一種浮法玻璃的制作方法

專利名稱：：一種浮法玻璃的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種浮法玻璃，特別是涉及一種含鋰同時摻雜稀土尾礦的硅酸鹽玻璃，用于制造普通浮法玻璃，尤其適宜于制造化學鋼化玻璃。
背景技術：
：玻璃生產企業一直是"雙高"企業，高能耗、高污染。這主要是由于玻璃成分不盡完善，致使玻璃熔化溫度較高所造成。熔化澄清溫度指粘度為10Pa'S對應的溫度，是玻璃制造工藝中一個重要指標。較高的熔化澄清溫度(如144(TC)會引起一系列的不利后果，例如玻璃液對池壁耐火材料的侵蝕嚴重，使玻璃池窯的壽命降低，形成巨大的浪費，同時影響玻璃的質量，使玻璃產生結石、條紋等缺陷，玻璃的次品率升高，降低了玻璃的生產效率。其次，在較高的熔制溫度下，玻璃配合料飛料嚴重，會帶走大量的熱量，造成能源的浪費；玻璃液揮發嚴重，使玻璃液的成分變化較大。同時較高的成型溫度(如98(TC)，使得錫槽溫度升高，造成錫液揮發嚴重，給生產帶來較大困難。化學鋼化玻璃是一種用途十分廣泛的玻璃。化學鋼化是通過離子交換形成玻璃的表面壓應力，離子交換工藝的簡單原理是使玻璃表層中半徑較小的離子與溶液中半徑較大的離子交換，比如玻璃中的鋰離子與溶液中的鉀離子交換，玻璃中的鈉離子與溶液中的鉀離子交換，利用堿離子體積上的差別產生表層壓應力。化學鋼化玻璃具有無翹曲、表面平整度高，并可適當作切裁處理的優點。我國是稀土大國，蘊藏量十分豐富，但稀土均為伴生礦，由于技術條件的限制，分離提純稀土元素難度大，成本高，因此使用純稀土化合物非常不經濟。而在稀土提純后剩余的稀土尾礦中通常含有一定數量成分固定的稀土元素，這些稀土尾礦的合理利用，將會避免資源浪費，對建設節約型社會產生積極影響。
發明內容為了解決現有技術中浮法玻璃熔制溫度較高的問題，本發明的目的在于提供一種熔化溫度低，性能達到普通玻璃要求，同時更加適合化學鋼化的浮法玻璃。為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案一種浮法玻璃，其成分包括硅酸鹽玻璃基本氧化物，還同時包括氧化鋰0.012wtX和稀土氧化物，所述稀土為鑭、鈰、釔、鐠和釹中至少三種。上述浮法玻璃，是由浮法玻璃配合料混合均勻后熔制而成；浮法玻璃配合料由硅酸鹽玻璃基本原料與添加料兩部分組成，所述添加料為碳酸鋰Li2C03和稀土尾礦，所述硅酸鹽玻璃基本原料為石英砂(Si02)、氧化鋁八1203、碳酸鉀K2C03、碳酸鈉Na2C03、碳酸鈣CaC03和氧化鎂MgO。所述硅酸鹽玻璃基本原料和添加料的混合比例，按玻璃基本氧化物與氧化鋰及稀土尾礦之和的重量份數比為87.02106.0:0.024.0。所述浮法玻璃配合料中另外加入澄清劑，所述澄清劑為芒硝和C粉，芒硝加入量為配合料干重的千分之一，碳粉加入量為芒硝重量的6%。所述硅酸鹽玻璃基本原料按玻璃基本氧化物計量具有以下配比關系Si027075重量份，A12030.012重量份，K200.010.5重量份，Na201015重量份，CaO510重量份，Mg024重量份；所述添加料中碳酸鋰按Li20計量為0.012.0重量份，稀土尾礦為0.012.0重量份。所述熔制指浮法玻璃配合料通過浮法玻璃熔窯，經在其熔化池內進行高溫熔化，在澄清池進行澄清均化，再經工作池、從流槽進入成型部一錫槽內，形成帶狀連續玻璃板，經退火后切割制成成品。窯爐操作參數，控制玻熔化池內熔化溫度在13卯1405。C，澄清均化溫度為14001420°C，在錫槽內成型溫度為940960°C，退火溫度為556560°C。