CN111574053B - 一种无硫无碳着色玻璃的制备方法 - Google Patents

一种无硫无碳着色玻璃的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及玻璃生产工艺的无硫排放技术领域，具体涉及一种无硫无碳着色玻璃的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)称取原料：硅砂、白云、长石、石灰石、纯碱、铁粉和碎玻璃；步骤(2)：将步骤(1)原料送入熔窑；经高温熔化、高温澄清，强制溶解、强制吸收，所得玻璃液通过节流闸板流入锡槽成型；步骤(3)将摊平拉薄的步骤(2)所得玻璃，进入退火窑退火后，经横切、掰断，装箱包装制成玻璃成品。本发明的有益效果在于：原料去掉了芒硝和碳粉，生产过程中没有硫及其硫化物的排放，减轻了环境污染。还提高了玻璃的透明性和白度，产品色调纯正，无黄色调；玻璃可见光总透过率可以提高到90％以上。

Description

一种无硫无碳着色玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃生产工艺的无硫排放技术领域，具体涉及一种无硫无碳着色玻璃的制备方法。
背景技术
现有技术中，使用的浮法玻璃在生产过程中均加入芒硝(化学组成为硫酸钠，化学分子式：Na2SO4，俗称芒硝、元明粉)和碳粉，芒硝是平板玻璃生产最常用的一种澄清剂，1280℃左右开始分解为三氧化硫(SO3)，三氧化硫与炽热的碳反应生产二氧化硫。与其它气体相比，三氧化硫在玻璃液中的溶解度算是比较大，一般也只有0.10％～0.25％。二氧化硫在玻璃液中几乎不溶解。二氧化硫在由小变大、上升溢出排出的过程中，可以带走小气泡，起到澄清的作用。然而，作为一种高温有效的澄清剂，芒硝的使用也有很多弊端。
1、芒硝需要高温熔制，能耗大。
2、芒硝是一种硫酸盐，高温分解放出大量三氧化硫(SO3)，三氧化硫再分解成二氧化硫(SO2)，对大气会造成很大污染。在环保越来越受重视的今天，这是一个亟待解决的环保问题。
3、对含有微量杂质铁的玻璃颜色和光谱吸收性能有很大影响，芒硝自身的SO4 2-以及分解产生的三氧化硫和二氧化硫，与Fe2+和Fe3+离子反应，形成硫化亚铁，使本该无色透明、晶莹剔透的玻璃，在芒硝和碳粉的作用下，使玻璃着成淡淡的黄蓝色，甚至着成淡淡的琥珀色，由此改变了无色玻璃本该无色透明、晶莹剔透、雪白无暇的面目。
由于硫和碳以及铁的存在，致使玻璃主波长下降，色纯度降低，色品坐标偏离，影响玻璃的光学质量和颜色属性。
4、在采用芒硝澄清，适量碳粉存在时:
2SO3+C＝2SO2+CO2 (1)
这时是采用还原性硫澄清的最佳状态，基本没有负面效果。
但是，当碳粉过量时，
2C+2SO2＝2CO2+S2 (2)
S2+Fe2+→FeS (3)
S2+Na+→Na2S (4)
反应生成的硫化亚铁在玻璃中的溶解度极低，将玻璃着成淡淡的黄色甚至棕色；硫化钠溶于玻璃，可以使玻璃着成淡淡的棕黄色。这种情况对产品、对生产极为不利。
当碳粉不足、芒硝过量时，又会形成“芒硝水”“芒硝泡”。
由于原料中的COD值是一变量，很难控制，尤其是硅砂、白云石、石灰石以及长石这四种矿物原料的COD值是一个瞬间都在变化的不确定数值，四种矿物原料微量杂质铁的波动，再加上火焰气氛的变化，多种变化因素叠加，存在极为复杂的氧化还原反应，所以以芒硝为澄清剂的还原性硫澄清中的还原性就更加难以控制和掌握了，因此寻找一种新途径熔制高质量的玻璃，尤其是电子级高档玻璃是一个新课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种去掉芒硝，消除二氧化硫排放，减轻对环境的污染。以及去掉碳粉，消除硫-碳复合着色，提高玻璃透明度和白度的优化玻璃质量的一种无硫无碳着色玻璃及其制备方法。
本发明提供一种无硫无碳着色玻璃的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：按如下质量份数称取原料：硅砂490～510份、白云石140～145份、长石16～18份、石灰石28～31份、纯碱175～167份、铁粉0.12～0.20份和碎玻璃140～145份；
步骤(2)：将步骤(1)原料送入熔窑；经高温熔化、高温澄清，强制溶解、强制吸收，所得玻璃液通过节流闸板流入锡槽成型；
步骤(3)将摊平拉薄的步骤(2)所得玻璃，进入退火窑退火后，经横切、掰断，装箱包装制成玻璃成品。
进一步的，上述无硫无碳着色玻璃的制备方法中，所述步骤(1)具体为按如下质量份数称取原料：硅砂499.5份、白云石142.5份、长石16.8份、石灰石29.8份、纯碱169.5份、铁粉0.18份和碎玻璃141.7份。
