玻璃原料及特性介紹

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配料流程圖

引入酸性氧化物原料

一、二氧化硅

SiO2,分子量：60.06，D:2.4-2.65

二氧化硅失主喲的玻璃形成氧化物，以[SiO4]結構組元形成不規則的連續網絡，成為玻璃的骨架。 單純的SiO2可以在1800℃以上的高溫下，熔制形成石英玻璃。在Na-Ca-Si玻璃中SiO2能降低BL的膨脹系數，提高BL的熱穩定性、化學穩定性、軟化溫度、硬度、機械強度、粘度和透紫外光性。但使用量過高需用過高的熔制溫度，而且可能導致析晶。 引入SiO2的原料石英砂、硅沙、石英巖。在玻璃中用量較大，占配合料的60%-70%以上。

1. 石英砂

石英砂又稱為硅沙，它的主要成分是SiO2，含量：98.5%-99.5%以上，含有：Ai2O3、TiO、CaO、MgO、Fe2O3、R2O等雜質。 一般內在材質品質要求： 表一

玻 璃 品 種	Fe2O3	Cr2O3	TiO
水晶料、器皿料、高白料、	≤0.01	≤0.001	≤0.05
保溫瓶、藥用瓶、微晶玻璃	≤0.10	≤0.025	≤0.1
乳白料、普白料、棕色玻璃	≤≤0.15	≤0.03
清白料、平板料、化學儀器	≤0.25
翠綠料、枯葉黃、有色玻璃	≤0.35

石英砂的顆粒度和顆粒度組成是重的材質品質指標，顆粒度的大小決定熔化的材質品質。過大難融化，并在生產過程中產生結石、條紋現象。細的石英砂熔化速度快，但過細的沙容易飛揚、結團，使配合料混合不均勻。在投料過程中，過細的部分及易被燃燒的氣體帶入蓄熱室堵塞筒子磚，降低窯爐的使用壽命，甚至被迫停產，造成巨大的損失，同時使玻璃成分發生變化。因此要嚴格控制石英砂的顆粒度組成。

一般顆粒度組成、水分要求： 表二

項 目	20目以上	20-60目	60-100目	120目以下
石英砂	不許有	≤25%	≥75%	≤5%
H2O%	≤6%

2. 砂巖

砂巖是石英砂在高壓下作用，由膠結物膠結而成的礦巖。根據膠結物的不同，有SiO2膠結的砂巖，粘土膠結的砂巖，石膏膠結的砂巖等。一般來說，砂巖的硬度高，近于莫氏硬度七級，材質品質要求是含SiO298.5%以上，含Fe2O3不大于0.2%。

3. 石英巖

石英巖是石英顆粒彼此緊密結合而成，是砂巖的變質巖，石英巖硬度比砂巖高莫氏硬度七級，強度大，使用情況與砂巖一樣。

幾種SiO2原料的化學組成（G%） 表三

原 料 產 地	SiO2	Fe2O3	Al2O3	CaO	MgO	R2O	SJ
昆明硅砂	99.5	0.006	0.46
內蒙硅砂	86-91	0.3	5-6	1.0		1-1.5
威海硅砂	91-95	0.1	3-6	0.1		2-3
沂南硅砂	98-99	0.05-0.15	0.2	0.1		0.5
宿遷硅砂	88-92	0.10-0.2	4.5-6.0	0.2		4-6
湖州石英	98.32	0.03	0.96	0.46	0.05		0.25
靳春石英	99.85	0.02
鳳陽石英	99.5	0.02

二、引入氧化硼的原料

B2O3，分子量：69.62，D：1.84

B2O3是玻璃生成氧化物，它以[BO3]和[BO4]為結構組元，在硼硅酸鹽玻璃中與硅氧四面體共同組成結構網絡.能降低玻璃的膨脹系數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性、增加玻璃的折射率、改善玻璃的光澤、提高博得機械強度。 B2O3在高溫是能降低玻璃的粘度，在低溫時提高玻璃的粘度，所以含B2O3較高的玻璃，成型的溫度范圍較窄，因之可以提高機械速度。B2O3還起助熔劑的用，加速玻璃的澄清和降低玻璃的結晶能力。B2O3常隨水蒸氣揮發，硼硅酸鹽玻璃液表面上因B2O3揮發減少，會產生富含B2O3析晶料皮，當B2O3引入量過高時，由于[BO3]增多，玻璃的膨脹系數反而增加，發生反常現象即—硼反常現象。 B2O3是耐熱玻璃、化學儀器玻璃、溫度計玻璃、光學玻璃、真空玻璃以及其它特種玻璃的重要組成。 引入的原料，硼酸、硼砂、硼礦物質

1. 硼酸

H3BO3，分子量：61.82，D：1.44，B2O3=56.45%, H2O4=43.55%。

硼酸是白色鱗片狀三斜結晶，具有特殊光澤，易溶于水，加熱100℃則失去部分水分分解，變為HBO2。在140℃—160℃時，轉變為[H2B4O7]，繼續加熱則完全轉變為熔融的B2O3。在熔制玻璃時。B2O3的揮發與玻璃的組成和溶制溫度、窯爐氣氛、配合料的水分、熔制時間有關，一般為自身重量的5—15%，高達15%以上。在配方設計時，應根據玻璃的組成確定的揮發量，并在計算時予以補正。

