玻璃基础知识1.1玻璃的主要原料和主要成分有哪些？

一、玻璃基础知识

1.1 玻璃的概念

1.1.1 玻璃的概念

Glass，英文名Glass，在中国古代也被称为玻璃，日文文字以玻璃为代表。它是一种相对透明的固体物质，在熔化过程中形成连续的网状结构，在冷却过程中粘度逐渐增加，硬化而不结晶。硅酸盐非金属材料。常见的玻璃化学氧化物成分为Na2O•CaO•6SiO2，主要成分为二氧化硅。

玻璃在日常环境中具有化学惰性，不会与生物相互作用，因此用途广泛。玻璃一般不溶于酸（例外：氢氟酸与玻璃反应生成 SiF4，导致玻璃腐蚀），但可溶于强碱如氢氧化铯。制造过程是将各种原料按比例熔化并迅速冷却，每个分子由于没有足够的时间形成晶体而形成玻璃。玻璃在常温下是固体，是易碎的东西，莫氏硬度6.5.

1.1.2 玻璃的历史

玻璃最初是由火山中的酸性岩石凝固而成的。公元前3700年以前，古埃及人已经能够制作玻璃饰品和简单的玻璃器皿。那时只有有色玻璃。公元前1000年以前，中国制造了无色玻璃

公元 12 世纪，商品玻璃出现交换，开始成为工业材料。 18世纪，为了满足发展望远镜的需要，生产了光学玻璃。 1873年，比利时率先制造平板玻璃。 1906年，美国研制出平板玻璃机。 1959年，英国皮尔金顿玻璃公司向世界宣布，平板玻璃浮法成型工艺研制成功，是对原有开槽成型工艺的一次革命。此后，随着玻璃生产的产业化和规模化，各种用途和性能的玻璃层出不穷。在现代，玻璃已成为日常生活、生产和科技中的重要材料之一。

1.2 玻璃的原料组成

玻璃原料复杂，按功能可分为主要原料和辅助原料。主要原料构成玻璃的主体，决定着玻璃的主要物理化学性能，而辅助原料赋予玻璃特殊的性能，为生产过程带来便利。

1.2.1 玻璃的主要原料

1、二氧化硅或硼砂。引入玻璃的硅砂或硼砂的主要成分是氧化硅或氧化硼，在燃烧过程中能熔化进入玻璃主体，决定了玻璃的主要性能，相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。

2、纯碱或芒硝。玻璃中引入的纯碱和芒硝的主要成分是氧化钠，在煅烧时能与硅砂等酸性氧化物形成易熔复盐，起到助熔作用，使玻璃易于成型。但如果含量过多，玻璃的热膨胀率会增加，抗拉强度会降低。

3、石灰石、白云石、长石等。引入玻璃的石灰石主要成分是氧化钙，增强了玻璃的化学稳定性和机械强度，但含量过多会使玻璃结晶析出，降低耐热性。白云石作为引入氧化镁的原料，可以提高玻璃的透明度，降低热膨胀，提高耐水性。长石用作引入氧化铝的原料，既可以控制熔化温度，也可以提高耐久性。此外，长石还可以提供氧化钾成分，改善玻璃的热膨胀性能。

4、碎玻璃。一般来说，并不是所有的新原料都用于制造玻璃，而是加入15%-30%的碎玻璃以降低玻璃的熔化温度。

1.2.2 玻璃辅助原料

1、脱色剂。原材料中的杂质，如氧化铁，会给玻璃带来颜色。纯碱、碳酸钠、氧化钴和氧化镍通常用作脱色剂。它们出现在玻璃中以补充原始颜色，使玻璃无色。此外，还有一些减色剂可以与颜色杂质形成浅色化合物，如碳酸钠可以与氧化铁氧化生成二氧化亚铁，使玻璃由绿色变为黄色。

2、着色剂。某些金属氧化物可以直接溶解在玻璃溶液中，使玻璃着色。例如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色，氧化锰呈现紫色，氧化钴呈现蓝色，氧化镍呈现棕色，氧化铜和氧化铬呈现绿色等。

