玻璃岩相分析.pptx

7-1 概述概述 在高温条件下物料熔化成熔体经快速冷在高温条件下物料熔化成熔体经快速冷却成型，再作适当热处理所得到的透明无却成型，再作适当热处理所得到的透明无机材料称为玻璃材料。机材料称为玻璃材料。这里将从生产量大，使用面广的钠钙硅这里将从生产量大，使用面广的钠钙硅酸盐系统玻璃制品和部分微晶玻璃为主，酸盐系统玻璃制品和部分微晶玻璃为主，讨论玻璃体内的各种缺陷，特别是结石；讨论玻璃体内的各种缺陷，特别是结石；对微晶玻璃除研究母体玻璃缺陷外，还要对微晶玻璃除研究母体玻璃缺陷外，还要讨论在热处理微晶化过程中母体玻璃显微讨论在热处理微晶化过程中母体玻璃显微结构的变化及其规律。结构的变化及其规律。所以，玻璃材料显微结构分析的主要内所以，玻璃材料显微结构分析的主要内容有以下三个方面：容有以下三个方面：1.玻璃结石：玻璃结石：不允许存在但又常见的严重不允许存在但又常见的严重缺陷。原料、窑内耐火材料及其蚀变、玻缺陷。原料、窑内耐火材料及其蚀变、玻璃析晶等均可能是结石物质的来源和形成璃析晶等均可能是结石物质的来源和形成原因。可由此提出消除结石的措施。原因。可由此提出消除结石的措施。2.玻璃态缺陷：玻璃态缺陷：除结石以外，在玻璃体内除结石以外，在玻璃体内还会存在气泡、条纹和节瘤等缺陷。设法还会存在气泡、条纹和节瘤等缺陷。设法消除也是研究的课题。消除也是研究的课题。3.微晶玻璃：微晶玻璃：探讨微晶化的机理，对微晶探讨微晶化的机理，对微晶玻璃的成分、主晶相、所用晶核剂、热玻璃的成分、主晶相、所用晶核剂、热处理制度以及性能进行研究。处理制度以及性能进行研究。7-2 7-2 结石的来源、形态及检验方法结石的来源、形态及检验方法 一一.来源来源 1.来源于原料的结石来源于原料的结石 钠钙硅酸盐玻璃原料有：石英砂、白云钠钙硅酸盐玻璃原料有：石英砂、白云石、方解石、纯碱、莹石、硝酸钠等。提石、方解石、纯碱、莹石、硝酸钠等。提供给玻璃的主要成分为：硅、镁、钾、钙、供给玻璃的主要成分为：硅、镁、钾、钙、钠等元素的氧化物。钠等元素的氧化物。结石结石一般是由于配合料没有充分熔化一般是由于配合料没有充分熔化残留在玻璃液中，冷却后进入玻璃而成残留在玻璃液中，冷却后进入玻璃而成的。由粉料形成的结石大部分为未熔石的。由粉料形成的结石大部分为未熔石英颗粒及发生多晶转变了的磷石英、方英颗粒及发生多晶转变了的磷石英、方石英，还有锆石。石英，还有锆石。由粉料产生的结石大致有以下三方面原因：由粉料产生的结石大致有以下三方面原因：配合料混合不均：配合料混合不均：使易熔组分多的部位熔使易熔组分多的部位熔化速度快，而难熔组分多的部位熔化速度化速度快，而难熔组分多的部位熔化速度慢，使未熔石英颗粒聚集成团形成结石。慢，使未熔石英颗粒聚集成团形成结石。原料质量不高：原料质量不高：含有难熔料如锆英石、氧含有难熔料如锆英石、氧化铬等都会形成结石。化铬等都会形成结石。操作制度不当：操作制度不当：如过筛时粗砂漏网而形成如过筛时粗砂漏网而形成结石；熔化温度控制不当，使配合料熔化结石；熔化温度控制不当，使配合料熔化不充分也会形成粉料结石，等等。不充分也会形成粉料结石，等等。2.来源于耐火材料的结石来源于耐火材料的结石 玻璃液对窑内耐火材料的侵蚀作用，使玻璃液对窑内耐火材料的侵蚀作用，使耐火材料的使用寿命缩短，同时剥蚀的耐耐火材料的使用寿命缩短，同时剥蚀的耐火材料残渣落入玻璃液中即形成了结石。火材料残渣落入玻璃液中即形成了结石。侵蚀的原因主要有以下三方面。侵蚀的原因主要有以下三方面。温度条件：温度条件：大部分窑炉用的硅质耐火材大部分窑炉用的硅质耐火材料在温度变化过程中要发生鳞石英、方石料在温度变化过程中要发生鳞石英、方石英的晶型转变，伴随着明显的体积变化，英的晶型转变，伴随着明显的体积变化，使砖体出现裂纹而逐渐解体。温度对其它使砖体出现裂纹而逐渐解体。温度对其它耐火材料的侵蚀破坏作用也很剧烈。耐火材料的侵蚀破坏作用也很剧烈。化学侵蚀：化学侵蚀：熔融的玻璃组分、配合料中熔融的玻璃组分、配合料中的粉尘挥发份、燃料的灰份等在熔制玻璃的粉尘挥发份、燃料的灰份等在熔制玻璃的过程中均会与耐火材料的物相发生化学的过程中均会与耐火材料的物相发生化学反应而生成新相，使耐火材料剥落。反应而生成新相，使耐火材料剥落。物理侵蚀：物理侵蚀：玻璃液流动对砖体的冲刷作玻璃液流动对砖体的冲刷作用及荷重的压力作用，加剧了砖体的剥落用及荷重的压力作用，加剧了砖体的剥落和化学侵蚀。和化学侵蚀。