玻璃原料

玻璃原料玻璃原料按其在玻璃中起的作用分：主要原料和辅助原料主要原料：是形成玻璃结构的主体原料，它决定着玻璃的主要物理，化学性质。这些原料熔融反应后即生成硅酸盐，构成玻璃液的主体，如硅砂，纯碱，白云石等辅助原料：其用量较少，主要用以改善玻璃的熔化，澄清，成形性能或使产品具有某些特殊性能，如加入芒硝作澄清剂，加碳粉作还原剂，加硒钴作着色剂等主要原料：一、硅砂（，，，，，，）SiO2Al2O3Fe2O3K2ONa2OCaOMgO硅砂和砂岩都是在玻璃成分中引入SiO2的主要原料，它是配合料的主要组分，其用量为60%硅砂也叫石英砂，主要由石英颗粒构成，它是由石英岩，长石，和含硅较高的岩石长期被自然界中的风，雨，阳光等侵蚀被分解和风化形成的质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁和其它有机物的杂质而呈现红褐色，淡黄色和是硅砂中最有害的成分，使玻璃着黄色，使玻璃着蓝色，后者的着色的能力FeOFe2O3Fe2O3FeO较前者大10-15倍，两者共存使玻璃着蓝绿色，从而降低了玻璃的透明度和玻璃液的透热性，因此对硅砂中的铁应严格控制。是一种着色能力很强的有害物质，它能使玻璃着绿色，其着色能力是的倍Cr2O3Fe2O330-50着色能力较弱，只有含量较多或与共存时才能使玻璃着成黄褐色TiO2Fe2O3硅砂中的其它成分如钠，钾是良好的助熔剂，可以减少纯碱的用量，降低成本。硅砂的粒度：硅砂是玻璃原料中最难熔的一种，其粒度大小，粒度分布甚至粒度形状都会对熔化，混合造成一定的影响。实验证明熔化粒径0.4mm为0.8mm所用时间1/4,颗粒大的难熔化,甚至造成浮渣,在制品上出现波筋或砂粒;颗粒过细或小于0.1mm过多对熔化也不利,因为a.小颗粒在熔化初期反应较快,气泡产生急剧,在颗粒周围形成一层泡沫层,致使产品上有很多气泡,难排出b.同时细颗粒因静电作用使粘度增加,配合料中易成团c.细颗粒易被气流带入蓄热室影响格子体的换热和使用寿命细颗粒中含有粘土质较多使含量增加d.,Fe2O3最合适的颗粒直径0.1-0.5mm硅砂和砂岩优缺点:1.硅砂化学成分,颗粒组成,水分波动较大,杂质含量高,但其易开采,加工,价格便宜且含有碱金属多可降低碱耗砂岩成分稳定含高但难开采加工且价格高2.,SiO2,,二、长石（，，，，）：SiO2Al2O3K2ONaOFe2O3玻璃中硅砂和砂岩不能满足需要时，用长石来补充。Al2O3长石按其氧化物的不同可分三类：钾长石，钠长石，钙长石；钾钠长石多为黄白色，肉红色，砖红色；钙长石为白色和淡绿色；长石中常见的伴生物是石英和云母；由于长石矿是由三种长石伴存的，所以波动较大，含量大，Al2O3难熔化所以要求其颗粒细，因长石硬度大，给加工带来困难三、白云石（苦灰石）由·组成的复盐；其颜色呈白色，浅灰色，灰黑色CaCO3MgCO3白云石常见的伴生物为石英，方解石和黄褐矿四、石灰石石灰石是自然界分布很广的一种沉积岩，其主要造岩矿物是方介石大理石和方介石也是引入CaO的主要原料，它们的优点是成分稳定，质量好，颗粒均匀。五、纯碱（苏打）它的熔点850℃，性质活泼，是一种必不可少的助熔剂工业纯碱一般要求在98.5%以上,杂质主要是NaCL，要求不超过1%;NaCl在高温时呈气体,挥发,对窑炉耐火材料和蓄热室有一定侵蚀和堵塞作用对纯碱的含水量要求应很少,应不结块重质碱代替纯碱,因为:纯碱较轻,运输过程中易发生分层现象;加料过程易被气流带走侵蚀蓄热室和池壁重质碱是一种和纯碱化学成分相同而密度较大的粒化碱,改用重质碱的优点:1.重质碱气孔率小,导热性好,所以熔化快2.容量大,减少料的飞扬3.吸湿性好,配合料均匀4.颗粒均匀,配合料不易分层纯碱和重碱放置时间稍长就会结块辅助原料:一、澄清剂在高温时分解放出气体或降低玻璃液粘度的物质,从而促进排出玻璃液中气体的原料;常用的澄清剂有芒硝、氧化铈:As2O3(CeO2)芒硝不仅引入氧化钠,还可以促进玻璃的熔化和澄清过程;因为玻璃的全部熔化过程只有时间耗在形成硅酸盐熔体其余的时间都花费在熔解10%,90%SiO2因为这些颗粒比重较轻所以浮在玻璃液面上遇到液面上的硝水就能迅速反应使熔解从而消除了,,SiO2.