玻璃工藝學(xué)[1][127頁(yè)]

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1、第一節(jié) 概述1物質(zhì)的玻璃態(tài)自然界中，物質(zhì)存在著三種聚集狀態(tài)，即氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)。固態(tài)物質(zhì)又有兩種不同的形式存在，即晶體和非晶體（無(wú)定形態(tài)）。玻璃態(tài)屬于無(wú)定形態(tài)，其機(jī)械性質(zhì)類(lèi)似于固體，是具有一定透明度的脆性材料，破碎時(shí)往往有貝殼狀斷面。但從微觀結(jié)構(gòu)看，玻璃態(tài)物質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)呈近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序，因而又有些象液體。從狀態(tài)的角度理解，玻璃是一種介于固體和液體之間的聚集狀態(tài)。對(duì)于“玻璃”的定義，二十世紀(jì)四十年代以來(lái)曾有過(guò)幾種不同的表述。1945年，美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)將玻璃定義為“熔化后，冷卻到固化狀態(tài)而沒(méi)有析晶的無(wú)機(jī)產(chǎn)物”。也有將玻璃定義擴(kuò)展為“物質(zhì)（包括有機(jī)物，無(wú)機(jī)物）經(jīng)過(guò)熔融，在降溫冷卻過(guò)程中因粘度增加

2、而形成的具有固體機(jī)械性質(zhì)的無(wú)定形物體”。我國(guó)的技術(shù)詞典中把“玻璃態(tài)”定義為；從熔體冷卻，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)狀態(tài)。其實(shí)，在上世紀(jì)八十年代，有人提出上述定義是多余的限制。因?yàn)?，無(wú)機(jī)物可以形成玻璃，有機(jī)物也可以形成玻璃，顯然早期的表述并不合適。另外，經(jīng)過(guò)熔融可以形成玻璃，不經(jīng)過(guò)熔融也可以形成玻璃，例如，經(jīng)過(guò)氣相沉積，濺射可得到非晶態(tài)材料，采用溶膠-凝膠法也可以得到非晶態(tài)材料，可見(jiàn)后期的表述也并不妥當(dāng)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已使玻璃的含義有了很大的擴(kuò)展。因此，有人把具有下述四個(gè)通性的物質(zhì)不論其化學(xué)性質(zhì)如何，均稱(chēng)為玻璃。這四個(gè)通性是； （1）各相同性。玻璃的物理性質(zhì)，如熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)

3、電性，折射率等在各個(gè)方向都是一致的。表明物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的隨機(jī)分布和宏觀的均勻狀態(tài)。 （2）介穩(wěn)性。熔體冷卻成玻璃體時(shí)并沒(méi)有處于能量最低的狀態(tài)，仍然有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的傾向，因而，從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，處于介穩(wěn)狀態(tài)。但常溫下玻璃的粘度非常大，自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的速度非常慢，所以，從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)看，它又是非常穩(wěn)定的。 （3）固態(tài)和熔融態(tài)間轉(zhuǎn)化的漸變性和可逆性。 玻璃態(tài)物質(zhì)由熔體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w是在一定溫度區(qū)間（轉(zhuǎn)化溫度范圍）進(jìn)行的，性質(zhì)變化過(guò)程是連續(xù)的和可逆的，它與結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。（4）性質(zhì)隨成分變化的連續(xù)性和漸變性。在玻璃形成范圍內(nèi)，玻璃的性質(zhì)隨成分發(fā)生連續(xù)的逐漸的變化。例如，在R2O-SiO2系

4、統(tǒng)中，玻璃的彈性模量隨 Na2O或 K2O 含量的上升而下降，隨Li2O含量的上升而上升。2玻璃的分類(lèi)玻璃的分類(lèi)方式很多，常見(jiàn)的有按組成分，按應(yīng)用分及按性能分等。2.1按組成分類(lèi) 這是一種較嚴(yán)密的分類(lèi)方法，其特點(diǎn)是從名稱(chēng)上直接反映了玻璃的主要和大概的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)范圍。按組成可將玻璃分為元素玻璃，氧化物玻璃和非氧化物玻璃三大類(lèi)；元素玻璃 指由單一元素構(gòu)成的玻璃，如硫玻璃，硒玻璃等。氧化物玻璃 指借助氧橋形成聚合結(jié)構(gòu)的玻璃，如硅酸鹽玻璃，硼酸鹽玻璃，磷酸鹽玻璃等。它包含了當(dāng)前已了解的大部分玻璃品種，這類(lèi)玻璃在實(shí)際應(yīng)用和理論研究上最為重要。非氧化物玻璃 當(dāng)前這類(lèi)玻璃主要有兩類(lèi)。一類(lèi)是鹵化物玻璃，玻璃結(jié)

5、構(gòu)中連接橋是鹵族元素。研究較多的是氟化物玻璃（如BeF2玻璃,NaF-BeF2玻璃）和氯化物玻璃（如ZnCl2玻璃,ThCl4-NaCl-KCl玻璃）;另一類(lèi)是硫族化合物玻璃，玻璃結(jié)構(gòu)中的連接橋是第六族元素中除氧以外的其它各元素。例如，硫化物玻璃，硒化物玻璃等。對(duì)于氧化物玻璃中的硅酸鹽玻璃，可按化學(xué)組成再進(jìn)一步細(xì)分； （1）鈉玻璃（又名鈉鈣玻璃或普通玻璃）鈉鈣硅酸鹽玻璃是生產(chǎn)歷史最悠久的玻璃系統(tǒng)，也是當(dāng)今產(chǎn)量最高，用途最廣的一類(lèi)玻璃。我們?nèi)粘Ｉ钪兴?jiàn)到的玻璃制品。如建筑裝飾用的窗玻璃，板玻璃，玻璃纖維制品乃至食品藥物包裝用的瓶罐和日用器皿，絕大部分都是鈉鈣硅酸鹽玻璃。它的產(chǎn)量估計(jì)占玻璃總產(chǎn)量

6、的90%以上。這類(lèi)玻璃是人類(lèi)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)活動(dòng)中認(rèn)識(shí)，創(chuàng)造，發(fā)展出來(lái)的。早在其基本理論開(kāi)始發(fā)展之前，在制造技術(shù)上已取得了輝煌的成就。生產(chǎn)鈉鈣硅酸鹽玻璃的主要原料是硅砂，石灰石，純堿。由于古代化學(xué)知識(shí)不足而且只有天然原料，單憑經(jīng)驗(yàn)選取原料和配料，難免帶入各種天然雜質(zhì)，如Al2O3,Fe2O3,MgO,K2O等。歐洲工業(yè)革命以后，由于化學(xué)知識(shí)的積累，曾一度追求使用高純?cè)?，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，一定量的雜質(zhì)，特別是Al2O3,MgO,K2O,B2O3等不但對(duì)生產(chǎn)無(wú)害，反而能改善玻璃的許多生產(chǎn)工藝性質(zhì)和實(shí)用性質(zhì)。在鈉鈣硅酸鹽玻璃成分的變化上經(jīng)歷了由復(fù)雜到簡(jiǎn)單，又從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程。典型的鈉鈣硅玻璃的化學(xué)