本發明另一目的在于提供制備上述浮法玻璃的配合料。該浮法玻璃配合料，由硅酸鹽玻璃基本原料與添加料兩部分組成，所述添加料為碳酸鋰Li2C03和稀土尾礦，所述硅酸鹽玻璃基本原料為石英砂(Si02)、氧化鋁A1203、碳酸鉀K2C03、碳酸鈉Na2C03、碳酸鈣CaC03和氧化鎂MgO;所述硅酸鹽玻璃基本原料和添加料的混合比例，按玻璃基本氧化物與氧化鋰及稀土尾礦之和的重量份數比為87.02106.0:0.024.0。所述硅酸鹽玻璃基本原料按玻璃基本氧化物計量具有以下配比關系Si027075重量份，A12030.012重量份，K200.010.5重量份，Na201015重量份，CaO510重量份，Mg024重量份；所述添加料中碳酸鋰按Li20計量為0.012.0重量份，稀土尾礦為0.012.0重量份；另外加入澄清劑，所述澄清劑為芒硝和C粉,芒硝加入量為配合料干重的千分之一，碳粉加入量為芒硝重量的6°%。本發明還一目的在于提供一種浮法玻璃的生產方法。本發明浮法玻璃生產方法中，采用上述配合料通過浮法玻璃熔窯制備，在熔窯中控制的具體工藝參數如下熔化池內熔化溫度在13901405°C，澄清均化溫度為14001420°C，在錫槽內成型溫度為940960°C，退火溫度為556560°C。本發明的有益效果在于①氧化鋰與稀土尾礦的同時引入，對降低玻璃的熔化溫度起到了"雙重"效果，高溫狀態下，Li+離子與玻璃結構中形成不對稱結構中心，極化氧離子，減弱硅氧鍵，起到了高溫助熔、加速玻璃熔化的作用。由于稀土元素半徑較大，價態高，降低了網絡形成體成鍵形成網絡的機率，起到了有效阻隔的作用。二者之間相互補充，相互促進，有效降低了玻璃的熔化溫度。同時氧化鋰和稀土尾礦的引入，還可以促進玻璃澄清、均化及成型性能、防止玻璃析晶，使之更適合浮法生產；②本發明涉及的玻璃表面含有一定數量的Li+離子，當用半徑較大的K+離子置換Li+后，與K+置換Na+或Na+置換Li+相比較，玻璃表面致密度大大提高，形成了更大的壓應力，使玻璃表面硬度、彈性模量、剪切模量提高，獲得了性能優良的化學鋼化玻璃；③找到了一條合理利用稀土尾礦的途徑，變廢為寶。具體實施方式本發明的浮法玻璃，由含有石英砂(Si02)、氧化鋁八1203、碳酸鉀K2C03、碳酸鈉Na2C03、碳酸鈣CaC03、氧化鎂MgO的浮法玻璃原料與碳酸鋰02(:03及稀土尾礦混合均勻后熔制而成；所述玻璃原料中還可加入芒硝Na2S04和C粉原料作為玻璃澄清劑。以上生產玻璃的原料均來自于商購，其中，本發明特別利用商品化的稀土尾礦，這些稀土尾礦中一般含有多種稀土元素，其組成相對固定，本發明選用的稀土尾礦需含有鑭、鈰、釔、鐠和釹中至少三種稀土元素，具體的成分在購買之前可以了解。例如，本發明實施例中選用含有以下稀土元素的稀土尾礦(A或B，來源于加華公司)，但具體實施中不以該組成和來源為限<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>工藝方面，本發明中，玻璃在浮法玻璃窯爐上生產。具體工藝參數如下熔化池內熔化溫度在13901405°C，澄清均化溫度為14001420°C，在錫槽內成型溫度為940960°C(并控制液相溫度與成型溫度溫差在5(TC以上)，退火溫度為556560°C。以下結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施例一浮法玻璃的玻璃配合料有石英砂、氧化鋁、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鈣、氧化鎂與碳酸鋰及稀土尾礦，另外加入芒硝和c粉(芒硝加入量為配合料干重的千分之一，碳粉加入量為芒硝重量的6%)作為澄清劑等；其中，玻璃原料的用量按照玻璃氧化物的量進行換算稱重，玻璃氧化物的量分別為(單位千克)Si0273，Al2O30.10，K2O0.01，Na2014，CaO9，Mg03，Li200.5，稀土尾礦A的用量為l千克。