第七章 玻璃岩相分析

（单偏光）。
图d表示随着熔蚀现象加剧，石英颗粒
将逐渐解体，周围的磷石英析晶渐渐长大
后有时会出现树枝状的磷石英晶体。
② 磷石英：常见的形态有（图8-8）：针状、
棒状（图a正交偏光），松针状（图8-19），
树枝状（图8-6，图3-2-16），雪花状（图
8-25），羽毛状（图8-26，图3-2-15）及矛 头双晶（图8-23）。
识别和鉴定晶体。常见的有（见图8-4）：扫 把状的失透石（Na2O· 3MgO· 6SiO2）（A），
放射状的透辉石（CaO· MgO· 2SiO2）和硅
灰石（Na2O· 2） （B） 。 SiO
树枝状的斜锆石（ZrO2）（C），网状的 莫来石（3Al2O3· 2SiO2）（D），以及阶梯 状的霞石（Na2O· 2O3· Al 2SiO2）。
2. 偏光显微镜分析： 偏光显微镜分析通常采用矿物薄片，磨制 成0.03mm厚，以备在镜下观察。 1） 在单偏光镜下，可观察结石及玻璃相的 颜色、多色性、各种不同结石晶体的形态及 晶体的解理、突起等级、折射率值范围等。
对于一些结石矿物，如失透石具有特
殊的羽扇状、集束状、羽毛状（图8-4），
方石英是主杆与分枝成90°角的树枝状
电子显微镜分析可以观察结石的形态、
分布状况，电子探针对于小的结石可以进
行微区化学组成分析。
§7-3 结石的分类及显微镜鉴定
一. 硅质结石
1. 结石的主要矿物
① 未熔石英：主要有以下几种形态（见图 8-7）， 图a是石英颗粒，比较完好，表面 光洁，为正交镜下图像，一级黄白干涉色； 图3-1-12为单偏光镜下图像。
晶，负光性，一级白干涉色，平行消光，
正延性。
2. 来源于粉料的硅质结石 主要是未熔石英颗粒，可能出现原始晶 相（图8-21），但大部分都有一定程度的
熔蚀现象（图8-7b，图8-6）；
随着熔蚀加剧，带粗大裂纹的未熔石英 颗粒周围有高粘度玻璃液形成的磷石英， 熔蚀至石英颗粒解体或完全熔化，造成局
④ 砖体不断被玻璃液溶解带走，使其周
围的玻璃液富含SiO2，则伴随着树枝状、
针状磷石英晶体出现，同时出现粗大的
骨架状、黍粒状方石英（图8-20，图3-34，8-28），周围玻璃相出现的黄褐色是
由Fe-O物质引起的。
4. 来源于析晶的硅质结石
因玻璃组分中SiO2的含量偏多或配合 料混合不均使局部SiO2富集，从而使SiO2 晶体析晶，成为硅质析晶结石。硅质析晶 的结石矿物有磷石英和方石英。
呈现不同的形状。
譬如以方石英、磷石英的对比为例，见
图8-2，高温低粘度玻璃液中可析出α 方石 英的八面体理想形态（A），在粘度较大的
玻璃液中快速生长，将沿六个八面体顶角
方向长成十字形对称的骨架状（B）。
若结晶物质供应不均匀将长成不对称的
帆船状（C），在流动的高温熔体中将呈现
单枝骨架状。温度降至室温时，它们将转 变为仍保留着高温变体形状的β 方石英。
而析晶的硅质结石颜色比较白，结石 分布较散、析晶清晰，不象硅质耐火材 料形成的结晶那么粗大等。粉料结石则 常聚集成团。
二. 铝硅质结石 铝硅质结石矿物主要来源于铝硅质耐火材 料的蚀变。铝硅质耐火材料主要是由Al2O3 和SiO2两种组分以不同比例构成的一类耐 火材料，以Al2O3含量不同分为粘土砖（含
2. 环境条件影响形态 结石晶体形态还与形成过程及环境条件有 着密切的关系，还以方石英为例，见图8-5， 在组成均匀的玻璃液中析出十字形对称的骨 架状（A），在流动的玻璃液中将长成单向
延长的骨架状（B），玻璃液组成不均匀时
则长成单面生长的帆船状（C）。
在硅质结石颗粒周围将以其为中心呈放 射状析晶（D），由原料石英或硅砖中残余 石英颗粒多晶转变形成的方石英，初期多 呈保留石英颗粒外形的蜂巢状（F）或鳞片 状集合体，高温下重结晶将逐渐长大呈玉
③ 物理侵蚀：玻璃液流动对砖体的冲刷作
用及荷重的压力作用，加剧了砖体的剥落
和化学侵蚀。
由此使来源于耐火材料的结石有三种可
能情况：一种是耐火材料本身的晶化或气 孔，再一种是耐火材料的物相与玻璃反应
后生成的变质结晶矿物，另一种则是耐火