7、成分見(jiàn)下表； 鈉鈣硅玻璃化學(xué)成分表名 稱(chēng)SiO2Al2O3Fe2O3Ca OMg O(KNa)2O平板玻璃72.0-72.21.3-1.50.178.2-8.92.9-4.013.4-14.6器皿玻璃72.01.99.61.514.6瓶罐玻璃70.0-74.01.5-2.51.0-1.310.0-13.013.0-16.0 （2）鉀玻璃（又名硬玻璃）以K2O代替鈉玻璃中的部分Na2O，適當(dāng)提高SiO2含量，玻璃質(zhì)硬且有光澤，其他性能也比鈉玻璃好。多用于制造化學(xué)儀器，用具和一些高級(jí)玻璃制品。 （3）鈣鎂鋁硅玻璃以MgO代替鈉玻璃中的部分堿金屬和堿土金屬氧化物,以Al2O3代替部分SiO2而制成，

8、組成為SiO2 60.5( wt %),Al2O3 21.4,CaO 8.7,MgO 5.8,F 1.5和Na2O 0.6的耐熱玻璃，熱膨脹系數(shù)為410 7/，由于其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，在工業(yè)上可用以制造耐熱與耐侵蝕的管子，玻璃纖維，以及電氣上用的制品。 （4）鉛玻璃（又名鉛鉀玻璃，重玻璃，或晶質(zhì)玻璃）由PbO,K2O和少量SiO2組成，由于PbO的特殊性質(zhì)，通過(guò)合理的組分調(diào)節(jié)，可以使玻璃具有折射率高，色散高，比重大，透明度好，光澤好，硬度低等特性，可大量應(yīng)用于光學(xué)玻璃，電真空玻璃及鉛晶質(zhì)玻璃等方面。燧石光學(xué)玻璃 PbO2含量達(dá)4079wt%，是光學(xué)玻璃的重要分支之一，具有高折射率（nD為1。61

9、。9），高色散（ 為2236）的特性。鉛玻璃 PbO含量為530%，料性長(zhǎng)，不易析晶，適合于各種成型方法，電絕緣性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，是一類(lèi)優(yōu)良的電真空玻璃。鉛晶質(zhì)玻璃 比一般器皿玻璃含有較多的PbO，透明度高，光澤好，硬度低，易于磨，刻，適宜于制造高級(jí)藝術(shù)品和餐具等。按含量不同，分為低鉛晶質(zhì)玻璃，中鉛晶質(zhì)玻璃和高鉛晶質(zhì)玻璃，其成分如下； 鉛晶質(zhì)玻璃成分表名稱(chēng)PbO含量wt% 玻璃成分wt%SiO2Al2O3PbOCaOK2ONa2O低鉛晶質(zhì)玻璃3052.333.813.9 （5）硼硅玻璃（又名耐熱玻璃）由B2O3,SiO2及少量MgO組成，具有較好的光澤和透明度，較高的耐熱性，絕緣性，化學(xué)穩(wěn)定

10、性和力學(xué)性能，可用于制造高級(jí)化學(xué)儀器和絕緣材料。 （6）石英玻璃由純SiO2制成，具有優(yōu)良的熱學(xué)性能，光學(xué)性能 和化學(xué)穩(wěn)定性，具有極高的力學(xué)性能，并能透過(guò)紫外線，可用于制造耐高溫儀器及殺菌燈等特殊用途的儀器和設(shè)備。2.2按應(yīng)用分類(lèi)按玻璃用途分類(lèi)是日常生活中普遍采用的一種方法，通?？煞譃槿缦聨最?lèi)；建筑玻璃： 包括平板玻璃，磨光玻璃，夾層玻璃，中空玻璃等；日用玻璃：包括瓶罐玻璃，器皿玻璃，藥用玻璃，工藝美術(shù)玻璃等。儀器玻璃：包括高鋁玻璃（Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%-35%，用于燃燒管，高壓水銀燈，鍋爐水表等），高硅氧玻璃（SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96%，用以代替石英玻璃制作玻璃儀器），高硼硅玻璃（用

11、于耐熱玻璃儀器，化工反應(yīng)器，管道，泵等距離等）。光學(xué)玻璃：包括無(wú)色光學(xué)玻璃，用于顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡，照相機(jī)，電視機(jī)及各種光學(xué)儀器；有色光學(xué)玻璃，用于各種濾光片，信號(hào)燈，彩色攝影機(jī)及各種儀器顯示器。也還包括眼鏡玻璃，變色玻璃等。電真空玻璃：包括石英玻璃，鎢組玻璃，鉬組玻璃，鉑組玻璃，中間玻璃，焊接玻璃等，主要用于電子工業(yè)，制造玻殼，芯柱，排氣管，或作為玻璃封接材料。對(duì)于建筑玻璃，按其用途可細(xì)分為以下五類(lèi)；（1） 平板玻璃主要利用其透光性和透視性，用作建筑物的門(mén)窗，櫥窗及屏風(fēng)等。這一類(lèi)玻璃包括普通平板玻璃，磨砂玻璃，磨光玻璃，浮法平板玻璃和花紋平板玻璃。（2） 飾面玻璃主要利用其表面色彩圖案花紋及光學(xué)

12、效果等特性，用于建筑物的立面裝飾和地坪裝飾。這一類(lèi)玻璃有；輻射玻璃，釉面玻璃，鏡面玻璃，拼花玻璃，水晶玻璃，彩色玻璃和礦渣微晶玻璃等。（3） 安全玻璃主要利用其高強(qiáng)度，抗沖擊及破碎后無(wú)傷人危險(xiǎn)等特性，用于裝飾建筑物安全門(mén)窗，陽(yáng)臺(tái)走廓，采光天棚，玻璃幕墻等。主要種類(lèi)為；鋼化玻璃，夾絲玻璃，夾層玻璃等。（4） 功能玻璃具有吸熱或反射熱，吸收或反射紫外線，光控或電控變色等特性，多用于高級(jí)建筑物的門(mén)窗，櫥窗等，也用于玻璃幕墻。主要品種有；吸熱玻璃，熱反射玻璃，低輻射玻璃，選擇吸收玻璃，防紫外線玻璃，光致變色玻璃，中空玻璃，電致變色玻璃，等。（5） 玻璃磚主要用于屋面和墻面裝飾，該類(lèi)產(chǎn)品包括；特厚玻璃，

