玻璃工艺学第六章

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纯碱的水化特性：
不同的温度下，纯碱具有不同的吸湿程度，生成含有不同 数量的结晶水的水化物的特性。
温
度
结 晶 水 10
32℃以下
32-35.4 ℃
35.4℃以上
7
1
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使用纯碱的注意：
需要保持纯碱库干燥、通风，否则很容易吸水结块， 受热时又放出水分时配和料成糊状，另外，低温时， 若纯碱本身比较潮湿，吸附有结晶水，则配料时可用 蒸汽或热水处理，将结晶水析出，并保持在 35.4℃以 上，否则纯碱会迅速地吸收水分成结晶水时配合料胶 结，阻碍配合料的输送。
粒度要求：一般 0.1-0.5mm占90-95%
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III、硝酸钠和氢氧化钠 1.硝酸钠： 无色或淡黄色六角形结晶，能吸湿潮解，可溶；可作氧化剂 （如用于铅玻璃）、低温澄清剂和脱色剂，代替部分碳酸钠提高 气体率；侵蚀性较大。 质量要求：NaNO3 >98%、 NaCl<1%、Fe2O3<0.01% 2.氢氧化钠： 白色结晶固体，极易吸水潮解，可溶；可配成溶液加入中充
质量要求： Al203>60%、 Fe2O3<0.05%
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（4）引入P2O5的原料
性质与作用：网络结构、化稳性较差，透紫外性好
应 用：光学玻璃、透紫外玻璃、生物玻璃（如CaOMgO-SiO2- P2O5 系统微晶玻璃）等
原
料：工业磷酸产品如磷酸二氢铵、磷酸铝、磷酸钙等
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原料：硫酸钡和碳酸钡
硫酸钡（重晶石）：
性状：白色晶体,分解温度高（可加还原剂）,可做澄清剂，
其加入BaO量一般不超过5%，其余用碳酸钡加入。天然重晶 石中石英、铁、粘土较多，不用于高质量玻璃。
质 量 要 求 ： BaSO4>95% 、 SiO2<1.5 % 、 Fe2O3 <
第六章 玻璃的原料 及其作用
本章内容： 6-1 概述 6-2 主要原料 6-3 辅助原料 6-4 碎玻璃
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6-1
概述
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一、原料分类
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另外，按照来源形式， 玻璃原料还可以分为：
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二、原料的选择原则
条件允许时，尽量选用易于加工处 理的原料，以降低设备投资，减少生 产费用。
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ii. 芒硝（硫酸钠）
性状：无水芒硝 白色或温度高（1120-1220 ℃），需要
加入本身重量的4%的还原剂（如煤粉，焦碳），能
吸收水分，另外芒硝又是一种高温澄清剂。 挥发：Na2O挥发约6%（纯碱的两倍左右）
但是，因为：
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（3）引入氧化锂的原料 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；
应用：在电气玻璃、微晶玻璃含量约为3-4%，一般玻璃
中可引入0.1-0.5%.
原料：碳酸锂、含锂矿物。
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碳酸锂：无色或白色结晶，较纯净，价高。
（高温时极化桥氧，削弱Si-O键，降低玻璃粘度，低温时相反，
增大粘度，类似Li,B），有积聚作用，过多引入容易析出硅灰 石晶体（CaO· SiO2),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 。
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原料：方解石、石灰石、白垩、工业碳酸钙等。 方解石 性状：白色（或淡黄、灰色、浅红）岩石，纯度比石灰石 高，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；
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纯碱
质量要求：Na2CO3>98%、 NaCl<1%、 Na2SO4<0.1%、
Fe2O3<0.1%
粒度要求：一般为0.1-1mm>90%、0.1以下<5%、 0.075以下无;轻质） 0.1以下<28%、1-1.5mm<1%、 1mm以上<1% 天然碱：常含有氯化钠、硫酸盐等杂质，侵蚀性较大。
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2、引入碱金属氧化物的原料
（1）引入氧化钠的原料 I. 性质和作用：网络外体、助熔、降低粘度 II. 应用：一般玻璃中引入量不超过18%-15% III. 原料：纯碱、芒硝、硝酸钠、氢氧化钠、纯碱等。
纯碱(一般用煅烧纯碱）可分为轻质碱和重质碱 性状：白色粉末、易溶、极易吸水潮解和结块，须及时进 行水分测定（水分在9-10%间），Na2O在熔化过程中容 易挥发，约本身重量的0.5-3.2%，需考虑补挥 发。
