无色玻璃怎么制作（透明玻璃怎么做）

无色玻璃怎么制作，原文标题：如何做好无色透明玻璃制品。

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目录：

一、无色透明玻璃中杂质离子着色原理

二、玻璃制品的脱色

三、工艺过程控制

四、普白料和高白料案例分析

一、无色透明玻璃中杂质离子着色原理

玻璃制品是由石英砂、纯碱等多种原料经过混料机混合，输送至窑头料仓，由加料机加 入窑炉，经窑内燃料熔化、澄清后最后由各种成型机械定型而成。然而我们使用的各种原料 中会含有铁、铬、钛等着色元素；熔化过程中玻璃液与耐火材料接触，耐火材料中也含有一 定的着色元素；熔化玻璃所用的燃料中又会含有硫、钒、铁等杂质着色元素；成型时与设备 、模具的接触和粘附还会带入铁和合金污染物等，这些因素均会影响到无色玻璃制品的白度 、亮度、透明度。

无色透明玻璃中常见的离子着色与脱色情况

玻璃中常见几种着色离子和常用的脱色离子

1、铁的着色 玻璃中铁主要以Fe2 和Fe3 离子形式存在，Fe2 能把玻璃着成浅蓝色，Fe3 能 把玻璃着成浅黄绿色，Fe2 着色能力约是Fe3 的10倍。它们之间的平衡状态受窑炉气氛和配 方中氧化还原指数直接影响。

2、铬的着色 铬的着色能力仅次于钴，在玻璃中以Cr3 和Cr6 两种价态存在，常见玻璃中 以Cr3 占优势，Cr3 把玻璃着成绿色，Cr6 把玻璃着成黄色。

3、钒的着色 钒能以V3 、V4 、V5 三种价态存在玻璃中，V3 使玻璃着成黄绿色，V4 在可见 光区（380-760nm）内是无色的，V5 只有在含量高的时候才能使玻璃着成黄棕色。

4、钛的着色 钛在玻璃中以两种价态存在，一般以Ti4 离子价态存在，Ti4 离子是无色的 ，但Ti4 离子会强烈吸收紫外线，使玻璃产生棕黄色。如果玻璃中钛含量较高，就会产生黄 色。利用这个原理，玻璃中同时引入铈，“铈钛”组合着色，即可着成美丽的金黄色。

5、硫的着色 硫在玻璃中有四种价态：-2、0、 2、 4价。在还原气氛下硫以S-2价存在， 与玻璃中铁反应生成棕色的硫化亚铁FeS。在弱还原条件下以S 2价存在，与玻璃中的钠离子 Na 反应生成Na2Sx橙黄色化合物。在氧化条件下，以S 4价存在，与玻璃中钠离子Na 、氧离 子O-2反应生成无色的亚硫酸钠Na2SO3和SO2↑气体。从硫的着色机理上看，要想克服燃料中S 对玻璃造成的负面影响，就要保持窑炉内存在氧化、弱氧化气氛或增加配方的氧化性能和控制好燃料中硫含量（重油和煤燃料中硫含量应控制在<0.5%，工业天然气总含硫量 应控制在＜350㎎/Nm³为宜），如果炉内还原气氛过于强烈，时间过久，极容易把玻璃着 成黄色色调。此外我们还要控制好外购碎玻璃中有机物的引入，有机物在窑炉内燃烧过程 中，会大大增加窑炉内还原气氛，增加产品出现黄色线条、黄色色调的概率与程度。

6、钴的着色 在所有着色离子中，钴的着色能力最强，0.01%的含量就能使玻璃着成深蓝 色。钴在玻璃中一般以Co2 的形式存在，着色稳定，受熔制条件和基础配方成分影响较小 。

7、铈的着色 铈常以Ce3 和Ce4 两种状态存在于玻璃中，Ce3 离子接近无色。Ce4 吸收紫外 线，进入可见光区，使玻璃着成淡黄色，不过比较弱，只有含量足够时（达到0.5%以上） ，玻璃才能直观呈现黄色或淡黄褐色。因氧化铈还具有强氧化和高温澄清的作用，常作为 高白料以上档次玻璃的化学脱色剂、澄清剂来使用，也常用与“铈钛”组合的着色剂。在 用于化学脱色上，优于一般的氧化剂，加入氧化铈后玻璃中Fe2 的含量显著降低，产品脱 色效果更佳。我曾做过晶白料配方调整实验，实验结果如下A组配方：石英砂100千克（含 铁量0.01-0.02%）、纯碱32千克、氢氧化铝12.5千克、方解石13千克、碳酸钡5.5千克、 氟硅酸钠1.5千克、硝酸钠3千克、氧化铈0.24千克、复合澄清剂1.2千克、氧化铒18克、 氧化钕5克。

