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(guò)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(guó)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(duì)石英玻璃的影響
實(shí)踐表明：原料石英礦的雜質(zhì)和氣體的種類(lèi)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(huì)誘導(dǎo)SiO2玻璃析出晶體。堿金屬雜質(zhì)還會(huì)降低石英原料的熔點(diǎn)及軟化點(diǎn)。過(guò)渡元素影響石英玻璃的光透過(guò)能力。鋁是主要雜質(zhì)元素，少量鋁不會(huì)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(lái)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(shí)，SiO2熔體的粘度高，包含的氣體不易排除，反而長(zhǎng)大成氣泡，影響石英玻璃的質(zhì)量。氣體分子越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，如He、H2的擴(kuò)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。
▲石英原礦中的包裹體
在石英粉熔化過(guò)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(wú)法排除。小顆粒間隙包含大量氣體，會(huì)增加排氣難度。粗顆粒石英不易徹底熔化，導(dǎo)致玻璃不均勻。
2、石英玻璃用石英礦原料的選擇要點(diǎn)
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(shù)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(dǎo)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(luò)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(yīng)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。
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來(lái)源：石英玻璃礦物原料的特征與制備，作者：周永恒、蘇英、顧真安
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
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