CN109809691A - 玻璃制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃技术领域，公开了一种玻璃制作方法，包括：在足以形成熔融人造硅酸盐制品的温度下将消解的钙源、镁源和二氧化硅源混合；在钠源存的情况下对混合物进行加热，从而形成玻璃制品。本发明的制作方法节约能耗，降低了玻璃生产工艺中二氧化碳的排放量，减少了形成的玻璃中杂质，玻璃中各元素比更加定量，产量得到提高，并且物料的均匀性也得到改善。

Description

玻璃制作方法

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，特别涉及一种玻璃制作方法。

背景技术

玻璃的一种形式是含有调整剂和中间体的硅酸盐系统。这样的硅酸盐具有硅与氧通过键合形成的网络。使用调整剂如氧化钠、可使这些硅氧键断裂从而形成终端为钠的链。也可使用其它调整剂。这样的调整剂可使玻璃流动性更好，电阻降低、热膨胀增加，化学稳定性降低或流动性增加。

钠钙玻璃可能是最普通的玻璃制品。这样的钠钙玻璃含有碱金属和碱土金属的混合物。这些玻璃可用钠、钙、硅、镁、铝、钡和钾地氧化物来生产。

大多数的玻璃是用其中将原料转变至高温从而形成均匀的熔体的方法来生产的。所用的原料典型地是砂子、作为硅源；石灰石或白云质石灰、作为钙源和/或镁源；和纯碱或苛性碱、作为钠源。石灰石典型地是高钙石灰石(95％方解石，CaCO3)、文石、或白云质石灰石(白云石CaMg(CO3)2和方解石的混合物)。纯碱(碳酸钠Na2CO3)可是矿物沉积物经Solvay工艺处理的产物。典型的生产工艺包括将砂、纯碱、石灰石和其它材料在高于1000℃的温度下进行定量混合。

因此，持续地有一种开发新工艺和新材料的需求，其能够便于玻璃的生产、而又节省能耗，同时又能够增加产量。

发明内容

本发明提出一种玻璃制作方法，解决了现有技术中玻璃生产能耗高的问题。

本发明的一种玻璃制作方法，包括：

在足以形成熔融人造硅酸盐制品的温度下将消解的钙源、镁源和二氧化硅源混合；

在钠源存的情况下对混合物进行加热，从而形成玻璃制品。

其中，钙源和镁源取自于硅灰石、透辉石、镁黄长石、硅酸钙、煅烧白云石或石灰。

其中，所述钙源、镁源取自于石灰，所述石灰包括：白云石石灰和高钙石灰，白云质石灰和高钙石灰的重量比为100∶1～1∶100，在消解期间水与石灰优选的重量比大约为10∶1～0.35∶1，消解钙源时的水温为10～90℃。

其中，所述石灰包括：白云石石灰和高钙石灰，白云质石灰和高钙石灰的重量比为4∶1～2∶1，在消解期间水与石灰优选的重量比大约为2.5∶1～1∶1，消解钙源时的水温为20～30℃。

其中，二氧化硅源取自于砂或石英。

其中，加热温度为1000℃～1800℃。

其中，混合时间为6秒～3分钟。

本发明的制作方法节约能耗，降低了玻璃生产工艺中二氧化碳的排放量，减少了形成的玻璃中杂质，玻璃中各元素比更加定量，产量得到提高，并且物料的均匀性也得到改善。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明涉及一种通过使用人造硅酸盐生产熔融硅酸盐制品的方法，其中人造硅酸盐可通过混合消解的钙源和/或镁源和二氧化硅源来生产。优选地，人造硅酸盐可通过水溶性的硅酸盐技术路径或硅砂技术路径来制备。有利地，人造硅酸盐可形成圆柱状颗粒。

根据本发明的一个或多个方面，本发明提供了节约能耗的优点和其它好处，包括(但不是限制)在玻璃生产工艺中二氧化碳的排放量降低、所形成的气泡减少、在所形成的玻璃中杂质减少、熔炉的出炉量增加，在所生产的玻璃中各元素比更加定量，并且物料的均匀性也得到改善。