8、硒的着色 Se常用于高白料和高白料以下玻璃制品的脱色，Se有四种价态：-2、0、 4和 6 价，单质硒使玻璃着成粉红色，用与脱去玻璃中Fe3 离子着成的黄绿色。Se受氧化、还原气氛敏 感，控制不当，产品颜色不稳定，硒在还原气氛下生成无色Na2Se，在氧化气氛下生成无色的 Se02，故硒适合在中性和弱氧化气氛下使用。高白料常用Se和Er共用来脱色，缓解与降低硒的不 稳定带来的负面影响。

9、锰的着色 锰在玻璃中以Mn2 和Mn3 两种形式存在，Mn2 使玻璃着成粉色，但从Mn2 的电子排 布1S22S22P63S23P63d5和轨道来看，3d轨道半充满，故着色能力很弱。。Mn3 的着色能力比Mn2 大 得多，能使玻璃着成紫红色，锰需要在氧化气氛条件下才能生成一定量的Mn3 ，Mn3 的量也只有 总量锰的0.1%左右。Mn3 离子着成的紫红色与玻璃中的黄绿色是互补色，故锰也用于玻璃制品的脱色，但锰会与 玻璃中的铁生成棕色，降低玻璃的透过率，而且也易受气氛影响，存在脱色不稳定现象，用 在高白料以上的产品脱色不多，往往只是搭配使用，当无法达到较好脱色的时候，用于调节 产品色泽，使产品略带点蓝光来增加玻璃的亮度（人的视觉对黄绿色调比较敏感，产品带点 微蓝色调看起来比带黄绿色调要透亮些）。

10、氧化铒和氧化钕的着色 铒、钕属于稀土元素， Er3 和Nd3 离子，一般不变价，它们 光谱特性和着色都十分稳定，不受熔制工艺和基础玻璃成分的影响，Er3 把玻璃着成粉红色 ，可脱去玻璃中绿色，Nd3 把玻璃着成蓝紫色，可脱去玻璃中黄绿色。氧化铒和氧化钕还能 增加产品的光泽和折射率，但因脱色较硒粉弱得多（硒粉脱色能力约是铒脱色能力的十倍以 上），相对脱色成本价格上比硒粉贵的多，故氧化铒和氧化钕主要用于晶白料以上的高档次 透明无色玻璃料脱色。

离子着色与脱色的影响因素

离子在玻璃中的价态、着色以及脱色状况受以下因素影响

1、玻璃的基础组成 在石英玻璃、高硼玻璃中离子易生成低价态高配位。如Co在高硼玻璃中以[Co6]配位居多，能使玻璃着成蓝紫色，而在普通钠钙硅玻璃中以[Co4]配位居多，能使 玻璃着成蓝色，我们利用钴的这种特性，灵活地把控钴的着色与脱色，将获得理想的效果。

玻璃中碱含量影响着色离子的价态，碱含量越大，越利于生成高价态的离子。

2、氧化还原势态 还原气氛利于生成低价态离子，氧化气氛利于生成高价态离子。氧化还 原势态包括玻璃配合料的氧化还原指数Redox和窑炉内燃烧气氛的氧化还原性。铁、铬、锰 、硒在氧化势态中着色离子呈Fe3 、Cr6 、Mn3 、Se4 （无色）高价位，在还原气氛中分别呈 Fe2 、Cr3 、Mn2 、Se2 （无色）低价位。普通平板玻璃、翠绿啤酒瓶、茶色玻璃以及以锰铬 为主要着色剂的黑色玻璃等就是通过控制氧化还原势态来达到生产的目的。

3、熔制温度 玻璃在熔制过程中，离子的高低价态存在着动态平衡，如下：

Cr6 （黄绿色） 3e=Cr3 （绿色）

Mn3 （紫色） e=Mn2 （无色）

熔炉温度越高、熔制时间越长越利于着色离子高价态向低价态转变。

4、着色离子的浓度 着色的离子含量越多，着色离子在玻璃中的价态越往高价态转变。如 玻璃中铁含量增加，玻璃中Fe3 /Fe2 的比例随之增大，玻璃由黄绿色向绿色加深，向深绿色 方向发展。