材料被熔化后重新析晶的矿物。
所以在玻璃窑内应根据不同部位的工作
条件，所制玻璃的成分，熔化温度的高低
结石中的磷石英为斜方晶系、二轴晶，
正光性，一级灰白干涉色，平行消光，负
延性。
③ 方石英：常见形态有： 骨架状（ 图8-5，
图8-20，图3-2-7），树枝状（图8-29），
黍粒状（图8-28），蜂窝状（图8-9，图827），帆船状（图8-30）。
玻璃结石中的方石英为四方晶系，一轴
了侵蚀交代反应。
并随温度的升高，侵蚀逐渐加剧，随着 侵蚀交代反应的逐步进行，在各反应阶段 形成不同的结石矿物，它们的侵蚀机理与 矿物特征可综合为以下几点：
① 在未侵蚀带是砖体自身结构，为均匀的
板柱状磷石英（多呈矛头双晶，图8-10正
交偏光）及部分残余石英。
② 在过渡带仍保留磷石英，但由于温度升
部SiO2组分较高，出现聚集在一起的长针
状、松针状、棒状的磷石英（图8-8a）。
进而会出现骨架状方石英（图8-5）。其
它形态的磷石英、方石英则不可能出现在
粉料结石中。
3. 来源于硅砖的结石
硅砖的矿物主要为磷石英、方石英和残 余石英颗粒及铁氧胶结物。由于玻璃液中的
大量碱性组分随着玻璃液进入砖体，故开始
材料岩相分析
第七章 玻璃缺陷及 微晶玻璃岩相分析
§7-1
概述
在高温条件下物料熔化成熔体经快速冷 却成型，再作适当热处理所得到的透明无 机材料称为玻璃材料。
这里将从生产量大，使用面广的钠钙硅 酸盐系统玻璃制品和部分微晶玻璃为主， 讨论玻璃体内的各种缺陷，特别是结石；
对微晶玻璃除研究母体玻璃缺陷外，还要
3. 其它分析方法： 岩相分析的方法常用、快速、奏效，但 有时仍需借助于其它的分析方法 。如化学
分析能够检验玻璃中各种结石化学组成的
类型，以帮助判断可能的矿物组成。
X射线方法可以直接进行物相分析确定 矿物组成，也可以拍摄结石的X射线光谱， 根据各谱线的特征和强度与已知矿物X射
线光谱进行对比以确定结石矿物。
讨论在热处理微晶化过程中母体玻璃显微
结构的变化及其规律。
所以，玻璃材料显微结构分析的主要内
容有以下三个方面：
1. 玻璃结石：不允许存在但又常见的严重
缺陷。原料、窑内耐火材料及其蚀变、玻
璃析晶等均可能是结石物质的来源和形成
原因。可由此提出消除结石的措施。
2. 玻璃态缺陷：除结石以外，在玻璃体内
还会存在气泡、条纹和节瘤等缺陷。设法
晶体。二氧化硅过量析出磷石英、方石英。此
外，在冷却阶段由于所设计的冷却成型温度不
适当，恰好造成某种物相的析晶温度条件，则
会出现该组分的大量析晶。
二. 结石形态
1. 晶体构造决定形态
结石具体形态主要取决于其晶体的内
部构造，成分不同而构造相同或相似的
晶体，常长成相同或相似的形态；而晶
格构造不同，即使是同成分的晶体亦会
或骨架状（图8-5），鳞石英为主杆与分
枝成60°角的树枝状（图8-6），由此即
可完成鉴定工作。
2）在正交偏光镜下，可以观察结石矿物的
干涉色、消光类型、消光角、延性、双晶
等。有些结石矿物在单偏光镜下的光学性
质近似，进一步分析定名，则需借助于正
交镜下的光学性质测定。
如硅灰石多为长柱状，但柱状的硅灰石
高玻璃液的侵蚀已波及，磷石英已发生重
结晶。晶体逐渐长大（图3-3-2），有清晰 的矛头双晶。晶体颗粒之间已有砖体熔解
的玻璃质，残余石英逐渐消失。
③ 在侵蚀带，砖体与玻璃液完全反应，大 部分磷石英已转入玻璃相，随之又析出粗
大的管柱状的磷石英晶体（图3-3-3）。
随温度升高砖体开始出现团粒状、蜂窝 状方石英（图3-3-5，图8-9），这时砖体 遭受严重的侵蚀，已不保留原有的结构， 渐有剥落，熔化。
消除也是研究的Leabharlann Baidu题。
3. 微晶玻璃：探讨微晶化的机理，对微晶
玻璃的成分、主晶相、所用晶核剂、热
处理制度以及性能进行研究。
§7-2
一.来源
结石的来源、形态及检验方法
1. 来源于原料的结石 钠钙硅酸盐玻璃原料有：石英砂、白云 石、方解石、纯碱、莹石、硝酸钠等。提
供给玻璃的主要成分为：硅、镁、钾、钙、
图b是粉料结石中常见的未熔石英颗粒，
