玻璃制造工艺

近年来，我国玻璃工业得到飞速发展，平板玻璃产量多年位居世界第一，日用玻璃在世界也有一席之地，新型玻璃（特种玻璃）研制方面也取得较大成绩，但技术水平以及自主创新能力与发达国家仍有较大差距，我们必须依靠科技进步，提高劳动者素质，使我国玻璃工业赶上国际先进水平。有鉴于此，我们根据多年从事教学和科研的实践经验，编写了《玻璃制造工艺》一书。本书从阐述玻璃工艺原理入手，以此为主线贯穿各个章节，理论联系实际；以工程技术为主要板块，用较大篇幅阐述各种玻璃的制造工艺；将先进技术与传统工艺相结合，既介绍传统工艺又反映国内外的先进技术；按照科学发展观的要求，将节能降耗、环境友好、循环经济作为本书的编写原则。本书可作为大专院校材料科学与工程专业、无机非金属材料专业的教材和教学参考书，也可供玻璃工业、建材工业、建筑工业、硅酸盐工业、化学工业、电真空工业的科技人员、管理人员和技术工人阅读。

本书编委会的组成人员（以姓氏笔画为序）有王承遇（大连轻工业学院）、王晓峰（洛阳工业高等专科学校）、卢琪（辽宁省商品进出口检验检疫局）、史非（大连轻工业学院）、刘缙（洛阳工业高等专科学校）、齐济（大连民族学院）、李霞（山东轻工业学院）、李长敏（大连轻工业学院）、谷秀梅（大连轻工业学院）、张梅梅（山东轻工业学院）、陈敏（大连轻工业学院）、陈建华（盐城工学院）、陈景华（盐城工学院）、赵军（山东轻工业学院）、姜妍彦（大连轻工业学院）、韩静云（苏州科技学院）、潘玉昆（东华大学）。主编王承遇、陈敏、陈建华。各章节编写人员分工如下：第1、4、24章王承遇、卢琪，第2、15章史非，第3章王晓峰，第5、6章赵军，第7、8、9、10、18章陈建华，第11章刘缙，第12章陈景华、陈建华，第13章谷秀梅、姜妍彦、李长敏，第14章陈敏、王承遇，第16章李霞，第17章张梅梅，第19章陈敏，第20章韩静云，第21、23章齐济，第22章姜妍彦。全书由王承遇、陈敏审稿和统稿。

由于编写者水平有限，书中不足之处在所难免，希望读者不吝指正。



编者2006年5月

本书系统地阐述了玻璃的结构、形成、性质、制造工艺原理，以及各类传统玻璃和新型玻璃。本书以玻璃工艺原理为主线，贯穿各个环节，注重实用；将国内外先进技术与传统工艺相结合，既介绍传统工艺又反映国际先进水平；按科学发展观的要求，将节能降耗、环境友好、循环经济的原则作为本书的编写方针，符合21世纪新教材的要求。本书可供玻璃、建材、化工、电真空行业的科技、管理人员和技术工人阅读，也可作为大专院校材料科学与工程专业，无机非金属材料专业的教材
和教学参考书。

