石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，主要矿物成分是SiO2。石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。

玻璃行业是石英除建筑用砂外最大的应用领域，每年应用在玻璃方面的石英原料大约有6000万吨左右。透明性、机械强度、化学稳定性等都是石英赋予玻璃最重要的性能。石英玻璃的主要质量指标是纯度和气泡，这就要求石英砂具有极低的杂质和气体含量、粒度控制。

一、石英杂质元素的种类与含量

石英中主要的杂质元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B、H，杂质元素对高纯石英产品的质量影响很大，碱金属、过渡金属、Al及P等元素含量是高纯石英原料的关键指标。杂质元素的含量要求根据制备的石英玻璃用途不同而不同，但总的趋势是越低越好。

二、气体含量

在熔制石英玻璃时，SiO2熔体的粘度高，包含的气体不易排除，反而长大成气泡，影响石英玻璃的质量。气体分子越小，扩散系数越大，如He、H2的扩散系数大，容易排出：N2、CO、CO2、CxHx等气体极难从熔体中排出，最终形成气泡，影响石英玻璃的透明度。

三、粒度控制

在玻璃生产过程中，原料的颗粒度如果没有得到很好的控制，会使玻璃质量出现透光度不达标、玻璃不平整等问题。根据大量的实践和探索，得出以下几条经验建议：

（1）根据原料的熔化温度、比重以及用量，确定比较适宜的原料粒度。

（2）缩小粒径的比例，以减少原料粒度的分散性。

（3）尽量控制原料粒度分布，减少原料中细粒级物料的含量，比重大小不同、熔点不同的原料适当选择颗粒粗细程度。

▲各种原料粒度组成

对于石英玻璃来说，要想制好的石英玻璃控制石英砂粒度是关键，石英砂的粒度决定配合料的熔制速度，由于表面活化能的差别，小颗粒比大颗粒先熔化，已熔化的石英将覆盖于未熔的石英颗粒表面，致使气泡无法排除。小颗粒间隙所包含的气体量多，增加排气的难度。小颗粒还容易挥发，浪费原料；粗颗粒石英则难于彻底熔化，形成玻璃中的颗粒结构。实际使用的原料粒度取决于熔制工艺。

▲石英玻璃熔制工艺所用石英砂粒度

外观形状则以近似球形为最佳，针状原料造成加料不畅，形成架棚现象，导致熔制过程形成气泡。石英的颗粒形状主要是由加工技术决定，我国现有原料加工技术，易形成针状的原料，其长宽比在1:4-1:7之间。国外所用原料，一般为粒状、近似球形。

显而易见，玻璃的生产环节中，原料的纯净度、有害杂质含量的指标尚未有较好的解决方法，这就更能说明原材料粒度控制的重要性。目前国产化的粒度检测仪器已经非常成熟及普及，玻璃生产企业理应积极投入资源，通过控制原材料粒度来间接降低或者消除原材料成分质量造成的不足。

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在粉体和磨料的粒度分析领域，EyeTech系列激光粒度粒形分析仪可以给出0.1-3600微米范围内颗粒的粒度和40个ISO标准粒形参数的分析结果，特别适合分析组分不固定、组分未知的混合物样品、透明颗粒、半透明颗粒、纤维、磁性材料，分析时无需知道样品的化学物质成分、也无需知道样品的光学特性，真正实现与样品物性无关的分析；CPS高精度纳米粒度分析仪提供5nm-75um范围内纳米颗粒的真实粒度分布，相邻峰值的差别可以在1%，从而提供高精度和高准确度的纳米、亚微米和微米范围内的测量分析结果。以上产品得到了金刚石、碳化硅、刚玉氧化铝、氮化硅、碳化硼、氧化锆、锆英砂、硅酸锆、石英砂、陶瓷、涂料、化学机械抛光CMP液等生产厂家的高度认可，特别是圣戈班、欧司朗OSRAM、陶氏化学、英格斯ENGIS等公司的广泛使用。

部分产品介绍

▶▶EyeTech系列激光粒度粒形分析仪

主要技术特点：

1. 直接对每个颗粒进行测量得到颗粒分布，不是根据其他二级特性推算出来的颗粒分布；

2. 不会因为样品折射指数、粘度变化、布朗运动和热对流等不确定因素引起测量误差；

3. 分析结果不依于赖颗粒或分散介质的光学特性，可以测量高折射率颗粒、透明颗粒、半透明颗粒以及混合材料颗粒；

4. 多种测量池，适合进行各种样品干态、湿态分析；

5. 自动校准，免校正和标定；

6. 高分辨率、可重复性和宽动态范围；

7. 提供弗雷特（Feret）直径、面积、周长、形状因子、长细比、凹凸度、椭圆度等40个颗粒粒度和粒形参数。

▶▶CPS高精度纳米粒度分析仪

CPS纳米粒度分析仪是一台稳定高速、以及高分辨的纳米粒度分析仪。该仪器适合测量 0.005 um 到 75um 范围的粒度，仪器使用高速离心圆盘将颗粒在液体介质里分离开。颗粒在的沉降稳定过程是由于液体介质中颗粒的密度梯度形成的。有别于传统方法，通过差示离心沉降原理为颗粒的精细区分提供新的解决方案。同激光散射和颗粒计数法等方法比较，该方法有非常高的分辨率。

产品优势：

1、分辨率高：同激光散射和颗粒计数法等方法比较，该方法有非常高的分辨率；

2、灵敏度高：低至 10-8 g 的样品就可以满足日常分析需要；

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4、连续的离心操作；在分析连续样品的时候，不需要仪器停止来清洗，需要极少的人工；

5、采用多阶速度，分析速度可以小于通常情况下的1/20，和传统沉降法比较，更快的分析时间。

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参考来源：

刘广财：玻璃原料粒度控制

胡修权等：石英玻璃用原料硅石粉的晶体及粒度分布控制