12 原料

玻璃工艺学
31
1.碳酸锂：无色或白色结晶，较纯净，价高。
2.含锂矿物：
锂云母( LiF · KF · Al2O3· 3SiO2 )：
淡紫色、灰色、白色的宽片和小鳞片状；
易熔，含铁量低，是较好原料。 锂辉石（Li2O· 2O3·4SiO2) ： Al 白色或淡绿色菱形晶体，较难熔。 具有不可逆的相变，即加热到 1000~1050 ℃时由α型转变为β型， 体积膨胀30% ，之后再加热体积不再膨胀。
玻璃工艺学 15
(三)引入氧化钡的原料
性质作用：网络外体，增加折射率、密度、化稳性，吸收辐
射能力强（Pb、Cd、Cr类似），有毒；少量时助 熔，过多时会使澄清困难及产生二次气泡：
放热（冷却）
2 BaO+O2↑ ≒ 2BaO2
吸热（升温）
应用：高级器皿玻璃、化学仪器玻璃、防辐射玻璃，显象 管玻璃、瓶罐玻璃等 原料：硫酸钡和碳酸钡
（ Na2O·2B2O3 ·10H2O）
2.硼砂
（ Na2O·2B2O3 ·5H2O）
性状：色白、菱形结晶、易溶，易失水 挥 发: B2O3为自重的5-15% 性状：无色、玻璃状小块 挥发：比硼酸和含水硼砂少
无 水：
（ Na2O·2B2O3）
硼 镁石（2MgO ∙ B2O3 ∙ H2O） 3.含硼矿物
质量要求：NaNO3 >98%、 NaCl<1%、Fe2O3<0.01% 5.氢氧化钠
白色结晶固体，极易吸水潮解，可溶；可配成溶液加入 ，充 当配合料粒化时的粘结剂或润湿配合料。
选择对耐火材料侵蚀小的原料
玻璃工艺学 29
(二)引入氧化钾的原料：
I. II. 性质和作用：网络外体、降低析晶倾向，提高透明度和光泽， 降低表面张力（氧化钠不能），双碱效应； 应用：高级器皿玻璃、晶质玻璃、光学玻璃、印花玻璃等
玻璃工艺学 32
玻璃工艺学 5
第二节 主要原料 一、酸性氧化物原料
(一)引入SiO2的原料
一般玻璃中为70%左右
1.石英砂（硅砂） 2.砂岩 3.脉石英
玻璃工艺学
6
质量要求：
窗玻璃
Fe2O3
Cr2O3 -
TiO2 -
< 0.1~0.2
<0.1
<0.015 <0.01
仪器药用玻璃
晶质玻璃 光学玻璃
-
-
<0.001 <0.05
3.硅酸铅（PbO· 2) SiO
性状：黄色颗粒，具有粉尘少、杂质少、挥发少，
还原倾向小， 毒性比铅丹降低50%。
玻璃工艺学
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三、引入碱金属氧化物的原料 (一)引入氧化钠的原料
性质和作用：网络外体、助熔、降低粘度
应用：一般玻璃中引入量不超过15%-18%
原料：纯碱、芒硝、硝酸钠、氢氧化钠
玻璃工艺学
原
玻璃工艺学
11
二、引入二价金属氧化物的原料
(一)引入氧化钙的原料：
性质作用：增加化学稳定性、机械强度，缩短料性，有积聚作 用，过多引入容易析出硅灰石晶体，玻璃发脆。
应用：氧化钙是常用氧化物，一般玻璃中引入量不超过 12.5%，容易分相的玻璃中少用或不用 。 原料：方解石、石灰石、白垩、工业碳酸钙等
共同使用MgO和 CaO可以影响 熔制速度， MgO / CaO为0.28
和0.49时配合料最易熔化，而实 际上选用0.48左右时，化稳性好， 不易析晶，料性短。 0.28 0.35 0.49 MgO / CaO
应用：保温瓶玻璃中少用或不用，一般玻璃中不超过3.5%。 原料：白云石（苦灰石）、菱镁矿（菱苦石，略）
注意：为保证芒硝能以较低的温度分解，在熔化前期，芒硝未完全分
解之前，须保持还原气氛；在熔化后期，为防止生成着色物质，须保持 氧化气氛。
Batch Charger
Reducing Atmosphere
Saltcake Melt Completely 玻璃工艺学
Oxide Atmosphere
Forehearth
一些气体，有助于澄清；
但过大时易造成配合料均匀差，一般大于2mm的不超过50%
玻璃工艺学 14
(二)引入氧化镁的原料
性质作用：部分取代CaO时，料性加长、密度降低、硬度减小 （形成[MgO4]进入网络）、易脱片，降低玻璃液 相线温度和熔制温度，降低析晶倾向。
MgO / CaO比与熔化速度：
熔 化 时 间
1.碳酸钾（煅烧） 性状：白色结晶粉末、极易吸湿潮解； 挥发：以K2O自重的12%计 质量：K2CO3>96%，KCl+K2SO4<3.5%，
Na2O<0.2%， 水不溶物<0.3%，H2O<3%
2.硝酸钾 性状：透明结晶，易溶，不会吸湿潮解；可充当澄 清剂、氧化剂、脱色剂； 质量要求：KNO3 >98%，KCl<1%，Fe2O3<0.01%
玻璃工艺学
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1.方解石
适于成分要求高的玻璃；透明结晶体为冰洲石，用于 光学玻璃
2. 石灰石 多为灰色，淡黄或淡红色，很少白色（视含铁量不同） 常含石英、粘土、氧化铁等杂质。
