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第三章玻璃生产工艺

第一节概述

玻璃是一种具有各种优良性能和易加工的材料，它广泛用于各个领域，如建筑玻璃、日用玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、药用玻璃、仪器玻璃、激光玻璃等。它们的品种与用途虽各不相

同，但它们的生产工艺却有如下相近的生产流程：

成分设计原料加工配合料制备坩埚窑熔化或池窑熔化成型一次制品退火窑退火缺陷检验一次制品深加工

检验二次制品

在上述流程中，不同制品的差异处在于：有各自的成分设计和各自的成型方法；一次制品经深加工可得二次制品。例如，窗用玻璃在成分设计上采用钠钙硅玻璃系统，由浮法成型制得

一次制品窗用玻璃；光学玻璃在成分设计上采用磷酸盐玻璃系统，由压制法成型，经研磨、抛光而制得一次制品光学透镜，等等。

把一次制品经深加工后，增添了新的性质与新的用途，这种玻璃称二次制品，常称深加工玻璃。例如，把一次制品的窗用玻璃，经磁控离子溅射法制成二次制品镀膜玻璃，使玻璃增加

了彩色和反射光的性质，等等。以下按上述生产流程叙述玻璃生产工艺。

第二节原料与配合料的制备

一•原料的选择

原料的选择与配合料的制备是玻璃生产工艺的重要组成部分，它直接影响制品的产量、质量与成本。因此，能否获得优质高产的配合料对后续的熔制工艺和成型工艺的关系极大。在新

品种玻璃投产前必须选用原料，有时为配合工艺要求，需要在日常生产中改变原料品种，因此选择原料是一项重要工作。不同的玻璃品种对原料的要求不尽相同，但也有一些选择原料的共

同准则，这些准则是：

(1)原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，其中包括化学成分稳定、含水量稳定、颗粒组成稳定、有害杂质少(主要指Fe2O3)等。

(2)便于在日常生产中调整成分；

(3)适于熔化与澄清，挥发与分解的气体无毒性；

(4)对耐火材料的侵蚀要小；

(5)原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格低等。

对所选原料在使用前应进行破粉碎试验、熔制试验和制品的物性检验。

第三节原料
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、Al203、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2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Cr203，它的着色能力比Fe2O=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

0.15～O.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(％)

Si02Al203Fe203CaOMgOR2O

硅砂90-981-50.1-0.20.1-10-0.21-3

砂岩95-980.3-0.50.1-0.30.05-0.150.1-0.150.2-0.15

二、引人Al203的原料

引入A1203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·A1203·6SiO2)、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％；Fe203＜0.3％；R20＞12％。

2．高岭土

又称