13、玻璃空心磚，玻璃錦磚，泡沫磚等。2.3按性能分類(lèi)這種方法一般用于一些專(zhuān)門(mén)用途的玻璃，其名稱(chēng)反映了玻璃所具有的特性。例如；按光學(xué)特性：光敏玻璃，聲光玻璃，光色玻璃，高折射率玻璃，低色散玻璃，反射玻璃，半透過(guò)玻璃。按熱學(xué)特性：熱敏玻璃，隔熱玻璃，耐高溫玻璃，低膨脹玻璃。按電學(xué)特性：高絕緣玻璃，導(dǎo)電玻璃，半導(dǎo)體玻璃，高介電性玻璃，超導(dǎo)玻璃。力學(xué)性能：高強(qiáng)度玻璃，耐磨玻璃。化學(xué)穩(wěn)定性：耐酸玻璃，耐堿玻璃。3玻璃的形成方法為了把物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)，無(wú)論起始狀態(tài)是氣體，液體還是固體，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是原子在低溫時(shí)難以運(yùn)動(dòng)，從而使它沒(méi)有足夠的時(shí)間完成規(guī)則排列。從不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)向玻璃轉(zhuǎn)變的角度來(lái)分類(lèi)，玻璃的形成

14、方法有；3.1熔體冷卻法用熔體冷卻法制作玻璃態(tài)物質(zhì)其遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)是用加熱熔化的方法獲得的。至于能否保持其遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)，取決于熔體達(dá)到過(guò)冷狀態(tài)的傾向大小，即取決于熔點(diǎn)以下熔體過(guò)冷而不致引起成核和結(jié)晶的能力。顯然，只有那些過(guò)冷程度很大而不析晶的液體才可能成為玻璃。傳統(tǒng)熔體冷卻方法是將玻璃原料加熱，熔融，澄清，均化，透明均質(zhì)的熔體，然后在常規(guī)條件下冷卻面成固態(tài)玻璃物質(zhì)，由于不需要復(fù)雜的制冷設(shè)備。世界上極大部分玻璃產(chǎn)品都是通過(guò)這種方法生產(chǎn)的。某些金屬，合金及一些離子化合物，雖在高溫下能形成熔體，但用常規(guī)方法冷卻時(shí)，很容易析晶而不能制成玻璃。但隨著熔體冷卻技術(shù)的進(jìn)步，已有可能使它們?cè)诳焖倮鋮s過(guò)程中因來(lái)不

15、及析晶而成為玻璃體。例如，利用離心力將熔融金屬液噴射到冷卻的金屬板面上，其冷卻速度為傳統(tǒng)熔體冷卻速度的20-30倍；如將金屬液滴放入快速運(yùn)動(dòng)的活塞與銅墊之間，被壓制成幾十微米厚的薄片因銅的快速傳熱而成為玻璃體，其冷卻速度為傳統(tǒng)熔體冷卻速度的2到3個(gè)數(shù)量級(jí)倍；如將金屬液滴甩到兩個(gè)轉(zhuǎn)鼓之間，冷卻速度可達(dá)105-107/秒，可軋制成厚度為20-1微米的非晶態(tài)金屬帶，這種方法稱(chēng)之為非晶態(tài)合金薄膜離心急冷法。玻璃態(tài)金屬具有很高的強(qiáng)度，硬度，電阻，磁性和比熱。其性能指標(biāo)比現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)牌號(hào)鋼要高得多。這些材料在儀器儀表制造，無(wú)線電工程及其他領(lǐng)域得到了應(yīng)用。3.2氣相沉積法無(wú)機(jī)玻璃和金屬玻璃主要是通過(guò)熔冷卻來(lái)制

16、取的，但無(wú)機(jī)玻璃也可以通過(guò)氣相來(lái)制造。例如，可以應(yīng)用內(nèi)部氣相沉積法制造光通訊用的石英玻璃纖維，將SiCl4和GeCl4的混合氣體通入石英玻璃管內(nèi)，使它們?cè)跉庀酄顟B(tài)下氧化并分解，形成非晶態(tài)SiO2.GeO2后凝聚在玻璃管的內(nèi)壁。又例如，制造反射望遠(yuǎn)鏡鏡頭時(shí)所使用的TiO2-SiO2系低膨脹玻璃，也是通過(guò)氣相反應(yīng)的方法制造的，用火焰將TiCl4-SiCl4的混合氣體加熱到1800左右，使之氧化并分解，形成的TiO2-SiO2微細(xì)粒子粘附到接收臺(tái)架上，經(jīng)收集并加熱燒結(jié)成玻璃。通過(guò)氣相制作玻璃態(tài)的方法有：真空蒸發(fā)法 少量樣品在真空條件下通過(guò)加熱或電子束轟擊，蒸發(fā)成氣相，然后使之在冷卻的襯底上冷凝成無(wú)定

17、形玻璃態(tài)膜。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)污染，可用以制取As2S3膜,Si3N4膜等。陰極濺射法 金屬或氧化物靶受陰極電子或惰性氣體原子或離子束的轟擊后，濺射到襯底上，經(jīng)冷卻而成無(wú)定形材料。近年來(lái)，在此基礎(chǔ)上又發(fā)展了一種反應(yīng)濺射法，即使濺射到基板上的材料與氧化進(jìn)行反應(yīng)形成氧化物無(wú)定形薄膜（如PbO-TeO2膜，PbO-SiO2膜等）。濺射法粒子的能量（10eV）比真空蒸發(fā)法的能量（0。1eV）高，故膜層附著力強(qiáng)，致密度高，適用于不易蒸發(fā)的材料，其缺點(diǎn)效率不夠高?；瘜W(xué)氣相沉積法 (CVD)氣態(tài)物質(zhì)在固體表面發(fā)生反應(yīng)后，仍然以遠(yuǎn)程無(wú)序的狀態(tài)凝結(jié)在固體材料的表面，當(dāng)然，反應(yīng)必須發(fā)生在固體表面或表面附近。應(yīng)用這

18、種方法的條件是；反應(yīng)劑在室溫下或不太高的溫度下呈氣態(tài)或蒸汽壓較高，且純度較高，能形成所需要的沉積層而其他反應(yīng)產(chǎn)物易于揮發(fā)。在工藝上，要求重現(xiàn)性好，成本低。用CVD法制備的涂層粘附性好，內(nèi)應(yīng)力小，均勻性好。已用于制備多種玻璃態(tài)材料，如；半導(dǎo)體工業(yè)用的Si3N4絕緣材料，Si3N4-C, Si3N4-AlN復(fù)合導(dǎo)電材料，用于硼擴(kuò)散源的BN以及具有導(dǎo)電性，化學(xué)穩(wěn)定性，且質(zhì)地堅(jiān)硬的玻璃態(tài)硼化物(如Ti-B,Al-B,Zr-B等)。3.3晶體能量泵入法輻照法 是利用高速中子束或粒子束轟擊晶體材料表面而使其無(wú)定形化的一種方法。其過(guò)程為SiO2（晶體）中子轟擊SiO2（玻璃）.由于中子或粒子把很大的能量傳遞