表面出现较粗大的裂纹（图8-6），开始磷
石英化（正交偏光），图8-15中斑晶裂纹
（单偏光）。
图c是进一步熔解的石英颗粒，表面已
发生多晶转变，完全成磷石英晶体，颗粒
周围因熔解而富含SiO2的玻璃相已析出细
小的磷石英晶体（正交偏光）。图3-1-13
为未熔石英及其周围析出的针状磷石英
① 温度条件：大部分窑炉用的硅质耐火材
料在温度变化过程中要发生鳞石英、方石
英的晶型转变，伴随着明显的体积变化，
使砖体出现裂纹而逐渐解体。温度对其它
耐火材料的侵蚀破坏作用也很剧烈。
② 化学侵蚀：熔融的玻璃组分、配合料中
的粉尘挥发份、燃料的灰份等在熔制玻璃
的过程中均会与耐火材料的物相发生化学
反应而生成新相，使耐火材料剥落。
见图8-3，α 鳞石英在低粘度玻璃液中 将长成六方板状（A），在粘度较大的玻 璃液中快速生长，将沿六个顶角方向长 成骸晶（B），最终形成六角雪花状 （C）。
如果组成不均匀或在流动时将长成相当
于六角雪花一瓣的羽毛状（D），在熔体
温度降低到室温时，它们将转变为仍保留 着高温变体形态的γ 磷石英。
结石晶体所具有的这种结晶习性，可用来
等而选用不同性能的耐火材料。
3. 来源于析晶的结石 析晶结石的形成往往是由于配合料中某 种组合过量或混合不均匀，使局部某种组分 过量，造成该组分的析晶物质条件，如氧化
钙过量析出硅灰石（CaO· 2）晶体，氧 SiO
化钠过量析出失透石（Na2O· 3CaO· 6SiO2）
晶体。
氧化镁过量析出透辉石（CaO· MgO· 2SiO2）
与透辉石在单偏光镜下不易区分（图8-38 与8-42），然而在正交镜下硅灰石为平行
消光、负延性，透辉石为斜消光、正延性。
来源于硅砖的鳞石英具有特殊的矛头状
双晶（图8-23），而钠长石、白榴石也具
有其特有的双晶。但在正交镜下它们分别 为平行消光、斜消光和近于永久消光。
表面已鳞石英化的未熔石英颗粒的一些 光学性质与一种 霞石的形状、光学性质极 为类似（图8-7，8-12），此种情况下可以 轴性、光性区分它们，鳞石英为二轴晶、 正光性，霞石为一轴晶、负光性。
黍状（G）和粒状集合体（H）。
如果硅质颗粒被熔化成高硅质玻璃液，
在冷却过程中又析出由多个骨架状方石英
集中在一起构成的网状集合体（E）。
三. 检验方法
1. 肉眼鉴定：指肉眼手标本直接观察或 利用10—20倍放大镜观察。能够进行现 场观察和 解决问题，但对于结石矿物来 源的结论，肉眼鉴定有很大的局限性 。
② 原料质量不高：含有难熔料如锆英石、氧 化铬等都会形成结石。 ③ 操作制度不当：如过筛时粗砂漏网而形成
结石；熔化温度控制不当，使配合料熔化
不充分也会形成粉料结石，等等。
2. 来源于耐火材料的结石
玻璃液对窑内耐火材料的侵蚀作用，使
耐火材料的使用寿命缩短，同时剥蚀的耐 火材料残渣落入玻璃液中即形成了结石。 侵蚀的原因主要有以下三方面。
在玻璃工业生产中，为方便起见常直接
在镜下观察带有结石的玻璃片，方法是将 结石部分取下，切成大小适宜的小方片，
放在偏光镜载物台上观察。
然后把有结石的一面放在毛玻璃上加磨 料细磨直到结石点暴露在表面。再将玻璃 片表面抛磨到光亮整洁，则可在显微镜下
直接观察。效果如同岩石薄片，分析方法
当与薄片分析方法相同。
磷石英多为雪花状（图8-25）、羽毛状
（图3-2-8 ，3-2-15）和树枝状（图8-6，
图3-2-16），方石英则为骨架状（图8-5， 图3-2-7）。
析晶的硅质结石与粉料的硅质结石及耐
火材料熔入玻璃相析出的硅质结石之间不 太好区分，但仍各有其特征。如硅砖所形 成的结石，常有铁氧胶结物（黄色或黄褐 色）和磷石英的矛头双晶，很易辨认。
钠等元素的氧化物。
结石一般是由于配合料没有充分熔化 残留在玻璃液中，冷却后进入玻璃而成 的。由粉料形成的结石大部分为未熔石 英颗粒及发生多晶转变了的磷石英、方 石英，还有锆石。
由粉料产生的结石大致有以下三方面原因：
① 配合料混合不均：使易熔组分多的部位熔 化速度快，而难熔组分多的部位熔化速度
慢，使未熔石英颗粒聚集成团形成结石。