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石英石是一種非金屬礦物質(zhì)，是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，主要礦物成分是SiO2。石英砂是石英石經(jīng)破碎加工而成的石英顆粒，其具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應(yīng)、諧振效應(yīng)以及其獨(dú)特的光學(xué)特性，在許多高科技產(chǎn)品中發(fā)揮著越來越重要的作用。

玻璃行業(yè)是石英除建筑用砂外最大的應(yīng)用領(lǐng)域，每年應(yīng)用在玻璃方面的石英原料大約有6000萬噸左右。透明性、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等都是石英賦予玻璃最重要的性能。石英玻璃的主要質(zhì)量指標(biāo)是純度和氣泡，這就要求石英砂具有極低的雜質(zhì)和氣體含量、粒度控制。

一、石英雜質(zhì)元素的種類與含量

石英中主要的雜質(zhì)元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B、H，雜質(zhì)元素對(duì)高純石英產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，堿金屬、過渡金屬、Al及P等元素含量是高純石英原料的關(guān)鍵指標(biāo)。雜質(zhì)元素的含量要求根據(jù)制備的石英玻璃用途不同而不同，但總的趨勢(shì)是越低越好。

二、氣體含量

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。

三、粒度控制

在玻璃生產(chǎn)過程中，原料的顆粒度如果沒有得到很好的控制，會(huì)使玻璃質(zhì)量出現(xiàn)透光度不達(dá)標(biāo)、玻璃不平整等問題。根據(jù)大量的實(shí)踐和探索，得出以下幾條經(jīng)驗(yàn)建議：

（1）根據(jù)原料的熔化溫度、比重以及用量，確定比較適宜的原料粒度。

（2）縮小粒徑的比例，以減少原料粒度的分散性。

（3）盡量控制原料粒度分布，減少原料中細(xì)粒級(jí)物料的含量，比重大小不同、熔點(diǎn)不同的原料適當(dāng)選擇顆粒粗細(xì)程度。

▲各種原料粒度組成

對(duì)于石英玻璃來說，要想制好的石英玻璃控制石英砂粒度是關(guān)鍵，石英砂的粒度決定配合料的熔制速度，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的石英顆粒表面，致使氣泡無法排除。小顆粒間隙所包含的氣體量多，增加排氣的難度。小顆粒還容易揮發(fā)，浪費(fèi)原料；粗顆粒石英則難于徹底熔化，形成玻璃中的顆粒結(jié)構(gòu)。實(shí)際使用的原料粒度取決于熔制工藝。

▲石英玻璃熔制工藝所用石英砂粒度

外觀形狀則以近似球形為最佳，針狀原料造成加料不暢，形成架棚現(xiàn)象，導(dǎo)致熔制過程形成氣泡。石英的顆粒形狀主要是由加工技術(shù)決定，我國現(xiàn)有原料加工技術(shù)，易形成針狀的原料，其長寬比在1:4-1:7之間。國外所用原料，一般為粒狀、近似球形。

顯而易見，玻璃的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，原料的純凈度、有害雜質(zhì)含量的指標(biāo)尚未有較好的解決方法，這就更能說明原材料粒度控制的重要性。目前國產(chǎn)化的粒度檢測(cè)儀器已經(jīng)非常成熟及普及，玻璃生產(chǎn)企業(yè)理應(yīng)積極投入資源，通過控制原材料粒度來間接降低或者消除原材料成分質(zhì)量造成的不足。

儒亞科技(北京)有限公司是德國Rubolab GmbH在中國的分公司。Rubolab成立于1990年，前身是德國波鴻魯爾大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室。發(fā)展至今，Rubolab公司通過其世界領(lǐng)先的磁懸浮天平，至今已經(jīng)成為重量法吸附系統(tǒng)、重量法高壓熱重和反應(yīng)系統(tǒng)的權(quán)威，公司一直專注于客戶需求并研發(fā)新技術(shù)，一直走在新能源、化工、環(huán)保、新材料等領(lǐng)域的最新科技前沿。

儒亞科技的實(shí)驗(yàn)室分析產(chǎn)品主要涉及粉體和多孔材料物理性能表征領(lǐng)域，提供粒度分析、吸附分析兩個(gè)大類的產(chǎn)品。都有激光粒度粒形儀、納米粒度分析儀、Zeta電位儀、濁度儀、全自動(dòng)總有機(jī)碳TOC分析儀、在線粒度粒形分析儀等粒度分析產(chǎn)品。