进一步的，上述无硫无碳着色玻璃的制备方法中，所述熔窑的熔化部窑压为：微正压2.5Pa±1Pa；工作部压力：9～15Pa。
进一步的，上述无硫无碳着色玻璃的制备方法中，所述熔窑的热点温度：1565～1600℃；澄清温度：1430～1475℃；流道温度：1060～1100±1℃。
进一步的，上述无硫无碳着色玻璃的制备方法中，所述纯碱挥散率为:0.5。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的无硫无碳着色玻璃的制备方法中，原料去掉了芒硝和碳粉，生产过程中没有了硫及其硫化物的排放，减轻了对环境的污染，改善了环境，降低了环保设备及资金投入。每年仅去掉芒硝一项就可以减少三氧化硫排放360多吨。根据2019年12月31日，全国浮法玻璃产能利用率69.30％，在产产能93272万重量箱计算，该技术全国推广应用后，预计全国浮法玻璃厂至少可以减少二氧化硫排放596050多吨。
2、本发明创造性的提高了玻璃的透明性和白度，产品色调纯正，无黄色调；玻璃可见光总透过率可以提高到90％以上。
3、减少化工产品芒硝的消耗，为社会节约了大量资源，减少了浪费。年节约芒硝320多吨。该技术全国推广应用后，预计全国浮法玻璃线至少可以节省芒硝使用量280430多吨。
4、降低了配料环节的土建和设备投资，可以节约土建和设备投资；
5、简化了工艺流程，大大降低了错料的几率。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：本发明创造性的在生产制造中去掉了芒硝和碳粉，通过Fe2+/Fe3+及空气过剩系数的氧化还原控制，以及工艺技术参数精确优化，做到气泡率极低的优质电子玻璃基片。
实施例1
一种无硫无碳着色玻璃的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：按如下质量份数称取原料：硅砂490～510份、白云石140～145份、长石16～18份、石灰石28～31份、纯碱175～167份、铁粉0.12～0.20份和碎玻璃140～145份；
步骤(2)熔化成型：将步骤(1)原料送入熔窑；经高温熔化、高温澄清，强制溶解、强制吸收，所得玻璃液通过节流闸板流入锡槽成型；
拉引量：±1T/D
熔化部窑压：微正压2.5Pa±1Pa
工作部压力：9～15Pa
热点温度：1565～1600℃
澄清温度：1430～1475℃
流道温度：1060～1100±1℃
1#小炉垛温度：1415～1430℃
步骤(3)摊平拉薄的步骤(2)所得玻璃，进入退火窑退火后，经横切、掰断，装箱包装制成玻璃成品。
上述的无硫无碳着色玻璃的制备方法具体包括：
本发明的无硫无碳着色玻璃的制备方法主要生产原料采用硅砂、长石、白云石、石灰石和纯碱，采用上述原料，以重量百分比(wt％)进行配料具体如表1，各种原料按重量比称重的数量(单位：份)。
表1
Figure BDA0002506359060000041
Figure BDA0002506359060000051
送入混合机混合，水分和温度按照上述工艺技术参数要求，混合均匀，合格的配合料经皮带输送至窑头料仓，再经投料机推入熔窑，在上述熔化工艺技术指标下，实施高温熔化、高温澄清，经锡槽成型、退火、切割、掰断，检测，装箱包装。
上述无硫无碳着色玻璃的制备方法具体包括：
一、工艺技术配方：
1、玻璃基础设计成份(％)
SiO2：71.0～73.0％；Al2O3：0.3～1.5％；Fe2O3：0.08～0.1％；CaO：8.0～9.0；MgO：3.8～4.5％；R2O(Na2O+K2O)：13.6～14.5％；SO3：0％；
2、配料参数(％)
(1)芒硝含率为:0；
(2)碳粉含率为:0；
(3)理论含碱量:＞18.50；
(4)纯碱挥散率为:0.5；
(5)气体率：＞17.00；
二：配料
原料技术要求：硅砂、长石、白云石以及石灰石精确控制含铁量，精确稳定控制烧矢量，水分含量低，水分及成份稳定，粒级匹配科学合理。
按照上述本发明的设计成份及配料参数，计算配合料干基量，根据测定的各种原料水分，计算湿基量，按照上述重量百分比称量，通过混合机混合后送到窑头料仓。
放料顺序：硅砂→白云石→纯碱→石灰石→长石→铁粉；
配合料水分：4.0±0.2％；
配合料温度：＞40℃；
配合料均方差：≤0.20％；
三：熔化成型
将无芒硝和碳粉的合格配合料，经投料机，按照液面高度要求、控制投料机闸板开度、料层厚度、投料速度等技术参数指标送入熔窑；经高温熔化、高温澄清，强制溶解、强制吸收。合格的玻璃液，经冷却部通过节流闸板流入锡槽成型。