19、給晶體中的原子，使原子離開(kāi)它在晶格中的平衡位置進(jìn)入空隙，或因發(fā)生碰撞而形成缺陷，導(dǎo)致晶格中原子間距和化學(xué)鍵角均發(fā)生變化，造成向結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程無(wú)序的轉(zhuǎn)化而形成玻璃態(tài)。沖擊波法 用爆炸法或夾板對(duì)晶體物質(zhì)施以沖擊波，在極大的壓力和隨之而來(lái)的高溫作用下，轉(zhuǎn)變成玻璃態(tài)。例如，石英晶體在壓強(qiáng)大于3。61010Pa的沖擊波作用成了玻璃態(tài)；又如晶態(tài)白磷在250下，壓力大于7108Pa時(shí)形成玻璃態(tài)磷.離子注入法 用高能量的離子束（幾十電子伏到幾十萬(wàn)電子伏）轟擊晶體表面，當(dāng)注入離子達(dá)到一定劑量時(shí)（一般不小于10%），可使基體表面非晶體化。這是由于離子注入時(shí)產(chǎn)生的熱峰作用和轟擊時(shí)產(chǎn)生的極高壓力密度和位錯(cuò)密度，使基體表面呈

20、遠(yuǎn)程無(wú)序狀態(tài)。用這種方法可制備多種玻璃態(tài)合金系統(tǒng)，如Fe ,Co ,Ni 系統(tǒng)，B,P系統(tǒng)等。3.4固相熱分解法用固相熱分解也可制得非晶態(tài)材料，但在實(shí)際應(yīng)用中有重要意義的材料只有玻璃碳，它是由酚醛樹(shù)脂和糠醇經(jīng)加熱碳化而成的。加熱至400-800時(shí)，氣孔表面積增大，質(zhì)量，體積減小，在800-1200時(shí)，氣孔相繼消失，變成有玻璃狀外觀的無(wú)氣孔玻璃碳。3.5溶膠-凝膠法（S-G）溶膠-凝膠法也稱(chēng)溶液低溫合成法，用于制備玻璃只有幾十年的歷史。其原理是將有適當(dāng)組成的液態(tài)金屬有機(jī)化合物（金屬醇鹽）通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和縮聚作用生成凝膠，經(jīng)加熱脫水后燒結(jié)形成玻璃材料。目前已能用溶膠-凝膠法成功地制備塊狀，薄膜狀，纖

21、維狀以及中空球狀玻璃材料。與熔體冷卻法相比，溶膠-凝膠法的優(yōu)點(diǎn)是：（1） 作為原料的醇鹽易于提純，產(chǎn)品純度高。（2） 原料可在分子級(jí)水平上加以混合，均勻性高。（3） 熱處理溫度低，節(jié)省能源，減少了揮發(fā)損失和污染。（4） 能制取高粘度，易分相，易析晶的玻璃材料。溶膠-凝膠法的缺點(diǎn)是原料成本高，干燥和燒結(jié)時(shí)易開(kāi)裂。綜上所述，雖然玻璃形成的方法很多，新的方法不斷產(chǎn)生，但熔體冷卻中的傳統(tǒng)熔體冷卻工藝仍然是大量生產(chǎn)玻璃的主要工藝。附：平板玻璃發(fā)展簡(jiǎn)史大型平板玻璃的生產(chǎn)始于明清之際，生產(chǎn)技術(shù)是由西歐傳入的，最早在廣州，以后在四川，北京生產(chǎn)。1922年，比利時(shí)在秦皇島建設(shè)耀華玻璃廠，于1924年建成投產(chǎn)，日

22、產(chǎn)約400-500標(biāo)箱。同年，日本在大連建設(shè)玻璃廠，于第二年投產(chǎn)。之后，日本又?jǐn)U建沈陽(yáng)玻璃廠。1945年，蘇聯(lián)紅軍進(jìn)入大連后，大連玻璃廠于1947年恢復(fù)了生產(chǎn)。秦皇島耀華玻璃廠和沈陽(yáng)玻璃廠于1949年3月相繼恢復(fù)了生產(chǎn)。1949年，我國(guó)平板玻璃產(chǎn)量不足100萬(wàn)重（？）箱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了需要。經(jīng)過(guò)10年的努力，1960年我國(guó)平板玻璃的產(chǎn)量達(dá)500多萬(wàn)重箱。改革開(kāi)放以后，平板玻璃產(chǎn)量更快地得到了增長(zhǎng)，見(jiàn)下表； 平板玻璃產(chǎn)量增長(zhǎng)表年代1949196019771978198019901994產(chǎn)量（萬(wàn)重箱）1005001480178424668066115001990年我國(guó)平板玻璃產(chǎn)量8066萬(wàn)重箱（約4

23、00萬(wàn)噸），已躍居世界首位。在產(chǎn)量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，我國(guó)平板玻璃的裝備水平不斷提高，玻璃品種不斷增加，一大批玻璃專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員迅速成長(zhǎng). 第二節(jié) 玻璃原料 組成玻璃的各種氧化物，在配料時(shí)所使用的不是純氧化物，而多半使用含有這些氧化物成分的天然礦物原料。根據(jù)各種原料在玻璃中的作用，將它們分成主要原料和輔助原料兩大類(lèi)。 一 主要原料根據(jù)引入氧化物性質(zhì)的不同，將主要原料分為酸性氧化物原料，堿金屬氧化物原料和堿土金屬氧化物原料三類(lèi)。1酸性氧化物原料11引入SiO2的原料 SiO2在玻璃中的含量很高，一般為50-80%，在普通瓶罐，器皿玻璃，平板玻璃中，含量在70-75%;在石英玻璃中高達(dá)98%以上。SiO

24、2在玻璃中構(gòu)成骨架，賦予玻璃良好的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，透明性，較高的軟化溫度，硬度和機(jī)械強(qiáng)度。但含量增大時(shí)，熔融溫度升高,玻璃液粘度增大。 含SiO2的原料在自然界分布極廣，但適用于玻璃工業(yè)生產(chǎn)的并不多。常用的有優(yōu)質(zhì)硅砂，砂巖，石英巖等。 硅砂,又稱(chēng)石英砂，主要由石英顆粒組成，質(zhì)地純凈的硅砂為白色，一般硅砂因含有鐵的氧化物和有機(jī)質(zhì)，多呈淡黃色，淺灰色或紅褐色。 硅砂的主要成分是SiO2，并含少量Al2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO,以及Fe2O3,Cr2O3,TiO2等著色氧化物。Fe2O3是有害成分，使玻璃著色而影響透明度。熔制瓶罐，器皿玻璃時(shí)，硅砂中Fe2O3含量不允許超

