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微晶玻璃第五章

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微晶玻璃第五章

5生产工艺过程

5。1原料

⑴引入二氧化硅的原料二氧化硅(SiO2）分子量60。06，密度2.4~2.65g/cm3.

二氧化硅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.

单纯的SiO2可以在1800℃以上的高温下,熔制成石英玻璃（SiO2的熔点为1713℃)。在钠钙硅酸盐玻璃中SiO

引入SiO2的原料是石英砂、砂岩、石英岩和石英.它们在一般日用玻璃中的用量较多，约占配合料总量的60%～70％以上。

①石英砂石英砂又名硅砂,它的主要成分是石英，它是石英岩,长石和其他岩石受水和碳酸酐以及温度变化等作用，逐渐分解风化生成。以长石风化为例,其反应式大致如下：

K2O·Al2O3·6SiO2（长石）＋2H2O＋CO2＝Al2O3·2SiO2·2H2O（高岭土）＋4SiO2(石英)＋K2CO3

石英砂经常含有黏土、长石、白云石、海绿石等轻质矿物和磁铁矿、钛铁矿、硅线矿、蓝晶石、赤铁矿、褐铁矿、金红石、电气石、黑云母、锆石、榍石等重矿物，也常常有氢氧化铁、有机物，锰、镍、铜、锌等金属化合物的包膜,以及铁和二氧化硅的固溶体。同一产地的石英砂，其化学组成往往波动很大，但就其颗粒度来说，往往是比较均一的。

石英砂的主要成分是SiO2，常含有：Al2O3、TiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、K2O等杂质。高质量的石英砂含SiO2应在99％～99。8％以上.Al2O3、MgO、Na2O、K2O、CaO是一般玻璃的组成氧化物,Na2O、K2O、CaO和一定含量以下的Al2O3、MgO对玻璃的质量并无影响，特别是Na2O、K2O还可以代替一部分价格较贵的纯碱,但它们的含量应当稳定。一级的石英砂Al2O3的含量不大于0.3％。Fe2O3、Cr2O3、V2O3、TiO2能使玻璃着色，降低玻璃的透明度，是有害杂质。不同玻璃制品对石英砂允许的有害杂质含量要求见表5—1.

表5-1不同玻璃制品对石英砂允许的有害杂质含量要求单位：％

玻璃种类

允许Fe2O3含量

允许Cr2O3含量

允许TiO2含量

高级晶质玻璃

＜0.015

光学玻璃

＜0.01

＜0.001

＜0。05

无色器皿

＜0。02

＜0.001

＜0.10

磨光玻璃

＜0。03

＜0.002

窗玻璃

＜0。10～0。2

微晶玻璃

＜0.10～0.2

石英砂颗粒度与颗粒组成,是重要的质量指标。颗粒大时会使熔化困难，并常常产生结石、条纹等缺陷。细的石英砂熔化速度快。但过细的砂容易飞扬，结块，使配合料不易均匀混合,同时过细的砂常常含有较多的黏土，而且由于其比表面大，附着的有害杂质也较多。细砂在熔制时虽然玻璃的形成阶段可以较快，但是在澄清阶段却多费很多时间。当往熔炉中投料时，细砂容易被燃烧气体带进蓄热室，堵塞格子体，同时也使玻璃成分发生变化。一般来说，易于熔制的软质玻璃、铅玻璃,石英砂的颗粒可以粗些;硼硅酸盐、铝硅酸盐、低碱玻璃，石英砂的颗粒应当细一些；池炉用石英砂稍粗一些；坩埚炉用石英则稍细一些。通过生产实践，认为池炉熔制的石英砂最适宜的颗粒尺寸一般为0。15～0.8mm之间。而0。25～0.5mm的颗粒度不应少于90%,0.1mm以下的颗粒不超过5％。采用湿法配合料，配合料粒化或制块时，可以采用更细的石英砂。

优质的石英砂不需要经过破碎粉碎处理，成本较低，是理想的玻璃原料。含有害杂质较多的砂，不经复选除铁,不宜采用。

②砂岩砂岩是石英砂在高压作用下,由胶结物胶结而成的矿岩,石膏胶结的砂岩等。砂岩的化学成分不仅取决于石英颗粒，而且与胶结物的性质和含量有关。如二氧化硅的胶结的砂岩，纯度较高，而黏土胶结的砂岩Al2O3含量较高。一般来说,砂岩所含的杂质较少，而且一般需要经过破碎、粉碎、过筛等加工处理（有时还要经过煅烧再进行破碎，粉碎处理）,因而成本比石英砂高.粉碎后的砂岩通常称为石英粉.

③石英岩石英岩系石英颗粒彼此紧密结合而成,是砂岩的变质岩，石英岩硬度比砂岩高，强度大,使用情况与砂岩相同.

⑵引入氧化硼的原料氧化硼（B2O3）分子量69.62,密度1。84g/cm3。

B2O3在高温时能降低玻璃的黏度，在低温时则提高玻璃的黏度，所以含B2O3较高的玻璃，成形的温度范围狭窄，因之可以提高机械成形的机速。B2O3还起助熔剂的作用,加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力。B2O3常随水蒸气挥发，硼硅酸盐玻璃液面上因B2O3挥发减少，会产生富含SiO2的析晶料皮。当B2O3引入量过高时,由于硼氧三角体增多,玻璃的膨胀系数等反而增大,发生反常现象。

B2O3是耐热玻璃，化学仪器玻璃、温度计玻璃、部