CN101113072A - 无碱玻璃及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产连续玻璃纤维产品的无碱玻璃及其生产工艺，属于无机非金属材料领域。无碱玻璃的主要生产原料采用石英砂、石灰石、叶腊石、白云石，生产步骤包括配料、熔化、纤维成型、拉丝和制品加工，成型温度为摄氏1160度～摄氏1360度，粘度为1000泊，液相温度至少低于成型温度摄氏97度，产品各成分占产品总重量的百分比分别为：二氧化硅58～62％，氧化钙20～24％，三氧化二铝12～14％，氧化镁2～4％，氟0～0.6％，氧化钾和氧化钠共计0～2％，氧化钛0～2％，三氧化二铁0～0.6％，三氧化硫0～0.6％，以及不大于产品总重量1％的微量杂质。本发明通过调整玻璃原料的种类及其配比，去除E玻璃生产原料中所使用的莹石等氟化物原料以及硼钙石等硼化物原料，从而在源头上控制废气污染物的产生。

Description

无碱玻璃及其生产工艺
技术领域：
本发明涉及一种用于生产连续玻璃纤维产品的无碱玻璃及其生产工艺，属于无机非金属材料领域。
背景技术：
用于生产连续玻璃纤维的常用玻璃成份是无碱玻璃，这是生产电子级和增强玻璃纤维的最普遍的玻璃。无碱玻璃的主要优点是采用氟化物和硼化物作为助熔剂，在相对较低的温度下熔化和澄清。但是硼和氟在玻璃熔化过程中是易挥发成份，是玻璃熔化操作中挥发物的主要部份，形成较大量的废气污染物。为此需要建设高效率的废气处理设施，确保所排放的废气达到国家规定的环境保护要求，从而增加了生产成本，并且容易造成固体废弃物的二次污染。
发明内容：
为实现清洁生产保护环境，本发明通过调整玻璃原料的种类及其配比，去除无碱玻璃生产原料中所使用的莹石等氟化物原料，以及硼钙石等硼化物原料，从而在源头上控制废气污染物的产生。
本发明的主要生产原料采用石英砂、白云石或轻烧白云石或煅烧白云石、叶腊石或高岭土、石灰石或煅烧石灰石，生产步骤包括配料、熔化、纤维成型、拉丝和制品加工，无碱玻璃产品按重量百分比组分如下：
组成   重量百分比
二氧化硅氧化钙三氧化二铝氧化镁氟氧化钾+氧化钠氧化钛三氧化二铁三氧化硫     58～6220～2412～142～40～0.60～20～20～0.60～0.2
包括所有成份，及其一些微量杂质，总量是按重量计算的100％。
这种玻璃材料，在成型温度摄氏1160度至摄氏1360度之间时拥有1000泊的粘度，液相温度至少低于成型温度摄氏97度。
本发明通过调整玻璃原料的种类及其配比，去除无碱玻璃生产原料中所使用的莹石等氟化物原料以及硼钙石等硼化物原料，从而在源头上控制废气污染物的产生，实现可持续性发展。
具体实施方式：
以下通过实施例对本发明进行具体说明，但本发明内容并不受以下实施例的任何制约。
无碱玻璃的生产原料通常采用石英砂、煅烧石灰石、叶腊石、煅烧白云石，其中煅烧石灰石可由普通石灰石替代或两者混合使用，叶腊石可由高岭土替代或两者混合使用，煅烧白云石可由轻烧白云石或普通白云石替代或三者混合使用。一般而言，本发明实施例的加工过程如下：本发明实施例各成分可以从适当的配合料或生料中获取(例如：石英砂中的二氧化硅，石灰石中的氧化钙，白云石中的氧化镁)并且可能包含微量的其他成份，这些成份按适当比例用常规方法进行混和达到了最终成份的预期重量百分比；然后这种混合后的配料在熔炉或熔化器中熔化，熔化形成的玻璃液通过通路流至位于通路底部的纤维成型漏板；玻璃液通过漏板上的漏嘴被拉出从而形成玻璃纤维；玻璃纤维被牵引绕到拉丝机旋转机头上形成原丝饼或纱团；这些纤维可能需要用常规方法进行深加工以符合预期要求。以上工艺步骤和所需设备均同现有技术。
本发明实施例熔制每1000公斤玻璃液的原料配方如表1(单位：公斤)，其中总量(1051.51公斤)与预期主要有效成分(SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O)重量(995.81公斤)的差额(55.70公斤)为原料中的杂质，有效成分重量(995.81公斤)与额定值(1000公斤)的差额(4.19公斤)为产品中的杂质。生产步骤包括配料、熔化、纤维成型、拉丝，产品的典型配比(各成份占总重量的百分比)及工艺参数见表2。
由于检测技术的原因，表1、表2中成份的含量不总是100％精确的。但是所有各种组分，包括所有杂质，总量相加还是100％。此外，有一些特殊成份存在，但是只要单种特殊成份不超过总重量的0.05％，应该是原料中的微量杂质(微量杂质通常不大于产品总重量的1％)，而不是人为加进的。有些仅仅是本发明在产业化应用中，所使用的原料如石英砂、石灰石、叶腊石、白云石中的杂质。有些其他原料会被加入混合配料中，有助于生产，这种原料在熔化过程中能够被去除，最终产品不含有该成分的组份；比如在混合配料中加入少量芒硝、碳粉、纯碱三者之一或者它们的组合，但最后的产品成份中不会有这种物质。芒硝的主要成份为无水硫酸钠，作为玻璃中澄清剂，在高温约1288度分解明显，分解产物氧化钠、二氧化硫、氧气，产生“表面活性剂”、“界面端动作用”、“排气作用”。还原性物质碳粉能使无水硫酸钠反应生成一部分硫化物，硫化物使硫酸钠澄清作用更有效，而且硫酸钠的分解温度可以下降到900度，还原性增强到一定程度，能使硫酸钠在玻璃熔化中和澄清中的作用达到最佳状态“还原性硫澄清”。纯碱的主要成份为碳酸钠，分解产物二氧化碳和氧化钠，二氧化碳能产生排气作用，氧化钠可以调整玻璃的料性，改善玻璃熔制性能。
表1
原料名称 用料量     主要有效成分
  SiO2   Al2O3     Fe2O3   TiO2   CaO   MgO   K2O   Na2O
石英砂   177.42   175.91   0.62     0.09
叶腊石   609.31   432.00   123.99     3.35   2.86   0.18   0.61     2.62     0.43
煅烧白云石   70.07   0.13   0.12   35.52   25.95
煅烧石灰石   194.71   0.45   0.25   189.98   0.74
合计   1051.51   608.49   124.99     3.44   2.86   225.68   27.30     2.62     0.43
表2
Figure A20071006977300051
本发明本发明由于没有使用莹石等氟化物原料以及硼钙石等硼化物原料，从而在源头上控制废气污染物的产生，且经过试验证明，本发明实施例得到的产品符合无碱玻璃的技术要求，具有良好的社会效益。