由此使来源于耐火材料的结石有三种可由此使来源于耐火材料的结石有三种可能情况：一种是耐火材料本身的晶化或气能情况：一种是耐火材料本身的晶化或气孔，再一种是耐火材料的物相与玻璃反应孔，再一种是耐火材料的物相与玻璃反应后生成的变质结晶矿物，另一种则是耐火后生成的变质结晶矿物，另一种则是耐火材料被熔化后重新析晶的矿物。材料被熔化后重新析晶的矿物。所以在玻璃窑内应根据不同部位的工作所以在玻璃窑内应根据不同部位的工作条件，所制玻璃的成分，熔化温度的高低条件，所制玻璃的成分，熔化温度的高低等而选用不同性能的耐火材料。等而选用不同性能的耐火材料。3.来源于析晶的结石来源于析晶的结石 析晶结石的形成往往是由于配合料中某析晶结石的形成往往是由于配合料中某种组合过量或混合不均匀，使局部某种组分种组合过量或混合不均匀，使局部某种组分过量，造成该组分的析晶物质条件，如氧化过量，造成该组分的析晶物质条件，如氧化钙过量析出硅灰石（钙过量析出硅灰石（CaOSiO2）晶体，氧）晶体，氧化钠过量析出失透石（化钠过量析出失透石（Na2O3CaO6SiO2）晶体。）晶体。氧化镁过量析出透辉石（氧化镁过量析出透辉石（CaO MgO 2SiO2）晶体。二氧化硅过量析出磷石英、方石英。此晶体。二氧化硅过量析出磷石英、方石英。此外，在冷却阶段由于所设计的冷却成型温度不外，在冷却阶段由于所设计的冷却成型温度不适当，恰好造成某种物相的析晶温度条件，则适当，恰好造成某种物相的析晶温度条件，则会出现该组分的大量析晶。会出现该组分的大量析晶。二二.结石形态结石形态 1.晶体构造决定形态晶体构造决定形态 结石具体形态主要取决于其晶体的内结石具体形态主要取决于其晶体的内部构造，成分不同而构造相同或相似的部构造，成分不同而构造相同或相似的晶体，常长成相同或相似的形态；而晶晶体，常长成相同或相似的形态；而晶格构造不同，即使是同成分的晶体亦会格构造不同，即使是同成分的晶体亦会呈现不同的形状。呈现不同的形状。譬如以方石英、磷石英的对比为例，见譬如以方石英、磷石英的对比为例，见图图8-2，高温低粘度玻璃液中可析出，高温低粘度玻璃液中可析出方石方石英的八面体理想形态（英的八面体理想形态（A A），在粘度较大的），在粘度较大的玻璃液中快速生长，将沿六个八面体顶角玻璃液中快速生长，将沿六个八面体顶角方向长成十字形对称的骨架状（方向长成十字形对称的骨架状（B B）。）。若结晶物质供应不均匀将长成不对称的若结晶物质供应不均匀将长成不对称的帆船状（帆船状（C C），在流动的高温熔体中将呈现），在流动的高温熔体中将呈现单枝骨架状。温度降至室温时，它们将转单枝骨架状。温度降至室温时，它们将转变为仍保留着高温变体形状的变为仍保留着高温变体形状的方石英。方石英。见图见图8-3，鳞石英在低粘度玻璃液中鳞石英在低粘度玻璃液中将长成六方板状（将长成六方板状（A A），在粘度较大的玻），在粘度较大的玻璃液中快速生长，将沿六个顶角方向长成璃液中快速生长，将沿六个顶角方向长成骸晶（骸晶（B B），最终形成六角雪花状（），最终形成六角雪花状（C C）。）。如果组成不均匀或在流动时将长成相当如果组成不均匀或在流动时将长成相当于六角雪花一瓣的羽毛状（于六角雪花一瓣的羽毛状（D D），在熔体），在熔体温度降低到室温时，它们将转变为仍保留温度降低到室温时，它们将转变为仍保留着高温变体形态的着高温变体形态的磷石英。磷石英。结石晶体所具有的这种结晶习性，可用来结石晶体所具有的这种结晶习性，可用来识别和鉴定晶体。常见的有（见图识别和鉴定晶体。常见的有（见图8-4）：扫）：扫把状的失透石（把状的失透石（Na2O3MgO6SiO2）（）（A），），放射状的透辉石（放射状的透辉石（CaOMgO2SiO2）和硅）和硅灰石（灰石（Na2OSiO2）（B）。树枝状的斜锆石（树枝状的斜锆石（ZrO2）（）（C），网状的），网状的莫来石（莫来石（3Al2O32SiO2）（）（D），以及阶梯），以及阶梯状的霞石（状的霞石（Na2OAl2O32SiO2）。）。2.环境条件影响形态环境条件影响形态 结石晶体形态还与形成过程及环境条件有结石晶体形态还与形成过程及环境条件有着密切的关系，还以方石英为例，见图着密切的关系，还以方石英为例，见图8-5，在组成均匀的玻璃液中析出十字形对称的骨在组成均匀的玻璃液中析出十字形对称的骨架状（架状（A），在流动的玻璃液中将长成单向），在流动的玻璃液中将长成单向延长的骨架状（延长的骨架状（B），玻璃液组成不均匀时），玻璃液组成不均匀时则长成单面生长的帆船状（则长成单面生长的帆船状（C）。）