石英砂是玻璃制造的主要原料,在玻璃制造中发挥着核心作用,具体如下:
提供基础成分
玻璃的主要成分是二氧化硅,而石英砂的主要成分就是二氧化硅,含量通常在90%以上,有的甚至高达99%以上。在玻璃制造过程中,石英砂提供了玻璃所需的大部分二氧化硅,是构成玻璃网络结构的基本单元。
当石英砂在高温下熔化时,二氧化硅分子之间形成三维网络结构,赋予玻璃基本的物理和化学性质,如硬度、透明度、化学稳定性等。
影响玻璃性能
硬度:石英砂中二氧化硅含量高,有助于提高玻璃的硬度。以常见的平板玻璃为例,其二氧化硅含量一般在70% - 75%左右,使得玻璃具有一定的耐磨性,能够承受日常使用中的摩擦和碰撞而不易被划伤。
透明度:纯度高的石英砂能制造出高透明度的玻璃。在光学玻璃制造中,会选用高纯度的石英砂,以确保玻璃具有优异的光学性能,能够清晰地传输光线,满足光学仪器如显微镜、望远镜等的使用要求。
化学稳定性:石英砂中的二氧化硅化学性质稳定,使得玻璃具有良好的耐化学腐蚀性。例如,玻璃容器可以盛装各种化学试剂,而不会轻易被腐蚀,保证了储存物质的质量和安全性。
调节玻璃熔融特性
降低熔点:虽然石英砂本身熔点很高(约1713℃),但在玻璃制造中,通常会添加一些助熔剂(如纯碱、石灰石等)来降低玻璃的熔融温度。石英砂作为主要成分,在与其他原料共同熔融的过程中,能够与其他物质发生化学反应,形成低共熔混合物,从而降低整个玻璃体系的熔点,使玻璃能够在相对较低的温度下熔化和成型,减少能源消耗,提高生产效率。
控制黏度:石英砂的含量和粒度会影响玻璃的黏度。在一定范围内,增加石英砂的含量会使玻璃的黏度增大,这有利于玻璃在成型过程中保持形状,减少变形和缺陷。同时,合适的粒度分布可以使玻璃在熔融过程中具有良好的流动性,便于在模具中成型,制造出各种形状和规格的玻璃制品。
增强玻璃强度和耐久性
形成网络结构增强强度:在玻璃熔融过程中,石英砂中的二氧化硅分子相互连接形成三维网络结构。这种网络结构赋予了玻璃较高的强度,使其能够承受一定的外力而不破裂。例如,钢化玻璃就是通过特殊的热处理工艺,使玻璃表面形成压应力层,进一步增强其强度和抗冲击性能。
提高耐候性:石英砂的存在提高了玻璃的耐候性,使其能够在不同的气候条件下保持稳定的性能。
玻璃在长期暴露于阳光、雨水、温度变化等环境中时,石英砂的结构相对稳定,不易发生化学反应和物理变化,从而保证了玻璃的使用寿命。