CN110818252A - 一种防自爆玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防自爆玻璃，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括如下重量份的物质：19.20～19.25％纯碱；14.85～14.95％白云石；4.70～4.80％石灰石；0.50～0.55％芒硝；0.02～0.05％碳粉；0.02～0.06％硝酸钠；4.05～4.10％长石；56.40～56.66％硅砂。通过控制防自爆玻璃的原料添加量，进而控制制备得到的防自爆玻璃的组分含量，通过协同各原料物质的添加量，进而降低玻璃中硫化镍的含量，大大降低了玻璃的自爆率。

Description

一种防自爆玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃生产技术领域，尤其涉及一种防自爆玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na₂SiO₃、CaSiO₃、SiO₂或Na₂O·CaO·6SiO₂等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。

玻璃简单分类主要分为平板玻璃和深加工玻璃。平板玻璃主要分为三种：分别是引上法平板玻璃、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。由于浮法玻璃具有厚度均匀、上下表面平整平行，再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响，浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。

采用浮法方式生产的平板玻璃，因原料车间耐磨设备中含有镍成分，经长期使用，设备老化、磨损，除铁器未能除下的机械铁随配合料进入熔窑，经与芒硝反应，生成硫化镍，硫化镍杂质的存在会导致玻璃在全钢化过程中或全钢化之后发生自爆，存在一定的安全隐患。而由于车间设备长期使用，且清理较麻烦，通常采用物理筛选的方式进行控制和消除，但是物理筛选方式难以有效去除，导致玻璃生产过程中，仍然会存在大量硫化镍杂质，导致玻璃易自爆，影响了其后续的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防自爆玻璃及其制备方法，旨在解决现有技术中采用浮法方式生产的平板玻璃易自爆的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种防自爆玻璃，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括如下重量份的物质：

以及，一种防自爆玻璃的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

按照上述的防自爆玻璃分别称取防自爆玻璃的原材料，将所述原材料与碎玻璃进行混合处理得到第一混合物；

将所述第一混合物进行熔化处理，得到玻璃液；

将所述玻璃液进入冷却部冷却后再进行锡槽成型，通过拉边辊控制玻璃带获得适合的厚度和宽度；

将所述玻璃带进行退火处理，得到板状玻璃即所述防自爆玻璃。本发明所提供的防自爆玻璃的原材料经过试验、优化物质添加重量，主要是调整了芒硝和硝酸钠的添加量。通过计算可知，在芒硝用量越大的情况下，其产生的硫化镍越多，硫化镍的产生会进一步加剧玻璃的自爆概率。本申请采用减少芒硝的用量并增加硝酸钠的用量，控制芒硝的添加量为0.50～0.55％，硝酸钠的用量为0.02～0.06％，使用部分硝酸钠代替芒硝，硝酸钠在加工过程中会与杂质硫化镍反应，生成玻璃本体成分氧化镍，从而降低制备得到的防自爆玻璃中的硫化镍含量，有效降低玻璃的自爆风险；同时控制纯碱、白云石、石灰石、碳粉、长石、硅砂的添加量，进一步控制制备得到的防自爆玻璃的组分含量，通过协同各原料物质的添加量，进而降低玻璃中硫化镍的含量，大大降低了玻璃的自爆率。

上述防自爆玻璃的制备方法需要将各原料按照配比进行混料处理，再进行熔化、冷却、成型、退火、切割等步骤处理得到所述防自爆玻璃。该制备方法能够使各组分分散均匀，在实现本发明防自爆玻璃上述有益效果的同时，赋予所述防自爆玻璃优异的稳定性能。此外，此制备方法工艺简单，条件可控，设备要求低，可用于工业化生产。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实例提供一种防自爆玻璃，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括如下重量份的物质：19.20～19.25％纯碱；14.85～14.95％白云石；4.70～4.80％石灰石；0.50～0.55％芒硝；0.02～0.05％碳粉；0.02～0.06％硝酸钠；4.05～4.10％长石；56.40～56.66％硅砂。

具体的，以所述防自爆玻璃的原材料引入的成分全部为转化为氧化物后的含量，所述原材料包括19.20～19.25％纯碱。其中，所述纯碱中主要组分为99.26％Na₂CO₃，Na₂O：Na₂CO₃分子式之比为58.4769％，将纯碱中Na₂CO₃转化为Na₂O＝43.6357％*99.26％＝58.04％，玻璃中含有Na₂O，能够大大降低玻璃液的粘度，有利于玻璃液的澄清及玻璃的成型。优选的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述防自爆玻璃的原材料包括19.21％纯碱。在本发明具体实施例中，在反应过程中，所述纯碱的添加量为1195kg。