。在硅质结石颗粒周围将以其为中心呈放在硅质结石颗粒周围将以其为中心呈放射状析晶（射状析晶（D），由原料石英或硅砖中残余），由原料石英或硅砖中残余石英颗粒多晶转变形成的方石英，初期多石英颗粒多晶转变形成的方石英，初期多呈保留石英颗粒外形的蜂巢状（呈保留石英颗粒外形的蜂巢状（F）或鳞片）或鳞片状集合体，高温下重结晶将逐渐长大呈玉状集合体，高温下重结晶将逐渐长大呈玉黍状（黍状（G）和粒状集合体（）和粒状集合体（H）。）。如果硅质颗粒被熔化成高硅质玻璃液，如果硅质颗粒被熔化成高硅质玻璃液，在冷却过程中又析出由多个骨架状方石英在冷却过程中又析出由多个骨架状方石英集中在一起构成的网状集合体（集中在一起构成的网状集合体（E）。）。三三.检验方法检验方法 1.肉眼鉴定：肉眼鉴定：指肉眼手标本直接观察或指肉眼手标本直接观察或利用利用1020倍放大镜观察。能够进行现倍放大镜观察。能够进行现场观察和场观察和 解决问题，但对于结石矿物来解决问题，但对于结石矿物来源的结论，肉眼鉴定有很大的局限性源的结论，肉眼鉴定有很大的局限性。2.偏光显微镜分析：偏光显微镜分析：偏光显微镜分析通常采用矿物薄片，磨制偏光显微镜分析通常采用矿物薄片，磨制成成0.03mm厚，以备在镜下观察。厚，以备在镜下观察。1）在单偏光镜下，在单偏光镜下，可观察结石及玻璃相的可观察结石及玻璃相的颜色、多色性、各种不同结石晶体的形态及颜色、多色性、各种不同结石晶体的形态及晶体的解理、突起等级、折射率值范围等。晶体的解理、突起等级、折射率值范围等。对于一些结石矿物，如失透石具有特对于一些结石矿物，如失透石具有特殊的羽扇状、集束状、羽毛状（图殊的羽扇状、集束状、羽毛状（图8-4），），方石英是主杆与分枝成方石英是主杆与分枝成90角的树枝状或角的树枝状或骨架状（图骨架状（图8-5），鳞石英为主杆与分枝），鳞石英为主杆与分枝成成60角的树枝状（图角的树枝状（图8-6），由此即可完），由此即可完成鉴定工作。成鉴定工作。2）在正交偏光镜下，）在正交偏光镜下，可以观察结石矿物的可以观察结石矿物的干涉色、消光类型、消光角、延性、双晶干涉色、消光类型、消光角、延性、双晶等。有些结石矿物在单偏光镜下的光学性等。有些结石矿物在单偏光镜下的光学性质近似，进一步分析定名，则需借助于正质近似，进一步分析定名，则需借助于正交镜下的光学性质测定。交镜下的光学性质测定。如硅灰石多为长柱状，但柱状的硅灰石如硅灰石多为长柱状，但柱状的硅灰石与透辉石在单偏光镜下不易区分（图与透辉石在单偏光镜下不易区分（图8-38与与8-42），然而在正交镜下硅灰石为平行），然而在正交镜下硅灰石为平行消光、负延性，透辉石为斜消光、正延性。消光、负延性，透辉石为斜消光、正延性。来源于硅砖的鳞石英具有特殊的矛头状来源于硅砖的鳞石英具有特殊的矛头状双晶（图双晶（图8-23），而钠长石、白榴石也具），而钠长石、白榴石也具有其特有的双晶。但在正交镜下它们分别有其特有的双晶。但在正交镜下它们分别为平行消光、斜消光和近于永久消光。为平行消光、斜消光和近于永久消光。表面已鳞石英化的未熔石英颗粒的一些表面已鳞石英化的未熔石英颗粒的一些光学性质与一种光学性质与一种 霞石的形状、光学性质极霞石的形状、光学性质极为类似（图为类似（图8-7，8-12），此种情况下可以），此种情况下可以轴性、光性区分它们，鳞石英为二轴晶、轴性、光性区分它们，鳞石英为二轴晶、正光性，霞石为一轴晶、负光性。正光性，霞石为一轴晶、负光性。在玻璃工业生产中，为方便起见常直接在玻璃工业生产中，为方便起见常直接在镜下观察带有结石的玻璃片，方法是将在镜下观察带有结石的玻璃片，方法是将结石部分取下，切成大小适宜的小方片，结石部分取下，切成大小适宜的小方片，放在偏光镜载物台上观察。放在偏光镜载物台上观察。然后把有结石的一面放在毛玻璃上加磨然后把有结石的一面放在毛玻璃上加磨料细磨直到结石点暴露在表面。再将玻璃料细磨直到结石点暴露在表面。再将玻璃片表面抛磨到光亮整洁，则可在显微镜下片表面抛磨到光亮整洁，则可在显微镜下直接观察。效果如同岩石薄片，分析方法直接观察。效果如同岩石薄片，分析方法当与薄片分析方法相同。当与薄片分析方法相同。3.其它分析方法：其它分析方法：岩相分析的方法常用、快速、奏效，但岩相分析的方法常用、快速、奏效，但有时仍需借助于其它的分析方法有时仍需借助于其它的分析方法。如化学。