CN101948243A - 一种浮法玻璃复合助熔剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮法玻璃复合助熔剂，主要用于浮法玻璃熔制过程中的助熔。该复合助熔剂由Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物与Na₂O共同组成，Na₂O为浮法玻璃中的固有组分，Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物为外加。以浮法玻璃中各氧化物的总质量为100克，而外加Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量和的范围则为：0.5～10克，并且外加Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物之间的质量为：Bi₂O₃80～90Wt％，B₂O₃8～18Wt％，CeO₂2～4Wt％。通过以上四种氧化物的共同作用，实现降低浮法玻璃熔化温度的目的，并保证浮法玻璃的熔制质量，因此特别适用于浮法玻璃的制备。在保证浮法玻璃基本性能不变的情况下，降低熔化温度的范围最多可以达到80℃。

Description

一种浮法玻璃复合助熔剂

技术领域

本发明涉及一种新型浮法玻璃复合助熔剂。特别适用于浮法玻璃的生产，可保证浮法玻璃的质量，并实现其生产中的节能减排。

背景技术

浮法玻璃是平板玻璃生产的一种方法。它是指玻璃熔体漂浮在熔融锡液表面上生产平板玻璃的方法。其优点是玻璃质量高，拉引速度快，产量大，厚度可控制在0.7～30mm，宽度目前可达5.6m，便于生产自动化。浮法玻璃的问世是世界玻璃生产发展史上的一次重大变革，它正在逐步取代平板玻璃的各种拉制法生产方式。

在浮法玻璃的生产中有一个非常重要的环节是将配合料通过投料机连续投入到熔窑当中进行熔化，经过高温加热形成均匀、纯净、透明并符合成形要求，呈玻璃连续、单一液相的过程，是玻璃制造过程中的主要阶段之一。熔制速度和熔制的合理性对玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和池窑寿命等有很大影响。玻璃的熔制过程包括一系列物理、化学、物理化学反应过程，一般可分为5个阶段，即硅酸盐的形成、玻璃的形成、玻璃的澄清、玻璃的均化和玻璃的冷却。这五个阶段对浮法玻璃的制备都起着重要的作用。玻璃的熔化温度指的是玻璃熔体的粘度为10Pa·S时所对应的温度。浮法玻璃的基本组成见表1。

表1浮法玻璃的组成基本组成

氧化物	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	Na2O	SO2	Fe2O3
								Wt％	72.10	1.00	8.60	4.00	14.00	0.20	0.10

为了提高浮法玻璃的质量，其熔化温度被不断提高，目前浮法玻璃熔窑火焰空间的温度已高达1580℃，用于助熔的成分是Na₂O。对表1中的浮法玻璃组分进行熔化，并利用高温旋转粘度仪，对玻璃的高温粘度进行测试，并得到玻璃的温度粘度曲线。在曲线中，玻璃熔体的粘度达到10Pa·S时，确定该组分玻璃的熔化温度为1510℃。Na₂O作为浮法玻璃单一助熔成分，一般由纯碱(Na₂CO₃)引入，Na₂O作为浮法玻璃助熔剂的特点是来源广泛、成本较低，但也存在许多问题，如①Na₂O的助熔能力有限，当含量一定时，对应熔化温度偏高；②由于浮法玻璃中含有14％左右的Na₂O，Na⁺易迁移至玻璃的表面，会使玻璃产生“发霉”的现象。

虽然利用Na₂O作为浮法玻璃的助熔剂，有成本低的特点，但其对浮法玻璃的助熔作用有限，随着能源的短缺，燃料价格会不断提高，在基本不改变浮法玻璃结构与性能的条件下，降低浮法玻璃的熔化温度，需要助熔效果更好的助熔剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型浮法玻璃复合助熔剂，其助熔效果较单一的Na₂O作为助熔剂的助熔效果有明显的改善。

本发明采用在保留浮法玻璃中Na₂O作为助熔剂的基础上，在玻璃组分中另外添加Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物共同组合成新的浮法玻璃复合助熔剂。以上四种氧化物在浮法玻璃复合助熔剂中的作用各有特点。

Na₂O是玻璃网络外体氧化物，钠离子居于玻璃结构网络的空穴中。氧化钠能提供游离氧，使玻璃结构中的氧硅比增加，发生断键，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助熔剂。它能增加玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性，化学稳定性，力学稳定性及力学强度，故不可引入过多，一般不超过18％。

Bi₂O₃的熔点为825℃，作为有条件玻璃网络形成体可以与SiO₂等玻璃网络形成玻璃结构网络。同时，氧化铋作为助熔剂具有显著降低玻璃的粘度，增大玻璃的密度，提高玻璃的折射率的特性。

B₂O₃以硼氧三角体和硅氧四面体为结构组元，可以降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，化学稳定性，增加玻璃的折射率，改变玻璃的光泽，提高玻璃的力学性能。氧化硼在高温时能降低玻璃的粘度，低温时则能提高玻璃的粘度，使得成形温度范围较窄，可以提高机械成形的的机速，它还有助熔剂的作用，可以加速玻璃的澄清，并且具有降低玻璃的结晶能力的作用。

