石英玻璃是以天然结晶石英（水晶或高纯硅石）或硅化合物为原材料，通过在洁净的环境中经高温熔制而成。纯度是石英玻璃材料最重要的参数，是保证石英玻璃具备优良性能的核心。
 

　　我国石英玻璃的主要缺陷是气泡数量多，羟基含量高。包裹体和水都是石英矿天然存在的特征，而且在石英玻璃制备工艺中难以消除，因此，决定石英玻璃原料质量的主要因素是石英矿特征。
 
1、石英矿原料对石英玻璃的影响
 
　　实践表明：原料石英矿的杂质和气体的种类与含量、粉料的粒度分布则是影响石英玻璃质量重要因素。
　　在高温下（＞1000℃），杂质离子Li+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等会诱导SiO2玻璃析出晶体。碱金属杂质还会降低石英原料的熔点及软化点。过渡元素影响石英玻璃的光透过能力。铝是主要杂质元素，少量铝不会影响石英玻璃的外观质量，但不利于降低耐射线辐照能力。
　　原矿中的气体主要来自粉料表面水分和矿物气液包裹体中的组分。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。
 

▲石英原矿中的包裹体

　　在石英粉熔化过程中，不同粒径的颗粒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化的石英颗粒表面，致使气泡无法排除。小颗粒间隙包含大量气体，会增加排气难度。粗颗粒石英不易彻底熔化，导致玻璃不均匀。
 
2、石英玻璃用石英矿原料的选择要点
 
　　研究表明：石英在1400℃煅烧后，其中仍含有未能排出的气体，所以原料加工技术消除包裹体的作用有限。因此石英玻璃原料矿加工前，先要分析矿物的包裹体特征，选用包裹体数量少或易爆破、水含量低的石英矿，防止原料矿的包裹体缺陷遗传到石英玻璃，降低石英玻璃制品中的气泡和残余羟基含量。
　　包裹体和杂质缺陷影响石英矿的透明度，而导致脉石英不透明的原因有两方面：一是大量的流体包裹体；二是石英中的网络裂隙。流体包裹体能遗传到石英玻璃，危害石英玻璃的质量，因此应避免采用包裹体含量高的石英原料矿。石英玻璃的质量要求脉石英原料的杂质含量低或杂质矿物易剥离，SiO2含量能提纯到99.9%以上的。
 

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来源：石英玻璃矿物原料的特征与制备，作者：周永恒、苏英、顾真安
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