如化学分析能够检验玻璃中各种结石化学组成的分析能够检验玻璃中各种结石化学组成的类型，以帮助判断可能的矿物组成。类型，以帮助判断可能的矿物组成。X射线方法可以直接进行物相分析确定射线方法可以直接进行物相分析确定矿物组成，也可以拍摄结石的矿物组成，也可以拍摄结石的X射线光谱，射线光谱，根据各谱线的特征和强度与已知矿物根据各谱线的特征和强度与已知矿物X射射线光谱进行对比以确定结石矿物。线光谱进行对比以确定结石矿物。电子显微镜分析可以观察结石的形态、电子显微镜分析可以观察结石的形态、分布状况，电子探针对于小的结石可以进分布状况，电子探针对于小的结石可以进行微区化学组成分析。行微区化学组成分析。7-3 结石的分类及显微镜鉴定结石的分类及显微镜鉴定一一.硅质结石硅质结石 1.结石的主要矿物结石的主要矿物 未熔石英：未熔石英：主要有以下几种形态（见图主要有以下几种形态（见图8-7），），图图a是石英颗粒，比较完好，表面是石英颗粒，比较完好，表面光洁，为正交镜下图像，一级黄白干涉色；光洁，为正交镜下图像，一级黄白干涉色；图图3-1-12为单偏光镜下图像。为单偏光镜下图像。图图b是粉料结石中常见的未熔石英颗粒，是粉料结石中常见的未熔石英颗粒，表面出现较粗大的裂纹（图表面出现较粗大的裂纹（图8-6），开始磷），开始磷石英化（正交偏光），图石英化（正交偏光），图8-15中斑晶裂纹中斑晶裂纹（单偏光）。（单偏光）。图图c是进一步熔解的石英颗粒，表面已是进一步熔解的石英颗粒，表面已发生多晶转变，完全成磷石英晶体，颗粒发生多晶转变，完全成磷石英晶体，颗粒周围因熔解而富含周围因熔解而富含SiO2的玻璃相已析出细的玻璃相已析出细小的磷石英晶体（正交偏光）。图小的磷石英晶体（正交偏光）。图3-1-13为未熔石英及其周围析出的针状磷石英为未熔石英及其周围析出的针状磷石英（单偏光）。（单偏光）。图图d表示随着熔蚀现象加剧，石英颗粒表示随着熔蚀现象加剧，石英颗粒将逐渐解体，周围的磷石英析晶渐渐长大将逐渐解体，周围的磷石英析晶渐渐长大后有时会出现树枝状的磷石英晶体。后有时会出现树枝状的磷石英晶体。磷石英：磷石英：常见的形态有（图常见的形态有（图8-8）：针状、）：针状、棒状（图棒状（图a正交偏光），松针状（图正交偏光），松针状（图8-19），树枝状（图树枝状（图8-6，图，图3-2-16），雪花状（图），雪花状（图8-25），羽毛状（图），羽毛状（图8-26，图，图3-2-15）及矛）及矛头双晶（图头双晶（图8-23）。）。结石中的磷石英为斜方晶系、二轴晶，结石中的磷石英为斜方晶系、二轴晶，正光性，一级灰白干涉色，平行消光，负正光性，一级灰白干涉色，平行消光，负延性。延性。方石英：方石英：常见形态有：常见形态有：骨架状（骨架状（图图8-5，图，图8-20，图，图3-2-7），树枝状（图），树枝状（图8-29），），黍粒状（图黍粒状（图8-28），蜂窝状（图），蜂窝状（图8-9，图，图8-27），帆船状（图），帆船状（图8-30玻璃结石中的方石英为四方晶系，一轴玻璃结石中的方石英为四方晶系，一轴晶，负光性，一级白干涉色，平行消光，晶，负光性，一级白干涉色，平行消光，正延性。正延性。2.来源于粉料的硅质结石来源于粉料的硅质结石 主要是未熔石英颗粒，可能出现原始晶主要是未熔石英颗粒，可能出现原始晶相（图相（图8-21），但大部分都有一定程度的），但大部分都有一定程度的熔蚀现象（图熔蚀现象（图8-7b，图，图8-6）；）；随着熔蚀加剧，带粗大裂纹的未熔石英随着熔蚀加剧，带粗大裂纹的未熔石英颗粒周围有高粘度玻璃液形成的磷石英，颗粒周围有高粘度玻璃液形成的磷石英，熔蚀至石英颗粒解体或完全熔化，造成局熔蚀至石英颗粒解体或完全熔化，造成局部部SiO2组分较高，出现聚集在一起的长针组分较高，出现聚集在一起的长针状、松针状、棒状的磷石英（图状、松针状、棒状的磷石英（图8-8a）。）。进而会出现骨架状方石英（图进而会出现骨架状方石英（图8-5）。其）。其它形态的磷石英、方石英则不可能出现在它形态的磷石英、方石英则不可能出现在粉料结石中。粉料结石中。3.来源于硅砖的结石来源于硅砖的结石 硅砖的矿物主要为磷石英、方石英和残余硅砖的矿物主要为磷石英、方石英和残余石英颗粒及铁氧胶结物。由于玻璃液中的大石英颗粒及铁氧胶结物。由于玻璃液中的大量碱性组分随着玻璃液进入砖体，故开始了量碱性组分随着玻璃液进入砖体，故开始了侵蚀交代反应侵蚀交代反应。