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1、建筑玻璃与工业玻璃 2 0 1 2 ， 1 1 玻璃原料对玻璃质量的影响 广州南玻玻璃有限公司 程狄哲 摘要 ： 原料的成分在 浮法玻璃生产 中起着重要作 用， 原料成分的好坏直接影响到玻璃的质量。本论 文从玻璃原料成分对浮法玻璃质量的影响 、 玻璃原料 中主要氧化物对浮法玻璃的质量影响、 以及玻璃 辅 助 原料 对 浮 法玻 璃 的质 量 影响 三 个 方 面入 手 ， 详 细介 绍 了玻 璃原 料 中石英 砂 、 石 灰石 、 长石 、 纯碱 、 芒硝等成分以及各种氧化物对浮法玻璃质量的影响。 关 键词 ： 浮法玻 璃玻 璃原 料原料 1 概 述 浮法技术的产生是玻璃生产上的重要革命 。
2、浮法 玻璃的成型特点是高钙 、 中镁 、 低铝、 微铁 。原料不但 决定 了制品的工艺性能 ，还直接影响着产品的产质 量 、 能耗、 成本和熔窑寿命及各项经济指标 。因此 ， 只 有玻璃 的化学组成选择合理 ， 原料成分稳定 ， 配合料 的组成均匀 ， 再加上稳定的熔化和成型性作业才能获 得化学均匀和温度均匀的玻璃液。 为玻璃的优质及产 量打下基础。根据玻璃原料的用量和作用不 同， 分为 主要原料和辅助原料两类 。 主要原料指往玻璃中引入 各种组成氧化物的原料 ， 如石英砂 、 石灰石 、 长石 、 纯 碱等。 辅助原料是使玻璃获的一些必要 的性质和加速 熔制过程 的原料。 它们的用量少 ，
3、但他们的作用大 ， 根 据作用的不同 ， 分为澄清剂、 脱色剂、 着色剂 、 乳浊剂 、 氧化剂 、 还原剂 、 助熔剂等。 2 浮法玻璃生产原料及质 量要求 浮法玻璃因熔融玻璃液漂浮在熔融锡液表面成 型为平板玻璃而得名 。 生产出优质的浮法玻璃最重要 的就是对玻璃原料的控制。原料选料 、 配料是否恰 当 是玻璃生产 的首要条件。 为提高原料的质量必须做到 ( 1 ) 拟定玻璃成分和选择玻璃原料的种类和性质 。 ( 2 ) 严格控制进厂原料化学成分和水分 。( 3 ) 做好原料 的 分堆、 存放 、 加工和称量 。( 4 ) 配合好优质而均匀的配 合料输送到熔窑。 ( 5 ) 逐步提高生产 自
4、动化程度 ， 加强 各工序检测手段 ， 切实做到不合格 的配料不入熔 窑。 2 1 二 氧 化 硅及 引入 二 氧 化硅 原 料 对 玻 璃质 量 的影 响 二氧化硅是主要的玻璃形成氧化物 ， 是平板玻璃 的最主要成分 。以【 S i 0 4 结构组元形成不规则的连续 网络 ， 成为玻璃 的“ 骨架 ” 。在钠钙硅玻璃 中二氧化硅 能降低玻璃的膨胀系数 ， 提高玻璃 的热稳定性 、 化学 稳定性 、 硬度 、 机械强度 、 粘度和透紫外光性 ， 降低玻 璃的结晶倾向。但使用量过高需用过高的熔制温度 ， 而且 可 能导 致析 晶 。 引入二氧化硅 的原料主要有石英砂和砂岩 ， 在浮 法玻璃配合料
5、中用量较多 ，约 占配合料总量的 6 O 7 0 左右。优质石英砂 的主要成分为二氧化硅( 含量 在 9 9 以上 ) ，含 有 ： A i 2 o 3 、 T i O、 C a O、 Mg O、 F e 2 o 3 、 R 2 0 等杂质 。 石英砂 的颗粒度和颗粒度组成是重要质量指 标 ， 颗粒度的大小决定熔化的质量。 过大难融化 ， 并在 生产过程中产生结石 、 条纹现象。细的石英砂熔化速 度快 ， 但过细的沙容易飞扬、 结 团， 使配合料混合不均 匀 。在投料过程 中， 过细的部分及易被燃烧的气体带 入 蓄热室堵塞筒子砖 ， 降低窑炉 的使用寿命 ， 甚至被 迫停产 ， 造成巨大的损失
