石英礦原料對石英玻璃的影響、選擇要點

關鍵詞：石英礦原料對石英玻璃的影響、選擇要點

石英玻璃是以天然結(jié)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(huán)境中經(jīng)高溫熔制而成。純度是石英玻璃材料最重要的參數(shù)，是保證石英玻璃具備優(yōu)良性能的核心。

我國石英玻璃的主要缺陷是氣泡數(shù)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量重要因素。

在高溫下（＞1000℃），雜質(zhì)離子Li⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等會誘導SiO₂玻璃析出晶體。堿金屬雜質(zhì)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(zhì)元素，少量鋁不會影響石英玻璃的外觀質(zhì)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(zhì)量。氣體分子越小，擴散系數(shù)越大，如He、H₂的擴散系數(shù)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。

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(shù)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(zhì)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(wǎng)絡裂隙。流體包裹體能遺傳到石英玻璃，危害石英玻璃的質(zhì)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(zhì)量要求脈石英原料的雜質(zhì)含量低或雜質(zhì)礦物易剝離，SiO₂含量能提純到99.9%以上的。（資料來源：粉體技術網(wǎng)）