并随温度的升高，侵蚀逐渐加剧，随着并随温度的升高，侵蚀逐渐加剧，随着侵蚀交代反应的逐步进行，在各反应阶段侵蚀交代反应的逐步进行，在各反应阶段形成不同的结石矿物，它们的侵蚀机理与形成不同的结石矿物，它们的侵蚀机理与矿物特征可综合为以下几点：矿物特征可综合为以下几点：在未侵蚀带是砖体自身结构，为均匀的在未侵蚀带是砖体自身结构，为均匀的板柱状磷石英（多呈矛头双晶，图板柱状磷石英（多呈矛头双晶，图8-10正正交偏光）及部分残余石英。交偏光）及部分残余石英。在过渡带仍保留磷石英，但由于温度升在过渡带仍保留磷石英，但由于温度升高玻璃液的侵蚀已波及，磷石英已发生重高玻璃液的侵蚀已波及，磷石英已发生重结晶。晶体逐渐长大（图结晶。晶体逐渐长大（图3-3-2），有清晰），有清晰的矛头双晶。晶体颗粒之间已有砖体熔解的矛头双晶。晶体颗粒之间已有砖体熔解的玻璃质，残余石英逐渐消失。的玻璃质，残余石英逐渐消失。在侵蚀带，砖体与玻璃液完全反应，大在侵蚀带，砖体与玻璃液完全反应，大部分磷石英已转入玻璃相，随之又析出粗部分磷石英已转入玻璃相，随之又析出粗大的管柱状的磷石英晶体（图大的管柱状的磷石英晶体（图3-3-3）。）。随温度升高砖体开始出现团粒状、蜂窝随温度升高砖体开始出现团粒状、蜂窝状方石英（图状方石英（图3-3-5，图，图8-9），这时砖体遭），这时砖体遭受严重的侵蚀，已不保留原有的结构，渐受严重的侵蚀，已不保留原有的结构，渐有剥落，熔化。有剥落，熔化。砖体不断被玻璃液溶解带走，使其周砖体不断被玻璃液溶解带走，使其周围的玻璃液富含围的玻璃液富含SiO2，则伴随着树枝状、，则伴随着树枝状、针状磷石英晶体出现，同时出现粗大的骨针状磷石英晶体出现，同时出现粗大的骨架状、黍粒状方石英（图架状、黍粒状方石英（图8-20，图，图3-3-4，8-28），周围玻璃相出现的黄褐色是由），周围玻璃相出现的黄褐色是由Fe-O物质引起的。物质引起的。4.来源于析晶的硅质结石来源于析晶的硅质结石 因玻璃组分中因玻璃组分中SiO2的含量偏多或配合的含量偏多或配合料混合不均使局部料混合不均使局部SiO2富集，从而使富集，从而使SiO2晶体析晶，成为硅质析晶结石。硅质析晶晶体析晶，成为硅质析晶结石。硅质析晶的结石矿物有磷石英和方石英。的结石矿物有磷石英和方石英。磷石英多为雪花状（图磷石英多为雪花状（图8-25）、羽毛状）、羽毛状（图（图3-2-8，3-2-15）和树枝状（图）和树枝状（图8-6，图图3-2-16），方石英则为骨架状（图），方石英则为骨架状（图8-5，图图3-2-7）。）。析晶的硅质结石与粉料的硅质结石及耐析晶的硅质结石与粉料的硅质结石及耐火材料熔入玻璃相析出的硅质结石之间不火材料熔入玻璃相析出的硅质结石之间不太好区分，但仍各有其特征。如硅砖所形太好区分，但仍各有其特征。如硅砖所形成的结石，常有铁氧胶结物（黄色或黄褐成的结石，常有铁氧胶结物（黄色或黄褐色）和磷石英的矛头双晶，很易辨认。色）和磷石英的矛头双晶，很易辨认。而析晶的硅质结石颜色比较白，结石而析晶的硅质结石颜色比较白，结石分布较散、析晶清晰，不象硅质耐火材分布较散、析晶清晰，不象硅质耐火材料形成的结晶那么粗大等。粉料结石则料形成的结晶那么粗大等。粉料结石则常聚集成团。常聚集成团。二二.铝硅质结石铝硅质结石 铝硅质结石矿物主要来源于铝硅质耐火材铝硅质结石矿物主要来源于铝硅质耐火材料的蚀变。铝硅质耐火材料主要是由料的蚀变。铝硅质耐火材料主要是由Al2O3和和SiO2两种组分以不同比例构成的一类耐两种组分以不同比例构成的一类耐火材料，以火材料，以Al2O3含量不同分为粘土砖（含含量不同分为粘土砖（含40%），高铝砖（含），高铝砖（含40%70%），莫来石），莫来石砖（含砖（含70%72%，包括电熔莫来石）和刚，包括电熔莫来石）和刚玉砖（含玉砖（含89%97%，包括电熔刚玉砖）。，包括电熔刚玉砖）。1.主要的结石矿物主要的结石矿物 铝硅质耐火材料形成的结石矿物主要有：铝硅质耐火材料形成的结石矿物主要有：刚玉、莫来石、刚玉、莫来石、铝氧、霞石、长石、白铝氧、霞石、长石、白榴石、斜锆石。榴石、斜锆石。1）刚玉：是铝硅质耐火材料的主晶相。晶体常）刚玉：是铝硅质耐火材料的主晶相。晶体常呈粒状或小六方片状，也有短柱状。常与霞呈粒状或小六方片状，也有短柱状。常与霞石、莫来石伴生石、莫来石伴生。2）铝氧：即铝氧：即-Al2O3nNa2O，是，是Al2O3含含量很高的碱性铝酸盐聚集体。常呈六方片状。量很高的碱性铝酸盐聚集体。常呈六方片状。