25、過(guò)0.120.15%；熔制光學(xué)玻璃時(shí)，不允許超過(guò)0.012-0.016%。Cr2O3的著色能力比Fe2O3強(qiáng)3050倍，使玻璃呈綠色。TiO2使玻璃著成黃色，與Fe2O3同時(shí)存在時(shí)，玻璃呈黃褐色。在生產(chǎn)無(wú)色玻璃制品時(shí)，要嚴(yán)格控制著色氧化物的含量。 硅砂的顆粒組成對(duì)原料制備，玻璃熔制，蓄熱室的正常工作有重要影響，是評(píng)價(jià)硅砂質(zhì)量的重要指標(biāo)。硅砂粒徑應(yīng)在0.150.8毫米之間，其中0.250.50毫米的顆粒應(yīng)不少于90%，0.1毫米以下的不超過(guò)5%。顆粒太大，會(huì)使熔化困難，甚至產(chǎn)生末熔的結(jié)石；顆粒太小，會(huì)在配合料投入熔窯時(shí)被煙氣帶進(jìn)蓄熱室，堵塞格子磚通道，而且由于細(xì)小砂粒的損失（其鐵鋁含量相對(duì)較高）

26、，造成配合料組成不勻，導(dǎo)致玻璃缺陷的產(chǎn)生。硅砂的礦物組成：硅砂中伴生礦物的種類(lèi)及含量對(duì)確定礦源和選擇原料的精選方式有直接關(guān)系。常見(jiàn)伴生礦物如長(zhǎng)石，高嶺土，白云石，方解石等對(duì)玻璃無(wú)害。但赤鐵礦(Fe2O3)，磁鐵礦(Fe2O3FeO)，鈦鐵礦(Fe2O3TiO2)等使玻璃著色。有些重礦物如鉻鐵礦(Fe2O3Cr2O30)，鉻鋅尖晶石(FeOCr2O3MgO)，鋯英石(ZrO2SiO2)，角閃石，電氣石等，由于它們的熔點(diǎn)高，常在玻璃中形成黑點(diǎn)和疙瘩。砂巖 是由石英顆粒和粘性物質(zhì)在高壓下膠結(jié)而成的堅(jiān)實(shí)致密的巖石?？煞譃檎惩临|(zhì)砂巖（含Al2O3較多），長(zhǎng)石質(zhì)砂巖（含K2O較多）和鈣質(zhì)砂巖（含Ca O較

27、多）。砂巖多呈淡黃色，淡紅色，鐵染嚴(yán)重時(shí)呈紅色。石英巖 又稱(chēng)硅質(zhì)砂巖。它所含的鐵，鋁氧化物比砂巖少，硬度大，不易粉碎。只有生產(chǎn)高級(jí)玻璃制品時(shí)才采用石英巖。水晶 在制造石英玻璃時(shí)才使用。硅質(zhì)原料的成分范圍見(jiàn)下表： 硅質(zhì)原料成分范圍表名 稱(chēng)SiO2Al2O3Fe2O3Ca OMg OR2O硅 砂90-981-50.1-0.20.1-10-0.21-3砂 巖95-990.3-0.50.1-0.30.05-0.10.1-0.150.2-1.5石 英98-990.18-1.0?0.03-0.10.24-0.50-0.05水 晶99.90.0250.0020.003痕量0.01312引入B2O3的原料氧化

28、硼在玻璃中也起玻璃骨架的作用，能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性。B2O3在玻璃中的含量，一般不大于14%。當(dāng)玻璃成分中引入0.6%-1.5%的氧化硼時(shí)，即能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的熔化溫度。氧化硼還能改善玻璃的成型性能。引入氧化硼的原料有硼酸，硼砂和含硼礦物。硼酸（H3BO3）是比重為1.435的白色鱗片狀晶體，微有光澤，觸之有脂肪感，易溶于水，加熱時(shí)易隨水分的蒸發(fā)面揮發(fā)。溫度高于70時(shí)部分失水而轉(zhuǎn)為偏硼酸（HBO2）。對(duì)硼酸的質(zhì)量要求(wt %)是；H3BO399, Fe2O30.01, SO-2435, Fe2O30.01, SO-2416, Fe2O3 12. 高嶺土

29、又稱(chēng)粘土（Al2O3 2SiO2 2H2O）,其組成范圍為（%）；SiO2 40- 60 , Al2O3 30-40, Fe2O3 0.15-0.45 ,Ca O 0.15-0.8 ,Mg O 0.05-0.5 ,R2O 0.1-1.35 高嶺土中所含的SiO2和Al2O3均為難熔氧化物，使用前應(yīng)進(jìn)行細(xì)磨，高嶺土往往含鐵較高，制造無(wú)堿玻璃和儀器玻璃時(shí)，必須選用較純的高嶺土。對(duì)高嶺土的質(zhì)量要求是（%）；Al2O3 30，F(xiàn)e2O3 98,NaCl1, Na2SO4 0.1,Fe2O3 85,NaCl2, CaSO44, Fe2O30.3,H2O50 ，F(xiàn)e2O320, Ca O32 Fe2O30

30、.15。菱鎂礦（MgCO3）又稱(chēng)菱苦土，外觀為白色，淡紅色，肉紅色。雖Fe2O3含量較高，但用量少，對(duì)玻璃著色影響不大。其成分為（%）；SiO2 1，Al2O3 0.3，F(xiàn)e2O3 0.3，Ca O 1.5，Mg O 46.5。33引入BaO的原料BaO在玻璃中的作用與CaO,MgO相似，能增大玻璃的強(qiáng)度，光澤及化學(xué)穩(wěn)定性。一般用量在8%-9%。含量過(guò)高，會(huì)使玻璃的熔制非常困難。在瓶罐玻璃與平板玻璃中，常以BaSO4引入0.5%-1%的BaO，作為助熔劑和澄清劑。BaO對(duì)耐火材料的侵蝕較為嚴(yán)重。引入BaO的原料有碳酸鋇，硫酸鋇，硝酸鋇等。碳酸鋇（BaCO3），又稱(chēng)毒晶石，是黃色或綠色的礦物，比

31、重為4.2-4.3。天然礦物含雜質(zhì)較多,所以常采用工業(yè)碳酸鋇作原料 （外觀呈白色）。高溫下BaCO3分解激烈，放出CO2，使玻璃液迅速澄清。對(duì)碳酸鋇的質(zhì)量要求是(%)；BaCO397,Fe2O30.1,酸不溶物3。硫酸鋇(BaSO4)又稱(chēng)重晶石，是比重為4.5的白色晶體，其分解溫度較高（1580），應(yīng)加入煤粉以加速其分解，所以用量不宜超過(guò)5%。不足部分BaO可由BaCO3引入。天然重晶石常含石英，粘土，鐵的氧化物等雜質(zhì)，不能用作優(yōu)質(zhì)玻璃制品的原料。對(duì)重晶石的質(zhì)量要求是（%）；BaSO495,SiO21.5,Fe2O396，不含鉛，銅，鐵的氧化物，水溶性鹽1.5，水分0.1，酸不溶物0.25。菱

