无机材料工艺原理10玻璃原料.ppt

2.1 玻璃原料 教学内容 教学重点: 主要原料 辅助原料 教学难点: 主要原料 2.1 玻璃原料 玻璃原料通常分为主要原料及辅助原料: 主要原料：在一般玻璃中，它的主要成分有 SiO2 、Na2 O 、CaO 、Al2O3 、MgO 等五种成分，为引入上述成分而使用的原料称主要原料。 辅助原料：为使玻璃获得某种必要的性质，或为加速玻璃熔制过程而引入的原料通称为辅助原料。以下分别叙述上述两类原料。 一、引人 SiO2 的原料 SiO2 是玻璃中最主要的成分，它使玻璃具有高的化学稳定性、力学性能、电学性能、热学性能，但含量过多时使熔制的玻璃液粘度过大，为此需相应提高熔化温度。引入SiO2 的原料主要有硅砂和砂岩。 1 ．硅砂 也称石英砂，它主要由石英颗粒所组成。质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质而呈淡黄色、红褐色。 评价硅砂的质量主要有以下三个指标： (1) 硅砂的化学组成。它的主要成分是 SiO2 ，另含有少量的 Al2O3 、 Na2O 、 K2O 、 CaO 等无害杂质。主要的有害杂质为氧化铁，它能使玻璃着成蓝绿色而影响玻璃透明度。有些硅砂中尚含有 Cr2O3 ，它的着色能力比 Fe2O3大 30-50 倍，使玻璃着成绿色； TiO2 使玻璃着成黄色，若与氧化铁同时存在可使玻璃着成黄褐色。 (2) 硅砂的颗粒组成。它是评价硅砂质量的重要指标。它的颗粒大小与颗粒组成对原料制备、玻璃熔制、蓄热室堵塞均有直接影响。通常颗粒度越细，其铝铁含量也越大。硅砂的粒径应在 0.15 ～ 0 .8mm 之间。(3) 硅砂的矿物组成。与其伴生的无害矿物有长石、高岭石、白云石、方解石等；与其伴生的有害矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、钛铁矿等。 2 ．砂岩　　是由石英颗粒和粘性物质在地质高压下胶结而成的坚实致密的岩石。根据粘性物质的性质可分为粘土质砂岩、长石质砂岩和钙质砂岩。所以砂岩成分不仅取决于石英颗粒，而且与粘性物质的种类和含量有关。砂岩中的有害杂质是氧化铁。表 2 — 3 — 1 为硅质原料的成分范围。表 2 — 3 — 1 硅质原料的成分范围 ( ％ ) 二、引人 Al2O3 的原料? 引入 A12O3 的原料主要有长石和高岭土。1 ．长石　　在自然界中的长石有：呈淡红色的钾长石 (K2O · A1 2O3 · 6SiO2 ) 、呈白色的钠长石 (Na2O · Al2O3 · 6SiO2 ) 和钙长石 (CaO · Al2O3 · 6SiO2 ) 。在矿物中它们常以不同的比例存在，所以长石的化学组成波动较大。对长石的质量要求是： A12O3 ＞ 16 ％； Fe2O3 ＜ 0.3 ％； R2O ＞ 12 ％。 2 ．高岭土 又称粘土 (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O) ，由于所含 SiO2 及 A12O3 均为难熔氧化物，所以在使用前应进行细磨。对高岭土的质量要求是： A12O3 ＞ 25 ％； Fe2O3 ＜ O.4 ％。表 2 — 3 — 2 为长石和高岭土的成分范围。表 2 — 3 — 2 长石和高岭土的成分范围 ( ％ ) 三、引人Na2O 的原料 主要有纯碱和芒硝。1 ．纯碱 (Na2CO3 ) 纯碱是微细白色粉末，易溶于水，它是一种含杂质少的工业产品，主要杂质有 NaCl( 不大于 1 ％ ) 。纯碱易潮解、结块，它的水含量通常波动在 9 ％～ 10 ％之间，应储存在通风干燥的库房内。对纯碱的质量要求是：Na2CO3 ＞ 98 ％； NaCl ＜ 1 ％； Na2SO4 ＜ 0.1 ％； Fe2O3 ＜ O.1 ％。 2 ．芒硝 (Na2SO4 ) 　　有无水芒硝和含水芒硝 (Na2SO4 · 10H2O) 两类。使用芒硝不仅可以代碱，而且又是常用的澄清剂，为降低芒硝的分解温度常加入还原剂 ( 主要为碳粉、煤粉等 ) 。使用芒硝也有如下缺点：热耗大、对耐火材料的侵蚀大、易产生芒硝泡，当还原剂使用过多时， Fe2O3 还原成 FeS 而使玻璃着成棕色。对芒硝的质量要求是： Na2SO4 ＞ 85 ％； NaCl ＜ 2 ％； CaSO4 ＜ 4 ％； Fe2O3 ＜ 0.3 ％； H2O ＜ 5 ％。 四、引人CaO 的原料 主要有石灰石、方解石。上述原料均为 CaCO3 ，后者的纯度比前者高。对含钙原料的质量要求是： CaO ≥ 50 ％； Fe2O3 ＜ 0.15 ％。 五、引人 MgO 的原料 主要为白云石 (MgCO3 · CaCO3 ) ，呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。对白云石的质量要求是： MgO ≥ 20 ％； CaO ≤ 32 ％； Fe2O3 ＜ 0.15 ％。 六、澄清剂 凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