3）莫来石：为粘土砖在高温下稳定的晶相，）莫来石：为粘土砖在高温下稳定的晶相，一般为细小的针状晶体，平均粒度为一般为细小的针状晶体，平均粒度为2-5 m，经常集中分布在熟料颗粒周围（图，经常集中分布在熟料颗粒周围（图8-11），交织成网状，也常与刚玉伴生。），交织成网状，也常与刚玉伴生。4 4）长石：是）长石：是粘土质耐火材料侵蚀后期形成的粘土质耐火材料侵蚀后期形成的工艺矿物。结石矿物中出现长石说明砖体工艺矿物。结石矿物中出现长石说明砖体已开始解体。在结石中常与霞石伴生。呈已开始解体。在结石中常与霞石伴生。呈板柱状。板柱状。5）霞石霞石Na3K AlSiO4 4：是玻璃液中碱：是玻璃液中碱性组分与粘土质耐火材料扩散交代作用的性组分与粘土质耐火材料扩散交代作用的产物，出现在侵蚀交代的后期，常与长石产物，出现在侵蚀交代的后期，常与长石伴生。呈六方片状、阶梯状，有时有羽毛伴生。呈六方片状、阶梯状，有时有羽毛状集合体（图状集合体（图8-128-12）。还有短柱状、柱状。）。还有短柱状、柱状。6 6）白榴石）白榴石K Al Si2 O6 ：出现在：出现在铝硅质耐铝硅质耐火材料侵蚀后期，是玻璃液中碱性组分与耐火材料侵蚀后期，是玻璃液中碱性组分与耐火材料侵蚀交代形成的工艺矿物，主要出现火材料侵蚀交代形成的工艺矿物，主要出现在含钾的玻璃中，常与霞石、长石伴生。在含钾的玻璃中，常与霞石、长石伴生。7）斜锆石）斜锆石ZrO2：是锆刚玉砖的主要晶相。：是锆刚玉砖的主要晶相。砖体与玻璃中碱性组分反应而生成的斜锆砖体与玻璃中碱性组分反应而生成的斜锆石是二次结晶。一般为细小的粒状或主干石是二次结晶。一般为细小的粒状或主干与分支形成与分支形成90交角的骨架状（图交角的骨架状（图8-13）。）。常与霞石共生。常与霞石共生。2.粘土质耐火材料的侵蚀过程及形成的结石粘土质耐火材料的侵蚀过程及形成的结石 主要产品是粘土砖。粘土砖是以莫来石、主要产品是粘土砖。粘土砖是以莫来石、方石英为稳定晶相存在于熟料（骨料）中，方石英为稳定晶相存在于熟料（骨料）中，其次还有一定量的玻璃质和气孔。其次还有一定量的玻璃质和气孔。粘土砖（能承受比较高的温度）在高温粘土砖（能承受比较高的温度）在高温下与玻璃液接触时，表面首先被浸润，随下与玻璃液接触时，表面首先被浸润，随后通过毛细管作用，玻璃液被砖体的无数后通过毛细管作用，玻璃液被砖体的无数气孔吸入内部，便开始了交代反应，随温气孔吸入内部，便开始了交代反应，随温度升高，原来细针状的莫来石晶体发生重度升高，原来细针状的莫来石晶体发生重结晶（图结晶（图3-1-15）作用而长大。）作用而长大。不断发生的重结晶，以及玻璃液中碱性不断发生的重结晶，以及玻璃液中碱性成分与莫来石发生的侵蚀反应，而形成长成分与莫来石发生的侵蚀反应，而形成长大的莫来石及其外围的大的莫来石及其外围的铝氧（图铝氧（图3-3-73-3-7，图图3-3-83-3-8），使熟料颗粒松解。），使熟料颗粒松解。当碱性成分进一步与砖体的莫来石反应，当碱性成分进一步与砖体的莫来石反应，便开始出现霞石或钾霞石，并随着熔蚀的便开始出现霞石或钾霞石，并随着熔蚀的加剧，熟料颗粒开始解体为残余团粒，并加剧，熟料颗粒开始解体为残余团粒，并在其周围有长大的莫来石和在其周围有长大的莫来石和铝氧，被剥铝氧，被剥落进入玻璃液而形成结石（图落进入玻璃液而形成结石（图3-3-93-3-9）。）。侵蚀交代的后期，熟料颗粒成为碎屑散侵蚀交代的后期，熟料颗粒成为碎屑散落下来被玻璃液包裹形成结石，碎屑中主落下来被玻璃液包裹形成结石，碎屑中主要有次生的莫来石及转化的要有次生的莫来石及转化的铝氧，还有铝氧，还有莫来石与碱性组分反应而生成的霞石，进莫来石与碱性组分反应而生成的霞石，进一步反应则有白榴石、正长石、钠长石、一步反应则有白榴石、正长石、钠长石、三斜霞石等。三斜霞石等。玻璃中的粘土砖所形成的结玻璃中的粘土砖所形成的结石见图：图石见图：图8-12，图，图8-45。3.铝氧系电熔砖的侵蚀过程及结石铝氧系电熔砖的侵蚀过程及结石 将原料在电炉中用石墨电极使其熔化，将原料在电炉中用石墨电极使其熔化，然后将熔融体铸入模型成型的砖为电熔砖，然后将熔融体铸入模型成型的砖为电熔砖，属岩浆岩型；而其它耐火材料是原料经压属岩浆岩型；而其它耐火材料是原料经压制成型再在高温下烧结而成的砖，属变质制成型再在高温下烧结而成的砖，属变质岩型。电熔砖耐火性好，结构致密，气孔岩型。电熔砖耐火性好，结构致密，气孔率低。承受最高温度的玻璃液。率低。