現代玻璃生產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（化學氧需要量）值控制是高效、優質和低耗熔制玻璃 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。現代化自動稱量系統不能分辨原料中氧化物的變化，因此即使原料稱量再準，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，必須嚴格控制進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。

    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

    邊界值數據下降，意味著雜質含水量增多，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

    自從關于用兩個混合器串聯的看法來形象描繪玻璃制備過程的觀點被人們廣泛理解后，對如何在前一級的固體混合器中制備均勻的配合料曾進行了廣泛的研究，結論十分明確：各原料的粒度變化要小，并且幾種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

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

    表中所列數據與我國許多玻璃工廠的實際情況相差懸殊，但這畢竟是努力目標，說明要想提高熔化率，這是不可忽視的環節。

    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。因為難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會就愈多。所以對難熔重礦物從粒子大小和數量兩個方面都作了規定。
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粒數并鑒別礦物類型。

    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%；
    按粒子數目計：40目篩上的最多粒子數=2粒，
    40目篩下60目篩上的最多粒子數=20粒。

    玻璃生產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品質量，降低成本。這一點前面已詳細討論過

    2）能減小原料中有效成分的波動
例如砂子，其中含Al2O3和Fe2O3高的粘土質組成都呈細粉狀存在于砂子中，如果將砂子中＜0.1mm的細粒級減少，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，建立了五個大型現代化精選砂子的原料基地。公布的比較性數據如表所示。

    原蘇聯玻璃砂子基地精選前后品位比較
    化學成分        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系。

    重礦物含量與砂子粒級間的關系
    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，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：東莞有機玻璃加工廠