具体的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括14.85～14.95％白云石。添加的白云石材料中全部以氧化物形式引入使用，所述白云石中包括0.85％SiO₂，0.11％Al₂O₃，30.86％CaO，21.44％MgO，0.03％Na₂O，0.09％K₂O，0.12％Fe₂O₃，0.01％TiO₂；以白云石作为防自爆玻璃的原材料，能够为所制备的防自爆玻璃提供所述各玻璃组分，保证所制备得到的防自爆玻璃性能优异。优选的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括14.90％白云石。在本发明具体实施例中，在反应过程中，所述白云石的添加量为926.8kg。

具体的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括4.70～4.80％石灰石。添加的石灰石材料中全部以氧化物形式引入使用，所述石灰石包括2.00％SiO₂，0.43％Al₂O₃，50.16％CaO，2.80％MgO，0.01％Na₂O，0.12％K₂O，0.23％Fe₂O₃，0.03％TiO₂；以石灰石作为防自爆玻璃的原材料，能够为所制备的防自爆玻璃提供所述各玻璃组分，保证所制备得到的防自爆玻璃性能优异。优选的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括4.77％石灰石。在本发明具体实施例中，在反应过程中，所述石灰石的添加量为296.7kg。

具体的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括0.50～0.55％芒硝；0.02～0.06％硝酸钠。在玻璃生产过程中，设备中存在的Ni和芒硝中的Na₂SO₄反应生成硫化镍，化学反应式如下：

由上述式一可以分析得到，当原材料中芒硝用量越大，产生的硫化镍越多，大量硫化镍的积累会导致玻璃易自爆，影响了其后续的使用。

因此，选择在原材料中加入硝酸钠，以硝酸钠代替芒硝，加入硝酸钠之后，在反应过程中，硝酸钠与硫化镍反应生成氧化镍，化学反应式如下：

2NaNO₃+NiS+O₂——NiO+Na₂O+N₂↑+2O₂↑+SO₂↑(式二)；

由上述式二可以分析得到，硝酸钠与硫化镍反应可生成氧化镍，使制备得到的玻璃组分中不存在大量硫化镍，避免了玻璃因为硫化镍的大量积累而发生的自爆现象，同时保证制备得到的玻璃组分中Na₂O的含量一致，保证玻璃其他性能优异。

由于芒硝在玻璃制备过程中，在熔化步骤和澄清步骤中起到了重要的作用，分别是起到了提高各物质熔融、排气、澄清玻璃液以及防止产生浮渣的作用，因此，在芒硝起到较重要的作用的情况下，仍然需要作为原材料进行添加。并通过式一、式二进行计算，得到所能够中和芒硝产生的硫化镍的硝酸钠的用量并进行添加即可。

因此，可利用芒硝内Na₂SO₄含量转化成Na₂O数值及硝酸钠内NaNO₃含量转化成Na₂O数值二者之间的比例关系进行替换。其中，芒硝化验Na₂SO₄含量为：99.53％，Na₂O：Na₂SO₄分子式之比＝43.6357％，将芒硝中Na₂SO₄转化为Na₂O＝43.6357％*99.53％＝43.43％；硝酸钠化验NaNO₃含量为：99.68％，Na₂O：NaNO₃分子式之比＝36.4605％，将硝酸钠中NaNO₃转化为Na₂O＝36.4605％*99.59％＝36.31％。故得出芒硝Na₂SO₄转化为Na₂O与硝酸钠NaNO₃转化为Na₂O的比例关系＝43.43％/36.31％＝1.196％，结论：Na₂SO₄转化为Na₂O：硝酸钠NaNO₃转化为Na₂O＝1:1.196。根据计算的结果，本申请提供的所述防自爆玻璃的原材料，可以在保证玻璃中总Na₂O不变，增加硝酸钠原材料的用量，减少芒硝原材料的用量的前提下，达到降低硫化镍含量，提高玻璃防自爆性能的目的。

因此，控制所述防自爆玻璃的原材料包括0.50～0.55％芒硝；0.02～0.06％硝酸钠。进一步优选的，所述防自爆玻璃的原材料包括0.51％芒硝；0.05％硝酸钠。在本发明具体实施例中，在反应过程中，所述芒硝的添加量为32.01kg；所述硝酸钠的添加量为3.25kg。