32、鋅礦 是比重為4.4，硬度為5的礦物原料，價(jià)格便宜，選礦后即可使用。3.5引入PbO的原料PbO能降低玻璃液粘度，利于玻璃熔化，并使玻璃料性增長(zhǎng)。熔制時(shí)，易受還原氣氛影響，對(duì)耐火材料侵蝕較大。PbO使玻璃質(zhì)軟而易于冷加工，并使玻璃折射率增大，光澤度提高。主要用以生產(chǎn)光學(xué)玻璃，晶質(zhì)玻璃和人造寶石。引入PbO的原料有鉛丹和密陀僧。鉛丹（Pb3O4）,是明亮的黃色到紅色的粉末狀料，故又稱(chēng)之為紅丹。加熱時(shí)，顏色變深，當(dāng)溫度高于600時(shí)，紅丹釋出氧氣，在還原氣氛下易被還原成金屬鉛。密陀僧（PbO），是黃色粉末，又稱(chēng)黃丹，由于它的含氧量少，易被還原，故一般不用。 紅丹與黃丹是有毒原料，使用時(shí)要注意安全。二

33、 輔助原料在玻璃生產(chǎn)中，起加速玻璃熔制，改善玻璃某種性能的原料，稱(chēng)為玻璃的輔助原料，根據(jù)它們?cè)诓Ａе械淖饔茫梢苑譃橹蹌?，澄清劑，氧化劑和還原劑，著色劑，脫色劑和乳濁劑。1助熔劑 凡在玻璃配方中加入量不多，而能大大加快熔制速度的原料，稱(chēng)為助熔劑，如硝酸鈉，硝酸鉀，螢石等。1.1硝酸鈉，硝酸鉀硝酸鈉(NaNO3)又稱(chēng)智利硝，硝酸鉀(KNO3)又稱(chēng)硝石，它們的融化溫度為310-336，加熱到400就分解，在較低的溫度下與SiO2發(fā)生作用，從而加快了玻璃的熔制過(guò)程。在高溫下，硝酸鈉，硝酸鉀對(duì)耐火材料的侵蝕比較嚴(yán)重，所以用量不能太多，一般引入相當(dāng)于玻璃中的Na2O(K2O)含量的10%-15%。Na

34、NO3,KNO3同時(shí)又是一種澄清劑，在熔制過(guò)程中受熱分解放出氧氣，并能降低玻璃液的粘度，促進(jìn)了玻璃的澄清和均化。這兩種原料都是強(qiáng)氧化劑，受熱能放出氧氣，所以最好用密閉容器裝，存放在干燥，陰涼之處，不要和易燃物放在一起。1.2螢石 這是一種天然礦物，比重2.9-3.2，具有白，綠，藍(lán)紫多色透明的特征，主要成分為CaF2，能顯著地加速玻璃熔制。加入1%螢石，能使玻璃的熔化溫度下降50-60，而在保持熔制溫度不變的情況下，可使熔化率提高10%-15%。但螢石又是一種乳濁劑，并會(huì)嚴(yán)重侵蝕耐火材料，因而加入量應(yīng)控制在0.5%-1%。2澄清劑在玻璃熔制過(guò)程中受熱分解放出氣體，促進(jìn)玻璃液的澄清和均化的原料，

35、叫做澄清劑。2.1氧化砷 ，氧化銻氧化砷(As2O3)又稱(chēng)白砒，比重3.7-4，一般為白色結(jié)晶粉末或無(wú)定形的玻璃狀物質(zhì)，是最常用的澄清劑。單獨(dú)使用時(shí)將升華揮發(fā)，僅起鼓泡作用。它常與硝酸鹽配合使用，其原因是； 2NaNO3=2NaNO2+O2 As2O3+O2=As2O5當(dāng)熔制溫度不高時(shí)，白砒與硝酸鹽分解放出的氧氣反應(yīng)生成As2O5，當(dāng)溫度高于1200時(shí)，As2O5分解放出氧氣，產(chǎn)生澄清作用。氧化砷的用量一般為配合料量的0。2%-0。6%，硝酸鹽的用量為氧化砷量的4-8倍。氧化砷作澄清劑時(shí)，將會(huì)有部分轉(zhuǎn)入玻璃液內(nèi)，在燈工加工時(shí)的還原氣氛中它易被還原成砷而使玻璃變黑。粉狀或蒸汽狀的氧化砷都是有毒物

36、質(zhì)，因此，在保存和使用中要嚴(yán)防中毒。氧化銻（Sb2O3）是比重為5。1的白色結(jié)晶粉末，其澄清機(jī)理與氧化砷相同，也必須與硝酸鹽配合使用，但其揮發(fā)較小.由于其比重大，對(duì)鉛玻璃的澄清尤為有效。2.2硫酸鹽鉀，鈉，鈣，鎂，鋇，鉛的硫酸鹽都可作為澄清劑，其中以硫酸鈉應(yīng)用最廣泛。硫酸鈉（Na2SO4）高溫時(shí)分解，放出大量的二氧化硫氣體，起高溫澄清的作用，其用量為配合料的0.7%-1.2%為宜。2.3氟化物主要有螢石（CaF2）和氟硅酸鈉（Na3SiF6）。氟硅酸鈉是化工產(chǎn)品，系黃色有毒粉末。螢石與SiO2反應(yīng)生成SiF4氣體,產(chǎn)生澄清作用，引入量一般為CaO的2%-4%。在熔制過(guò)程中，部分氟將成為HF，S

37、iF4，NaF，它們的毒性比SO2大，氟化物能在人體中富集，使用時(shí)必須注意對(duì)大氣的污染。3氧化劑和還原劑在玻璃熔制時(shí)，能釋放出氧氣的物質(zhì)稱(chēng)為氧化劑。反之，稱(chēng)為還原劑。屬于氧化劑的原料主要有硝酸鹽（硝酸鉀，硝酸鈉，硝酸鋇），氧化鈰，五氧化二砷，五氧化二銻。屬于還原劑的有碳（煤粉，焦炭粉，木屑），酒石酸鉀(KHC4H4O6)，氧化錫(SnO2)，二氯化錫(SnCl2.2H2O)，金屬銻粉，酒石酸(C4H6O6)等。4著色劑加入配合料中經(jīng)過(guò)熔制后能使玻璃呈現(xiàn)一定顏色的物質(zhì)，稱(chēng)為著色劑。玻璃中的著色劑能對(duì)投射到玻璃上的白光進(jìn)行選擇性的吸收，從而改變了透過(guò)玻璃光線的光譜組成，使玻璃顯示出各種顏色。顯色的

38、強(qiáng)弱，與著色劑的種類(lèi)及數(shù)量有關(guān)，也與工藝制度有關(guān)。根據(jù)著色劑在玻璃中的狀態(tài)，可把著色劑分為離子著色劑和膠體著色劑兩類(lèi)。4.1離子著色劑鐵化合物 常用原料有紅粉(Fe2O3)以及硫酸工業(yè)的副產(chǎn)品Fe2(SO4)3，還有赤鐵礦，褐鐵礦，菱鐵礦等天然礦物。鐵在玻璃中可以不同價(jià)態(tài)存在，一般認(rèn)為，F(xiàn)e+2使玻璃呈蘭綠色，F(xiàn)e+3使玻璃呈黃綠色，當(dāng)Fe+2 ,Fe+3同時(shí)存在時(shí)，因Fe+2 /Fe+3比例不同而使玻璃呈蘭綠到黃綠的不同顏色。鈷化合物 是著色能力最強(qiáng)，性能最穩(wěn)定的化合物，其著色不受熔制條件的影響，氧化鈷的引入量為玻璃量的0.001%-0.01%。當(dāng)玻璃中含有萬(wàn)分之二的鈷化合物時(shí)，就使玻璃呈深