3.白垩
白色，质软，含有水分，须经烘干处理，其它杂质较少。 4.工业碳酸钙 白色，纯度高（含量在98%以上）， 适用于高级器皿玻璃、光学玻璃等。
第二篇 玻璃工艺学基础
玻璃工艺学 1
玻璃生产工艺流程
成 分 设 计
原 料 加 工
配 合 料 制 备
熔 化
成 型
退 火
缺 陷 检 验
一 次 制 品
深 加 工
检 验
二 次 制 品
玻璃工艺学
2
第十章 原料及其选择
玻璃工艺学
3
第一节
概述
一、原料分类
酸性氧化物原料（SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3） 碱金属氧化物原料（ Na2O、 K2O、Li20）
钠硼解石（NaCaB5O9 ∙ 8H2O）
硅钙硼石[Ca2B2(SiO4)2∙ (OH)2] 挥 发：比硼酸和硼砂少。
玻璃工艺学
选择挥发损 失小的原料
8
(三)引入Al2O3的原料： 一般玻璃中为1-7%（如平板玻璃1-3.5%）、
光色玻璃、 特殊玻璃、磷酸盐玻璃
（能形成
O O ∣ ∣ -O--Al--O--P--O- 结构）等 ∣ ∣ O O
玻璃工艺学 30
(三) 引入氧化锂的原料 I、性质作用：网络外体、断网并强烈助熔（桥氧多
时），积聚（非桥氧多时），少量引 入时降低析晶能力，过多则增加析晶 能力； II、应用：在电气玻璃、微晶玻璃含量约为3-4%， 一般玻璃中引入0.1-0.5%，熔融温度降低 20~40 ℃. III、原料：碳酸锂、含锂矿物。
玻璃工艺学
结 晶 水 10 7 1
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轻质碱 密度小（容重0.61克/厘米3 ）、粉细、
易飞 扬、分层；表面成蜂窝状、吸湿性大；
包装库存费用高；碱尘污染大；对耐火材料侵蚀大。
重质碱
密度大（容重0.9 ~1.5克/厘米3)、易均 化、不易分层、颗粒粗、表面致密、包装 库存费用低、热效率高、对耐火材料侵蚀小 轻质碱 ≒ 重质碱 加水煅烧
主要原料 碱土金属氧化物和其它二价氧化物原料
（CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO）
多价氧化物原料
玻璃原料 辅助原料
澄清剂 助熔剂 着色剂 脱色剂
碎玻璃
氧化还原剂
玻璃工艺学 4
二、原料的选择原则
(1)原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，其中包括化学成 分和矿物组成稳定、颗粒组成稳定、含水量稳定、有害杂 质少(主要指 Fe2O3)等。 (2)原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格低等。 (3)便于在日常生产中调整成分； (4)适于熔化与澄清，挥发与分解的气体无毒性； (5)对耐火材料的侵蚀要小； (6)无放射性等
玻璃工艺学 13
粒度要求：宜用大颗粒，原因：
i、可以减少飞扬；
ii、使纯碱优先与石英砂反应，生成初生液相；
iii、大颗粒石灰石、方解石间缝隙易于初生液相顺利通过，对 石英砂进行均匀湿润包围，加速反应，颗粒较小优先与初生
液相反应生成高粘度的硅酸盐复盐，阻碍初生液相进一步侵
蚀石英砂； iv、大颗粒的石灰石、方解石不易完全分解，会在高温下放出
3.芒硝(有Na2SO4和Na2SO4·10H20两类)
性状： 无水芒硝白色或浅绿，助熔性好， 熔化温度884 ℃， 沸点1430 ℃，
分解温度高（1120-1220 ℃）。
玻璃工艺学
26
需加入适量的还原剂（如煤粉，焦碳） ：
量不足时不分解的芒硝易生成侵蚀性较大的硝水，硝水进入成形流，在 冷却时熔融的硫酸盐硬化而析出白色的结晶状小滴即芒硝泡； 过量时会还原Fe2O3、Na2SO4生成FeS、Fe2S3和硫化钠，并生成硫铁化 钠，最终导致着色，而还原剂的实际用量需根据实际情况调整(芒硝 质量的5%左右).
质量要求高的制品需选用纯度高的原料 粒度要求： 0.15~0.8mm
0.25～0.5mm>90%
0.1mm以下<5%
玻璃工艺学
能用石英砂时就 不用石英岩，以 减少成本和污染
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(二)引入B2O3的原料
1.硼酸（H3BO3） 性状：色白、鳞片结晶、脂肪感，易溶于水 挥发 ： 自重的5~15%（影响因素） 含 水：
玻璃工艺学
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1.锌白
性状：白色粉末，较细、容易结块、配合料不易 均匀。 质量要求：ZnO>96% ，水溶性盐<1.5% ， 水分<0.1% ，酸不溶物<0.25%
2.菱锌矿
性状：色白 质量要求：原矿精选后直接使用。
玻璃工艺学