本发明的一个实施方案就是一种玻璃制作方法，该方法包括：将消解的钙源和/或镁源与二氧化硅源掺混，从而形成硅酸盐材料(下文称人造硅酸盐)，该硅酸盐材料包括一种或多种选自于硅酸钙、硅酸镁和硅酸镁钙的化合物，该人造硅酸盐可是生产玻璃或其他硅酸盐制品的前体材料。人造硅酸盐任选地含有作为由生产消解的钙源和/或镁源的消解工艺而产生的残余水的自由水。该方法还包括在合适的生产条件下将人造硅酸盐与第二二氧化硅源掺混，从而生产熔融的硅酸盐制品。第二二氧化硅源可是与生产人造硅酸盐所用相同的二氧化硅源，也可是不同的二氧化硅源。

所生产的熔融硅酸盐制品取决于原料和相应的硅酸盐制品生产条件的选择。熔融硅酸盐优选地是适合于生产玻璃制品的玻璃前体，玻璃制品包括(但不是限制)玻璃容器、玻璃瓶、玻璃窗(例如建筑物、交通工具等)、玻璃纤维、光学玻璃、光学纤维等等和其他玻璃制品，如加入铝、硼、镓等而生产的玻璃制品。

钙源和/或镁源可是能够用水消解的任何天然或人造材料，如可与水反应的氧化钙和/或氧化镁。这样的钙源和/或镁源可是天然类型的氧化钙和/或氧化镁，也可是经粉磨、煅烧或其他处理后的材料。其非限制性的实例是硅灰石(CaO·SiO2)、透辉石(CaO·MgO·2SiO2)、镁黄长石(2CaO·Mg0·2SiO2)、硅酸钙(CaO·SiO2)、煅烧白云石(即白云石质石灰，CaO·MgO)和各种形式的石灰如生石灰、含水石灰、消石灰和高钙石灰(即95％或更高的活性)。

优选的钙源和/或镁源包括白云质石灰和高钙石灰。钙源和/或镁源可在常温或常压下用水进行消解。也可使用高温和高压。当使用一种以上的钙源和/或镁源时，可在消解之前、消解期间、或消解之后进行混合。水的用量优选地至少是完全消解时的化学计量数量，也可是过量致使消解后的钙源和/或镁源包含一定数量游离水的数量。

二氧化硅源可是任何能够与特定的消解钙源和/或镁源掺混从而形成人造硅酸盐的简便的二氧化硅源。例如，二氧化硅源可是其中二氧化硅不与其他化合物结合的二氧化硅，作为天然材料的二氧化硅，其例举的实例是砂子、石英等。另外，二氧化硅源也可是与其他化合物结合的二氧化硅，作为这样的二氧化硅，其例举的实例是硅酸钠。

除了二氧化硅源以外，也可能需要一种或多种钙源、镁源和钠源，以便完成玻璃或其他硅酸盐材料的生产。例如，可使用一种或多种石灰石、白云石、和纯碱材料。这取决于所希望的组成。使用这样的材料可导致在生产中放出挥发性气体，如二氧化碳。因此，希望这样的材料使用降至最低。

在消解的同时或消解之后可将消解的钙源和/或镁源与二氧化硅源掺混，从而形成消解源。钙源和/或镁源，消解水、和二氧化硅源的比例可是变化的，以便生产各种不同的人造硅酸盐。在消解期间，水与钙源和/或镁源优选的重量比也将随所希望的产物、以及消解时的水温而变化。

所述钙源、镁源取自于石灰，所述石灰包括：白云石石灰和高钙石灰，白云质石灰和高钙石灰的重量比为100∶1～1∶100，在消解期间水与石灰优选的重量比大约为10∶1～0.35∶1，消解钙源时的水温为10～90℃。

