現(xiàn)代玻璃生產(chǎn)對玻璃原料有哪些要求

    玻璃原料的成份控制、粒度控制和COD（化學(xué)氧需要量）值控制是高效、優(yōu)質(zhì)和低耗熔制玻璃 的三要素。

    玻璃原料的成份控制

    對于玻璃原料，不僅要求它的有效氧化物的含量高，有害雜質(zhì)少，難熔重金屬氧化物的含量極少，更重要的是氧化物含量的波動要小?，F(xiàn)代化自動稱量系統(tǒng)不能分辨原料中氧化物的變化，因此即使原料稱量再準(zhǔn)，若其氧化物含量變化很大，熔制出的玻璃的成份仍會波動。所以，必須嚴(yán)格控制進(jìn)廠的玻璃原料的成分，使它的波動控制在工藝上允許的波動范圍內(nèi)。

    下表是國際上目前推薦的玻璃原料成分控制界限，主要是對平板、瓶罐、器皿玻璃等鈉鈣硅酸鹽玻璃。

    推薦的鈉鈣硅酸鹽玻璃用主要天然玻璃原料的成分控制界限表
   原料名稱        氧化物        邊界值（%）        允差（%）
   砂子        SiO2       ≥99.5            ±0.2
         Al2O3     ＜0.3              ±0.05
         Fe2O3     ＜0.05                   ±0.01
   白云石        酸不溶物   ＜0.5               ±0.2
          Al2O3     ＜0.3               ±0.1
          Fe2O3        ＜0.2               ±0.05

   石灰石        酸不溶物   ＜1                ±0.2
          Al2O3     ＜0.3              ±0.1
          Fe2O3        ＜0.2                  ±0.05

    長石        Al2O3   ≈14.5               ±0.5
         Fe2O3＜0.2                   ±0.1
         Na（K）2O        ≈10                  ±0.5

    邊界值數(shù)據(jù)下降，意味著雜質(zhì)含水量增多，更重要的是意味著有效氧化物的允差變大。

    玻璃原料的粒度控制

    自從關(guān)于用兩個混合器串聯(lián)的看法來形象描繪玻璃制備過程的觀點(diǎn)被人們廣泛理解后，對如何在前一級的固體混合器中制備均勻的配合料曾進(jìn)行了廣泛的研究，結(jié)論十分明確：各原料的粒度變化要小，并且?guī)追N原料之間的粒度要合理匹配。從那時起，控制原料的粒度就成為對原料的不可少的要求。

    下表是國際上對主要玻璃天然原料的粒度要求和我國大多數(shù)玻璃工廠目前主要玻璃原料的粒度大致情況。

    國際上及我國主要玻璃天然原料的粒度分布  %
   原料名稱        粒度分布
   粒徑（mm）        國際概況        我國概況
   砂子        ＞0.6      0       16
         ＞0.5     ＜2       11
          ＞0.3     ＜20     26
         0.1—0.3  主要部分   31
         ＜0.1     ＜5         16
   白云石        ＞2.0    ＜15          0
         ＞1.0    ＞20     　2
         0.5—1.0 主要部分    25
        ＜0.5    ＜10　      28
         ＜0.1    ＜10       45
   石灰石        ＞2.0   ＜15       0
         ＞1.0   ＞20        0
         0.5—1.0 主要部分    6
         ＜0.5   ＜10       53
        ＜0.1    ＜10       41
    長石        ＞0.4   0         24
         ＞0.3   ＜5        22
        0.1—0.3主要部分     26
       ＜0.1    ＜0        28

    由于我國絕大多數(shù)玻璃工廠尚未控制粒度，所以表中所列數(shù)據(jù)僅是概略值，即使同一工廠，這批進(jìn)廠的原料與下批進(jìn)廠的原料，其粒度能相差很多，另外，可以看出我國原料中細(xì)粒級組分的含量過多。

    表中所列數(shù)據(jù)與我國許多玻璃工廠的實(shí)際情況相差懸殊，但這畢竟是努力目標(biāo)，說明要想提高熔化率，這是不可忽視的環(huán)節(jié)。

    有的原料雖然在有效氧化物的含量和波動方面都比較滿意，但是含有過量的難熔重礦物（簡稱RHM），這種原料也不能算是滿意的，甚至根本不能用。因?yàn)殡y熔重礦物在熔制玻璃過程中極難熔解，殘留在成品玻璃中形成玻璃缺陷。下表是主要玻璃原料中常見的難熔重礦物名稱。

