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什么樣的石英礦可用作石英玻璃原料?

作者: 來源: 日期:2018/9/12 11:01:56 人氣:62 標簽:石英玻璃

石英玻璃是以天然結晶石英(水晶或高純硅石)或硅化合物為原材料,通過在潔凈的環境中經高溫熔制而成。純度是石英玻璃材料最重要的參數,是保證石英玻璃具備優良性能的核心。
我國石英玻璃的主要缺陷是氣泡數量多,羥基含量高。包裹體和水都是石英礦天然存在的特征,而且在石英玻璃制備工藝中難以消除,因此,決定石英玻璃原料質量的主要因素是石英礦特征。

1、石英礦原料對石英玻璃的影響

實踐表明:原料石英礦的雜質和氣體的種類與含量、粉料的粒度分布則是影響石英玻璃質量重要因素。

在高溫下(>1000℃),雜質離子Li+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等會誘導SiO2玻璃析出晶體。堿金屬雜質還會降低石英原料的熔點及軟化點。過渡元素影響石英玻璃的光透過能力。鋁是主要雜質元素,少量鋁不會影響石英玻璃的外觀質量,但不利于降低耐射線輻照能力。

原礦中的氣體主要來自粉料表面水分和礦物氣液包裹體中的組分。在熔制石英玻璃時,SiO2熔體的粘度高,包含的氣體不易排除,反而長大成氣泡,影響石英玻璃的質量。氣體分子越小,擴散系數越大,如He、H2的擴散系數大,容易排出N2、CO、CO2、CxHx等氣體極難從熔體中排出,最終形成氣泡,影響石英玻璃的透明度。


石英原礦中的包裹體

在石英粉熔化過程中,不同粒徑的顆粒由于表面活化能的差別,小顆粒比大顆粒先熔化。已熔化的石英將覆蓋于未熔化的石英顆粒表面,致使氣泡無法排除。小顆粒間隙包含大量氣體,會增加排氣難度。粗顆粒石英不易徹底熔化,導致玻璃不均勻。

2、石英玻璃用石英礦原料的選擇要點

研究表明:石英在1400℃煅燒后,其中仍含有未能排出的氣體,所以原料加工技術消除包裹體的作用有限。因此石英玻璃原料礦加工前,先要分析礦物的包裹體特征,選用包裹體數量少或易爆破、水含量低的石英礦,防止原料礦的包裹體缺陷遺傳到石英玻璃,降低石英玻璃制品中的氣泡和殘余羥基含量。

包裹體和雜質缺陷影響石英礦的透明度,而導致脈石英不透明的原因有兩方面:一是大量的流體包裹體;二是石英中的網絡裂隙。流體包裹體能遺傳到石英玻璃,危害石英玻璃的質量,因此應避免采用包裹體含量高的石英原料礦。石英玻璃的質量要求脈石英原料的雜質含量低或雜質礦物易剝離,SiO2含量能提純到99.9%以上的。

 

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