具体的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括0.02～0.05％碳粉。加入碳粉的目的为了协调碳粉和芒硝进行使用，由于在高温处理的条件下，芒硝易形成微小的泡沫，而泡沫的产生会影响玻璃的性质，因此，在原材料中加入碳粉，目的是为了减少芒硝形成的泡沫，为玻璃的制备节省时间，同时提供较高品质的玻璃产品。依据芒硝的用量，进一步确定了碳粉的添加量，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括0.02～0.05％碳粉；进一步优选的，所述碳粉的添加量为0.03％。碳粉中，其固定碳含量为85.45％。在本发明具体实施例中，在反应过程中，所述碳粉的添加量为1.65kg。

具体的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括4.05～4.10％长石及56.40～56.66％硅砂。所述长石中所引入的氧化物成分包括75.17％SiO₂，14.41％Al₂O₃，0.60％CaO，0.05％MgO，3.89％Na₂O，5.19％K₂O，0.17％Fe₂O₃，0.01％TiO₂；所述硅砂中所引入的氧化物成分包括99.14％SiO₂，0.20％Al₂O₃，0.19％CaO，0.02％MgO，0.08％Na₂O，0.05％K₂O，0.07％Fe₂O₃，0.03％TiO₂。通过添加长石和硅砂，协同调节玻璃液的粘度，提高玻璃粘液的纯度，提高制备得到的玻璃的质量。其中，长石主要是为玻璃提供了Al₂O₃、Na₂O和K₂O等组分，基于所述Al₂O₃易熔，熔融温度低，熔融间隙宽，因此可以降低玻璃生产中的熔融温度，减少纯碱用量，而且长石中的铝代替了部分硅，可提高玻璃的韧性、强度和抵抗酸碱侵蚀的能力；同时长石熔融后变成玻璃的过程比较缓慢，结晶能力小，可防止玻璃形成过程中析出晶体而影响正常生产或玻璃缺陷，进而提高玻璃的质量。优选的，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括4.07％长石及56.46％硅砂。在本发明具体实施例中，在反应过程中，所述长石及硅砂的添加量分别为253kg和3511kg。

优选的，通过添加上述各物质含量的原材料制备得到的防自爆玻璃中，以所述防自爆玻璃的总重量为100％计，所述防自爆玻璃包括如下玻璃组分：71.30～72.14％SiO₂；0.85～0.90％Al₂O₃；8.60～8.70％CaO；4.05～4.10％MgO；14.00～14.10％Na₂O；0.10～0.50％K₂O；0.10～0.15％Fe₂O₃；0.15～0.20％SO₃；0.01～0.05％TiO₂。通过限定所述玻璃的原料的类别及各原料的添加量，进一步控制制备得到的所述防自爆玻璃的组分，首先，添加了71.30～72.15％SiO₂，其主要是所述防自爆玻璃的主要成分，是玻璃的“骨架”，保证其添加量为71.3～72.15％，能够保证其与其他材料协调作用，协同Al₂O₃及MgO，进一步降低玻璃结晶的速度，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性；而添加CaO、Na₂O、主要是协同二者的作用，通过降低玻璃液的粘度，使反应更顺畅，加快原材料的熔融和澄清，提高反应速率，Fe₂O₃、K₂O、SO₃、TiO₂为自然引入的成分；因此，通过协调上述重量份的各种防自爆玻璃的组分，进一步地保证了所述玻璃具有较稳定的性能的同时也可降低其防自爆率。

优选的，以所述防自爆玻璃的总重量为100％计，所述防自爆玻璃包括如下重量份的组分：71.78％SiO₂；0.87％Al₂O₃；8.65％CaO；4.08％MgO；14.01％Na₂O；0.30％K₂O；0.11％Fe₂O₃；0.18％SO₃；0.02％TiO₂。保证所述防自爆玻璃包括如上具体的重量份的组分，其防自爆率最低，性能最优良。

