玻璃中的原料有哪些（玻璃原料引入不同成分的区别）

配料流程图

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

二氧化硅失主哟的玻璃形成氧化物，以[SiO4]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，熔制形成石英玻璃。在Na-Ca-Si玻璃中SiO2能降低BL的膨胀系数，提高BL的热稳定性、化学稳定性、软化温度、硬度、机械强度、粘度和透紫外光性。但使用量过高需用过高的熔制温度，而且可能导致析晶。

引入SiO2的原料石英砂、硅沙、石英岩。在玻璃中用量较大，占配合料的60%-70%以上。

1. 石英砂

石英砂又称为硅沙，它的主要成分是SiO2，含量：98.5%-99.5%以上，含有：Ai2O3、TiO、CaO、MgO、Fe2O3、R2O等杂质。

一般内在质量要求： 表一

玻 璃 品 种	Fe2O3	Cr2O3	TiO
水晶料、器皿料、高白料、	≤0.01	≤0.001	≤0.05
保温瓶、药用瓶、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、化学仪器	≤0.25
翠绿料、枯叶黄、有色玻璃	≤0.35

石英砂的颗粒度和颗粒度组成是重的质量指标，颗粒度的大小决定熔化的质量。过大难融化，并在生产过程中产生结石、条纹现象。细的石英砂熔化速度快，但过细的沙容易飞扬、结团，使配合料混合不均匀。在投料过程中，过细的部分及易被燃烧的气体带入蓄热室堵塞筒子砖，降低窑炉的使用寿命，甚至被迫停产，造成巨大的损失，同时使玻璃成分发生变化。因此要严格控制石英砂的颗粒度组成。

项 目

20目以上

20-60目

60-100目

120目以下

石英砂

不许有

≤25%

≥75%

≤5%

H2O%

≤6%

2. 砂岩

砂岩是石英砂在高压下作用，由胶结物胶结而成的矿岩。根据胶结物的不同，有SiO2胶结的砂岩，粘土胶结的砂岩，石膏胶结的砂岩等。一般来说，砂岩的硬度高，近于莫氏硬度七级，质量要求是含SiO298.5%以上，含Fe2O3不大于0.2%。

3. 石英岩

石英岩是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莫氏硬度七级，强度大，使用情况与砂岩一样。

几种SiO2原料的化学组成（G%） 表三

原 料 产 地	SiO2	Fe2O3	Al2O3	CaO	MgO	R2O	SJ
昆明硅砂	99.5	0.006	0.46
内蒙硅砂	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
宿迁硅砂	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
凤阳石英	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]为结构组元，在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共同组成结构网络.能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、增加玻璃的折射率、改善玻璃的光泽、提高博得机械强度。

B2O3在高温是能降低玻璃的粘度，在低温时提高玻璃的粘度，所以含B2O3较高的玻璃，成型的温度范围较窄，因之可以提高机械速度。B2O3还起助熔剂的用，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，硼硅酸盐玻璃液表面上因B2O3挥发减少，会产生富含B2O3析晶料皮，当B2O3引入量过高时，由于[BO3]增多，玻璃的膨胀系数反而增加，发生反常现象即—硼反常现象。

B2O3是耐热玻璃、化学仪器玻璃、温度计玻璃、光学玻璃、真空玻璃以及其它特种玻璃的重要组成。

引入的原料，硼酸、硼砂、硼矿物质

1. 硼酸

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

硼酸是白色鳞片状三斜结晶，具有特殊光泽，易溶于水，加热100℃则失去部分水分分解，变为HBO2。在140℃—160℃时，转变为[H2B4O7]，继续加热则完全转变为熔融的B2O3。在熔制玻璃时。B2O3的挥发与玻璃的组成和溶制温度、窑炉气氛、配合料的水分、熔制时间有关，一般为自身重量的5—15%，高达15%以上。在配方设计时，应根据玻璃的组成确定的挥发量，并在计算时予以补正。

2. 硼砂

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

含水硼砂是坚硬的白色菱结晶体，易溶于水，加热膨胀而失去结晶水，最后变为玻璃状。在熔制时同时引入Na2O和B2O3，B2O3的挥发与硼酸相同。注意含水的硼砂在储藏中会失去水分发生变化。

