玻璃制造的主要和辅助原料介绍

制造玻璃的原料分为主要原料和辅助原料两大类。主要原料是引入各种玻璃组成氧化物的原料，如石英砂、长石、石灰石、白云石、纯碱等，它们决定了玻璃的物理、化学性质。辅助原料是使玻璃获得某些特殊性质和加速熔制过程的原料，它们的用量较少，起脱色剂、着色剂、助溶剂、乳浊剂、氧化剂、还原剂及澄清剂等重要作用，如二氧化锑、硝酸钠、芒硝、萤石、炭粉、氯化钠、着色剂、脱色剂及碎玻璃等。

1.氧化物

（1）酸性氧化物 主要有二氧化硅和三氧化二硼。二氧化硅是硅酸盐玻璃的形成物，在玻璃中起骨架作用，也可单独形成石英玻璃。但因其熔化温度过高，粘度过大，一般玻璃中均加入其他氧化物形成多组分硅酸盐玻璃。石英可增加玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、粘度，降低玻璃的热胀系数。三氧化二硼是玻璃中常用的组分，也是硼硅酸盐玻璃、耐热玻璃和光学玻璃等的基础组成。

在普通硅酸盐玻璃中，用1％B₂O₃代替SiO₂，可提高熔化速度，有利澄清，并降低失透作用，如用15％以下的B₂O₃代替R₂O可以显著降低玻璃的热胀系数，提高热稳定性、化学稳定性和机械强度等。

（2）碱性氧化物 主要有氧化钠和氧化钾。Na₂O主要用来降低玻璃的熔化温度、粘度相，减少析晶倾向，但它显著降低玻璃的化学稳定性，提高玻璃的导电性、介质损耗和热胀系数，加K₂O代替或部分代替Na₂O能增加玻璃的光泽、透光度、粘度，降低析晶倾向并使玻璃形成温度范围增大。因此，玻璃生产中如采用混合碱（Na₂O＋K₂O）比单一碱具有低的导电性、介质损耗和良好的化学稳定性。

（3）增强氧化物 主要有氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锌、三氧化二铝和氧化铅等。在硅酸盐玻璃中。CaO能提高玻璃的化学稳定性（特别是耐水性）、机械强度、硬度，还可降低高温粘度，有利于熔化和澄清，低温时则增加粘度，加快玻璃硬化速度；用少量MgO代替CaO可降低析晶倾向，并可加速硅酸盐的形成；用ZnO代替CaO，能降低玻璃的热胀系数、析晶温度和高温粘度；以BaO代替CaO，能增加玻璃的光泽、折射率、密度、体积电阻率；Al₂O₃可提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、机械强度、退火温度；PbO是玻璃的重要组分，含量少的PbO为网络调整构，含量多时可进入网络结构中形成玻璃形成物。

各种氧化物对玻璃的作用见表6-2。

表6-2 各种氧化物对玻璃的作用

2.辅助原料(www.xing528.com)

（1）助熔剂 为了促进玻璃原料在尽可能低的温度下和规定的时间内完成熔化过程，同时又不改变玻璃组成，常在玻璃熔制时加入少量助熔剂，使之首先熔融成为液相，然后与其他原料一起与SiO₂反应生成硅酸盐玻璃。熔制普通玻璃时，除纯碱是良好的助熔剂外，还常使用硝酸钠、芒硝、硫酸铵、硝酸钾、萤石、硼砂等助熔剂。

（2）脱色剂 为了减弱铁化合物等杂质所产生的颜色，常使用不同的脱色剂，根据其作用的不同可分为化学脱色剂和物理脱色剂。常用的化学脱色剂有硝酸盐，三氧化二砷、三氧化二锑、二氧化铈及氟化物等，它们与着色杂质形成化合物，如着色强烈的FeO（呈青绿色）氧化而成Fe₂O₃（呈黄绿色），增加玻璃的透光度。常用的物理脱色剂有硒、氧化钴、二氧化锰、氧化镍等，它们本身是着色剂，在玻璃中产生与绿色或黄绿色的互补色，起到消色效果，但玻璃总的透光度降低。

（3）着色剂 为使玻璃呈现各种颜色，常用一些着色剂，它们多为某些金属的氧化物，如Fe₂O₃能使玻璃呈现黄色或绿色，MnO能呈现紫色，CoO能呈现蓝色，NiO能呈现棕色，CuO和Cr₂O₃能呈现绿色等。这些氧化物中的金属是过渡元素，它们在玻璃中以离子状态存在，这些离子中的4d电子在可见光的激发下跃迁到较高能态上，因而吸收一定波长光波的能量，此能量为可见光的某一段波长，结果使玻璃呈色。金、银、硒、硫等着色剂，在玻璃中以胶体状态存在，按照胶体粒子的大小，对不同波长的入射光产生不同的反射，而使玻璃呈色。例如银的胶体使玻璃呈现黄色。

（4）澄清剂 能在高温时分解或气化而放出大量气体，从而促进玻璃中气泡的排除。澄清剂所放出的大量气体进入玻璃液相气泡中，降低了各种气体的分压，使溶解在玻璃中的气体易进入气泡，促进气泡长大，逐渐漂浮于玻璃表面最终从玻璃溶液排出。大气泡上升的同时也能局部带动小气泡上升，达到澄清的作用。常用的澄清剂有三氧化二砷、三氧化二锑、硝酸盐、硫酸钠、二氧化铈及铵盐等。

（5）乳浊剂 为使玻璃呈乳白状的不透明体。常使用氟化物或磷酸盐等乳浊剂，如氟化钙、氟硅酸钠、冰晶石、磷酸钙等。它们在玻璃中形成胶体微粒，因而呈现光漫射，使玻璃呈不透明乳浊状。

（6）氧化剂 通过氧化反应使玻璃中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺而脱色，也可使某些着色剂保持高价态而使玻璃呈现一定颜色。常用的氧化剂有硝酸钠、硝酸钾、三氧化二砷、二氧化铈等。

（7）还原剂 通过还原剂反应使玻璃中的着色剂保持低价态或原子态而呈现一定颜色，如Cu²⁺呈铜红。常用的还原剂有焦炭、木屑、酒石酸、锡化合物、铝粉及硅粉等。三氧化二砷对某些着色剂为良好的还原剂。

3.碎玻璃

又称熟料。玻璃生产中的废品和切裁后的边角料，通常作为原料与配合料按比例混合或分别投入熔窑。其作用不仅是利用废品，还能加速玻璃熔融，降低能耗等。碎玻璃加入量为15％～30％。加入量过多，玻璃熔液粘度增加，不利澄清。