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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的原料主要有硅砂和砂岩。1硅砂也称石英砂，它主要由石英
2、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
3、0.150.8mm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231为硅质原料的成分范围。表231硅质原料的成分范围()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(K2OA12O36SiO2)、呈白色的钠长石(Na2OAl2O36S
4、iO2)和钙长石(CaOAl2O36SiO2)。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：A12O316；Fe2O30.3；R2O12。2高岭土又称粘土(Al2O32SiO22H2O)，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：A12O325；Fe2O3O.4。表232为长石和高岭土的成分范围。表232长石和高岭土的成分范围()三、引人Na2 2O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
5、量通常波动在910之间，应储存在通风干燥的库房内。对纯碱的质量要求是：Na2CO398；NaCl1；Na2SO40.1；Fe2O3O.1。2芒硝(Na2SO4)有无水芒硝和含水芒硝(Na2SO410H2O)两类。使用芒硝不仅可以代碱，而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：Na2SO485；NaCl2；CaSO44；Fe2O30.3；H2O5。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
6、的纯度比前者高。对含钙原料的质量要求是：CaO50；Fe2O30.15。五、引人MgO的原料 主要为白云石(MgCO3CaCO3)，呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。对白云石的质量要求是：MgO20；CaO32；Fe2O30.15。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
7、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(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清作用。对耐火材料侵蚀大，产生的气体(HF、SiF4)污染环境，目前已限制使用。七、着色剂 根据着色机理，着色剂可分为以下三类：1离子着色剂锰化合物的原料有：软锰矿(MnO2)、氧化锰(Mn2O3)、高锰酸钾(KMnO4)。Mn2O3使玻璃着成紫色，若还原成MnO则为无色。钴化合物的原料有：绿色粉末的氧化亚钴(CoO)、深紫色的Co2O3和灰色的Co3O4。
8、热分解后的CoO使玻璃着成天蓝色。铬化合物的原料有：重铬酸钾(K2Cr2O7)、铬酸钾(K2CrO4)。热分解后的Cr2O3使玻璃着成绿色。铜化合物的原料有：蓝绿色晶体的硫酸铜(CuSO4)、黑色粉末的氧化铜(CuO)、红色结晶粉末的氧化亚铜(Cu2O)。热分解后的CuO使玻璃着成湖蓝色。2胶体着色剂化合物的原料有：三氯化金(AuCl3)的溶液，为得到稳定的红色玻璃，应在配合料中加入SnO2。银化合物的原料有：硝酸银(AgNO3)、氧化银(Ag2O)、碳酸银(Ag2CO3)。其中以AgNO3所得的颜色最为均匀，添加SnO2能改善玻璃的银黄着色。铜化合物的原料有：Cu2O及CuSO4，添加SnO
9、2能改善铜红着色。3化合物着色剂硒与硫化镉：常用原料有金属硒粉、硫化镉、硒化镉。单体硒使玻璃着成肉红色；CdSe着成红色；CdS使玻璃着成黄色；Se与CdS的不同比例可使玻璃着成由黄到红的系列颜色。八、脱色剂主要指减弱铁氧化物对玻璃着色的影响。根据脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两类。常用的物理脱色剂有Se、MnO2、NiO、Co2O3等；常用的化学脱色剂有As2O3、Sb2O3、Na2S、硝酸盐等。九、氧化剂和还原剂 在熔制玻璃时能释出氧的原料称氧化剂，能吸收氧的原料称还原剂。属氧化剂的原料主要有硝酸盐(硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡)、氧化铈、As2O5、Sb2O5等。属还原剂的原料主要有碳(
10、煤粉、焦炭、木屑)、酒石酸钾、氧化锡等。十、乳浊剂使玻璃产生乳白不透明的原料称乳浊剂。最常用的原料有氟化物(萤石、氟硅酸钠)、磷酸盐(磷酸钙、骨灰、磷灰石)等。十一、其他 玻璃工业所采用的原料主要是矿物原料与工业原料两类。随着工业发展，新的矿物原料不断发现，工业废渣、尾矿的不断增加，影响了环境，为此，应根据玻璃制品的要求而选用新矿与废渣来改变现有的原料结构。国内目前采用的有含碱矿物、矿渣、尾矿，用它们来引入部分氧化钠。这些原料主要有以下品种：1天然碱其中含较多的Na2CO3和Na2SO4，是一种较好的天然矿物原料，它的成分为：SiO25%6；Na2CO367；Na2SO417；Fe2O30.3。2珍珠岩它是火山喷出岩浆中的一种酸性玻璃熔岩，其成分随各地而异，一般为灰绿、绿黑，并有珍珠状光泽。其成分主要为：SiO273；Al2O313；R2O9；Fe2O30.94。3.钽铌尾矿其主要成分为：SiO270；Al2O317；R2O8；Fe2O30.1。它是目前应用较多的一种代碱尾矿。4碎玻璃它是生产玻璃时的废品，常用作回炉料。对制品质量要求不高的小型企业也可全部采用碎玻璃来生产玻璃制品。小结玻璃原料主要原料辅助原料作业1、引入玻璃的主要原料是什么？2、引入玻璃的辅助原料是什么？Bye Bye