承受最高温度的玻璃液。电熔莫来石砖：其主要晶相是莫来石、电熔莫来石砖：其主要晶相是莫来石、少量的刚玉和单斜锆石，部分玻璃相充填少量的刚玉和单斜锆石，部分玻璃相充填在晶体颗粒之间。在晶体颗粒之间。电熔莫来石砖的侵蚀初期蚀变不大，莫电熔莫来石砖的侵蚀初期蚀变不大，莫来石熔融分解并析出刚玉晶体，成六方柱来石熔融分解并析出刚玉晶体，成六方柱状。含锆的砖体则出现骨架状的单斜锆石。状。含锆的砖体则出现骨架状的单斜锆石。此阶段砖体的结构变化不大。此阶段砖体的结构变化不大。侵蚀交代的进一步发生，则出现侵蚀交代的进一步发生，则出现铝氧及铝氧及霞石、三斜霞石。它们呈板状或树枝状，交霞石、三斜霞石。它们呈板状或树枝状，交错的分布在针状莫来石骨架之间，这时砖体错的分布在针状莫来石骨架之间，这时砖体被熔蚀剥落，碎屑进入玻璃液形成结石。被熔蚀剥落，碎屑进入玻璃液形成结石。电熔锆刚玉砖：其主要成份（晶相）为电熔锆刚玉砖：其主要成份（晶相）为刚玉、单斜锆石和玻璃相，抗玻璃液侵蚀刚玉、单斜锆石和玻璃相，抗玻璃液侵蚀能力较电熔莫来石砖为好。能力较电熔莫来石砖为好。电熔锆刚玉砖的侵蚀初期蚀变也不大，电熔锆刚玉砖的侵蚀初期蚀变也不大，当反应深化后则会生成霞石、当反应深化后则会生成霞石、铝氧，它铝氧，它们会随时熔入周围的玻璃液中，砖体表面们会随时熔入周围的玻璃液中，砖体表面常残留难熔的常残留难熔的斜锆石，当斜锆石剥落时便斜锆石，当斜锆石剥落时便与与铝氧、铝氧、霞石在霞石在玻璃液制品中形成结石。玻璃液制品中形成结石。玻璃中由电熔锆刚玉砖所形成的结石见图：玻璃中由电熔锆刚玉砖所形成的结石见图：图图3-3-22，图，图8-33，8-36。三三.钠钙质和钙镁质结石：钠钙质和钙镁质结石：一般均来源于析晶结石。一般均来源于析晶结石。1.主要的结石矿物：主要的结石矿物：失透石（失透石（Na2O3CaO6SiO2）、）、硅灰石（硅灰石（CaOSiO2）、）、透辉石（透辉石（CaOMgO2SiO2）。）。失透石：器皿瓶罐中呈球状或放射状失透石：器皿瓶罐中呈球状或放射状（图（图3-2-12），一般情况下多呈羽扇状，一般情况下多呈羽扇状（图（图8-15）、羽毛状（图）、羽毛状（图8-4）、扫把状）、扫把状（图（图8-41、图、图8-17、图、图3-2-13）、集束）、集束状、针状等。状、针状等。透辉石：结石晶体通常呈柱状（图透辉石：结石晶体通常呈柱状（图8-16）、）、针状（图针状（图8-42）、有时会绕一中心生长成放）、有时会绕一中心生长成放射状（射状（8-43）或集束状（）或集束状（8-14）。）。硅灰石：有硅灰石：有硅灰石和硅灰石和a a硅灰石两种，为硅灰石两种，为析晶结石出现在平板玻璃中，析晶结石出现在平板玻璃中，a a型又称假型又称假硅硅灰石（图灰石（图8-40），常见的为），常见的为型硅灰石，为型硅灰石，为较粗的针状或长柱状（较粗的针状或长柱状（图图8-17、图、图8-13，图，图8-38、图、图3-1-24），还有一些呈放射状（图），还有一些呈放射状（图3-1-20、图图8-39），不易与失透石区分。不易与失透石区分。2.结石的来源结石的来源 以上三种结石均属析晶结石，硅灰石偶以上三种结石均属析晶结石，硅灰石偶尔也出现在耐火材料结石中，但常与磷石尔也出现在耐火材料结石中，但常与磷石英共生。英共生。析晶结石的原因可能是某种组合含量过析晶结石的原因可能是某种组合含量过多，也可能配合料中局部混合不均匀，冷多，也可能配合料中局部混合不均匀，冷却制度不当也能造成析晶条件。对析晶结却制度不当也能造成析晶条件。对析晶结石的产生要认真查找原因，要从多因素角石的产生要认真查找原因，要从多因素角度考虑问题。度考虑问题。各种结石的性质、来源、鉴别见各种结石的性质、来源、鉴别见262页表。页表。7-4 玻璃态缺陷的显微结构玻璃态缺陷的显微结构 除结石以外，在玻璃体内还会存在气泡，除结石以外，在玻璃体内还会存在气泡，条纹，节瘤和残余内应力等玻璃态（非晶条纹，节瘤和残余内应力等玻璃态（非晶态）缺陷。态）缺陷。一一.气泡：气泡：玻璃中的气泡是在熔制过程中的玻璃中的气泡是在熔制过程中的气体夹杂物，有原料带入和在升温中分解气体夹杂物，有原料带入和在升温中分解出气体形成的残留（一次）气泡（图出气体形成的残留（一次）气泡（图3-1-1，图，图8-2）。）。有澄清后部分气体溶解于玻璃液中形成有澄清后部分气体溶解于玻璃液中形成的二次气泡（图的二次气泡（图8-57），有耐火材料熔入），有耐火材料熔入玻璃液形成的耐火材料气泡（玻璃液形成的耐火材料气泡（图图8-58）。）