优选的，所述防自爆玻璃的厚度为5～12mm，宽度为3050～4880mm。所述制备得到的防自爆玻璃的规格如上，上述规格的防自爆玻璃防自爆率高，性能较好。

优选的，所述防自爆玻璃的自爆率为3.6～5.9‰。制备得到的玻璃防自爆率最低，性能最优良。

本发明所提供的防自爆玻璃的原材料经过试验、优化物质添加重量，主要是调整了芒硝和硝酸钠的添加量。通过计算可知，在芒硝用量越大的情况下，其产生的硫化镍越多，硫化镍的产生会进一步加剧玻璃的自爆概率。本申请采用减少芒硝的用量并增加硝酸钠的用量，控制芒硝的添加量为0.50～0.55％，硝酸钠的用量为0.02～0.06％，使用部分硝酸钠代替芒硝，硝酸钠在使用过程中会与杂质硫化镍反应，生成玻璃本体成分氧化镍，从而降低制备得到的防自爆玻璃中的硫化镍含量，有效降低玻璃的自爆风险；同时控制纯碱、白云石、石灰石、碳粉、长石、硅砂的添加量，进一步控制制备得到的防自爆玻璃的组分含量，通过协同各原料物质的添加量，进而降低玻璃中硫化镍的含量，大大降低了玻璃的自爆率。

上述防自爆玻璃通过如下防自爆玻璃的制备方法制备得到。

相应的，本发明还提供了一种防自爆玻璃的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S01.按照所述防自爆玻璃分别称取防自爆玻璃的原材料，将所述原材料与碎玻璃进行混合处理得到第一混合物；

S02.将所述第一混合物进行熔化处理，得到玻璃液；

S03.将所述玻璃液进入冷却部冷却后再进行锡槽成型，通过拉边辊控制玻璃带获得适合的厚度和宽度；

S04.将所述玻璃带进行退火处理，得到板状玻璃即所述防自爆玻璃。

具体的，在上述步骤S01中，依所述防自爆玻璃分别称取防自爆玻璃的原材料，所述防自爆玻璃的原材料的成分及添加量如上所述，为了节约篇幅，此处不再进行赘述。将所述原材料与碎玻璃进行混合处理得到第一混合物，其中，添加所述碎玻璃的目的是为了进行回收利用，节约能耗，所述碎玻璃的原材料与所述制备得到的防自爆玻璃的原材料一致。

具体的，在上述步骤S02中，将所述第一混合物进行熔化处理，得到玻璃液；进行熔化处理主要是为了将各原材料进行熔解并混合。优选的，将所述第一混合物进行熔化处理的步骤中，所述熔化处理的温度为1550～1600℃。控制所述熔化处理的温度为1550～1600℃，在该熔化处理的温度下，能够保证所述各原材料均能完全溶解。

具体的，在上述步骤S03中，将所述玻璃液进行冷却处理，再进行成型处理，通过拉边辊控制玻璃带获得适合的厚度和宽度。优选的，在将所述玻璃液进行冷却处理的步骤之前，还包括将所述玻璃液先进行澄清和均化处理，澄清和均化处理是为了消除玻璃液中的杂质及其气泡，更有利于玻璃液形成平板玻璃。优选的，将所述玻璃液进行冷却处理的步骤，是将所述玻璃液放置于冷却部进行冷却，进一步优选的，进行冷却处理的步骤中，所述冷却处理的温度为80～120℃，所述冷却处理的时间为1小时，冷却的目的是为了后续成型处理以形成板状的平板玻璃。在本发明优选实施例中，进行冷却处理的步骤中，所述冷却处理的温度为100℃，所述冷却处理的时间为1小时

优选的，所述进行成型处理的具体步骤如下：设置锡槽入口为1100℃左右，在玻璃自身重力作用下将玻璃液进行摊平、抛光处理，经拉边机配合主传动速度进行拉薄或者积厚处理，经低温区水包冷却，达到锡槽出口温度600℃左右的要求，将玻璃液进行成型处理，得到平板玻璃。

具体的，在上述步骤S04中，将所述平板玻璃进行退火处理，得到所述防自爆玻璃。进行退火处理的的目的，就是最大限度地消除或减弱制品中的残余应力，以及稳定玻璃的内部结构。优选的，将所述平板玻璃进行退火处理的步骤中，所述平板玻璃出退火窑后，退火处理后的温度为80～90℃。

优选的，将所述平板玻璃进行退火处理的步骤后，再进行切割处理，对退火后的玻璃，经自动检测装置检测，自动切裁成客户需要的尺寸。

上述防自爆玻璃的制备方法需要将各原料按照配比进行混料处理，再进行熔化、成型、退火、切割等步骤处理得到所述防自爆玻璃。该制备方法能够使各组分分散均匀，在实现本发明防自爆玻璃上述有益效果的同时，赋予所述防自爆玻璃优异的稳定性能。此外，此制备方法工艺简单，条件可控，设备要求低，可用于工业化生产。