2. 硼砂

Na2B4O710H2O,分子量：381.4，D:1.72，B2O3=36.65%，Na2O=16.20%, H2O4=47.15%。

含水硼砂是堅硬的白色菱結晶體，易溶于水，加熱膨脹而失去結晶水，最后變為玻璃狀。在熔制時同時引入Na2O和B2O3，B2O3的揮發與硼酸相同。注意含水的硼砂在儲藏中會失去水分發生變化。 無水的硼砂或者煅燒的硼砂是無色的玻璃小狀，D:2.37，含B2O369.20%，Na2O 30.8%，在熔制時它的揮發很小。 對硼砂的材質品質要求：B2O3 35%，Fe2O3 0.01%，

3. 含硼礦物質

硼酸和硼砂價格昂貴，使用天然礦物質經過精選后引入B2O33能降低成本。我國遼寧、吉林、青海、西藏等省有豐富的硼礦資源。天然的硼礦主要有：

（1）硼鎂石2MgO.B2O3.H2O含B2O3 19.07-40.88%，MgO 3.51-44.60%，R2O3 0.18-3.78%

（2）鈉硼解石NaCaB5O9.8H2O,含Na2O 7.7%，CaO 13.8%，B2O3 43.8% ，H2O 35.5%，雜質MgO+K2O。

（3）硅鈣硼石Ca2B2(SiO4)2(OH)2,含CaO 35%，B2O3 21.80%，SiO2 37.60%，H2O 5.6%。

三、引入氧化鋁的原料

Al2O3 分子量101.94，D:3.84。

屬于中間體氧化物，當玻璃的Na2O和Al2O3的分子比大于一時，則形成鋁氧四面體，并以硅氧四面體組成連續的結構網。當玻璃的Na2O和Al2O3的分子比小于一時，則形八面體，為網絡外體而處于硅氧結構網的空穴中。 Al2O3能降低玻璃結晶傾向，提高玻璃的化學穩定性、熱穩定性、機械強度、硬度和折射率，減少玻璃對耐火材料的侵蝕，并有助于氟化物的乳濁。Al2O3能提高玻璃的粘度。 一般引入1—10%。在特出玻璃中的引入量可達到20%以上，如微晶玻璃、水表玻璃、高壓水銀燈玻璃等. 引入Al2O3的原料：長石、粘土、蠟石、氧化鋁、氫氧化鋁等。

1. 長石

硬度：6—6.5，D:2.4—2.8。

長石是鉀長石和鈉長石K2O(Na2O).Al2O3.6SiO2，它們的化學組成波動大，常含有Fe2O3。因此材質品質要求較高的玻璃一般不用。 長石主要引入：Al2O3 、 SiO2 、 K2O、 Na2O 由于長石能引入堿金屬氧化物減少了純堿的用量，降低生產成本，在一般玻璃中應用甚廣。 長石以白色、淡黃色、肉色為佳，常具有明顯的結晶解理面。在1100℃—1200℃之間熔融，含長石的玻璃配合料降低融化。 對長石的材質品質要求：Al2O3 16%,Fe2O3 0.3%,R2O 12%.

2. 瓷土

瓷土Al2O3.2SiO2.2H2O主要礦物組成是高嶺土，一般含Fe2O3雜質較多，D:2.43—2.6,硬度不高，交易粉碎，常呈白色，有事因含有機物而成黑色、褐色、灰色。其理論成分為Al2O3 39.5%，SiO2 46.5%，H2O 14%，是重要的陶瓷原料，在玻璃中多用于高鋁玻璃、乳濁玻璃。 材質品質要求：Al2O3≥ 30%，Fe2O3≤ 0.4%，其他成分要求穩定。

幾種瓷土的化學組成 表五

原料名稱	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SJ
蘇州土	43.39	40.48	0.41	0.19	0.05	0.03	0.22	15.00
界牌土	59.03	29.42	0.21	0.28	0.14	0.33	0.7	10.45
敘永土	37.35	34.34	0.12	0.73		0.01		19.45
大同砂石	43.94	38.79	0.17	0.14	0.51	1.35		15.90

3. 蠟石

D:2.8—2.9，硬度：1—2.5。蠟石Al2O3.4SiO2.H2O，是一種水化硅酸鋁，主要礦物是葉臘石，含有石英和高嶺土。蠟石的主要理論成分：SiO266.65%，Al2O328.35%，H2O 5%。 材質品質要求：Al2O3≥25%，SiO2≤70%，H2O≤0.4%，其他成分要求穩定。多用于制造油玉乳濁玻璃、玻璃纖維。

幾種蠟石的化學組成 表六

原料名稱	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SJ
青田蠟石	71.01	22.8.	0.31	0.26	.007	0.13	0.14	0.31
寧海蠟石	54.82	31.58	0.28	0.91	0.02	0.03	0.32	11.87
林海蠟石	69.60	21.23	0.15	0.63	0.16	0.02	0.03	8.03

4. 氧化鋁和氫氧化鋁

氧化鋁Al2O3和Al(OH)3氫氧化鋁都是化工產品，一般純度較高。氧化鋁理論上100% Al2O3，氫氧化鋁理論上Al2O365.40%，H2O 34.60%。價格昂貴一般玻璃不用，只用于光學玻璃、器皿玻璃、儀器玻璃、溫度計玻璃等。

氧化鋁D:3.5—4.1，熔點：2050。氫氧化鋁D:2.34，加熱則失水而成r-Al2O3。Y-Al2O3活性大，以與其他物料化合，所以採用氫氧化鋁不採用氧化鋁易熔制。 對氧化鋁的要求：Al2O3≥96%，Fe2O3≤0.05% 對氫氧化鋁的要求：Al2O3≥60%，Fe2O3≤0.05%。