含锂矿物： 锂云母：淡紫色、灰色、白色的宽片和小鳞片组成；易溶，含
铁量低，是较好原料。
锂辉石（Li2O· Al2O3· 4SiO2):白色或淡绿色菱形晶体较难熔。
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3、引入碱土金属氧化物和其它二价金属氧化物的原料: (1)引入氧化钙的原料： 性质作用：网络外体，增加化学稳定性、机械强度，缩短料性
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硼砂
含 水：
（ Na2O·2B2O3 ·10H2O） （ Na2O·2B2O3 ·5H2O）
性 挥 性 挥
状：色白、菱形结晶、易溶，易失水 发:B2O3为自重的5-15% 状：无色、玻璃状小块 发：比硼酸和含水硼砂少
无 水：
（ Na2O·2B2O3）
质量要求：B2O3>35% Fe2O3<0.01% SO42-<0.02% 粒度要求：0.1mm以下 <13%、 0.1-1mm>84%
0.1mm以下22%、0.1-0.3mm>76%
0.3-0.5mm<2%、0.5-1mm<1% 1-1.5mm<1%
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高龄土（瓷土、粘土） 性 状：色白、易碎、常含铁杂质和有机物用于陶瓷和高铝 玻璃及乳浊玻璃
质量要求： Al203>30%、 Fe2O3<0.4% 粒度要求：一般 0.1-0.5mm占90-95% 氧化铝和氢氧化铝（化工产品） 性 状：白色结晶粉末，氧化铝熔点高，氢氧化铝较易熔 但易溢料（需加氟化物）；多用于高性能玻璃。
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白云石（CaCO3· MgCO3)：
性状：蓝白色或淡灰色，伴生矿有石英、方解石、黄铁矿等， 能吸水；同时引入CaO和MgO 。 质量要求： MgO >20% CaO<32%Fe2O3<0.15% 粒度要求：1.5-2.0mm 2.5 % 、1-1.5mm 6%、 0.5-1 mm8.5 %、 0.3-0.5mm 10 %、 0.2-0.3mm 15 %、 0.1-0.2mm 31 %、 0.1mm以下 27 %
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三、常用的原料
（一）主要原料 1、酸性氧化物原料
（1）引入SiO2的原料
SiO2的熔点为1713℃。SiO2在玻璃中能够降低玻璃的热膨 胀系数，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、硬度、机械强度， 以及粘度等。但是，含量高时，需要较高的熔融温度，而且可 能导致析晶。
1.热耗大，难分解； 2.侵蚀性大（包括芒硝蒸汽、硝水）；
3.需加入适量的还原剂：量不足时不分解的芒硝易生
成侵蚀性较大的硝水；过量时会还原Fe2O3、Na2SO4 生成FeS、Fe2S3和硫化物,并生成 硫铁化物，最终导致
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着色，而还原剂的实际用量需根据实际情况调整；
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4.运费高，储存加工费用大。
2.使纯碱优先与石英砂反应，生成初生液相；
3.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；
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4.大颗粒的石灰石、方解石不易完全分解，会在高温下放出 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%。 (2)引入氧化镁的原料 性质作用：配位数6或4但属网络外体，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。
石灰石
性状：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。
白垩
性状：白色，含有水分，须经烘干处理，其它杂质较少。
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工业碳酸钙
性状：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。 钙原料质量要求：CaO ≧50%，Fe2O3≦0.15% 粒度要求：宜用大颗粒，原因： 1.可以减少飞扬；
2.应用：一般玻璃中为1-7%（如瓶罐玻璃3-5%）、光色玻璃、
磷酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、 特殊玻璃等 。
3.原料：长石、高龄土、叶蜡石、氧化铝和氢氧化铝等。
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长石
性状 : 钾长石( 淡红) 钠长石(白) 钙长石(白)、解理面明显, 能 引入碱从而减少纯碱用量且易熔化。 质量要求：Al203>16%、 Fe2O3<0.3% R2O>12% 粒度要求：
5.容易导致芒硝泡（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）和硫酸盐结石（硫酸盐
在玻璃中的溶解度很小）；
所以，一般选择氧化钠的原料时，可优先选择纯碱，在纯
碱供应紧张时或为降低成本，可引入适量的芒硝（2-3%）。
质量要求：
Na2SO4 >85%、CaSO4 < 4%、 NaCl<2%、Fe2O3<0.3%、H2O<5%