第七章常见无机材料的岩相分析方法和应用-文档资料

二、玻璃结石来源及检验方法
（一）结石来源
1·来源于粉料的结石 配合料未充分熔化，残留于玻璃液中，冷却后进入成型部而形成结石。 粉料形成结石的大部分为未熔石英颗粒，及发生多晶转变的鳞石英、方
石英。若含二氧化锆，也易形成锆石结石。
粉料结石的原因： A·配合料混合不均匀。
配合料不均匀，纯碱等熔化快，而难熔组分多的熔化慢，未熔颗粒聚集成 团残留，在玻璃中形成结石。即使熔化，也会由于局部粘度过大，而形成条 纹缺陷。
（三）对应力分布的检查
玻璃中因各种原因形成的内应力，在外力作 用下的客观应力场中各部位的微观应力分布很不 均匀，由于内部缺陷，使某些部位应力集中而破 裂。消除内应力不仅双折射。
内应力检验通常用偏光仪。正交镜下样品若 存在内应力视域会出现明亮条纹，内应力大时会 出现干涉色，在石膏板的紫红背景下很小的内应 力也能看到内应力集中的部位。干涉色可在色谱 表上查出双折射率值，并能根据其大小计算应力 大小及分布。
B·原料质量不高。 原料中含有难熔物质。
C·操作不当。
2·来源于耐火材料的结石
玻璃熔融液直接与玻璃窑壁的耐火材料接触，耐火材料可能 脱落掉入玻璃液中。造成耐火材料破坏的原因有： A·温度条件：
石英多晶转变，体积变化大，耐火砖开裂崩解。 B·化学侵蚀：
配合料中的挥发分及熔融玻璃液中的某些组分会与耐火材料 反应，尤其是萤石等助熔剂对耐火材料造成侵蚀破坏使其脱落。 C·物理侵蚀：
如某厂的两种石英砂化学成分与粒度很相似， 但产品质量相差很远，在查找原因中发现一种石英 砂上附着少量的粘土胶结物绢云母，它极难熔，在 产品上形成白点结石，而严重影响了产品的质量。 石英颗粒的形状也影响熔点。
（二）对玻璃缺陷的检验
质量优良的玻璃应是均匀的，但由于种种原因，玻 璃会产生缺陷。
玻璃缺陷大致有气泡、条纹、节瘤和结石。
陶瓷显微结构是陶瓷岩相的一个很重要的方面，它 是指在显微镜下（包括电子显微镜）观察陶瓷不同相及 其分布、晶粒大小、形状和取向、气孔形状和位置、各 种杂质和缺陷以及裂纹的存在形式和分布等。
陶瓷岩相特征与陶瓷生产工艺条件及陶瓷产品性能 有密切的联系。岩相可以帮助判断陶瓷的性能与质量。 掌握陶瓷岩相的变化特征对分析工艺过程及各种加工条 件、找出生产中存在的问题，以达到改进产品性能，提 高质量的目的。
第七章 硅酸盐材料的 显微结构分析
第一节 玻璃显微结构分析
一、岩相分析在玻璃生产中的应用
玻璃态是物质存在的一种状态，它的形成类似于岩浆岩，是多种组分的熔 融体冷凝而形成的一种物质，即属于非晶态范畴，宏观上它有一定的形态，微 观上看，玻璃的原子、离子或分子的排列完全不同于晶体，没有一定的规律， 只具有统计的均一性。无固定熔点，与晶体相比属于亚稳定态物质。形成过程 中有变化的可逆性。性质随成分连续变化。
玻璃液的重荷一冲刷也会使耐火材料破坏脱落。
3·来源于析晶的结石
配合料中某些组分过量或混合不均匀，出现玻璃表面析晶聚 集成脉状。如氧化钙过量，出现硅灰石。氧化钠过量，出现失透 石。氧化镁过量出现透辉石，二氧化硅过量出现鳞石英、方石英。 此外，冷却成型温度对析晶也有影响。
（二）结石的检验方法
结石的检验分析包括检验结石的化学成分及矿物成 分，确定出现结石的原因和部位，进而制定避免和防范 措施。
1·肉眼鉴定
肉眼手标本直接观察或用10～20倍放大镜，简便快 速，常用于现场分析。 肉眼分析的内容：观察结石的外貌特点，颜色及周围环 境、存在部位。
一般粉料结石在玻璃中以未熔颗粒形成疙瘩，常为 乳白色，结石边缘熔蚀变圆，以结石为中心有圆圈条纹、 气泡。不同成因的结石及不同种类的结石各有特点。但 一般情况下肉眼鉴定只作为进一步分析的参考。
它们的存在影响玻璃的透明度，缺陷折射率不同， 观察物体会变形，缺陷应力不均匀，加工时易破裂，或 存放时会自行炸裂。
玻璃溶制过程中含气态挥发分，不能逸出玻璃面即 成气泡，气泡因流动常成椭圆状，正交镜下全消光。条 纹、节瘤大者可直接观察，小的可用显微干涉仪、干涉 反射仪观察。结石是最危险的缺陷，它为晶质，膨胀系 数与周围相差甚大，破坏产品的机械强度及热稳定性。
2·偏光显微镜鉴定
偏光显微镜岩相分析是一种很有效的方法。其分析步骤是： A·在结石手标本肉眼分析的基础上确定来源，进而根据玻璃组分来判断结石矿物。 B·将结石部位磨片。 C在单偏光镜下流览全薄片，观察结石及玻璃相的颜色，多色性，不同晶体形态，
晶体完整程度，及解理。突起折射率值等。一定的晶体成一定的形态，如失 透石成羽毛状，方石英骨状，鳞石英树枝状等。 D·正交偏光镜下观察干涉色，消光类型，消光角，延性，双晶。单偏光镜下硅灰 石透辉石都为长柱状，但在正交偏光镜下易区别，硅灰石平行消光，负延性， 透辉石斜消光正延性。 E·对个别矿物作轴性、光性测定。 F·依分析结果确定矿物名称。
（一）对玻璃原料的分析研究
玻璃的主要原料来自于天然的矿物岩石。一般硅酸盐玻璃其 主要的氧化物成分有：
SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O。SiO2是玻璃的主要成 分，含量在60～70％以上。
SiO2： 石英砂、石英砂岩、石英岩及石英。 Al2O3：长石及高岭土。 CaO： 方解石及石灰石白垩。
MgO： 白云石及菱镁矿。
Na2O： 纯碱、芒硝及天然含碱矿物如霞石。 K2O： 钾盐。
为了降低二氧化硅的熔点还需加入助熔剂（纯碱、钾盐、 萤石硼砂、铅丹）。还需加入石砒、三氧化二锑硝酸盐作为澄 清剂，排除粘稠玻璃液中的气泡，使玻璃清澈透明，此外还需 加入氧化剂、还原剂、着色剂。
对于原料性能的了解，根据用途不同，进行选 料配料，对于原料，光凭化学分析和粒度分析还不 够，而一定要有显微结构分析。
对于一些镜下不易区别的矿物，也可以采用油浸法直接分析结石粉未， 测定其折射率。具体作法是： A·取结石破碎到0.03～0.05，制油浸片； B·依结石部位结合镜下情况判断结石来源，结石矿物的大致范围； C·单偏光镜下贝克线的移动确定折射率值。
第二节 陶瓷岩相分析
陶瓷岩相研究的内容包括陶瓷相的种类、自形程度、 形态、大小、数量和空间分布及相互关系。随测试手段 的发展，岩相研究的内容越来越深入。