无机材料工艺原理10玻璃原料

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1、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、Na2O、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

2、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

3、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(％)

4、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·A12O3·6SiO2)、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％

5、；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

6、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。

7、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，或能降低玻璃粘度促使玻璃液中气泡排除的原料称澄清剂。常用的澄清剂可分为以下三类：1．氧化砷和氧化锑均为白色粉末。它们在单独使用时将升华挥发，仅起鼓泡作用。与硝酸盐组合作用时，它低温吸收氧气，在高温放出氧气而起澄清作用。由于As2O3的粉状和蒸气都是极毒物质，目前已很少使用，大都改用Sb2O3。2．硫酸盐原料　　主要有硫酸钠，它在高温时分解逸出气体而起澄清作用，玻璃厂大都采用此类澄清剂。3．氟化物类原料　　主要有萤石(

8、CaF2)及氟硅酸钠(Na2SiF6)。萤石是天然矿物，是由白、绿、蓝、紫色组成的微透明的岩石。氟硅酸钠是工业副产品。在熔制过程中，此类原料是以降低玻璃液粘度而起澄