优选地，白云质石灰和高钙石灰的重量比为4∶1～2∶1，在消解期间水与石灰优选的重量比大约为2.5∶1～1∶1，消解钙源时的水温为20～30℃

水与钙源和/或镁源的掺混可依次投料或同时投料。二氧化硅与消解后的钙源和/或镁源的掺混时间大约为6秒～3分钟、优选大约为10秒～30秒。

有效地进行二氧化硅和钙源和/或镁源的掺混和连续搅拌(如果需要)，从而形成适合于玻璃或其他硅酸盐制品生产的人造硅酸盐。当存在过量水(自由水)时，材料呈料浆状态。在掺混或搅拌期间或掺混或搅拌之后，可向料浆中加入额外的材料，这取决于用人造硅酸盐形成的玻璃或其他硅酸盐制品的组成和类型。例如，如果想加入额外的二氧化硅，可加入二氧化硅源、如二氧化硅粉。还有，在这样的人造硅酸盐用于玻璃生产之前，可对料浆进行处理，如过滤、蒸发或加热，以除去至少一部分自由水。例如，可在大约110℃的温度下对料浆进行干燥。

也可在更高的温度下、如在大约110-1100℃或更高的温度下对料浆进行进一步加热处理。加热时间和速度可是变化的，这取决于最终所要求的人造硅酸盐，因为这样的加热可进一步导致反应或连续反应。

本发明生产的人造硅酸盐可具有广泛而不同的一种或多种硅酸钙、硅酸镁、和/或硅酸镁钙组分。这样的硅酸盐组分的变化与钙源、镁源、水和二氧化硅源的数量以及操作条件如温度、压力、时间、搅拌等等的变化有关。水溶性硅酸盐技术路径

本发明的一个实施方案是一种生产熔融玻璃的方法，该方法包括以下步骤：将消解后的钙源和/或镁源与水溶性硅酸盐掺混，从而形成人造硅酸盐。该人造硅酸盐任选地含有游离水，其可能是消解工艺所形成的残余水。该方法还包括：将人造硅酸盐和二氧化硅源、优选为二氧化硅混合，从而形成玻璃制品。

优选的钙源和/或镁源包括白云质石灰和高钙石灰。钙源和/或镁源可在常温或常压下用水进行消解。也可使用高温和高压。当使用一种以上的钙源和/或镁源时，可在消解之前、消解期间、或消解之后进行混合。水的用量优选地至少是完全消解时的化学计量数量，也可是过量致使消解后的钙源和/或镁源包含一定数量游离水(未反应)的数量。

水溶性硅酸盐是一种在水中具有足够溶解度从而能够与消解的钙源反应的硅酸盐。优选的水溶性硅酸盐是硅酸钠。该硅酸钠可是干燥的或液体和无水或含水的，优选地是五水合硅酸钠。

除了二氧化硅源外，也可能需要一种或多种钙源、镁源和钠源，以便完成玻璃的生产。例如，可使用一种或多种石灰石、白云石、和纯碱材料。这取决于所希望的组成。使用这样的材料可导致在玻璃生产中放出挥发性气体，如二氧化碳。因此，这样的材料使用降至最低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种玻璃制作方法，其特征在于，包括：

在足以形成熔融人造硅酸盐制品的温度下将消解的钙源、镁源和二氧化硅源混合；

在钠源存的情况下对混合物进行加热，从而形成玻璃制品。

2.如权利要求1所述的玻璃制作方法，其特征在于，所述钙源和镁源取自于硅灰石、透辉石、镁黄长石、硅酸钙、煅烧白云石或石灰。

3.根据权利要求2所述的玻璃制作方法，其特征在于，所述钙源、镁源取自于石灰，所述石灰包括：白云石石灰和高钙石灰，白云质石灰和高钙石灰的重量比为100∶1～1∶100，在消解期间水与石灰优选的重量比大约为10∶1～0.35∶1，消解钙源时的水温为10～90℃。

4.根据权利要求3所述的玻璃制作方法，其特征在于，所述石灰包括：白云石石灰和高钙石灰，白云质石灰和高钙石灰的重量比为4∶1～2∶1，在消解期间水与石灰优选的重量比大约为2.5∶1～1∶1，消解钙源时的水温为20～30℃。

5.如权利要求1所述的玻璃制作方法，其特征在于，二氧化硅源取自于砂或石英。

6.如权利要求1的玻璃制作方法，其特征在于，加热温度为1000℃～1800℃。

7.如权利要求1的玻璃制作方法，其特征在于，混合时间为6秒～3分钟。