出现末熔浮渣和粘度过高的玻璃的可能性同时芒硝分解放出起到鼓泡和均化作用;SO2,.芒硝单独存在时热分解温度1120℃-1220℃,当有还原剂存在时,温度可降到600-780℃,反应速度也相应加快。为保证充分分解就要保证芒硝与炭粉充分的接解面积因此在加入配合料之前应先将其混合。Na2SO4,,还原剂用量视芒硝量多少定若芒硝用量超过可据反应式算出还原剂理论用量为质量的,5%,Na2SO44.22%,考虑到其它因素的影响,一般应为3%-5%当还原剂用量不足时,芒硝不能被全部分解,会产生部分芒硝水,硝水通过热点进入成型流,会在玻璃上形成芒硝泡当还原剂过剩时液面上没有硝水和反应高硅的玻璃液和末熔的浮渣易引起液筋和白疙瘩同时也,SiO2,,将Fe2O3氧化成FeO，使玻璃着绿色，降低其透明度。芒硝用量过多，存在以下缺点：1．Na2SO4的化学性质不如Na2CO3活泼，熔解它需要很高的温度，耗燃料。2．Na2SO4对窑耐火材料有强的侵蚀作用，特别是过剩芒硝水时，会加速其侵蚀作用。3．芒硝粉碎过筛较困难，特别是夏天湿会堵塞筛孔。4．末分解的芒硝会使玻璃上形成硝泡5．芒硝产生的SO2还会对环境造成污染对玻璃中的气泡要求十分严格的玻璃需加入0.5-1.0作澄清剂白砒二、助熔剂凡能加速玻璃熔制过程的物质均称助熔剂,常用的助熔剂为萤石三、着色剂凡能使玻璃着一定颜色的物质均叫着色剂玻璃着不同的颜色是由于对光选择性吸收和反射的结果着色剂分两种：分子着色剂和胶体着色剂铁，钴，镍，铜，锰，铬等氧化物都是分子着色剂，它们在分子中以分子或离子状态存在，属于变价元素，在不同的状态下存在不同的价态；所以玻璃色调的深浅不但与着色剂加入量有关，还与玻璃成分，熔制所氛，温度等有关银，硒，金，硫氧化铁：铁在玻璃的以Fe2O3（黄色）和FeO（蓝色）形式存在，要求Fe2O3含量大都在95%以上，是制造茶色色玻璃的原料之一氧化钴是一种强烈着色剂,玻璃中加入0.001%即成明显的蓝绿色.，配合料中常用工业氧化钴粉熟料:即碎玻璃各种配合料的主要作用:1.SiO2其熔点1710℃,它是形成玻璃的主体物质,也是构成玻璃的基础,平板玻璃中一般占70%以上.现代玻璃结构学说明是玻璃的骨架其它氧化物充满它的间隙所以玻璃具有一些优良性能如机械强:SiO2,;度化学稳定性热稳定性等都是提供的,,SiO2.玻璃的粘度热稳定性和化学稳定性随含量的增大而升高,SiO2在玻璃中能耐除热外的其它酸碱的侵蚀SiO2HF,H3PO4缺点是熔点高粘度大难熔SiO2,,2.Al2O3其熔点℃引入一定量的能降低玻璃的析晶倾向提高化学稳定性增加玻璃的机械强度2050,Al2O3,,.能改善玻璃的成形性能使玻璃液变得柔和易操作Al2O3,,.能显著提高玻璃液的粘度这有利于提高引上速度提高产量Al2O3,,含量高时熔化,澄清较困难,还可能使玻璃表面出现波筋,线道等缺陷.3.CaO其溶点2570℃,能提高玻璃的化学稳定性和机械强度;CaO含量小于10%时,在高温时能降低玻璃粘度,有利于玻璃的熔化和澄清,而在低温时能增加玻璃粘度和硬化速度,有利于玻璃拉引加入CaO增加了析晶倾向,对玻璃的热稳定性和退火温度带来不利影响4.MgO其熔点2800℃MgO和CaO具有相似的作用,加入MgO克服了CaO的缺点;用相同量的MgO代替CaO,能降低玻璃的析晶倾向,使玻璃的成形温度范围变宽,对成形和退火都有好处但加入过多使玻璃澄清和熔化困难5.Na2O其熔点低,化学性质活泼,粘度小,是理想的助熔剂它能显著降低玻璃液的粘度,增加玻璃液流动性,改善玻璃的析晶倾向加入会降低玻璃的化学稳定性和热稳定性机械强度增加热膨胀系数Na2O,,6.K2O能显著降低玻璃析晶倾向,改善玻璃成形性能,还可增加玻璃光泽度7.Fe2O3