1在實施過程中，熔化池內熔化溫度為1402°C，澄清均化溫度為1402°C，在錫槽內成型溫度為95(TC，退火溫度為557X:。產品為平板玻璃。對玻璃的性能指標進行檢測(參照GB11614-1999《浮法玻璃》)，結果如下(1)應變溫度513°C(2)平均線熱膨脹系數(a2。~3Q。r):86.9X10'7°C(3)密度2.65g/cm3本實施例生產的浮法玻璃，其性能指標達到GB11614-1999《浮法玻璃》的使用標準，可用于作為建筑級玻璃使用。在生產工藝上，生產本浮法玻璃的熔化溫度、澄清和均化溫度均低于現有技術中的溫度指標，可以明顯降低生產浮法玻璃的能耗；且成型溫度為950°C，液相溫度為IOI(TC，成型溫度與液相溫度的溫差大于50°C，滿足浮法玻璃生產工藝的要求。實施例二玻璃池窯的利用及加工方法同實施例一，其不同處在于使用不同的玻璃配合料，該實施例原料中玻璃氧化物的量分別為(單位千克)Si0270，A12030.01，K200.01，Na2010，CaO5，Mg02，Li2O2.0，稀土尾礦B的量為2千克。實施例三玻璃池窯的利用及加工方法同實施例一，其不同處在于使用不同的玻璃配合料，該實施例原料中玻璃氧化物的量分別為(單位千克)Si0275，A12031.5，K2O0.5，Na2015，CaO10，Mg04，Li2O0.01，原料稀土尾礦A的量為0.01千克。實施例四玻璃池窯的利用及加工方法同實施例一，其不同處在于使用不同的玻璃配合料，該實施例原料中玻璃氧化物的量分別為(單位千克)Si0271，A12030.12，K200.02，Na2014，CaO5，Mg03，Li2O0.5，稀土尾礦A的用量為1.5千克。實施例五玻璃池窯的利用及加工方法同實施例一，其不同處在于使用不同的玻璃配合料，該實施例原料中玻璃氧化物的量分別為(單位千克)Si0273，A12030.13，K200.01，Na2013，CaO8，Mg04，Li2O0.6，稀土尾礦量為0.5千克用與實施例一相同的方法對實施例二至五加工成型的平板玻璃的性能指標進行檢測，具體參數及玻璃性能指標見表l。表1實施例二至實施例五具體參數及玻璃性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1所列的各項理化性能指標顯示本發明的浮法玻璃性能完全達到了現有浮法玻璃的性能要求；與現有浮法玻璃的生產工藝相比，熔化溫度低，玻璃液易于澄清、均化，降低了能源資源消耗，達到了節能利廢的目的。實施例六鋼化玻璃的生產將實施例一中的厚度為4毫米的浮法玻璃置于純硝酸鉀熔融液中，在40(TC保溫時間15小時可制得表面張力為620MPa的化學鋼化玻璃。該例說明本發明的浮法玻璃還可進一步用于生產化學鋼化玻璃，得到的化學鋼化玻璃符合JC/T977—2005《化學鋼化玻璃》標準，可主要應用于建筑、儀表、電器面板等。權利要求1.一種浮法玻璃，其成分包括硅酸鹽玻璃基本氧化物，其特征在于還同時包括氧化鋰0.01～2wt％和稀土氧化物，所述稀土為鑭、鈰、釔、鐠和釹中至少三種。2、根據權利要求1所述浮法玻璃，其特征在于由浮法玻璃配合料混合均勻后熔制而成；浮法玻璃配合料由硅酸鹽玻璃基本原料與添加料兩部分組成，所述添加料為碳酸鋰Li2C03和稀土尾礦，所述硅酸鹽玻璃基本原料為石英砂(Si02)、氧化鋁八1203、碳酸鉀K2C03、碳酸鈉Na2C03、碳酸鈣CaC03和氧化鎂MgO。