一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分，在玻璃料中加入單質(zhì)Si、碳粉和硫酸鹽等；本發(fā)明還提供了以該配合料組分在生產(chǎn)玻璃板中的具體方法。采用本發(fā)明配方生產(chǎn)出來的玻璃亞鐵含量在31%以上大部分達(dá)到了37%以上，能保持玻璃基本的性質(zhì)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原料便宜。
【專利說明】—種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鈉鈣硅玻璃領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑或汽車用擋風(fēng)玻璃的最佳選擇是節(jié)能玻璃，為了使玻璃具有節(jié)能性能，通常在玻璃表面鍍低反射膜，這樣就使得玻璃的生產(chǎn)成本增加，并且鍍的低反射膜隨著時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)性能衰減或脫落，因此，如果能使玻璃本體具有節(jié)能性能將是最佳選擇。
[0003]要使玻璃具有節(jié)能性能就要使玻璃能阻擋紅外線，而玻璃中能阻擋紅外線的最廉價(jià)物質(zhì)是二價(jià)鐵，因?yàn)殍F是玻璃原料中天然帶進(jìn)的雜質(zhì)，但由于受玻璃窯爐熔化工藝的局限，80%左右的鐵在玻璃中呈現(xiàn)+3價(jià)的高價(jià)狀態(tài)。
[0004]PPG 工業(yè)俄亥俄公司的 US004792536 (TRANSPARENT INFRARED ABSORBING GLASSAND METHOD OF MA KING)專利公布了一種用于生產(chǎn)高亞鐵玻璃的熔窯，它是將玻璃熔化過程中的幾個(gè)過程進(jìn)行了物理分割，玻璃的熔化、澄清、均化分別在不同的部位進(jìn)行，并且通過真空方法對(duì)玻璃進(jìn)行減壓澄清，這樣就能方便地在不影響到其它工藝過程的條件下增加玻璃熔化的還原性，從而提高玻璃中的亞鐵含量，但實(shí)現(xiàn)此專利需要特殊的窯爐結(jié)構(gòu)，不方便建造和操作。PPG工業(yè)俄亥俄公司的US003652303(HEAT ABSORBING BLUESODA-LIME-SILICA GLASS)專利還公開了通過添加錫的方法生產(chǎn)高亞鐵含量玻璃的方法，錫的加入量在0.1~15wt%，雖然能大幅度提高玻璃的亞鐵含量，但加入錫改變了玻璃的原組成元素，影響了玻璃基本性能，而且錫的價(jià)格非常昂貴。
[0005]因此，目前急需一種在不影響玻璃基本性質(zhì)的前提下，提高鈣鈉硅玻璃中亞鐵含量的方便、廉價(jià)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了在不影響玻璃基本性質(zhì)的前提下，提高鈣鈉硅玻璃中亞鐵的含量，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種能夠生產(chǎn)高亞鐵玻璃的組合物。
[0007]本發(fā)明的第一方面，是提供一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分，該配合料組分，包含占玻璃重量百分比計(jì)算的如下成份:
[0008]65 ~80% SiO2、
[0009]O ~IOMgO、
[0010]5 ~15% CaO、
[0011]10 ~18Na20、
[0012]O ~5%K20、
[0013]0.01 ~1.9% Fe2O3'
[0014]0.1-0.5% 單質(zhì)硅(Si)、
[0015]0.02-0.06% 碳粉(C)，和[0016]0.5-0.6%S03,
[0017]且CaO + MgO 為 5 ~15%、Na2O + K2O 為 10 ~20%。
[0018]上述組合物中還包含占玻璃重量百分比計(jì)算O~5%的A1203。
[0019]優(yōu)選的，SiO2占玻璃重量百分比為72%、A1203占玻璃重量百分比為l%、MgO占玻璃重量百分比為4%、CaO占玻璃重量百分比為8%、Na2O占玻璃重量百分比為13%、K2O占玻璃重量百分比為0.5%, Fe2O3占玻璃重量百分比為l%、Si占玻璃重量百分比為0.1~0.3%、C占玻璃重量百分比為0.02~0.06%、SO2占玻璃重量百分比為0.5~0.6%。