二、玻璃制品的脱色

理论上如果玻璃中无杂质着色元素引入，在380-760nm可见光区内会无选择吸收，玻璃将是 无色透明的。但实际生产过程中，不可避免的会引入一些杂质，使玻璃着色后在光线下产 生对光选择性的吸收，玻璃产生某些颜色。如果玻璃对可见光谱内各波长的光能均匀吸收 ，光线透过玻璃后，光谱只是强度略有减弱而组成不发生变化，透过的光也近似是白光， 正是利用这个原理，我们在玻璃中加入一定量和一定种类的脱色剂，让其产生的颜色与玻 璃中着色离子所着成的颜色互补，让光线均匀吸收，则变成无色透明的玻璃。

玻璃的脱色分为化学脱色与物理脱色。化学脱色剂能在高温分解时释放出氧气，使着色能 力强的Fe2 离子氧化为着色能力弱的Fe3 离子。化学脱色只是在一定程度上减弱着色离子的 着色能力，不能完全消除这些着色离子着的颜色，因此许多透明玻璃还需要进一步进行物 理脱色。实践证明利用化学脱色加物理脱色，脱色效果更好。物理脱色即补色法，在玻璃 配合料中加入一定种类和数量的着色剂使其产生的颜色与玻璃中杂质Fe2 、Cr3 、Fe3 、Cr6 、V3 、Ti4 等离子着成的颜色产生互补，使玻璃在可见光区内均匀吸收和透过，从而获得 通透的无色玻璃。

1、化学脱色 常用的化学脱色剂有硝酸钠、硝酸钾、白砒、三氧化锑、氧化铈、卤素化合 物，卤素化合物原料常用的有氟硅酸钠、氯化钠、萤石粉，它们虽然不能分解放出氧气，但 是可与杂质铁离子反应生成挥发性的气体FeF3、FeCl3或无色的氟铁化钠Na3FeF6，从而达到脱 色效果。

2、物理脱色 物理脱色中常用的是硒、钴脱色，晶白料一般用氧化铒、钴来搭配脱色，水 晶料用的最多的是氧化铒、氧化钕来脱色。因为锰会与铁生成锰铁棕色着色团，而且锰离子 容易受窑炉气氛影响，脱色不稳定，所以锰用来脱色较少，有些地区有用锰来脱色的习惯， 主要用在普白料、高白料上。使用锰的原料有锰粉和高锰酸钾，锰粉纯度不高，会增加杂质 的引入，降低玻璃制品的透明度。如果用锰脱色，高锰酸钾优于锰粉，但高锰酸钾是国家管 控危化品，需要一定手续才能购买。

物理脱色注意以下事项：

(1)用氧化铒、氧化钕组合脱色时 不适合使用在氧化钕用量大的配方中。因为氧化钕具有双 色效果，在全色光线下显现紫红色，在单色光下显示蓝紫色。我们日常调试配方都是以白天全 色光下观察所见的产品色泽为主，而产品交易商场、产品展柜一般都是在室内，需要开启灯光 照射。用氧化铒、氧化钕组合脱色的产品，如氧化钕用量偏大，此时观察的光线发生变化，产 品色泽就会产生变化，给产品带来一定的影响。

（2）芒硝会抑制硒脱色 芒硝用量过多，不仅会与玻璃中的三氧化二铁Fe2O3反应生成硫化亚 铁FeS和Fe2S3，与硫化钠形成棕色的着色基团-硫铁化钠，使玻璃带棕色色调，降低玻璃制品的 透过率，影响玻璃产品的色泽，而且还会与硒发生反应生成无色硒酸盐，增加硒的用量。Na2SO4 Se O2=Na2SeO4 SO2↑。

（3）用硒、钴脱色时要控制好窑炉的氧化还原气氛和配合料氧化还原指数 硒适合在中性、 弱氧化气氛条件下脱色。

（4）控制好配合料的水份，水会加速硒的挥发。

三、工艺过程控制

前面阐述了脱色原理与方法，要做好玻璃制品，不能依赖于脱色，尤其是物理脱色，不仅使 产品透光率、白度、亮度受到限制，而且还会直接增加产品成本，削弱产品的市场竞争力。那么我们就要控制着色杂质离子的引入，从源头上着手想办法，降低化学与物理脱色的使用 。主要从以下几方面加以控制。