在粉體和磨料的粒度分析領(lǐng)域，EyeTech系列激光粒度粒形分析儀可以給出0.1-3600微米范圍內(nèi)顆粒的粒度和40個(gè)ISO標(biāo)準(zhǔn)粒形參數(shù)的分析結(jié)果，特別適合分析組分不固定、組分未知的混合物樣品、透明顆粒、半透明顆粒、纖維、磁性材料，分析時(shí)無需知道樣品的化學(xué)物質(zhì)成分、也無需知道樣品的光學(xué)特性，真正實(shí)現(xiàn)與樣品物性無關(guān)的分析；CPS高精度納米粒度分析儀提供5nm-75um范圍內(nèi)納米顆粒的真實(shí)粒度分布，相鄰峰值的差別可以在1%，從而提供高精度和高準(zhǔn)確度的納米、亞微米和微米范圍內(nèi)的測(cè)量分析結(jié)果。以上產(chǎn)品得到了金剛石、碳化硅、剛玉氧化鋁、氮化硅、碳化硼、氧化鋯、鋯英砂、硅酸鋯、石英砂、陶瓷、涂料、化學(xué)機(jī)械拋光CMP液等生產(chǎn)廠家的高度認(rèn)可，特別是圣戈班、歐司朗OSRAM、陶氏化學(xué)、英格斯ENGIS等公司的廣泛使用。

部分產(chǎn)品介紹

??EyeTech系列激光粒度粒形分析儀

主要技術(shù)特點(diǎn)：

1. 直接對(duì)每個(gè)顆粒進(jìn)行測(cè)量得到顆粒分布，不是根據(jù)其他二級(jí)特性推算出來的顆粒分布；

2. 不會(huì)因?yàn)闃悠氛凵渲笖?shù)、粘度變化、布朗運(yùn)動(dòng)和熱對(duì)流等不確定因素引起測(cè)量誤差；

3. 分析結(jié)果不依于賴顆?；蚍稚⒔橘|(zhì)的光學(xué)特性，可以測(cè)量高折射率顆粒、透明顆粒、半透明顆粒以及混合材料顆粒；

4. 多種測(cè)量池，適合進(jìn)行各種樣品干態(tài)、濕態(tài)分析；

5. 自動(dòng)校準(zhǔn)，免校正和標(biāo)定；

6. 高分辨率、可重復(fù)性和寬動(dòng)態(tài)范圍；

7. 提供弗雷特（Feret）直徑、面積、周長、形狀因子、長細(xì)比、凹凸度、橢圓度等40個(gè)顆粒粒度和粒形參數(shù)。

??CPS高精度納米粒度分析儀

CPS納米粒度分析儀是一臺(tái)穩(wěn)定高速、以及高分辨的納米粒度分析儀。該儀器適合測(cè)量 0.005 um 到 75um 范圍的粒度，儀器使用高速離心圓盤將顆粒在液體介質(zhì)里分離開。顆粒在的沉降穩(wěn)定過程是由于液體介質(zhì)中顆粒的密度梯度形成的。有別于傳統(tǒng)方法，通過差示離心沉降原理為顆粒的精細(xì)區(qū)分提供新的解決方案。同激光散射和顆粒計(jì)數(shù)法等方法比較，該方法有非常高的分辨率。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1、分辨率高：同激光散射和顆粒計(jì)數(shù)法等方法比較，該方法有非常高的分辨率；

2、靈敏度高：低至 10-8 g 的樣品就可以滿足日常分析需要；

3、重復(fù)性高：樣品結(jié)果在95%的典型置信度下，連續(xù)重復(fù)分析峰的重復(fù)性小 于+/-1% 或更好；

4、連續(xù)的離心操作；在分析連續(xù)樣品的時(shí)候，不需要儀器停止來清洗，需要極少的人工；

5、采用多階速度，分析速度可以小于通常情況下的1/20，和傳統(tǒng)沉降法比較，更快的分析時(shí)間。

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參考來源：

劉廣財(cái)：玻璃原料粒度控制

胡修權(quán)等：石英玻璃用原料硅石粉的晶體及粒度分布控制