玻璃用原料与配料.ppt

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1、玻璃工艺学叶巧明教授第六章玻璃用原料与配料3一、主要原料主要原料：往玻璃中引入组成氧化物的原料。特点：用量多，并决定了玻璃的基本性质。分类：•按氧化物的性质分：酸性氧化物原料、碱性氧化物原料、碱土金属和二价金属氧化物原料、多价元素氧化物原料•按氧化物在结构中的作用分：玻璃形成体氧化物原料、中间体氧化物原料、网络外体氧化物原料。•按来源分：矿物原料、化工原料矿物特征：石英砂又称硅砂，是石英岩、长石等受水、碳酸酐以及温度变化等作用，逐渐分解风化由水流冲击沉积而成。质地纯净的为白色，一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质，故多呈淡黄色、浅灰色或红褐色。化学成分：SiO2是主要有用成分，并含有

2、少量Al2O3、k2O、Fe2O3等杂质，Fe2O3、Cr2O3、TiO2是有害成分。高质量的石英砂含SiO2应在99.0%～99.9%以上（一）SiO2原料1．石英砂作用：玻璃形成体氧化物，以[SiO4]存在，是玻璃结构的骨架。原料：主要有石英砂、砂岩、石英岩、脉石英颗粒组成：颗粒过大，熔化困难；颗粒过小，易飞扬，且一般粒度越小，杂质含量越高玻璃用硅砂的颗粒直径：在0.15-0.80mm之间，其中0.25-0.50mm的应不少于90%，0.10mm以下的不超过5%。矿物组成：伴生矿物有长石、高岭石、白云石（无害）；也可能有赤铁矿、钛铁矿（可着色）及铬铁矿等重矿物（熔点高）。矿物

3、特征是石英砂颗粒和粘性物质在高压下胶结而成的一种碎屑沉积岩。根据胶结物不同分硅质砂岩、粘土质砂岩、长石质砂岩、钙质砂岩。外观多呈淡黄色、淡红色，铁染现象严重的呈红色。化学成分：砂岩化学成分与胶结物的性质和含量有关，二氧化硅（硅胶）胶结的砂岩SiO2纯度高，粘土质砂岩中Al2O3含量较高。化学成分质量要求：SiO2：98%，Fe2O3＜0.2%特性：硬度高，接近于莫氏硬度七级。因此开采成本比石英砂高，且破碎加工过程中机械掺铁高。2．砂岩矿物特征：是砂岩的变质岩，是硅质砂岩经变质作用使石英颗粒彼此紧密结合，再结晶的岩石。特性：硬度大（比砂岩大），不易粉碎。化学成分：氧化硅含量高，杂质

4、含量低。应用：无色玻璃3．石英岩4．脉石英矿物特征：脉石英属火成岩。外观一般为纯色，半透明，呈油脂光泽，断口呈贝壳状。无色透明的称为水晶。脉石英有明显的结晶面。化学成分：主要成分是孪生的石英结晶体。应用：石英玻璃作用与性质：结构、硼氧反常、助熔、料性、挥发应用：耐热玻璃、医药玻璃、化学仪器玻璃、温度计玻璃等；原料：硼酸和硼砂（化工原料）、含硼矿物；（二）B2O3原料1.硼酸（H3BO3）性状：硼酸（H3BO3），相对分子质量为61.82，相对密度1.44。是白色鳞片状三斜结晶，具有特殊光泽，触之有脂肪感觉，易溶于水。加热反应：•加热至100℃：部分失水分解变为偏硼酸（HBO2）•

5、140～160℃：转变为四硼酸（H2B4O7）；•继续加热：熔融的B2O3。挥发：自重的5~15%影响挥发因素：玻璃组成、熔制温度、熔制时间、熔制气氛、水分含量等。要求成分：H3BO3>99%，Fe2O3<0.01%、SO42-<0.2%十水硼砂（Na2B4O7·10H2O）五水硼砂（Na2B4O7·5H2O）•性状：色白、菱形结晶、易溶，易失水•挥发：与硼酸相当，为自重的5~15%质量要求：B2O3>35%Fe2O3<0.01%SO42-<0.02%粒度要求：0.1mm以下<13%、0.1-1mm>84%、1mm以上<3%无水硼砂（Na2O·2B2O3）•性状：无色、玻璃状小块

6、•挥发：比硼酸和含水硼砂少2.硼砂含水硼砂性状：无色晶状粉末，无味，表面有油腻感，易吸水生成硼酸。质量要求：B2O3≥95.00%、SO42-≤0.07%、Al2O3≤0.1%、Cl-≤0.1%、水不溶物0.2%、粒度（180μm）通过≥85%应用：助熔剂、半导体材料的掺杂剂等3.硼酐（B2O3）4.含硼矿物主要有硼镁石（2MgO·B2O3·H2O)、钠硼解石（2NaCaB5O9·8H2O)、硅钙硼石（[Ca2B2(SiO4)2(OH)2]等性质和作用：补网、提高粘度、抑制析晶原料：长石、高岭土、叶蜡石、氧化铝和氢氧化铝等（三）Al2O3原料1．长石性状：钾长石(淡红)、钠长石(

7、白)、钙长石(白)，解理面明显。能引入碱，从而减少纯碱用量，易熔化。质量要求：Al2O3>16%、Fe2O3<0.3%、R2O>12%性状：主要矿物组成是高岭土，色白、易碎、含铁杂质和有机物时呈黑色或灰色。应用：陶瓷、高铝玻璃、乳浊玻璃质量要求：Al2O3>30%、Fe2O3<0.4%2．瓷土3．蜡石性状：是一种水化硅酸铝，主要矿物组成是叶蜡石，含石英和高岭土。色白、易碎、含铁杂质和有机物时呈黑色或灰色。应用：乳浊玻璃、玻璃纤维等质量要求：Al2O3>25%、SiO2<70%、F