。还有在玻璃液的搅拌或成型过程中带入空还有在玻璃液的搅拌或成型过程中带入空气形成的机械气泡。气形成的机械气泡。二二.条纹条纹：玻璃条纹是在流动、搅拌或成型：玻璃条纹是在流动、搅拌或成型过程中，玻璃泡或局部组成不均匀被拉成过程中，玻璃泡或局部组成不均匀被拉成条带状非晶态夹杂物（图条带状非晶态夹杂物（图8-61），其分布），其分布方向一般与玻璃液的流动方向有关。方向一般与玻璃液的流动方向有关。三三.节瘤（又称玻璃泡）：节瘤（又称玻璃泡）：节瘤是耐火砖节瘤是耐火砖结石在高温玻璃液中被熔化未均匀而呈结石在高温玻璃液中被熔化未均匀而呈的团块（图的团块（图8-59），有时原料亦会形成），有时原料亦会形成节瘤，在节瘤内常会出现不规则的裂纹节瘤，在节瘤内常会出现不规则的裂纹（图（图8-60）四四.残余内应力：残余内应力：退火不良的玻璃体内将存退火不良的玻璃体内将存在残余应力，在正交偏光镜下放入这种玻在残余应力，在正交偏光镜下放入这种玻璃，有内应力处视域就会出现明亮的干涉璃，有内应力处视域就会出现明亮的干涉条纹或十字形消光干涉效应（图条纹或十字形消光干涉效应（图8-63），），十字消光恒平行于上下偏光镜的振动方向。十字消光恒平行于上下偏光镜的振动方向。当内应力很大时，在上面这些图中还会出当内应力很大时，在上面这些图中还会出现干涉色，如图现干涉色，如图8-3所示。所示。7-5 微晶玻璃的显微结构微晶玻璃的显微结构 一一.微晶玻璃的性能微晶玻璃的性能 微晶玻璃是一种以普通玻璃组分为基础，微晶玻璃是一种以普通玻璃组分为基础，加入晶核形成剂和微晶化催化剂，熔融冷却加入晶核形成剂和微晶化催化剂，熔融冷却并在一定的温度下经过热处理后具有微晶体并在一定的温度下经过热处理后具有微晶体和均匀玻璃相的复合材料。和均匀玻璃相的复合材料。它有许多特殊的性能：质地致密、无气孔、它有许多特殊的性能：质地致密、无气孔、不透水、不透气、机械强度比一般的玻璃、不透水、不透气、机械强度比一般的玻璃、陶瓷甚至金属材料都高的多，抗冲击强度陶瓷甚至金属材料都高的多，抗冲击强度为普通玻璃两倍左右，抗压强度可达普通为普通玻璃两倍左右，抗压强度可达普通压延玻璃的八倍，强度也很高。压延玻璃的八倍，强度也很高。具有突出的耐磨性能，可高于高碳钢、具有突出的耐磨性能，可高于高碳钢、花岗岩，接近于淬火工具钢的硬度，化学花岗岩，接近于淬火工具钢的硬度，化学稳定性、电性能均优于普通玻璃，膨胀系稳定性、电性能均优于普通玻璃，膨胀系数可从负值到接近于钢、铜等金属材料的数可从负值到接近于钢、铜等金属材料的正值，耐温度剧变。正值，耐温度剧变。可以做餐具、管道、台面、及电视显像可以做餐具、管道、台面、及电视显像管、电子显微镜、原子反应堆等设备中的管、电子显微镜、原子反应堆等设备中的部件，并可做牙齿股关节等骨头代用品。部件，并可做牙齿、股关节等骨头代用品。从军工、电子工业、光学工业、仪器仪表、从军工、电子工业、光学工业、仪器仪表、化工建材到日常生活，人们在广泛地应用化工建材到日常生活，人们在广泛地应用着微晶玻璃。着微晶玻璃。二二.微晶玻璃的分类及主要晶相微晶玻璃的分类及主要晶相 1.分类：分类：微晶玻璃有上千种之多，分类方法微晶玻璃有上千种之多，分类方法也有多种。也有多种。按所用原料分为技术和矿渣微晶玻璃；按按所用原料分为技术和矿渣微晶玻璃；按微晶化的热处理方法分为光敏和热敏微晶玻微晶化的热处理方法分为光敏和热敏微晶玻璃；按光学性质分为透明和不透明微晶玻璃璃；按光学性质分为透明和不透明微晶玻璃。按性能分为耐高温、耐热冲级、高强度、按性能分为耐高温、耐热冲级、高强度、高硬度、耐腐蚀、易化学蚀刻、低膨胀、高硬度、耐腐蚀、易化学蚀刻、低膨胀、低介电损耗、强介电损耗等各种微晶玻璃；低介电损耗、强介电损耗等各种微晶玻璃；按所含氧化物特点分为含按所含氧化物特点分为含Li2O、Na2O、MgO、B2O3、BaO、PbO、无碱、无硅等、无碱、无硅等微晶玻璃；按基础玻璃组分可分为硅酸盐、微晶玻璃；按基础玻璃组分可分为硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐五铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐五大类微晶玻璃。大类微晶玻璃。2.常用微晶玻璃及其所用晶核剂和主晶相常用微晶玻璃及其所用晶核剂和主晶