鉬侵蝕掉。它的氧化速率與溫度和氣體中的氧分壓有關(guān)。溫度和氧分壓越高,氧化速度越快。由于鉬具有這種易氧化特性,使用鉬電極必須有可靠的防氧化措施,才能保證電極長期穩(wěn)定工作。
因此,必須對未被玻璃液覆蓋的電極部位進行冷卻,使溫度保持在400℃以下,或切實避免空氣中的氧氣流入。設(shè)計和使用電極水套時,必須注意到在500℃以上的溫度條件下,鉬在空氣介質(zhì)中很快會被侵蝕而生成容易揮發(fā)的MoO3,所以在玻璃電熔窯中鉬電極應(yīng)該配備冷卻水套。
(2)鉬與玻璃液的反應(yīng)。與玻璃液接觸不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),對玻璃液不造成染色。微量的鉬作為氧化物溶解在玻璃熔體中,會使鈉鈣玻璃略發(fā)黃,但通常十分輕微。因而,即使對無色玻璃,也沒有什么影響。還原性差的玻璃液對鉬電極的侵蝕作用比具有氧化性的玻璃液小得多。 熔融玻璃中不可避免地要溶入一些空氣。空氣中的氧在高溫下引起鉬電極的氧化,首先生成低價MoO2,MoO2進一步氧化成MoO3,MoO3是白色揮發(fā)物,溶于玻璃構(gòu)成雜質(zhì)組分,對電極不起保護作用,但不污染玻璃。鉬電極和溶入氣體的這種反應(yīng)是不可消除的。但是,由于溶入的氣體數(shù)量很少,反應(yīng)并不劇烈。另外,窯爐中的玻璃液的流動速度很慢,一直處于層流狀態(tài),在電極表面吸附有一層相對靜止的玻璃,構(gòu)成“液態(tài)保護屏障”,阻制鉬電極和新鮮玻璃接觸,切斷氧源,可以防止電極持續(xù)緩慢氧化。因此,物理溶解的氧對鉬電極的作用不會造成實質(zhì)性的危害。
(3)鉬與鉛、砷、銻、SO2-3的反應(yīng)。鉬電極主要適用于具有還原性的玻璃。玻璃中對鉬電極有危害的成分是鉛、砷、銻,在一定條件下還有SO2-3。它們的電勢高于鉬,即使在無電流的情況下,存在的這些金屬的氧化物也會被還原成金屬。PbO含量為1%時,使鉬電極發(fā)生明顯的侵蝕。上述金屬的還原,使電極表面形成氧化鉬。在還原條件下,含SO2-3離子的玻璃形成的腐蝕產(chǎn)物為MoS2。如是含銻的鈉鈣玻璃,則在電極表面上析出小滴金屬銻和鈣鉬酸鹽晶體。銻與鉬反應(yīng)生成的Mo3Sb7,由玻璃液帶走。
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