3、澄清剂。澄清剂可以降低玻璃熔体的粘度，使化学反应产生的气泡容易逸出澄清。常用的澄清剂有白砷、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等。

4、遮光剂。遮光剂可以将玻璃变成乳白色的半透明体。常用的遮光剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等，可形成0.1—1.0μm颗粒悬浮在玻璃中，使玻璃变得不透明。

1.3 玻璃生产工艺及生产工艺

1.3.1 玻璃生产工艺

1、成分预处理。对大宗原料（石英砂、纯碱、石灰石、长石等）进行粉碎，对湿原料进行烘干，对含铁原料进行除铁处理，确保玻璃质量。

2、批量准备。根据产品的不同，批次的组成略有不同。比如普通浮法玻璃的配料（按1重量箱或50公斤计算）需要消耗石英砂33.55公斤、石灰石2.96公斤、石灰石57公斤。白云石8.、纯碱11.39kg、芒硝0.55kg、长石3.45kg、碳粉0.03kg等

3、融化。玻璃配合料在池窑或坩埚窑中高温（1550-1600度）加热，形成均匀、无气泡、符合成型要求的液态玻璃。

4、表格。将液态玻璃加工成所需形状的产品，如平板玻璃、各种器皿等。

5、热处理。通过退火、淬火等工艺，消除或产生玻璃内部的应力、相分离或结晶，改变玻璃的结构状态。

1.3.2普通平板玻璃和浮法玻璃的区别

普通平板玻璃和浮法玻璃都是平板玻璃，区别在于生产工艺和质量。

1、制作过程。普通平板玻璃是按一定比例配制原料，在炉内高温熔融，采用立拉法或平拉法、压延法生产的透明无色平板玻璃。浮法玻璃是以一定比例制备的原料，在熔炉中高温熔化而成。玻璃液不断流出池窑，漂浮在金属液面上，铺展成厚度均匀、经火抛光的玻璃带。冷却硬化后，与金属分离。液体，然后退火并切割成透明无色平板玻璃。

2、质量。普通平板玻璃按外观质量分为三类：一等品、一等品、合格品；按厚度分为2、3、4、5、6mm等厚度。普通玻璃呈翠绿色，易碎，透明度低，在雨淋和日晒下易老化变形。浮法玻璃按外观质量分为一等、一等、合格三类；按粗细分为2、3、4、5、6、8、10、12、 15、19mm厚度。浮法玻璃表面光滑无波纹，透明度好，有一定的韧性。

1.3.3 浮法玻璃的生产工艺

以国内日熔600吨的普通生产线为例，介绍浮法玻璃的制造工艺。

浮法玻璃是在锡槽中制造的。整条生产线长约500米，每天可生产550-600吨玻璃，相当于一条宽3米、厚3毫米、长约25公里的玻璃带。一旦开始生产，它将每天24小时不间断，直到大约8-10年后才会关闭进行维护。浮法生产是当今平板玻璃的主要生产方式，其工艺流程可分为以下五个阶段：

1、配料混合。浮法玻璃的主要原料有：二氧化硅73%、碳酸钠13%、氧化钙9%、镁4%。这些原料按比例混合，再加入小颗粒的回收碎玻璃。

2、原料熔炼。制备好的原料通过一个混合室，然后进入一个有5个室的窑炉加热，在1550摄氏度左右变成玻璃熔体。

3、玻璃成型。玻璃熔体流入锡槽，漂浮在熔融的金属锡液上，此时温度在1000摄氏度左右。熔融锡上的熔融玻璃形成宽度为3.66米、厚度为3mm至19mm的玻璃带。由于玻璃和锡的粘度差别很大，所以漂浮在上面的玻璃熔体不会与下面的锡液混合，形成了一个非常平整的接触面。

4、熔融玻璃的冷却。玻璃带离开锡浴时的温度约为600摄氏度装饰玻璃的种类，然后进入退火室或连续缓冷窑，使玻璃温度逐渐降低至50摄氏度。这种缓冷法生产的玻璃也称为退火玻璃。