[0020]最優(yōu)的，SiO2占玻璃重量百分比為72%、A1203占玻璃重量百分比為l%、MgO占玻璃重量百分比為4%、CaO占玻璃重量百分比為8%、Na2O占玻璃重量百分比為13%、K2O占玻璃重量百分比為0.5%,Fe2O3占玻璃重量百分比為l%、Si占玻璃重量百分比為0.3%、C占玻璃重量百分比為0.02%、SO2占玻璃重量百分比為0.5%。[0021]所述的單質(zhì)硅(Si)，來源于普通的化工原料或太陽能工業(yè)硅錠切割過程中產(chǎn)生的廢料等；，
[0022]所述的碳粉(C)，來源有很多，包括煤粉、爐渣、焦炭等等；
[0023]所述的三氧化硫(SO3)來源于硫酸鹽，包括芒硝或石膏等等。
[0024]碳和硫酸鹽在玻璃的熔化過程中可以發(fā)揮重要的作用，他們相互配合用以調(diào)節(jié)玻璃的熔化和澄清，特定量的碳對(duì)應(yīng)有特定量的硫酸鹽與其配合才能發(fā)揮最佳的熔化和澄清作用，在玻璃的熔化過程中存在以下的化學(xué)反應(yīng):
[0025]該種生產(chǎn)高亞鐵比例玻璃的配合料組分中，單質(zhì)Si可以是化工原料，也可以是硅錠加工過程中生產(chǎn)的工業(yè)硅廢料。
[0026]碳和硫酸鹽在玻璃的熔化過程中可以發(fā)揮重要的作用，他們相互配合用以調(diào)節(jié)玻璃的熔化和澄清，特定量的碳對(duì)應(yīng)有特定量的硫酸鹽與其配合才能發(fā)揮最佳的熔化和澄清作用，在玻璃的熔化過程中存在以下的化學(xué)反應(yīng):
[0027]SO廣+Fe203+C->Fex0y+S02+C0/C02
[0028]碳和硫酸鹽的用量能影響到玻璃中亞鐵的含量，但如果通過增加碳用量的方法來增加玻璃的亞鐵含量，一方面會(huì)導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)硫碳著色而使玻璃出現(xiàn)棕色，另一方面過多的碳在完成玻璃熔化澄清作用后會(huì)繼續(xù)與氧反應(yīng)形成CO2氣泡，CO2在玻璃中的溶解能力非常低，這就導(dǎo)致過量碳所形成的CO2氣泡殘留在玻璃成品中，因此，無法通過增加碳的方法來提高玻璃的亞鐵含量。
[0029]玻璃配合料在火焰窯爐熔化過程中，火焰的氧化還原性質(zhì)也會(huì)影響到玻璃中的亞鐵含量，可以通過增加火焰的還原性來增加玻璃的亞鐵含量，但為了降低燃料用量，就必須使燃料進(jìn)行充分燃燒，這樣火焰的還原性就不可能有大幅度的提高，燃燒后的廢氣中氧含量在2%左右，更低的氧含量會(huì)導(dǎo)致玻璃熔化過程中出現(xiàn)二次氣泡。傳統(tǒng)的恒火焰窯爐所生產(chǎn)出的玻璃中亞鐵含量占總鐵含量的比例在18~21%左右。
[0030]使用單質(zhì)硅來調(diào)節(jié)玻璃的亞鐵含量是基于硅的物理化學(xué)性質(zhì)，單質(zhì)硅在空氣中長(zhǎng)期保存會(huì)在表面形成50~SOnm的SiO2膜，這層膜在玻璃的熔化過程中可以起到對(duì)單質(zhì)硅的保護(hù)作用，避免單質(zhì)硅在低溫階段被大量氧化，在玻璃熔化的高溫階段，玻璃已經(jīng)處于澄清階段，溫度也已經(jīng)到達(dá)單質(zhì)硅熔點(diǎn)(超過1410°C)，這樣單質(zhì)硅與玻璃中的高價(jià)鐵存在如下反應(yīng)，這就使得玻璃中的亞鐵含量大幅升高，而且不會(huì)因形成新的氣體產(chǎn)物而增加玻璃的氣泡缺陷。
[0031]S i+Fe2O3 — FeCHSiO2
[0032]本發(fā)明的第二方面，是提供一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分在生產(chǎn)玻璃板中的應(yīng)用，生產(chǎn)玻璃板的具體方法如下:
[0033]1.將上述的生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分按比例混合；
[0034]2.混合均勻的原料投到窯爐內(nèi)，加熱到1300~1650°C，變成液態(tài)的玻璃液，然后消除玻璃液中的氣泡；
[0035]3.冷卻玻璃液(風(fēng)冷或自然冷卻)，是玻璃液的溫度在1000~1300°C ；
[0036]4.冷卻后的玻璃液通過一個(gè)窄槽流道液態(tài)的金屬錫上，用拉引設(shè)備拉成I~IOmm厚的玻璃板；最佳為4mm。
[0037]5.將玻璃板進(jìn)行冷卻、退火，形成玻璃板。
[0038]上述生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分在生產(chǎn)玻璃板中的應(yīng)用中，所述的配合料中單質(zhì)硅來源于普通的化工原料或太陽能工業(yè)硅錠切割過程中產(chǎn)生的廢料；碳粉來源于煤粉、爐洛或焦炭；so3來源于芒硝或石膏。