主要工艺技术参数如下：
拉引量：±1T/D；
熔化部窑压：微正压2.5Pa±1Pa；
工作部压力：9～15Pa；
热点温度：1565～1600℃；
澄清温度：1430～1475℃；
流道温度：1060～1100±1℃；
1#小炉垛温度：1415～1430℃；
四：后续处理(检测、切割、掰断及装箱)；
按照要求摊平拉薄的玻璃，进入退火窑退火后，经横切、掰断，装箱包装制成玻璃成品。
实施例2
实施例1所得无硫无碳着色玻璃产品进行检测，玻璃成品经德国进口申克博士在线缺陷计算机自动检测系统检测、统计、分析，成品玻璃中气泡数量统计如下表2，为、气泡数量(澄清质量)统计表。
表2
Figure BDA0002506359060000061
Figure BDA0002506359060000071
对极少数的气泡，采用优化切割技术，用抽条子的办法，将存在气泡的玻璃切掉小条，确保玻璃成品不含气泡。
玻璃产品属性检测结果如下：
1、玻璃密度：2.5012g/cm3；
2、玻璃光学特性(换算为标准5mm厚度)(％)；
(1)可见光透过率(Tvis)≥90.00；
(2)紫外光透过率(Tuv)≥69.5；
(3)太阳光透过率(Tsol)≥84.20；
3、亚铁比(FeORatio)(％)：29.1～31.1；
4、颜色属性(换算为标准5mm厚度)；
(1)亮度(L*):≥90.00％；
(2)色品坐标(a*):0.93～0.98；
(3)色品坐标(b*):0.15～0.22；
玻璃产品光学和颜色属性对比如下表3，其为光学属性与颜色属性对比表。
表3、
Figure BDA0002506359060000072
说明：
1、A为本厂玻璃产品，B厂、C厂为其它企业玻璃产品；
2、本厂透光率、明度值均高于B厂和C厂；
3、采用CIE1976L*a*b*均匀颜色空间D65光源10°视场下，测定A厂明度值高于B厂和C长。
本发明所得无硫无碳着色玻璃的有益效果：
本发明上述与现有技术相比，除玻璃质量没有降低，玻璃质量不降反升，质量更好(见表2)，而且还有以下显著有益效果：
1、由于本发明创造性的去掉了芒硝和碳粉，生产过程中没有了硫及其硫化物的排放，减轻了对环境的污染，改善了环境，降低了环保设备及资金投入。每年仅去掉芒硝一项就可以减少二氧化硫排放360多吨。根据2019年12月31日，全国浮法玻璃产能利用率69.30％，在产产能93272万重量箱计算，该技术全国推广应用后，预计全国浮法玻璃厂至少可以减少二氧化硫排放596050多吨。
2、本发明创造性的提高了玻璃的透明性和白度，产品色调纯正，无黄色调；玻璃可见光总透过率可以提高到90％以上，玻璃白度提高。
3、减少化工产品芒硝的消耗，为社会节约了大量资源，减少了浪费。年节约芒硝320多吨；该技术全国推广应用后，预计全国浮法玻璃线至少可以节省芒硝使用量280430多吨。
4、降低了配料环节的土建和设备投资，可以节约土建和设备投资；
5、简化了工艺流程，大大降低了错料的几率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种无硫无碳着色玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：按如下质量份数称取原料：硅砂490～510份、白云石140～145份、长石16～18份、石灰石28～31份、纯碱175～167份、铁粉0.12～0.20份和碎玻璃140～145份；
步骤(2)：将步骤(1)原料送入熔窑；经高温熔化、高温澄清，强制溶解、强制吸收，所得玻璃液通过节流闸板流入锡槽成型；
所述熔窑的熔化部窑压为：微正压2.5Pa±1Pa；工作部压力：9～15Pa；
所述熔窑的热点温度：1565～1600℃；澄清温度：1430～1475℃；流道温度：1060～1100±1℃；
步骤(3)将摊平拉薄的步骤(2)所得玻璃，进入退火窑退火后，经横切、掰断，装箱包装制成玻璃成品。
2.根据权利要求1所述无硫无碳着色玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为按如下质量份数称取原料：硅砂499.5份、白云石142.5份、长石16.8份、石灰石29.8份、纯碱169.5份、铁粉0.18份和碎玻璃141.7份。
3.根据权利要求1所述无硫无碳着色玻璃的制备方法，其特征在于，所述纯碱挥散率为:0.5。
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