5、裁剪并保存。徐冷后的玻璃经过几道质量检验，然后切割成不同的尺寸，用于包装、储存或运输。

1.4 玻璃的分类

玻璃的品种很多，可按产品结构性能、生产工艺等分类。

1.4.1 按产品结构和性能分类

1、平板玻璃

(1)普通平板玻璃，包括浮法玻璃。

(2)钢化玻璃属于安全玻璃。为了提高玻璃的强度，通常采用化学或物理的方法在玻璃表面形成压应力。当玻璃受到外力力，首先抵消表面应力，从而提高承载能力。可增强玻璃自身的抗风压、抗冷热、抗冲击等性能。

(3)表面处理平板玻璃，包括抛光玻璃、磨砂玻璃、喷砂玻璃、磨砂玻璃、压花玻璃、冰压花玻璃、蚀刻玻璃等。

(4)特殊成分的平板玻璃，包括有色玻璃、吸热玻璃、光致变色玻璃、太阳能玻璃等。

(5)夹层平板玻璃，包括夹丝玻璃、夹层玻璃、电热玻璃等。

(6)多层平板玻璃，包括普通镜面玻璃、镀膜热反射玻璃、激光玻璃、琉璃玻璃、镀膜玻璃、镀膜（玻璃镀膜）玻璃等。

2、玻璃制品

(1)平板玻璃制品，包括中空玻璃、玻璃打磨、雕刻、喷漆、折弯等制品，以及幕墙、门窗制品等。

(2)不透明玻璃制品及异形玻璃制品，包括玻璃马赛克砖（马赛克）、玻璃实心砖、玻璃空心砖、水晶玻璃制品、玻璃微珠制品、玻璃雕塑等。

(3)玻璃保温隔音材料，包括泡沫玻璃和玻璃纤维制品等。

1.4.2 按生产工艺分类

玻璃主要分为平板玻璃和特种玻璃。

1、平板玻璃

平板玻璃按生产工艺主要分为压延、有槽立拉、对辊（又称旭法）、无槽立拉、平拉、浮法玻璃。

压延法是将熔炉内的熔融玻璃通过压延辊轧制退火而成。主要用于制造金属丝（网）玻璃和压花玻璃。

开槽垂直导入法、双辊法和无槽垂直导入法基本相似。辊子将玻璃带向上拉，退火、冷却，连续生产平板玻璃。平拉法是将玻璃垂直拉出后，借助翻转辊将玻璃带翻转成水平方向。直到 1970 年代，这些方法都是常见的平板玻璃生产工艺。

浮法是将玻璃液浮在金属液表面上制成平板玻璃的一种新方法。它不断地从窑中流出玻璃液，漂浮在被还原性气体保护的金属锡液表面，依靠玻璃的表面张力、重力和机械拉力的综合作用，拉制出不同厚度的玻璃带。退火冷却后制成平板玻璃。玻璃成型时，上表面在自由空间内形成火抛光面，下表面与熔锡接触，因此表面光滑，厚度均匀，不会发生光学畸变。受厚度均匀、上下表面平整平行、劳动生产率高、管理好等因素的影响，浮法玻璃正成为玻璃制造方法的主流。在目前的浮法玻璃技术中，英国皮尔金顿浮法玻璃生产工艺、美国PPG浮法玻璃生产工艺和中国洛阳浮法玻璃生产工艺并称为世界浮法玻璃生产的三大工艺。

根据厚度（mm在日常生活中也称为厘米，如3厘米玻璃是指厚度为3mm的玻璃）和用途，平板玻璃分为以下几类：

(1)2—4mm玻璃，主要用于边框表面。

(2)5—6mm玻璃，主要用于外墙窗、门扇等小面积透光造型。

(3)7—9mm玻璃，主要用于室内屏风等有边框保护的大面积区域。

(4)9—10mm玻璃，主要用于室内大面积隔断、栏杆等装饰工程。

(5)11—12mm玻璃，主要用于地弹簧玻璃门和一些人流量大的隔断。

(6)15mm以上的玻璃在市场上一般销售较少，经常需要订单生产和供应。主要用于大面积地弹簧玻璃门和整面玻璃墙。外墙。

2、特殊玻璃

特种玻璃种类繁多，主要有钢化玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、丝网玻璃、夹层玻璃、琉璃玻璃、印刷玻璃、灯具玻璃、家电玻璃、家具玻璃、卫浴玻璃、工艺玻璃、汽车玻璃、磨砂玻璃等