39、蘭色。常用的鈷化合物有綠色的氧化亞鈷，黑色的氧化鈷和灰色的四氧化三鈷，以及碳酸鈷，硝酸鈷等。用氧化鈷著色時(shí)，在配合料中同時(shí)引入適量的氧化硼，氧化鉀，氧化鉛時(shí)，玻璃呈色更純正。鎳化合物 常用的化合物有比重為7。5的灰綠色氧化亞鎳(NiO)，比重為4。8的黑色三氧化二鎳(Ni2O3)，綠色粉末狀的氫氧化鎳Ni(OH)2。NiO的引入量為玻璃量的0.003%-0.03%。鎳化合物使玻璃呈棕色至紫色，因玻璃組成變化而不同。銅化合物 常用原料有紅色結(jié)晶粉末氧化亞銅(Cu2O)，黑色粉末氧化銅(Cu O)和藍(lán)綠色晶體的硫酸銅(CuSO4)。銅在玻璃中因含量和價(jià)態(tài)不同而使玻璃呈現(xiàn)從藍(lán)到綠的不同顏色。Cu O

40、的引入量為玻璃量的1%-2%。 錳化合物 常用的原料有氧化錳(Mn2O3),軟錳礦(MnO2)和高錳酸鉀(KMnO4)。Mn+4使玻璃著成紫色，用量過(guò)多時(shí)呈黑色，以Mn+2存在時(shí)，玻璃呈淡灰色。MnO2常用量為配合料量的3%-5%。用高錳酸鉀作著色劑的優(yōu)點(diǎn)是；質(zhì)純，能溶于水，可采用水溶液配料，易于混合均勻，KMnO4在高溫下能放出氧氣，能保證呈色穩(wěn)定。用二氧化錳和氧化鐵可使玻璃著成深紅褐色。鉻化合物 常用的化合物有鉀或鈉的重鉻酸鹽或鉻酸鹽，而很少用氧化鉻。重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是一種比重為2。7的黃綠色結(jié)晶體，鉻酸鉀(k2CuO4)是比重為2。5的橙紅色晶體。Cr+3著色能力極強(qiáng)，含量為玻

41、璃的千分之一時(shí)，即能使玻璃呈嫩綠色.鈾化合物 常用的化合物有氧化亞鈾(UO2,比重為10.5-10.9），三氧化鈾(UO3,比重5-5.9）和鈾酸鈉(Na2U2O5.3H2O)，均為棕黃色粉末。UO3引入量為配合料的0.5%-2%，U+6使玻璃呈螢光黃綠色。4.2膠體著色劑 主要的膠體著色劑有金，銀，銅，鎘，硒，碲等的化合物。膠體著色對(duì)熔制條件要求較嚴(yán)，玻璃一般都須經(jīng)過(guò)熱處理才能呈色。金的化合物 常用的原料為三氯化金（AuCl3）和硝酸金Au(NO3)3。金的引入量一般為玻璃量的0.001%-0.1%。膠體金使玻璃著成強(qiáng)紫紅色，為使呈色穩(wěn)定，應(yīng)在配合料中引入0.5%-1.5%的二氧化錫。銀的化

42、合物 常用的原料有AgNO3,Ag2CO3,AgCl,Ag2O。銀的加入量為玻璃量的0.05%-0.25%，膠體銀使玻璃呈金黃色，以AgNO3著色時(shí)色澤最為均勻。銀化合物在高溫時(shí)分解，放出氧氣，析出細(xì)分散的金屬銀，配料時(shí)加入二氧化錫，能使色調(diào)更純正。銅的化合物 常用的原料有氧化亞銅和硫酸銅，氧化亞銅的引入量為玻璃量的0.15%-5%。膠體銅使玻璃著成紅色，配合料中加二氧化錫能改善呈色效果。硒的化合物 常用的原料有金屬硒粉（比重為4.26的高溫型紅色粉末或比重為4.8的低溫型黑色粉末）和白色的硒酸鈉(Na2SeO3)粉。硒使玻璃著成玫瑰色至黃紅色。熔制時(shí)，溫度不能太高，氧化氣氛不能太強(qiáng)，否則會(huì)造

43、成硒的揮發(fā)與氧化。硒酸鈉易溶于水，易潮解，有毒性，觸及皮膚能引起灼傷，保存時(shí)應(yīng)注意干燥，使用時(shí)應(yīng)注意安全。鎘的化合物 常用的原料有硫化鎘(CdS)和氧化鎘(CdO)，硫化鎘使玻璃呈黃色(金絲雀色)。在熔制時(shí)，會(huì)發(fā)生下述反應(yīng)； 2 CdS +3O22 CdO +2SO2為防止CdS全部被氧化成CdO，配料時(shí)應(yīng)加入一些硫。當(dāng)硒和硫化鎘同時(shí)引入時(shí)，會(huì)因CdSe/CdS比例的不同而使玻璃呈色從紅至黃產(chǎn)生一系列變化。銻的化合物 在制取銻紅玻璃時(shí)，常在配合料中同時(shí)引入Sb2O3(0.1%-3%),S(0.15%-1.5%),C(0.5%-1.5%)三種原料。5脫色劑玻璃的脫色主要是指減弱鐵化合物對(duì)玻璃著色

44、的影響，以提高玻璃的透明度。在玻璃中，F(xiàn)e+2使玻璃著成藍(lán)綠色，F(xiàn)e+3使玻璃著成黃綠色。從可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)（400-700毫微米）單位吸收指數(shù)看，F(xiàn)e+2為0.079，F(xiàn)e+3為0.007，氧化亞鐵的著色能力要比氧化鐵高10倍左右。實(shí)際上，在玻璃中同時(shí)存在上述兩種氧化物，其著色強(qiáng)度與Fe+2 /Fe+3比值有關(guān)。根據(jù)脫色機(jī)理，鐵化合物的脫色可分為化學(xué)脫色和物理脫色兩類(lèi)?；瘜W(xué)脫色劑 指在玻璃熔制時(shí)，能在低溫或高溫下放出氧氣，使低價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵的物質(zhì)。常用的化學(xué)脫色劑有硝酸鹽，軟錳礦，氧化鈰等。最常用的是硝酸鈉，但其分解溫度低（380），大部分在玻璃形成前已逸出，影響了脫色效果。較合理的方法是同