下面采用具体实施例进一步进行说明。

实施例1

一种防自爆玻璃，以所述防自爆玻璃总重量为100％计，所述防自爆玻璃的原材料包括如下重量份的物质：19.21％纯碱；14.90％白云石；4.77％石灰石；0.51％芒硝；0.03％碳粉；0.05％硝酸钠；4.07％长石；56.46％硅砂。

该防自爆玻璃的制备方法包括如下步骤：

依所述防自爆玻璃分别称取防自爆玻璃的原材料，将所述原材料与碎玻璃进行混合处理得到第一混合物；

将所述第一混合物进行熔化处理，得到玻璃液；

将所述玻璃液进行冷却处理，再进行成型处理，得到平板玻璃；

将所述平板玻璃进行退火处理、再进行切割处理，得到所述防自爆玻璃。

制备得到的防自爆玻璃以所述防自爆玻璃组分为100％计，所述防自爆玻璃包括如下重量份的组分：71.78％SiO₂；0.87％Al₂O₃；8.65％CaO；4.08％MgO；14.01％Na₂O；0.30％K₂O；0.11％Fe₂O₃；0.18％SO₃；0.02％TiO₂。

对比例1

一种防自爆玻璃，以所述防自爆玻璃总重量为100％计，所述防自爆玻璃的原材料包括如下重量份的物质：19.23％纯碱；14.90％白云石；4.77％石灰石；0.56％芒硝；0.05％碳粉；4.05％长石；56.44％硅砂。

该防自爆玻璃的制备方法包括如下步骤：

依所述防自爆玻璃分别称取防自爆玻璃的原材料，将所述原材料与碎玻璃进行混合处理得到第一混合物；

将所述第一混合物进行熔化处理，得到玻璃液；

将所述玻璃液进行冷却处理，再进行成型处理，得到平板玻璃；

将所述平板玻璃进行退火处理、再进行切割处理，得到所述防自爆玻璃。

采用实施例1本申请所述的玻璃的原材料制备了8月份及9月份2个月的玻璃，采用对比例1的玻璃的配方制备了4月份～7月份4个月的玻璃，并分别统计其自爆率，自爆率％＝均质自爆吨数/使用吨数*1000。

自爆率的统计如表1，由表1可得，4月份～7月份，玻璃的自爆率分别为53.76‰、25.24‰、14.03‰、12.18‰，平均自爆率在39.5‰左右。而通过配方计算引入硝酸钠，对引入硝酸钠前后自爆情况进行了统计汇总，8月份和9月份的玻璃自爆率分别为5.9‰、3.6‰，其平均自爆率为4.75‰左右，整体自爆率下降了87.97％，防爆效果显著。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防自爆玻璃，其特征在于，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括如下重量份的物质：

2.根据权利要求1所述的防自爆玻璃，其特征在于，以所述防自爆玻璃的原材料总重量为100％计，所述原材料包括如下重量份的物质：

3.根据权利要求1所述的防自爆玻璃，其特征在于，以所述防自爆玻璃的总重量为100％计，所述防自爆玻璃包括如下重量份的组分：

4.根据权利要求3所述的防自爆玻璃，其特征在于，以所述防自爆玻璃的总重量为100％计，所述防自爆玻璃包括如下重量份的组分：

5.根据权利要求1～4任一所述的防自爆玻璃，其特征在于，所述防自爆玻璃的厚度为5～12mm，宽度为3050～4880mm。

6.根据权利要求1～4任一所述的防自爆玻璃，其特征在于，所述防自爆玻璃的自爆率为3.6～5.9‰。

7.一种防自爆玻璃的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

按照上述权利要求1或2所述的防自爆玻璃分别称取防自爆玻璃的原材料，将所述原材料与碎玻璃进行混合处理得到第一混合物；

将所述第一混合物进行熔化处理，得到玻璃液；

将所述玻璃液进入冷却部冷却后再进行锡槽成型，通过拉边辊控制玻璃带获得适合的厚度和宽度；

将所述玻璃带进行退火处理，得到板状玻璃即所述防自爆玻璃。

8.根据权利要求7所述的防自爆玻璃的制备方法，其特征在于，将所述第一混合物进行熔化处理的步骤中，所述熔化处理的温度为1550～1600℃。

9.根据权利要求7所述的防自爆玻璃的制备方法，其特征在于，将所述玻璃液进行冷却处理的步骤中，所述冷却处理的温度为80～120℃，所述冷却处理的时间为1小时。

10.根据权利要求7所述的防自爆玻璃的制备方法，其特征在于，将所述平板玻璃进行退火处理的步骤中，所述退火处理后的温度为80～90℃。