1概论1

11玻璃的定义1

12玻璃的品种2

121按组成分类2

122按形状分类3

123综合分类3

参考文献5

2玻璃的结构和形成6

21玻璃态6

22玻璃的形成7

221形成玻璃的条件7

222形成玻璃的物质10

223形成玻璃的方法13

23玻璃的结构16

231玻璃的结构理论16

232典型玻璃的结构模型18

233分子动力学模拟在玻璃结构

和性质研究中的应用23

24玻璃的分相24

241玻璃分相热力学24

242玻璃分相动力学25

243分相对玻璃性质的影响26

25玻璃的析晶27

251玻璃析晶的原因27

252影响玻璃析晶的因素28

参考文献28

3玻璃的性质30

31玻璃的黏度和表面张力30

311玻璃的黏度30

312玻璃的表面张力36

32玻璃的密度40

321玻璃密度的测量方法40

322玻璃密度与成分的关系40

323玻璃密度与温度关系41

324玻璃密度与压力的关系41

325玻璃密度与热历史的关系41

326玻璃密度的计算42

33玻璃的力学性质43

331玻璃的机械强度43

332玻璃的弹性45

333玻璃的硬度和脆性47

34玻璃的光学性质48

341玻璃的光学常数48

342玻璃的折射率48

343色散50

344玻璃的反射、吸收和透过50

35玻璃的热学性质51

351热膨胀系数51

352玻璃的比热容53

353玻璃的导热性53

354玻璃的热稳定性54

36玻璃的电学和磁学性质54

361玻璃的电学性质54

362玻璃的磁学性质60

37玻璃的化学稳定性61

371玻璃的侵蚀机理61

372影响玻璃化学稳定性的主要

因素64

373几种特殊的侵蚀情况65

38玻璃的表面性质67

381玻璃的表面结构和表面成分67

382玻璃表面的离子交换68

383玻璃表面的界面行为68

参考文献70

4玻璃成分设计71

41玻璃成分的设计原则71

411玻璃成分必须在玻璃形成区，

形成玻璃而不析晶72

412玻璃性质必须达到要求的

指标72

413要符合绿色设计、绿色制造

和绿色产品的要求，保护环

境和环境协调72

414玻璃成分设计必须考虑工艺

性能需要73

415原料能大量供应、质量稳定、

成本低廉73

42玻璃成分的设计方法73

421玻璃成分的经验设计74

422玻璃成分的计算机辅助设计75

参考文献81

5玻璃原料与原料处理82

51主要原料82

511引入二氧化硅的原料82

512引入氧化铝的原料83

513引入氧化硼的原料84

514引入氧化钠的原料85

515引入氧化钾的原料86

516引入氧化钙的原料86

517引入氧化镁的原料87

518引入氧化钡的原料87

519引入氧化锌的原料87

5110引入氧化铅的原料88

52辅助原料88

521澄清剂88

522氧化剂90

523还原剂90

524助熔剂90

525乳浊剂91

526着色剂92

527脱色剂94

53原料的选用95

531原料的选用原则95

532原料的质量控制95

54原料的处理96

541工艺流程96

542原料的破碎和粉碎97

543原料的脱水和干燥98

544原料的过筛98

545原料的除铁98

参考文献99

6配合料制备与料方计算100

61配合料的质量要求100

611成分应正确、稳定100

612含有一定量的水分100

613具有一定气体率101

614混合均匀101

62料方计算101

621人工计算法101

622计算机编程计算法104

63原料的称量和混合106

631原料储存106

632称量107

633混合108

634配合料的质量检验109

635原料和配合料的输送110

636玻璃料方的调控112

参考文献112

7玻璃熔制114

71玻璃熔制过程114

72配合料的熔化115

721硅酸盐形成115

722玻璃形成118

723影响玻璃熔化的因素118

73玻璃液的精炼及冷却121

731玻璃窑内的气体及平衡121

732气泡的生成与消失122

733澄清剂的作用机理125

734玻璃液的均化128

735玻璃液的冷却130

736影响玻璃液精炼速度和质量

的因素131

74玻璃熔制新工艺和新技术135

741计算机自动控制熔制过程135

742富氧燃烧、全氧助燃和全氧

燃烧136

743电熔、辅助电熔和混合

熔制138

744配合料预热和窑外分解140

745鼓泡141

746氧化还原指数控制熔制

气氛142

参考文献146

8玻璃成形148

81玻璃成形原理148

811玻璃成形过程148

812玻璃成形性质148

813玻璃成形制度150

814玻璃制品成形方法概述152

82拉制法153

821玻璃管的拉制153

822平板玻璃的拉制154

823玻璃纤维的拉制156

83吹制法156

831吹吹法157

832压吹法160

833转吹法160

834带式吹制法161

84压制法和压延法162

841压制法162

842压延法162

85浇铸法163

参考文献164

9玻璃缺陷165

91玻璃缺陷类型与形成原因165

911气泡的类型与形成原因165

912结石的类型与形成原因167

913条纹和节瘤及其形成原因169

92玻璃缺陷的鉴定170

921气泡的鉴定170

922结石的检验172

923条纹和节瘤的鉴定176

924玻璃缺陷的在线检测178