1.5 玻璃的主要用途

在人们的日常生活中，玻璃及其制品无处不在。应用最广泛的领域有建筑装饰（门窗、幕墙、隔断、镜子等）、汽车制造、新能源（太阳能产品）、家电电子产品制造、日常生活（各种瓶子、罐头、托盘）等。

建筑装饰行业是玻璃最大的下游行业，目前约有70%的浮法玻璃用于该行业。玻璃在汽车和新能源领域的应用也在逐步扩大。

1.5.1个建筑玻璃

随着中国城市化进程，城镇面貌日新月异，人们的生活条件和生活环境发生了翻天覆地的变化。截至2009年，中国城镇人口6.22亿，城镇化率为46.6%。 “十二五”期间，城镇化率年均提高0.8-1.0个百分点，到2015年达到52%左右，到2030年达到65%左右。关于城市人口的增加，带动城市住房需求增加。相关机构预测，城镇化率每提高1个百分点，将增加城镇住房需求近5亿平方米。 2011年9月14日，国务院总理温家宝在夏季达沃斯论坛上表示，“十二五”期间，全国城镇保障性住房覆盖率将达到20%。力争城镇化率再提高4个百分点。从长远来看，我国城镇化的发展空间还是很大的。

随着人们建筑要求的提高，玻璃在公共建筑和民用建筑中的使用越来越多。从玻璃幕墙、门窗、阳台的一次性使用，到浴室、橱柜、灯具等装饰品的二次使用，玻璃的使用量和使用种类都大大增加。更重要的是，国家节能环保政策的出台也对玻璃制品的品种和质量提出了新的要求。

从上图可以看出，在建筑领域，房屋竣工面积与平板玻璃产量存在一定的正相关关系，两者增速基本持平。在研究平板玻璃的发展趋势时，我们也主要基于下游产业的增长，主要是房地产行业，特别是在新开工面积、竣工面积和投资增速等指标上，竣工面积增速为与平板玻璃最为相似。与增长率有关。

1.5.2 汽车玻璃

汽车玻璃主要应用于新型汽车制造市场和汽车维修市场。作为汽车的重要组成部分，占汽车工业总成本的3%。近年来，随着我国汽车工业的快速发展，我国汽车玻璃行业的市场需求以平均19%左右的速度增长。

2009年，中国汽车玻璃市场规模约为7270万平方米。 2010年，受国内汽车增长和出口增加的影响，汽车玻璃产量较快，达到约8500万平方米，同比增长16.92%。特别是福耀玻璃和信义玻璃增长迅速。我国汽车产业的区域集中度很高。主要生产企业集中在沿海和发达省市，中西部市场份额很小。综合产能排名前十的企业占行业的85.3%。 2009年，从区域集中度来看，华东、华南、华北是我国汽车玻璃行业的重要市场，华东地区产量占全国市场的28.5%。

1.5.3 太阳能玻璃

太阳能玻璃主要是指用于太阳能光伏发电和太阳能光热组件的封装或盖板玻璃。其中，太阳能光伏发电组件用太阳能玻璃分为晶体硅太阳能电池组件和薄膜太阳能电池组件两大类。前者主要采用太阳能超白压花玻璃，后者主要采用超白浮法玻璃。

据初步统计，2011年我国太阳能玻璃生产线有50条，年有效产能约1.5亿平方米。根据国家能源局节能技术装备司的研究，“十一五”期间我国单位国内生产总值能耗的约束性目标是降低20%，“十二五”期间单位GDP下降17.3%装饰玻璃的种类，“十三五”期间下降16.6% 这为未来光伏玻璃的大规模应用奠定了坚实的基础。