6、 ， 同时使玻璃成分发生变化。 因此要严格控制石英砂的颗粒度组成 。 表 1 一般颗粒度组成 、 水分要求 项目 2 0目 以 上 l 2 0 6 0目 6 0 1 0 O 目 1 2 0目 以下 石英砂 不许有l2 5 7 5 5 H， O 6 下面是某厂使用两种硅砂情况： 从情况可以看 出， 从表 2 、 表 3可以看 出原料一 粒度优于原料二 ，而且不含有超细粉料团 ，原料二 0 9 2 m m以上 的大颗粒和超细粉逊于原料一 ，而且经 常含有超细粉料团。 从表 4中可以看出使用原料一板 一 1 3 A rc hi t ec t u r al F u nc ti o n al Gl as
7、 s 1 1 2 01 2 表 2 原料一硅砂粒度 编 号 0 9 2 5 mm O_ 7 1 0 mm 0 1 0 6 mm O 1 O 6 mm 1 # 0 0 9 8 4 4 1 5 6 _ 0 0 9 8 7 7 1 2 3 3# 0 0 9 9 1 0 斜 0 0 9 9 1 0 9 5# 0 O 98 78 1 22 6# 0 0 9873 127 7 # 0 O 9 8 7 4 L2 6 8 # 0 0 98 6 4 1_ 3 6 9# O O 989 1 I 4 1 O 0 9 8 5 9 1 -41 表 3 原料二硅砂粒度 编 号 0 9 2 mm 0 7 1 0 mm O
8、1 O 6 mm O 。 1 O 6 mm 1 样 0 0l 041 95 3 4 4 2 4 2 # 0 01 042 9 4 1 9 5 3 8 3 群 0 01 0- 41 9 4 49 5 1 甜 O O1 0 43 9 5 2 4 4 3 4 5# 0 03 0 3 9 9 2 O8 7 5 4 0 02 0I 4 2 93 89 5 69 7# 0 03 O- 4 93 7 7 5 8 8 # 0 02 0- 3 6 93 7 4 5 8 8 9# 0 0 4 0 4 935 6 02 1 0 O 3 0 4 2 9 3 4 3 6 1 2 表 4使用两种硅砂后板面情 况对 比 3
9、 0 微 泡个 数 h mm 1 O mm 1 5 mm 3 O mm mm 原料 一 2 5 3 0 4 0 2 4 1 6 2 0 0 - 3 O 0 原料二 5 0 5 0 5 5 3 0 2 0 1 0 0 HD - 2 0 0 0 中 0 3 mm以下的微泡明显减少 ， 疵点数大幅降低 ， 提 高了玻璃质量 。 2 2 氧化铝及引入氧化铝原料对玻璃质量的影响 氧化铝对增加玻璃液的粘度的影响程度 比氧化 硅大。因此玻璃中氧化铝含量增加 ， 不仅会使熔化速 度减慢和澄清时间拖长 。同时 ， 对玻璃液在锡槽 中摊 平抛光也不利 。 但氧化铝能降低玻璃的结晶倾 向和速 度 ， 降低玻璃的膨胀
10、系数 ， 从而提高玻璃的热稳定性 ， 并提高玻璃的化学稳定性和机械强度。 长石是往玻璃中引入氧化铝 的主要原料之一 ， 长 一 1 4一 石的化学组成波动较大。长石的杂质通常有黏土 、 云 母、 氧化铁等 ， 它们对玻璃的质量均有一定的影响。 平 板玻璃对长石 的质量要求是 ： 成分稳定 ， 氧化铝高于 1 8 、 二 氧化硅 低于 7 0 、 氧化铁 低 于 0 2 0 。由 于氧 化铝含量高 ， 粘度大， 要求粉碎的颗粒度细。 而长石的 硬度较大，给加工带来一定 的困难。长石主要引入 ： A 1 2 0 。 、 S i O z、 K ： O、 N a ： O由于 长石 能引 入碱 金属 氧
