玻璃工艺第10章

10.1 原料的分类
10.1.1 按照原料的作用与用量 （1）主要原料（Main Raw Material） 指向玻璃中引入组成氧化物的原料，一般用量较大，
并决定了玻璃的基本特性（如机械强度、化学稳定性、电 导率等）。
主要原料按照所引入氧化物的酸碱性可细分为引入酸 性氧化物、碱性氧化物、碱土金属氧化物及其他二价金属 氧化物等原料，也可按照所引入氧化物在玻璃结构中的位 置细分为玻璃形成体、中间体、外体等的原料。
石英砂的主要成分是SiO2，常含有：Al2O3、TiO2、 CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、 K2O等杂质。
①杂质（Impurity） 化学组成 无害杂质：含量稳定的Na2O、K2O、CaO和含有一定含量 下的Al2O3和MgO； 有害杂质：Fe2O3、Cr2O3、V2O3和TiO2会使玻璃着色，对 应不同制品应有具体含量要求规定。其中
10.2.3成本低，供应可靠
10.2.4 少用过轻或有害人体的原料 原料过轻（如轻质纯碱）会造成配合料易于分层和粉
料飞扬；对于有害于人体的原料（如As2O5有剧毒，致死量 为0.06克）应少用或不用。
10.2.5 对窑炉耐火材料侵蚀小 对窑炉耐火材料侵蚀较大的有氟化物、氯化钠、硝酸
盐、硫酸盐等尽可能少用或不用。
10.2.1 原料的质量，必须符合要求，而且稳定
（1）原料的化学组成 主要成分、杂质符合要求，有害杂 质必须在规定范围内；原料的成分必须波动在允许范围内；
（2）原料的矿物组成 不含有有害或难加工矿物；
（3）原料的颗粒组成 颗粒要符合要求，不同颗粒度的原 料占规定的比例。
10.2.2 原料要易于加工处理，有利于节省设备、人力、动力 的投资
第十章 原料及原料选择 概述
玻璃原料是指用于制备玻璃配合料（Batch）的各种物质， 像玻璃中引入网络形成体（Network Former）如：SiO2、B2O3、 P2O5、Gຫໍສະໝຸດ BaiduO2、As2O5；网络外体（Network Modifier）如：Li2O、 Na2O、K2O、(MgO)、CaO、SrO、BaO及网络中间体（Network intermedia）如：BeO、MgO、ZnO、Al2O3、Ga2O3、 TiO2等氧 化物的物质。
b.细纱过多时过早熔化而形成对配合料表面的包裹， 阻碍气体排出，澄清困难；
c.细砂在加料时容易飞扬、进入蓄热室、堵塞格子体， 并使玻璃组成发生变化。
池窑一般为：0.15-0.8mm之间，其中0.25-0.5mm不少 于90%，0.1mm以下不超过5%。
（2）砂岩与脉石英 孪生石英晶体，透明的脉石英为水晶，可作为石英玻
适量的加入B2O3可降低玻璃的膨胀系数、提高玻璃的热 化学稳定性、化学稳定性、机械强度和折射率；过量引入
则会发生硼氧反常现象，性能降低。缩短料性、加速熔化；
容易挥发。
（1）硼酸
白色鳞片状晶体，脂肪手感。引入水分多（43.55%），
挥发量大（随配合料水分、玻璃组成、熔制温度、气氛、
时间而改变，一般5-15%）。易于熔化，纯度较高。
（2） 辅助原料 是指使玻璃获得某些必要特性和加速熔制过程的原料。 辅助原料根据作用的不同可以分为：澄清剂、着色剂、 乳浊剂、氧化物、助溶剂（加速剂）等。
10.1.2 按照原料来源 （1）矿物原料 （2）化工原料 （3）化工或矿的副产品
10. 2 原料的选择原则
原料的选择对于原料加工、玻璃熔制过程、玻璃质量及产 量以及生产成本都有着很大的影响，一般来说，选择原料应当 注意以下五项原则：
璃的材料（也有用SiCl4）。 相比之下，优质的石英砂不需要粉碎处理，成本低，
是一般玻璃工业首选原料。
10.3.1.2 引入B2O3的原料（Boron Oxide） B2O3属于玻璃形成氧化物，以[BO3]和[BO4]为结构单元，
在硼硅酸盐玻璃中与[SiO4]共同组成网络。多用于中性玻璃、 电真空玻璃、温度计玻璃等制品。
10.3 主要原料
10.3.1 酸性氧化物原料
10.3.1.1 引入SiO2的原料（Silica）
地壳中377中矿物含有SiO2,玻璃生产中常用的原料有： 石英砂、砂岩、石英岩、石英等几种，在一般玻璃配合 料中，用量较多，约在60-70%左右。
二氧化硅SiO2是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面 体[SiO4]的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃 的骨架。
Fe3(淡黄色) e Fe2（ 绿、蓝绿色）
Cr6（ 黄绿色） 3e Cr3（ 绿色）
V3（ 绿色）e V2（ 紫色）
Ti4（ 无色）e Ti3（ 黄绿色）
②矿物组成 磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿、赤铁矿等重铁矿是易使玻璃 着色的有害物质；硅线石、蓝晶石、锆石等难于熔化，易使 玻璃产生条纹、结石等缺陷。均应在选择矿源和选择原料中 严格控制。 ③颗粒度和颗粒分布 石英砂的颗粒度大小及其分布对玻璃的熔制过程影响重 大。 颗粒度过大: 配合料混合均匀度难以提高，熔化时受热面积和反应面 积小，熔化困难，容易产生结石条纹等缺陷； 颗粒度过小： a.石英砂颗粒的比表面积大，容易吸附杂质（见下表）
（2）硼砂 含水硼砂（Na2O.2B2O3.10H2O和Na2O.2B2O3.5H2O ） 白色菱形结晶、易溶，易失水，易溶化。挥发量与硼酸相
当，含水多，长期存放易失水。
无水硼砂（Na2O.2B2O3） 无色、玻璃状小块，易溶化，同时引入Na2O和B2O3，挥发 量比硼酸和含水硼砂少。
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%、1mm以上
引入SiO2的原料是石英砂、砂岩、石英岩和石英。
（1）石英砂（Silica Sand） 石英砂又成为硅砂，是由长石质岩石风化时与粘土一起 生成的，分解后的粘土物质被水流冲洗后残留于母岩原始位 置的硅砂成为一次硅砂或残积硅砂，被水流冲洗搬运途中沉 积来的硅砂称为二次硅砂或沉积硅砂。 纯净的石英砂为白色的粉状物，但因常含有粘土、长 石和白云石等轻矿物和磁铁矿等重矿物、以及有机物等其它 杂质而带有其它多种颜色。实验室中可用煅烧法烧掉其中有 机物后观察其品质。