1.5.4 LOW-E 玻璃

LOW-E 玻璃也称为低辐射镀膜玻璃。在全球范围内，LOW-E玻璃的生产和应用正处于快速增长期。从住建部的要求来看，绿色节能建筑将成为未来国内建筑的主流。因此，新建建筑和存量建筑是否节能，不仅关系到我国能源供需紧张的局面能否得到缓解，也关系到“十二五”节能减排的实现。和减少消费的目标。作为三大用能领域的建筑业，节能形势十分严峻，节能降耗势在必行。

根据市场分析预测，到2015年，国际LOW-E玻璃市场需求量将超过10亿平方米。未来十年，全球LOW-E玻璃市场需求将以年均18%以上的速度增长。

1.6 玻璃检验标准

对于玻璃的检验，不仅对玻璃的内在质量有严格的要求，对玻璃在包装、储存、运输过程中也有规定。目前浮法玻璃的检验标准为新国标（GB 11614-2009)，于2010年3月1日起实施，强制性要求为Article 5.2～Article5.6项，其余为推荐项。平板玻璃要求和检验方法相应条款中对尺寸偏差、对角线差、厚度偏差、厚度差、外观质量和曲率的要求是强制性的。

尺寸偏差

单位：毫米

标称厚度尺寸偏差

尺寸≤3000尺寸>3000

2~6±2±3

8~10+2,-3+3,-4

12~15±3±4

19~25±5±5

厚度偏差和厚度差

单位：毫米

公称厚度厚度偏差厚度差

2~6±0.20.2

8~12±0.30.3

15±0.50.5

19±0.70.7

22~25±1.01.0

一级平板玻璃的外观质量<​​/p>

缺陷类型的质量要求

点缺陷尺寸（L），单位为mm 允许数量限制

0.3≤L≤0.52XS

0.5

1.0

L>1.50

点缺陷密度≥0.3mm的点缺陷最小间距不小于300mm；

内径100mm直径≥0.2mm的点缺陷不超过3个。

不允许换行

不允许有裂缝

划痕允许范围允许条件限制

宽度≤0.2mm，长度≤40mm2XS

光学变形无色透明平板玻璃体有色平板玻璃的标称厚度

2mm≥500≥450

3mm≥550≥500

4mm~12mm≥600≥550

≥15mm≥550≥500

截面缺陷标称厚度不超过8mm时，不超过玻璃板的厚度；大于8mm时不超过8mm。

注：S为玻璃板的面积值，单位为平方米，按GB/T 8170四舍五入，保留两位小数。点缺陷数的允许限度和划痕的允许限度为各系数乘以S的值，按GB/T 8170四舍五入为整数。

点缺陷中不允许出现光畸变点。

平板玻璃的对角线差不应超过其平均长度的0.2%，曲率不应超过0.2%。

1.7 玻璃产业链现状

平板玻璃是由某些原料通过燃料加热熔化制成的，主要用于建筑装饰、汽车工业、新能源、家电和电子行业。其行业的发展和企业的利益与上下游产业息息相关。经过多年的发展，玻璃产业链的发展越来越完善。从原材料的提取、玻璃制品的生产，到玻璃制品的加工，已经形成了成熟的加工运营体系。

在玻璃产业的上游领域，国内石英砂、白云石等矿产储量丰富，品位好，完全具备生产优质玻璃的条件。在燃料方面，在使用重质油气的同时，新增了天然气、焦炉气、石油焦、混合燃料等多种燃料组合。

从玻璃下游产业来看，市场需求稳定，应用领域不断扩大。从以前的门窗玻璃，发展到建筑装饰、幕墙玻璃、汽车玻璃、太阳能玻璃、家电电子行业等，我国玻璃产品不仅满足国内需求，还出口到各个国家。随着我国经济的发展、城镇化建设的加快和科技的进步，玻璃下游的需求量将稳步增加，需求领域将不断扩大，市场前景广阔。

平板玻璃产业链图

上游玻璃行业 玻璃生产 玻璃下游行业

•重油和其他燃料•浮法玻璃•建筑装饰

•纯碱•太阳能玻璃•新能源

•石英砂•超白玻璃•汽车行业

•石灰石•LOW-E 玻璃•家电行业

•白云石芒硝•电子工业

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