第三章 玻璃生产工艺

第三章玻璃生产基本流程：成 分 设 计 原 料 加 工 配 合 料 制 备

玻璃生产工艺

第一节 概述

熔 化

成 型

退 火

缺 陷 检 验

一 次 制 品

深 加 工

检 验

二 次 制 品

第二节种类

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。

原料的选择原则(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。

一、引入SiO2的原料作用： 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。

(一)硅砂

常用硅砂

纯净硅砂

硅砂矿

硅砂颗粒放大图

硅砂性能1、外观：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。 2 、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 Fe2O3 大3-5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。

3、颗粒组成：通常颗粒度越细，其铝铁含量也越大，

玻璃生产要求的粒径应在0.15~O.8mm之间。4、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。

(二)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。

硅质原料的成分范围(%)SiO2 硅砂 砂岩 90-98 95-98 Al2O3 1-5 0.3-0.5 Fe2O3 0.1-0.2 0.1-0.3 CaO 0.1-1 MgO 0-0.2 H 2O 1-3 0.2-0.5

0.05-0.15 0.1-0.15

二、引入Al203的原料1.长石质量要求是：A12O3>16%;Fe203<0.3%;R20>12%

钾长石

钠长石

钙长石

钾长石矿

钠长石矿

2.高岭土质量要求是：A1203>25%;Fe2O3<O.4%。

高岭土

高岭土粉

煅烧高岭土

表2-3-2 长石和高岭土的成分范围SiO2 长石高岭土

A

l2O3 18-21 30-40

Fe2O3 0.15-0.4 0.15-0.45

CaO 0.15-0.8 0.15-0.8

MgO 0.05-0.5

R 2O 13-16 0.1-1.35

55-65 40-60

3、腊石

叶腊石

叶腊石

叶腊石

黄腊石

彩腊石

三、引入Na2O的原料(一)纯碱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。

质量要求：Na2C03 >98%;NaCl <1%;Na2SO4 <0.1%; Fe203<O.1%。

纯碱

纯碱库

重碱

轻碱

2.芒硝(Na2SO4)

有无水芒硝和含水芒硝(Na2SO4· 10H20)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。

质量要求是：Na2SO4>85%;NaCl<2%; CaSO4<4%;Fe203<0.3%;H20<5%

天然芒硝

无水芒硝

袋装无水芒硝

芒硝矿

四、引入CaO的原料石灰石、方解石 两原料均为CaCO3,后者的纯度比前者高。 质量要求是：CaO≥50%;Fe203<0.15%。

石灰石矿山

天然石灰石

方解石

透明方解石

方解石矿山

五、引入MgO的原料主要为白云石(MgCO3· CaCO3),呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。 质量要求：MgO≥20%;CaO≤32%;Fe203<0.15%。

白云石

白云石

白云石粉

白云石粉

通常采用石灰石和白云石共同引入MgO和CaO。

六、澄清剂1.氧化砷和氧化锑：均为白色粉末。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。

氧化锑颗粒

纯氧化锑粉

纯氧化砷粉

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。 3.氟化物类原料 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。 萤石：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。

萤石

萤石晶体

萤石块料

萤石矿山一角

氟硅酸钠

氟硅酸钠

七、着色剂1.常用离子着色剂有(1) 锰化合物原料：高锰酸钾(KMnO4) 、软锰矿

(MnO2) 、氧化锰 (Mn2O3) 。 Mn2O3 使玻璃着成紫色，若还原成MnO则为无色。 (2) 钴化合物原料：绿色粉末的氧化亚钴(CoO)、 深紫色的 Co2O3 和灰色的 Co3O4 。热分解后的 CoO使玻璃着成天蓝色。

(3) 铬化合物原料：重铬酸钾 (K2Cr2O7) 、铬酸钾(K2CrO4)。热分解后的Cr203使玻璃着成绿色。 (4) 铜化合物原料：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。

软锰矿

氧化锰矿山

氧化锰矿石

氧化钴

三氧化二铬

硫酸铜

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