《玻璃岩相分析》PPT课件.ppt

材料岩相分析材料岩相分析第七章第七章 玻璃缺陷及玻璃缺陷及 微晶玻璃岩相分析微晶玻璃岩相分析 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 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 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），以及阶梯状的霞石（梯状的霞石（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mm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。