按照原料在玻璃中的作用及其用量的不同,一般可将其分为主要原料和辅助原料两大类。主要原料是指用量较大,并对玻璃的机械性能、化学性能及热学性能等基本理化性能起决定作用的原料;辅助原料则指为加速玻璃熔制过程或赋予玻璃某种特殊性质而添加的少量物质,根据其作用的不同可分为澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂及还原剂等。此外,碎玻璃也可以作为部分玻璃原料参与玻璃的熔制。
玻璃原料按照其来源可以分为矿物原料与化工原料两类。矿物原料的特点是成本低廉,但成分复杂且杂质多,如石英砂、黏土、长石、石灰石、方解石、白云石等;化工原料是经过化学提纯的原料,其价格贵但纯度高、杂质少,如硼酸、纯碱、氢氧化铝等。
大部分常见玻璃皆为氧化物玻璃,根据氧化物在玻璃网络结构中的作用可将玻璃原料分为:①玻璃形成体氧化物原料,指能够单独形成玻璃网络结构的一类氧化物原料。该类氧化物的阳离子与氧形成极性共价键,其单键能一般在335千焦/摩尔以上,能够以3或4的配位数形成三角体或四面体的配位多面体,构成玻璃网络的基本结构单元。常见的玻璃形成体氧化物包括SiO2、GeO2、B2O3、P2O5、AsO5等。②网络外体氧化物原料,指不能单独形成玻璃,处于玻璃网络结构之外的原料。由于该类原料中阳离子与氧之间为离子键,相互之间的结合力较弱(单键能小于250千焦/摩尔),因而氧离子容易摆脱阳离子的束缚,起到“断网”作用或“积聚”作用,从而改变玻璃网络结构,使得玻璃的性质发生改变。常见的网络外体氧化物有Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZrO2等。③中间体氧化物原料,指不能单独形成玻璃,作用介于网络形成体与网络外体之间的氧化物原料,如BeO、ZnO、Al2O3、Ga2O3、TiO2等。
除氧化物玻璃外,还有卤化物玻璃、硫系玻璃、金属玻璃、有机玻璃等,其中卤化物玻璃的主要原料为金属卤化物,如BeF2、ZnCl4、AlF3等;硫系玻璃的主要原料为硫化物、硒化物及锑化物;金属玻璃的原料主要为金属及非氧的非金属元素,如Fe、Mo、Co、Ni、Si、B、C、S等;有机玻璃是一种具有非晶结构的透明塑料,其主要原料是甲基丙烯酸甲酯。
玻璃原料对玻璃熔制过程、玻璃质量、玻璃性能及生产成本均有显著影响,因此选择玻璃原料的考虑因素包括:原料的纯度必须符合要求、化学成分要比较稳定且颗粒度要适宜;原料要易于加工处理、成本低、供应可靠;尽量少用或不用对健康和环境有害的原料,且原料对耐火材料的侵蚀要小。