[0039]采用本發(fā)明配方生產(chǎn)出來的玻璃亞鐵含量在31%以上大部分達(dá)到了 37%以上，能保持玻璃基本的性質(zhì)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原料便宜。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0041]實(shí)施例1—實(shí)施例6
[0042]按表1比例制備鈉鈣硅玻璃配合料(以重量百分比計(jì))
[0043]表1實(shí)施例1-6鈉鈣硅玻璃配合料配比表
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分，其特征在于，該配合料組分，包含占玻璃重量百分比計(jì)算的如下成份: 65 ~80% SiO2' O ~10%Mg0、 5 ~15% CaO,
10 ~18%Na20、 O ~5% K2O,
0.01 ~1.9% Fe203、 0.1-0.5%單質(zhì)硅、
0.02-0.06% 碳粉，和
0.5-0.6%S03, 且 CaO + MgO 為 5 ~15%、Na2O + K2O 為 10 ~20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合物組分，其特征在于，該配合料組分還包含重量百分比計(jì)算的O~5%的Al2O315
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合物組分，其特征在于，該配合料組分，為占玻璃重量百分比計(jì)算的如下成份:
72% SiO2,
1% Al2O3
4%MgO、
8% CaO、
13%Na20、
0.5% K2O,
1% Fe2O3、 0.1~0.3%單質(zhì) 硅、 0.02~0.06%碳粉，和 0.5 ~0.6%S03o
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合物組分，其特征在于，該配合料組分，為占玻璃重量百分比計(jì)算的如下成份:
72% SiO2,
1% Al2O3
4%MgO、
8% CaO,
13%Na20、
0.5% K2O,
1% Fe2O3、 0.3%單質(zhì)硅、 0.02%碳粉，和
0.5%S03o
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分，其特征在于，所述的單質(zhì)硅來源于普通的化工原料或太陽能工業(yè)硅錠切割過程中產(chǎn)生的廢料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分，其特征在于，所述的碳粉來源于煤粉、爐洛或焦炭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分，其特征在于，所述的SO3來源于芒硝或石膏。
8.—種如權(quán)利要求1-4任一所述的生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分在生產(chǎn)玻璃板中的應(yīng)用，其特征在于，生產(chǎn)玻璃板的具體方法如下: A將上述的生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分按比例混合； B混合均勻的原料投到窯爐內(nèi)，加熱到1300~1650°C，變成液態(tài)的玻璃液，然后消除玻璃液中的氣泡； C冷卻玻璃液，是玻璃液的溫度在1000~1300°C ； D冷卻后的玻璃液通過一個(gè)窄槽流道液態(tài)的金屬錫上，用拉引設(shè)備拉成I~IOmm厚的玻璃板； E將玻璃板進(jìn)行冷卻、退火，形成玻璃板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種生產(chǎn)高亞鐵玻璃的配合料組分在生產(chǎn)玻璃板中的應(yīng)用，其特征在于，所述的配合料中單質(zhì)硅來源于普通的化工原料或太陽能工業(yè)硅錠切割過程中產(chǎn)生的廢料；碳粉來源于煤粉、爐渣或焦炭；S03來源于芒硝或石膏。
【文檔編號(hào)】C03C3/087GK103951186SQ201410141284
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】李志進(jìn) 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 上海耀皮玻璃集團(tuán)股份有限公司