11、 化物 减少了纯碱的用量 ， 在一般玻璃中应用甚广。 对 长 石 的质 量 要 求 ： A 1 2 O 3 l 6 ，F e O 3 1 2 。 2 3 氧化 钙 、 氧化 镁及 引入 氧 化钙 、 氧化 镁 原 料 对玻 璃质量的影响 氧化钙是玻璃 的主要成分之一 ， 在玻璃中的主要 作用是稳定剂。它能加速玻璃的熔化和澄清过程 ， 并 提高玻璃 的化学稳定性 。 但氧化钙会使玻璃产生结晶 的倾向； 高温时 ， 能减低玻璃的粘度 ， 为高速拉引玻璃 带创造有利的条件 。 但玻璃 中的氧化钙含量也不宜太 大， 如大于 l O U 会增加玻璃的脆性 。 在一般玻璃中， 氧化钙 含 量不 超过 1
12、2 5 。 引入 氧化 钙 的原 料 ， 主 要 为： 方解石 、 石灰石 、 碳酸钙 。氧化镁能提高玻璃 的化 学稳定性和机械强度 ， 并能降低玻璃 的结晶倾 向。如 以氧化镁代替氧化钙 ，则能降低晶体的消失温度 ， 降 低玻璃的失透倾向和结 晶速度 ， 而且对提高玻璃 的热 稳定性也有 良好的影响。 氧化镁对玻璃的粘度有复杂 的作用 ， 当温度高于 1 2 0 0 C时， 会使玻璃液的粘度降 低 ， 而在 1 2 0 0 C 9 0 0 C 之间 ， 又有使玻璃液 的粘度增 加的倾 向， 低于 9 0 0 C 反而使玻璃 的粘度下降。因此 ， 玻璃中的氧化镁含量也不宜太大。 浮法玻璃配合料
13、 中引入 的氧化钙原料主要有 白 云石 、 石灰石和方解石 、 白垩等。由于需要 引入氧化 镁 ，所以又以白云石为主。C a O和 Mg O对玻璃 的熔 化、 成型 、 退火等工艺性能都有重要影响。因此 ， 平板 玻璃对白云石的要求是极为严格的 ， 不仅要求其化学 成分要稳定 ， 即 C a O ( 3 0 5 0 3 ) ， Mg O ( 2 0 0 3 ) ， A l 2 O 3 ( O 3 0 1 ) ， F e 2 O 3 ( O 1 0 0 5 ) ， 而且要求粒度 组成要合理 ， 在其粒度分布上 ， 一般要求分散性越小 越好 ，还要考虑工厂的经济性 ，一般要求： + 3 ra m0
14、 ， 0 6 - 0 2 5 mm5 0 - 7 0 ， - 0 1 mm 5 ， - 0 0 7 5 mm 0 。 白云石的化学成分稳定 、 粒度组成合理， 并不能 说 明其是优质 白云石， 因为 白云石中的氧化铁含量高 低将会直接影响白玻璃的透光率， 造成玻璃质量下降， 同时它会使玻璃着色 ， 使玻璃在窑中表面和深层的温 度差扩大， 就会影响玻璃液的熔融 、 澄清等工序。据有 建筑玻璃与工业玻璃 2 0 1 2 ， 1 1 关测定 F e 2 0 含量为 0 0 8 8 的玻璃液， 池窑表面与池 窑底玻璃温差为 3 5 ，而 F e z 0 。 达到 0 5 1 时玻璃 液 的温差可达 3
15、 8 0 。 如果使玻璃窑底部玻璃原料熔化， 务必提高整个窑中的温度 。这不但对能源消耗、 对窑 体寿命都有一定影响， 而且玻璃液各部分温度不匀， 还 容易使玻璃板面出现波筋等缺陷。 当玻璃的设计成分一 定， 原料 中石英砂 、 硅砂 中 的 含铁 不变 时， 白云石 中含铁 量 的变化 对 玻璃 的含 铁 量 的影 响见 表 5。 表 5 白云石含铁量对玻璃含铁量 的影 响 玻 璃 设 计 Si O2 AI 2 03 Ca O Mg O R2 O 成 分 7 2 O 5 1 1 8 6 8 4 0 5 1 3 8 7 宿 迁砂 石 英砂 0 22 2 0 08 含 铁 量 含 铁量 白云石 含 O 1 6 0 1 4 0 1 2 0 1 O 0 0 8 铁 量变 化 玻 璃 含 0 11 9 0 11 5 0 1 1 1 0 1 07 0 1 03 铁 量变 化 由表 5分析可知，玻璃 中的含铁量除了与硅砂 、 石英砂有关， 白云石的影响也是不小的。其含铁量每 增 加 0 0 2 ， 玻 璃 中 的含 铁量 随之升 高 0 0 0 4 。有 时 我们所用的白云石含铁量高达 O 2 2 ， 这样 的白云石 对于生产 白玻璃来说危害极大。浮法