Claims (8)

1.一种无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：无碱玻璃的生产原料包括石英砂、煅烧石灰石、叶腊石、煅烧白云石，生产步骤包括配料、熔化、纤维成型、拉丝和制品加工，成型温度为摄氏1160度～摄氏1360度，粘度为1000泊，液相温度至少低于成型温度摄氏97度，产品各成分占产品总重量的百分比分别为：二氧化硅58～62％，氧化钙20～24％，三氧化二铝12～14％，氧化镁2～4％，氟0～0.6％，氧化钾和氧化钠共计0～2％，氧化钛0～2％，三氧化二铁0～0.6％，三氧化硫0～0.6％，以及不大于产品总重量1％的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：石英砂占原料总重量的16.87％，煅烧石灰石占原料总重量的18.52％，叶腊石占原料总重量的57.95％，煅烧白云石占原料总重量的6.66％。
3.根据权利要求1或2所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：煅烧石灰石由普通石灰石替代。
4.根据权利要求1或2所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：叶腊石由高岭土替代。
5.根据权利要求1或2所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：煅烧白云石由轻烧白云石或普通白云石替代。
6.根据权利要求1所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：所述生产原料还包括占原料总重量0～1％的碳粉。
7.根据权利要求1所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：所述生产原料还包括占原料总重量0～2％的芒硝。
8.根据权利要求1所述的无碱玻璃及其生产工艺，其特征在于：所述生产原料还包括占原料总重量0～2％的纯碱。
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Assignee: Jushi Pandeng Electronic Parent Metal Co., Ltd.

Assignor: Jushi Group Co., Ltd.

Contract record no.: 2010330000991

Denomination of invention: Alkali-free glass and manufacturing technique thereof

Granted publication date: 20091216

License type: Exclusive License

Open date: 20080130

Record date: 20100524