45、時(shí)引入硝酸鹽與As2O3或Sb2O3，這樣低溫時(shí)硝酸鹽放出的氧可將它們氧化成As2O5或Sb2O5，高溫時(shí)As2O5或Sb2O5將放出氧氣使FeO氧化成Fe2O3.物理脫色劑 化學(xué)脫色的作用是使有色離子的著色強(qiáng)度減弱，但不能使之消除。物理脫色則是基于引入適當(dāng)?shù)闹珓?，?lái)中和原來(lái)的色調(diào)。如鐵離子使玻璃呈黃綠色，當(dāng)引入能產(chǎn)生藍(lán)，紫色的氧化亞鈷，氧化亞鎳，氧化錳和氧化釹時(shí)，由于藍(lán)，紫色與黃綠色互為補(bǔ)色，因此能起到明顯的脫色效果。物理脫色的缺點(diǎn)是光吸收增大，光的總透過(guò)率下降。因而，當(dāng)玻璃中氧化鐵含量較低時(shí)（通常在0.06% -0.07%以下），物理脫色的效果較好。 其實(shí)，化學(xué)和物理脫色都有一定的效果，

46、但也都有不足之處，難以完全解決脫色問(wèn)題。所以生產(chǎn)中首先應(yīng)注意控制原料的含鐵量。6乳濁劑入射玻璃中的光線因受基質(zhì)玻璃中的微小粒子散射而使玻璃呈乳濁狀。能而使玻璃呈乳濁狀的物質(zhì)稱(chēng)為乳濁劑。影響玻璃乳濁度的主要因素是；基質(zhì)玻璃的成分，乳濁劑的種類(lèi)，玻璃與乳濁粒子的折射率差，單位體積中乳濁粒子的數(shù)量及乳濁粒子的尺寸。根據(jù)乳濁相生成的方式及性質(zhì)，可把玻璃的乳濁分為三類(lèi)；晶體引起的乳濁，液滴相引起的乳濁和氣泡引起的乳濁。常用的乳濁劑有冰晶石，螢石，氟硅酸鈉等氟化物，磷酸鹽，氧化鋯等。冰晶石 (Na3AlF6)是比重為2.88的白色粉末，天然冰晶石含有大量SiO2,Fe2O3，工業(yè)產(chǎn)品冰晶石純度較高，F(xiàn)e2

47、O30.03%，較常用。氟化物的作用機(jī)理是F-1使玻璃的鍵合強(qiáng)度降低，使堿金屬或堿土金屬的氟化物（主要是CaF2）易于從玻璃中析晶而出。在采用氟硅酸鈉和螢石作乳濁劑時(shí)，須同時(shí)引入適量長(zhǎng)石或高嶺土，以增加氧化鋁的含量。磷酸鹽 有磷酸鈣Ca3(PO4)2，骨灰，天然磷灰石Ca4(CaF)(PO4)3等。磷酸鹽的作用是玻璃液在降溫過(guò)程中產(chǎn)生液-液分相，因磷酸鈣的富集析晶而產(chǎn)生乳濁作用。三 碎玻璃碎玻璃是一種寶貴的資源，世界各國(guó)對(duì)它的回收利用都十分重視。碎玻璃的回收，可以減少固體垃圾的數(shù)量，碎玻璃的利用，可節(jié)省資源，開(kāi)發(fā)出許多新的產(chǎn)品，市場(chǎng)前景十分廣闊。1碎玻璃的利用1.1 熔制玻璃制品將碎玻璃摻入配

48、合料中，是碎玻璃利用的傳統(tǒng)方法，可以節(jié)省原料，燃料，減少?gòu)U氣排放量，減小對(duì)熔窯的侵蝕，延長(zhǎng)熔窯使用壽命。1.2生產(chǎn)實(shí)心玻璃微珠以碎玻璃為主要原料制造的實(shí)心玻璃微珠已得到廣泛的應(yīng)用。在化工行業(yè)，用作油漆，油墨，涂料，制藥等生產(chǎn)時(shí)的研磨介質(zhì)；在機(jī)械行業(yè)，用作內(nèi)燃機(jī)，渦輪葉片，金屬模具等結(jié)構(gòu)部件表面清潔，拋光，增強(qiáng)之用的噴丸；在工程塑料和橡膠制品中，用作增強(qiáng)用的填充料，由于其圓整度好，流淌性好，光滑均勻，作填充料時(shí)填充均勻，無(wú)死角，無(wú)虛邊；在交通方面，利用其定向反射反光的特點(diǎn)，用以制作交通標(biāo)志牌，公路反光線道。作為海上救助反光材料，已被國(guó)際海上救助機(jī)構(gòu)正式采用，用于救生衣，救生圈，救生艇的制作。用碎

49、玻璃制玻璃微珠的方法有；一次成形法；將碎玻璃熔融后，采用噴，吹，拋等方法直接成球；二次成形法，即燒結(jié)成球法。山東博山，浙江天臺(tái)，四川江油每年吞吃上千噸回收的碎玻璃，生產(chǎn)出上千噸玻璃微珠，獲得了很好的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。1.3生產(chǎn)玻璃陶瓷裝飾板將回收的有色或無(wú)色碎玻璃及陶瓷碎片經(jīng)破碎，篩分，制作成多彩多姿的建筑裝飾板，可廣泛應(yīng)用于墻面，柱面，樓梯，陽(yáng)臺(tái)，風(fēng)景壁畫(huà)，人物雕塑等裝飾。1.4生產(chǎn)玻璃花崗巖石板 玻璃花崗巖石板全部由碎玻璃制成，其表面硬度，抗折強(qiáng)度及耐久性與天然花崗巖類(lèi)似，而且具有體積密度小，粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，可用作墻面或地面裝飾材料。1.5生產(chǎn)彩色玻璃馬賽克用回收的碎玻璃添加少量著色劑

50、，用燒結(jié)法生產(chǎn)彩色玻璃馬賽克，具有原料來(lái)源廣，工藝簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。在江蘇，上海，黑龍江等省市，得到了廣泛的推廣應(yīng)用。1.6生產(chǎn)彩色玻璃球（玻璃彈子）以回收的碎玻璃在馬蹄焰池窯中熔制的玻璃液為透明料，以坩堝窯中熔制的玻璃液為彩色料，制成彩色玻璃彈子，用作智力玩具，裝飾材料及藝術(shù)禮品，市場(chǎng)需求量正逐年增大。1.7生產(chǎn)泡沫玻璃泡沫玻璃容重小，吸水率低，保溫性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，防火性好，隔音效果佳，已獲得了廣泛的應(yīng)用。由碎玻璃粉摻加5-10%發(fā)泡劑，經(jīng)500-950燒結(jié)軟化并發(fā)泡，制成泡沫玻璃，切割加工成制品，可用作墻體，天棚等的保溫隔熱，隔音材料，市場(chǎng)前景十分廣闊。以墻體材料的50%采用泡沫玻璃計(jì)，我國(guó)年用量即可達(dá)幾十萬(wàn)立方米。我國(guó)現(xiàn)有泡沫玻璃生產(chǎn)線幾十條，年產(chǎn)量約一萬(wàn)立方米。1