1、原料 原料是玻璃中带入杂质的首要因素，而原料中矿物种类的原料带入的着色杂质占主 要部分，石英砂、长石、方解石等都属矿物原料。SiO2在普通钠钙硅玻璃成分中占70%以上， 长石是矿物原料中含铁量最高的，其含铁量一般都在千分位，虽然方解石含铁量相对低些但 其用量仅次于石英砂、纯碱，所以高白料、晶白料种类的玻璃，我们要控制好这三种原料中的铁含量，而且长石粉尽量少用或不用，用化工级原料氢氧化铝或氧化铝粉来代替，如果 石英砂中铁含量控制在0.01-0.02%范围，方解石铁含量控制在0.02%之内，排除其它因素引入 的铁，这样的铁含量控制，可以较好的进行化学脱色和物理脱色。

下面一组钾钠水晶玻璃配方：石英砂：100千克（干基），氢氧化铝：2.8千克，碳酸钾：18 千克，硝酸钾：6.5千克，纯碱：14.2千克，方解石：14.6千克，碳酸钡：3.4千克，五水硼 砂：5.3千克，三氧化二锑：0.44千克，氧化锌：4千克，氧化铒：12克，氧化钕5克。石英砂 铁含量要求：<0.005%，方解石铁含量要求<0.006%，除铁含量外，要求其它铬、钛等杂质元 素含量<0.001%。生产出来的产品透光性、白度、亮度都比较理想，折射率在1.55，产品的棱 面可折射绚丽的七彩光。

2、燃料 燃料中S、V对玻璃的料色的影响，对料质有一定讲究的玻璃制品，重油和煤燃料中硫 含量应控制在<0.5%，工业天然气总含硫量应控制在＜350㎎/Nm³为宜。燃气中的硫、废气中的 氧化硫还会与窑炉内挥发的碱气发生反应生产硫酸盐堵塞蓄热室格子体，而且炉气中过多的硫 酸盐会形成硝水，加剧耐材侵蚀。

3、窑炉操作 全煤气燃料的窑炉要定期、及时的清理煤气通道中煤气灰尘，过多的积灰会随煤 气流一起带入窑炉内，对玻璃液造成一定的污染。窑炉内气氛对料色的影响至关重要，着色离 子会受气氛的变化，着色能力减弱或增强。窑压过大、熔制温度偏高，都会加剧窑炉耐材侵蚀 ，侵蚀的耐材成分融入玻璃中都会对料色带来负面影响。

4、除铁 玻璃中的铁除了来自原料、燃料和耐材外，还有相当一部分来自生产工序过程中带 入的铁，如料仓、拌料机、碎玻璃中混入的螺丝、铁钉等，不仅影响料色，而且还对窑炉底板 砖有较大的破坏力，能穿透窑炉底板，造成窑炉底部漏料。除铁工艺如下：

四、普白料和高白料案例分析

1、瓶罐普白料 配方如下：石英砂320千克（干基），纯碱108千克，长石53千克，方解石84 千克，硝酸钠2.6千克，萤石粉7.5千克，澄清剂5.5千克，硒粉6克，氧化钴1.2克，碎玻璃 400千克（约45%碎玻璃）

其产品颜色偏蓝绿色。解决方法：（1）、增加硒粉用量；（2）、降低氧化钴用量；（3）、 增加料子氧化性能，添加氧化铈，把Fe2 氧化成着色能力弱的Fe3 。

2、高白料化妆品瓶 初始配方：石英砂100千克（干基），纯碱32千克，氢氧化铝2.5千克， 方解石16千克，白云石8千克，硝酸钠2.4千克，硼砂2.5千克，氟硅酸钠0.9千克，碳酸钡1.8 千克，澄清剂1.5千克，氧化铒40克，氧化钴0.12克，碎玻璃60千克（约30%）

其产品颜色发暗黄色，玻璃中三价铁着成的黄色色调没有有效脱除，透明度也低。

在原有配方基础上调整氧化铒和氧化钴用量，分别调整为30克和0.25克，调整后产品转变 为偏蓝色色调，透明度和亮度比原始产品提高较大。后进一步调整氧化钴用量，降至0.18 克，经两步调整后，其产品白度、亮度、透明度都达到比较好的效果。

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