3、根據權利要求2所述浮法玻璃，其特征在于所述硅酸鹽玻璃基本原料和添加料的混合比例，按玻璃基本氧化物與氧化鋰及稀土尾礦之和的重量份數比為87.02106.0:0.024.0。4、根據權利要求2或3所述浮法玻璃，其特征在于所述浮法玻璃配合料中另外加入澄清劑，所述澄清劑為芒硝和C粉，芒硝加入量為配合料干重的千分之一，碳粉加入量為芒硝重量的6%。5、根據權利要求4所述的浮法玻璃，其特征在于所述硅酸鹽玻璃基本原料按玻璃基本氧化物計量具有以下配比關系Si027075重量份，A12030.012重量份，K2O0.010.5重量份，Na201015重量份，CaO510重量份，Mg024重量份；所述添加料中碳酸鋰按Li20計量為0.012.0重量份，稀土尾礦為0.012.0重量份。6、根據權利要求2至5任一所述浮法玻璃，其特征在于所述熔制指浮法玻璃配合料通過浮法玻璃熔窯，經在其熔化池內進行高溫熔化，在澄清池進行澄清均化，再經工作池、從流槽進入成型部一錫槽內，形成帶狀連續玻璃板，經退火后切割制成成品。7、根據權利要求6所述浮法玻璃，其特征在于窯爐操作參數，控制玻熔化池內熔化溫度在13901405°C，澄清均化溫度為14001420°C，在錫槽內成型溫度為940960°C，退火溫度為556560°C。8、一種浮法玻璃配合料，由硅酸鹽玻璃基本原料與添加料兩部分組成，所述添加料為碳酸鋰Li2C03和稀土尾礦，所述硅酸鹽玻璃基本原料為石英砂(Si02)、氧化鋁Al20s、碳酸鉀K2C03、碳酸鈉Na2C03、碳酸鈣CaC03和氧化鎂MgO;所述硅酸鹽玻璃基本原料和添加料的混合比例，按玻璃基本氧化物與氧化鋰及稀土尾礦之和的重量份數比為87.02106.0:0.024.0。9、根據權利要求8所述浮法玻璃配合料，其特征在于所述硅酸鹽玻璃基本原料按玻璃基本氧化物計量具有以下配比關系SiO27075重量份，八12030.012重量份，K2O0.010.5重量份，Na201015重量份，CaO510重量份，MgO24重量份；所述添加料中碳酸鋰按Li2O計量為0.012.0重量份，稀土尾礦為0.012.0重量份；另外加入澄清劑，所述澄清劑為芒硝和C粉，芒硝加入量為配合料干重的千分之一，碳粉加入量為芒硝重量的6%。10、一種浮法玻璃的生產方法，采用權利要求8或9的配合料通過浮法玻璃熔窯制備，在熔窯中控制的具體工藝參數如下熔化池內熔化溫度在13901405。C，澄清均化溫度為1400142(TC，在錫槽內成型溫度為940960。C，退火溫度為556560。C。全文摘要本發明涉及一種浮法玻璃、其配合料及其生產方法。該浮法玻璃，其成分包括硅酸鹽玻璃基本氧化物，還同時包括氧化鋰0.01～2wt％和稀土氧化物，所述稀土為鑭、鈰、釔、鐠和釹中至少三種，來源于稀土尾礦。該浮法玻璃配合料由硅酸鹽玻璃基本原料與添加料按重量份數比87.02～106.0∶0.02～4混配而成，添加料為碳酸鋰Li₂CO₃和稀土尾礦，配合料通過浮法玻璃熔窯制備得到浮法玻璃。本發明由于加入的氧化鋰及稀土尾礦，降低了玻璃熔化溫度，在滿足電學、熱學和化學穩定性能的同時，又能適合于大規模浮法玻璃加工工藝的生產要求。本發明涉及的浮法玻璃更加適合制造化學鋼化玻璃。文檔編號C03C3/087GK101269909SQ200810106448公開日2008年9月24日申請日期2008年5月13日優先權日2008年5月13日發明者竹崔,李長久,高錫平,黃幼榕申請人:中國建筑材料科學研究總院