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怎样石英矿可用作石英玻璃原料?
发布时间:2018年09月29日    点击次数:    作者:石英仪器
  石英玻璃是以天然结晶石英(水晶或高纯硅石)或硅化合物为原材料,通过在洁净的环境中经高温熔制而成。纯度是石英玻璃材料最重要的参数,是保证石英玻璃具备优良性能的核心。我国石英玻璃的主要缺陷是气泡数量多,羟基含量高。包裹体和水都是石英矿天然存在的特征,而且在石英玻璃制备工艺中难以消除,因此,决定石英玻璃原料质量的主要因素是石英矿特征。

  1、石英矿原料对石英玻璃的影响

  实践表明:原料石英矿的杂质和气体的种类与含量、粉料的粒度分布则是影响石英玻璃质量重要因素。

  在高温下(>1000℃),杂质离子Li+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等会诱导SiO2玻璃析出晶体。碱金属杂质还会降低石英原料的熔点及软化点。过渡元素影响石英玻璃的光透过能力。铝是主要杂质元素,少量铝不会影响石英玻璃的外观质量,但不利于降低耐射线辐照能力。

  原矿中的气体主要来自粉料表面水分和矿物气液包裹体中的组分。在熔制石英玻璃时,SiO2熔体的粘度高,包含的气体不易排除,反而长大成气泡,影响石英玻璃的质量。气体分子越小,扩散系数越大,如He、H2的扩散系数大,容易排出N2、CO、CO2、CxHx等气体极难从熔体中排出,最终形成气泡,影响石英玻璃的透明度。

  在石英粉熔化过程中,不同粒径的颗粒由于表面活化能的差别,小颗粒比大颗粒先熔化。已熔化的石英将覆盖于未熔化的石英颗粒表面,致使气泡无法排除。小颗粒间隙包含大量气体,会增加排气难度。粗颗粒石英不易彻底熔化,导致玻璃不均匀。

  2、石英玻璃用石英矿原料的选择要点

  研究表明:石英在1400℃煅烧后,其中仍含有未能排出的气体,所以原料加工技术消除包裹体的作用有限。因此石英玻璃原料矿加工前,先要分析矿物的包裹体特征,选用包裹体数量少或易爆破、水含量低的石英矿,防止原料矿的包裹体缺陷遗传到石英玻璃,降低石英玻璃制品中的气泡和残余羟基含量。

  包裹体和杂质缺陷影响石英矿的透明度,而导致脉石英不透明的原因有两方面:一是大量的流体包裹体;二是石英中的网络裂隙。流体包裹体能遗传到石英玻璃,危害石英玻璃的质量,因此应避免采用包裹体含量高的石英原料矿。石英玻璃的质量要求脉石英原料的杂质含量低或杂质矿物易剥离,SiO2含量能提纯到99.9%以上的。
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