93防止玻璃缺陷的措施179

931优化玻璃料方179

932提高配合料质量和投料

质量179

933改进作业制度179

934使用优质耐火材料179

935改进熔窑结构和筑炉质量180

参考文献180

10玻璃退火与淬火181

101玻璃退火原理181

1011玻璃中的热应力181

1012玻璃应力的表示与测定183

1013玻璃中应力的消除185

1014冷却时永久应力的控制185

1015玻璃的退火温度186

102玻璃退火工艺188

1021玻璃退火工艺过程188

1022制定退火曲线时的有关

问题189

1023玻璃的退火设备190

1024玻璃的精密退火191

103玻璃的淬火192

1031淬火玻璃的特性192

1032影响玻璃淬火的工艺因素193

104玻璃淬火工艺194

1041风冷淬火工艺194

1042液冷淬火工艺195

1043玻璃制品的化学强化195

参考文献196

11玻璃的加工197

111玻璃的热加工197

1111玻璃的热弯197

1112丝网印刷200

1113玻璃表面堆釉202

112玻璃的冷加工204

1121切割204

1122磨边206

1123喷砂207

1124钻孔208

1125激光内雕208

113玻璃的表面处理209

1131玻璃表面的清洁209

1132刻蚀210

1133抛光210

1134玻璃的表面增强210

参考文献222

12平板玻璃及建筑玻璃223

121浮法玻璃223

1211浮法玻璃的化学组成及

原料223

1212浮法玻璃熔制224

1213浮法玻璃成形原理225

1214浮法成形工艺过程228

1215浮法玻璃退火229

1216浮法玻璃的切装230

122普通平板玻璃230

1221普通平板玻璃生产工艺230

1222薄平板玻璃的生产232

123平板玻璃深加工制品234

1231钢化玻璃234

1232镀膜玻璃238

1233中空玻璃241

1234夹层玻璃243

124建筑玻璃构件245

1241空心玻璃砖245

1242槽形玻璃246

1243饰面玻璃247

参考文献247

13容器玻璃249

131瓶罐玻璃249

1311玻璃瓶罐的分类及技术

要求249

1312瓶罐玻璃的成分250

1313原料及选料基本要求251

1314瓶罐玻璃的配料252

1315瓶罐玻璃的熔制253

1316玻璃瓶罐的成型254

1317玻璃瓶罐的性质测定及

质量检验261

132器皿玻璃263

1321器皿玻璃的化学组成263

1322器皿玻璃的原料267

1323器皿玻璃的熔制267

1324玻璃器皿的成型与退火268

1325玻璃器皿的加工269

133晶质玻璃272

1331铅晶质玻璃273

1332无铅晶质玻璃275

134耐热玻璃餐具与炊具277

1341微晶玻璃类餐具与炊具277

1342耐热玻璃餐具与炊具280

135保温瓶玻璃280

1351保温瓶的性能要求280

1352保温瓶玻璃的组成281

1353瓶胆制造工艺282

1354影响保温瓶质量的工艺

因素284

参考文献285

14仪器玻璃和医用玻璃286

141理化仪器玻璃286

1411理化仪器玻璃的性质要求286

1412仪器玻璃的分类289

1413仪器玻璃成分290

1414仪器玻璃的熔制及加工295

142温度计玻璃300

1421温度计玻璃的型号、分类300

1422对温度计玻璃的性能要求300

1423温度计玻璃的成分及性质302

143医用玻璃303

1431中性玻璃的化学组成303

1432中性玻璃的制备工艺304

参考文献305

15电真空与电子玻璃306

151电子管与电光源玻璃306

1511电子管和电光源玻璃的

性能要求306

1512电真空玻璃的分类307

1513电真空玻璃的组成和特点307

1514白炽灯和荧光灯玻璃的

组成310

152显示器玻璃311

1521显示器用玻璃基板的种类311

1522显示器玻璃基板的特性312

1523显示器用玻璃的生产

方法313

153半导体与超导玻璃314

1531半导体玻璃314

1532超导玻璃316

154二次电子发射玻璃318

1541二次电子发射玻璃的组成

与特性318

1542二次电子发射玻璃的制造

工艺319

155低熔焊料玻璃320

1551低熔焊料玻璃的分类320

1552结晶型低熔焊料玻璃321

1553复合型低熔焊料玻璃322

1554无铅低熔焊料玻璃322

参考文献323

16光学玻璃324

１６１无色光学玻璃324

１６１1玻璃的种类及组成324

１６１２生产工艺326

１６１３质量检验330

１６２有色光学玻璃331

１６２１玻璃分类332

１６２２有色玻璃的生产332

１６３红外和紫外光学玻璃334

１６３１红外光学玻璃概况334

１６３２几种主要的红外光学玻璃335

１６４特种光学玻璃337

１６４１稀土发光玻璃337

１６４２耐辐射光学玻璃337

１６５眼镜玻璃338

１６５１分类及要求338

１６５２成分及生产工艺338

１６５３光致变色玻璃339

１６５４特种眼镜玻璃339

参考文献340

17石英玻璃和高硅氧玻璃341

171石英玻璃341

1711石英玻璃的种类和应用341

1712石英玻璃的性能342

1713石英玻璃的生产工艺344

1714石英玻璃的加工和退火347