CeO₂在浮法玻璃复合助熔剂中起到脱色剂的作用，这是由于在Bi₂O₃的使用中，会使玻璃产生略微的着色，因此，加入CeO₂是为了使玻璃的着色程度降低。在浮法玻璃生产中，可以做澄清剂，脱色剂，能提高玻璃吸收紫外线的能力，使玻璃具有耐高温，耐辐射等特性。

在浮法玻璃中加入Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物与Na₂O共同组成复合助熔剂。在通常情况下浮法玻璃中的Na₂O含量基本上是固定为14％，Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的加入量的多少，将直接影响到玻璃的熔化温度与熔化质量。该降低玻璃的熔化温度的方法直接、简单、效率高，不仅降低了浮法玻璃的熔化温度，同时可以降低能源消耗，减少排放。

在本发明中，浮法玻璃的组分是相对确定的，其中的Na₂O含量基本上是固定为14％，Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物作为外加。即可以以浮法玻璃中各氧化物的总质量为100克，而外加Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量和的范围则为：0.5～10克。Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量无论是0.5～10克中的任何一个数值，这三种氧化物之间的质量百分比范围应符合表2。本浮法玻璃复合助熔剂在保证浮法玻璃基本性能不变的情况下，可有效降低其熔化温度。

表2Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物之间的质量百分比范围

氧化物	Bi2O3	B2O3	CeO2
				Wt％	80～90	8～18	2～4

具体实施方式

实施例1：

步骤1：

列出某浮法玻璃的氧化物组成，见表3：

表3(克)

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	R2O	SO3	总计
								72.10	1.00	0.10	8.60	4.00	14.00	0.20	100

R代表Na、K等碱金属离子

步骤2：

以Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量为0.5克，其中Bi₂O₃的含量为0.4克，B₂O₃的含量为0.09克，CeO₂的含量为0.01克。

步骤3：

以表3中的氧化物的量与步骤2中的组分含量进行配料计算，得到配料单，分别用矿物原料与化工原料引入各种氧化物，并进行称量、混合。

步骤4：

对这组玻璃配合料进行熔制，并利用高温旋转粘度仪，对玻璃的高温粘度进行测试，得到其温度粘度曲线。当玻璃熔体的粘度达到10Pa·S时，所对应的熔化温度为1505℃，比不加复合助熔剂的浮法玻璃的熔化温度低5℃。

实施例2：

步骤1：

列出某浮法玻璃的氧化物组成，见表4：

表4(克)

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	R2O	SO3	总计
								72.10	1.00	0.10	8.60	4.00	14.00	0.20	100

R代表Na、K等碱金属离子

步骤2：

以Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量为5克，其中Bi₂O₃的含量为4克，B₂O₃的含量为0.9克，CeO₂的含量为0.1克。

步骤3：

以表4中的氧化物的量与步骤2中的组分含量进行配料计算，得到配料单，分别用矿物原料与化工原料引入各种氧化物，并进行称量、混合。

步骤4：

对这组玻璃配合料进行熔制，并利用高温旋转粘度仪，对玻璃的高温粘度进行测试，得到其温度粘度曲线。当玻璃熔体的粘度达到10Pa·S时，所对应的熔化温度为1480℃比不加复合助熔剂的浮法玻璃的熔化温度低30℃。

实施例3：

步骤1：

列出某浮法玻璃的氧化物组成，见表5：

表5(克)

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	R2O	SO3	总计
								72.10	1.00	0.10	8.60	4.00	14.00	0.20	100

R代表Na、K等碱金属离子

步骤2：

以Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量为10克，其中Bi₂O₃的含量为8克，B₂O₃的含量为1.8克，CeO₂的含量为0.2克。

步骤3：

以表5中的氧化物的量与步骤2中的组分含量进行配料计算，得到配料单，分别用矿物原料与化工原料引入各种氧化物，并进行称量、混合。

步骤4：

对这组玻璃配合料进行熔制，并利用高温旋转粘度仪，对玻璃的高温粘度进行测试，得到其温度粘度曲线。当玻璃熔体的粘度达到10Pa·S时，所对应的熔化温度为1430℃比不加复合助熔剂的浮法玻璃的熔化温度低80℃。

Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量无论是0.5～10克中的任何一个数值，这三种氧化物之间的质量百分比范围应符合表2。在此条件范围内，按实施例1-4的操作，均可以保证浮法玻璃基本性能不变的情况下，降低熔化温度。

Claims (1)

1.一种浮法玻璃复合助熔剂，其特征在于，该复合助熔剂由Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物与Na₂O共同组成，Na₂O为浮法玻璃中的固有组分，Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物为外加，以浮法玻璃中各氧化物的总质量为100克，外加Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物的总质量和的范围则为0.5～10克；外加Bi₂O₃、B₂O₃、CeO₂三种氧化物之间的质量比例为：Bi₂O₃80～90Wt％，B₂O₃8～18Wt％，CeO₂2～4Wt％。