玻璃應用還是非常廣泛的,最常見的樓房、高檔寫字樓使用的窗戶都是用玻璃製作的,它存在的時間長短可關係到我們樓房的使用壽命。另外我們拆除樓房及汽車使用的玻璃也會產生丟棄物。我們既要讓玻璃有相當長的壽命,也需要廢棄的玻璃儘快消失,兩方面的要求卻是互相矛盾的。這裡我們首先要了解一下玻璃的生產過程及成分的構成。
玻璃與水泥同屬於矽酸鹽類物質,只是含有其成分上的差別,才有了不同的呈現,一個是亮晶晶的,一個是黑乎乎的,對於玻璃而言,製作的主要原料是純鹼,石英砂,和方解石,想要製作特種玻璃再添加其它成分,就產生了某種特性的玻璃。如汽車防爆玻璃。
普通玻璃的化學組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2,從化學方程式可以看出主要成分是含有SiO2這種礦物。
SiO2是一種什麼礦物,是一種非晶體,是構成地殼巖石的主要礦物,我們常見的水晶項鍊就是自然界中純度較高的石英形成的,它的晶亮程度就與玻璃非常接近,我們人類生產的玻璃相當於水晶項鍊的形成過程,這樣說大家有可能接受不了,我們的水晶項鍊是花了大價錢買來的,你說只是一塊玻璃,這是難以接受的。當然自然界中水晶不是那麼容易形成的,物以稀為貴,就值這個錢了。成分相比較而言SiO2純度低一些的巖石我們還見到過石英巖,這是一種沉積類的巖石,它的主要成分還是SiO2。
上圖就是一塊石英砂巖,可以看到沉積一層層的,層理構造非常明顯,這就是普通玻璃生產的主要原料,大家知道福建有一家大型生產汽車玻璃的企業——福耀玻璃,是世界上最大的汽車玻璃生產廠商,北方也有一個大型國有企業——秦皇島耀華玻璃廠,它的主要原料來源就是筆者家鄉附近的一座石英礦,有一條礦山鐵路伸進礦區內,規模非常大,只是企業沒有發展起來,目前陷入了困境。
如果大家還是不認識石英砂巖,你看看你家的磨刀石就是人工製作的石英砂巖。
石英硬度非常大,比鋼鐵還硬,莫斯硬度為7,它的抗風化能力非常強,自然界中花崗巖主要 礦物是SiO2,所以這種巖石也是非常堅硬,極不易風化。
玻璃在自然狀態下可以存在多長時間?
用SiO2這種礦物生產的玻璃存在時間非常長,相傳玻璃在4000年前的美索不達米亞和古埃及的遺蹟裡,都曾有小玻璃珠的出土,這恐怕就足可以證明玻璃在自然界中存在的時間,這還不是它的壽命,因為這裡並不能表明玻璃是由多大的玻璃變小的,所以我們用人類的歷史很難推斷它的壽命。
因為存在的時間太長,我們沒有辦法獲得其壽命,我們可以做一個破壞性實驗,給它加一個高溫到700度,玻璃才開始變成熔湧狀態,生產玻璃時高溫爐裡達到1550~1600度,才能形成均勻、無氣泡,並符合成型要求的液態玻璃。溫度這麼高,自然界中只有火山噴發或地震才能達到這個條件,讓玻璃在自然界中消失。
但玻璃在自然界常態下還是會消失的,因為自然界中石英石還是一點點變小的,我們見到的花崗巖也在破碎,由大塊變成小塊,最後變成粒徑非常小的沙粒,如果是一塊玻璃也會由大塊變成小塊,最後變成更小的顆粒,那麼它是怎麼變小的,最後消失的呢?
靠河流、風力、潮汐、冰川等動力作用使得石英不斷撞擊、翻滾、摩擦最後變小消失的。
上圖是海相沉積層,海浪的動力作用讓砂粒變小,形成一層層。如果海邊存在玻璃也會被海浪不斷侵蝕,最終形成了小玻璃顆粒,不斷摩擦直至最後消失。
河流、風力破壞作用也會讓玻璃消失,黃土高原堆積厚度有4000多米,這些都是大塊的石英變成了非常細的小土粒,這些小顆粒石英經過沉積變厚,形成黏性非常大的黃土。
黃土高原形成的時間不等,午城黃土形成時間在248年左右,離石黃土大約用了50萬年,馬蘭黃土也得3~5萬年左右,這就是SIO2這種礦物變小的時間。
玻璃存在於自然界中不會像某種塑料那樣可以降解,也不能象石灰石那樣容易化學溶蝕,更不會像自然界中的鐵被氧化,鏽蝕。它是原子晶體,有比較韌性的化學鍵,不會輕易被打開,折斷,只能通過摩擦、撞擊變小,所以想讓玻璃消失,只能放到海邊,沙漠中、河流岸邊,通過動力作用讓它消失,存在的時間長短最決於動力作用的大小。