无水的硼砂或者煅烧的硼砂是无色的玻璃小状，D:2.37，含B2O369.20%，Na2O 30.8%，在熔制时它的挥发很小。

对硼砂的质量要求：B2O3 35%，Fe2O3 0.01%，

3. 含硼矿物质

硼酸和硼砂价格昂贵，使用天然矿物质经过精选后引入B2O33能降低成本。我国辽宁、吉林、青海、西藏等省有丰富的硼矿资源。天然的硼矿主要有：

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

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

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

三、引入氧化铝的原料

Al2O3 分子量101.94，D:3.84。

属于中间体氧化物，当玻璃的Na2O和Al2O3的分子比大于一时，则形成铝氧四面体，并以硅氧四面体组成连续的结构网。当玻璃的Na2O和Al2O3的分子比小于一时，则形八面体，为网络外体而处于硅氧结构网的空穴中。

Al2O3能降低玻璃结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减少玻璃对耐火材料的侵蚀，并有助于氟化物的乳浊。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达到20%以上，如微晶玻璃、水表玻璃、高压水银灯玻璃等.

引入Al2O3的原料：长石、粘土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝等。

1. 长石

硬度：6—6.5，D:2.4—2.8。

长石是钾长石和钠长石K2O(Na2O).Al2O3.6SiO2，它们的化学组成波动大，常含有Fe2O3。因此质量要求较高的玻璃一般不用。

长石主要引入：Al2O3 、 SiO2 、 K2O、 Na2O

由于长石能引入碱金属氧化物减少了纯碱的用量，降低生产成本，在一般玻璃中应用甚广。

长石以白色、淡黄色、肉色为佳，常具有明显的结晶解理面。在1100℃—1200℃之间熔融，含长石的玻璃配合料降低融化。

对长石的质量要求：Al2O3 16%,Fe2O3 0.3%,R2O 12%.

2. 瓷土

瓷土Al2O3.2SiO2.2H2O主要矿物组成是高岭土，一般含Fe2O3杂质较多，D:2.43—2.6,硬度不高，交易粉碎，常呈白色，有事因含有机物而成黑色、褐色、灰色。其理论成分为Al2O3 39.5%，SiO2 46.5%，H2O 14%，是重要的陶瓷原料，在玻璃中多用于高铝玻璃、乳浊玻璃。

质量要求：Al2O3≥ 30%，Fe2O3≤ 0.4%，其他成分要求稳定。

几种瓷土的化学组成 表五

原料名称	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SJ
苏州土	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
叙永土	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. 蜡石

D:2.8—2.9，硬度：1—2.5。蜡石Al2O3.4SiO2.H2O，是一种水化硅酸铝，主要矿物是叶腊石，含有石英和高岭土。蜡石的主要理论成分：SiO266.65%，Al2O328.35%，H2O 5%。

质量要求：Al2O3≥25%，SiO2≤70%，H2O≤0.4%，其他成分要求稳定。多用于制造油玉乳浊玻璃、玻璃纤维。

几种蜡石的化学组成 表六

原料名称	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SJ
青田蜡石	71.01	22.8.	0.31	0.26	.007	0.13	0.14	0.31
宁海蜡石	54.82	31.58	0.28	0.91	0.02	0.03	0.32	11.87
林海蜡石	69.60	21.23	0.15	0.63	0.16	0.02	0.03	8.03

4. 氧化铝和氢氧化铝

氧化铝Al2O3和Al(OH)3氢氧化铝都是化工产品，一般纯度较高。氧化铝理论上100% Al2O3，氢氧化铝理论上Al2O365.40%，H2O 34.60%。价格昂贵一般玻璃不用，只用于光学玻璃、器皿玻璃、仪器玻璃、温度计玻璃等。

氧化铝D:3.5—4.1，熔点：2050。氢氧化铝D:2.34，加热则失水而成r-Al2O3。Y-Al2O3活性大，以与其他物料化合，所以采用氢氧化铝不采用氧化铝易熔制。

对氧化铝的要求：Al2O3≥96%，Fe2O3≤0.05%

对氢氧化铝的要求：Al2O3≥60%，Fe2O3≤0.05%。

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