第七章 玻璃岩相分析

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
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
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。
（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）。
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
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。
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
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. 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。
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。
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。
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
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
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
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。
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
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。
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 。
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）。
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
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。
消除也是研究的课题。
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、