    一些主要玻璃原料中常見的難熔重礦石

    原料名稱        難熔重礦物的名稱
    砂子        硅線石   蘭晶石    紅線石   鋯英石
    尖晶石   剛  玉    鉻鐵礦   高嶺土
    石灰石        剛  玉   尖晶石    鉻鐵礦
    白云石        剛  玉   尖晶石    鉻鐵礦
    長石        硅線石   剛  玉    鋯英石   鉻鐵礦
    尖晶石   錫  石    蛇紋綠柱石

    這些難熔重礦物的粒子愈大，完整地通過熔窯的機(jī)會就愈多。所以對難熔重礦物從粒子大小和數(shù)量兩個方面都作了規(guī)定。
檢查方法是取400g原料樣品，在分液漏斗中用重液（如四溴乙烷）分離，再用純堿溶洗，最后在巖相顯微鏡下數(shù)粒數(shù)并鑒別礦物類型。

    一般控制的限度如下：

    按重量計：60目篩上的RHM最大含量=0.0003%；
    按粒子數(shù)目計：40目篩上的最多粒子數(shù)=2粒，
    40目篩下60目篩上的最多粒子數(shù)=20粒。

    玻璃生產(chǎn)中另一大宗原料是純堿，它是化工原料。國際上多用重堿（或叫粒狀純堿），它的粒度更與砂子匹配，容重也比我國常用的粉狀純堿重近一倍。

    下表是粉狀純堿和粒狀純堿的粒度分布。
    粉狀純堿和粒狀純堿的粒度分布  %
    粒度大小（mm）        粒度分布
        粉狀純堿        粒狀純堿
    ＞1.6        0.0        0.3
    1.0¬—1.6        0.0        22.8
    0.5¬—1.0        4.6        57.3
    0.2¬—0.5        10.6        19.3
    0.1¬—0.2        29.9        0.3
    0.04¬—0.1        48.4        0.0
    ＜0.04        6.5        0.0
    控制玻璃原料粒度的好處有：

    1）減小各種玻璃原料的粒度分散性，能顯著提高玻璃配合料的均勻性，從而提高玻璃熔化效率，減小玻璃成分的波動，最終提高了玻璃制品的成品率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。這一點(diǎn)前面已詳細(xì)討論過

    2）能減小原料中有效成分的波動
例如砂子，其中含Al2O3和Fe2O3高的粘土質(zhì)組成都呈細(xì)粉狀存在于砂子中，如果將砂子中＜0.1mm的細(xì)粒級減少，那么SiO2含量將會提高并且波動也將減小。下表是我國某地砂子精選前后的品位變化。

    砂子精選前后品位變化
    粒度大小（mm）        精選前（%）        精選后（%）
    ＞0.6                 15.8                  3.5
    0.1—0.6                 69.4                  90.2
    ＜0.1                 14.8               6.3
    SiO2含量                  87.33             98.21
    SiO2波動量                          ±0.14

    原蘇聯(lián)70年代重視了粒度控制的重要性，特別對砂子，建立了五個大型現(xiàn)代化精選砂子的原料基地。公布的比較性數(shù)據(jù)如表所示。

    原蘇聯(lián)玻璃砂子基地精選前后品位比較
    化學(xué)成分        精選前波動范圍        精選后波動范圍
    SiO2         ±1             ±0.2
    Al2O3       ±3.6            ±0.1
    Fe2O3          ±0.03                  ±0.01

    3）對減少原料中重礦物有利

    細(xì)粒級的砂子中含有較大量的難熔重礦物（磁鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鉻鐵礦、硅線石、蘭晶石、金紅石、電氣石、鋯英石等），這是些帶有強(qiáng)著色能力的氧化鐵、氧化鉻以及難熔氧化物。

    下表是重礦物含量與砂子粒級的關(guān)系。

    重礦物含量與砂子粒級間的關(guān)系
    砂子粒級（mm）        重礦物含量
    0.2—0.4          0.008—0.14
    0.1—0.2          0.05—0.19
    0.05—0.1         0.25—0.87
    0.025—0.05        1

    玻璃原料的COD值控制

    COD值是化學(xué)氧需要量的英文縮寫（Chemical  Oxygen Demand）。它的含義是各種玻璃原料中會程度不同地含有一些含碳物質(zhì)，在玻璃熔制過程中，它們也和加入的碳粉一樣，影響著熔窯的熔制氣氛。把這些含碳物質(zhì)通過一定的測定方法并折合為ppm.C量來表示，就稱該測定值為COD值。

    以往，在玻璃制造中，用芒硝做澄清劑時，只規(guī)定加入占芒硝用量一定百分比的碳粉，而不考慮玻璃原料也會帶入碳。有時，玻璃原料帶入的碳量相當(dāng)可觀，如果這部分碳量不加以控制，對熔制過程很不利。

信息來源：東莞有機(jī)玻璃加工廠