172高硅氧玻璃348

1721高硅氧玻璃的种类348

1722高硅氧玻璃的性能349

1723高硅氧玻璃的制造工艺350

参考文献353

18微晶玻璃354

181微晶玻璃的结构与性能354

1811低膨胀锂铝硅微晶玻璃354

1812钙铝硅建筑微晶玻璃356

1813电子工业用特种微晶

玻璃357

182微晶玻璃制备工艺358

1821微晶玻璃的组成设计359

1822微晶玻璃的熔制与成形360

1823微晶玻璃的热处理360

1824烧结及加工361

183工业废渣微晶玻璃361

1831制备微晶玻璃的工业

废渣362

1832废渣微晶玻璃的组成363

1833废渣微晶玻璃的结构364

1834工业废渣微晶玻璃的性能

与应用365

参考文献365

19生物玻璃367

191骨修复用生物玻璃367

1911生物活性玻璃369

1912含碱的磷钙硅系统生物

微晶玻璃371

1913无碱的氟磷钙硅系统生物

活性微晶玻璃371

1914可切削生物微晶玻璃372

1915玻璃（微晶玻璃）基的生物

活性骨水泥373

1916多孔生物玻璃或微晶玻璃373

192齿科修复用生物玻璃374

193临床治疗用生物玻璃375

1931靶向释放药物玻璃375

1932放射线治疗用生物玻璃375

1933铁磁性生物微晶玻璃376

194生物载体玻璃376

参考文献377

20玻璃纤维与玻璃纤维增强材料378

201连续纤维378

2011玻璃纤维的基本性质378

2012玻璃纤维的化学成分380

2013玻璃纤维的生产382

2014玻璃纤维的技术要求389

2015玻璃纤维的应用390

202定长纤维与玻璃棉393

2021玻璃棉的基本性质393

2022玻璃棉的化学成分397

2023玻璃棉及制品的生产工艺397

2024玻璃棉的技术要求397

2025玻璃棉的应用400

203玻璃纤维增强塑料401

2031概述401

2032玻璃纤维增强塑料的性能402

2033玻璃纤维增强塑料的成型

方法403

2034玻璃纤维增强塑料的应用405

204玻璃纤维增强水泥411

2041概述411

2042玻璃纤维增强水泥的性能411

2043玻璃纤维增强水泥的生产

工艺412

2044玻璃纤维增强水泥的应用413

参考文献415

21光电子玻璃416

211光导纤维416

2111光纤的结构和传光原理416

2112光纤的分类416

2113玻璃光纤的性能要求417

2114玻璃光纤的生产工艺417

2115玻璃光纤的应用420

212激光玻璃420

2121激光玻璃的特点420

2122激光玻璃的性质421

2123激光玻璃的性能参数421

2124钕激光玻璃的成分422

2125激光玻璃的制造工艺422

2126激光玻璃的应用423

213非线性光学玻璃423

2131非线性光学玻璃的性质423

2132玻璃的二阶非线性光学

效应424

2133玻璃的三阶非线性光学

效应424

2134非线性光学玻璃的制备

方法424

2135非线性光学玻璃的研究和

应用425

214声光玻璃和磁光玻璃425

2141声光玻璃425

2142磁光玻璃426

215纳米发光玻璃427

2151纳米玻璃的研究内容427

2152发光玻璃中的纳米技术427

参考文献427

22生态环境玻璃429

221光催化降解污物玻璃429

2211光催化降解原理429

2212光催化降解污物玻璃的

制备430

2213影响光催化降解污物的因素

及提高其效率的途径431

222智能玻璃432

2221电致变色智能玻璃的结构及

工作原理433

2222电致变色智能玻璃调光调热

原理435

2223智能玻璃的制备方法435

223太阳能电池玻璃436

参考文献438

23核技术玻璃439

231概述439

232核检测玻璃439

2321核检测439

2322核剂量439

233防辐射玻璃441

2331防辐射玻璃与射线间的

作用441

2332防X射线和γ射线的玻璃441

2333防中子射线的玻璃442

2334玻璃屏蔽射线能力的参数442

2335防辐射玻璃的研究与应用442

234核废料固化处理玻璃443

2341概述443

2342核固化玻璃的成分443

2343核废料固化玻璃的熔制444

2344核固化玻璃的性质445

2345核废料固化玻璃的研究

方向446

参考文献446

24玻璃工业环境污染与防治448

241玻璃工业对环境污染的概况448

2411玻璃本身的有害物质448

2412玻璃制造过程中的污染448

2413按对生态环境污染的情况

分类449

242玻璃本身有害物质污染及

防治449

2421玻璃本身有害物质的

污染449

2422玻璃有害物的防治450

243玻璃工业粉尘污染及防治450

2431粉尘的分类及允许限度450

2432粉尘的防治451

244玻璃工业中废气污染及防治452

2441废气的来源、组成与允许

限度452

2442废气污染的防治453

245废水污染和防治454

2451玻璃厂废水来源及污染454

2452废水的防治455

246玻璃工业固体废弃物污染及

防治455

2461固体废弃物来源及污染456

2462固体废弃物污染的防治456

247噪声的污染和防治457

2471噪声来源和危害457

2472噪声的控制与防治458

参考文献458