一種無堿玻璃球及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種玻璃球，具體涉及一種無堿玻璃球及其生產工藝，屬于玻璃材料
技術領域。
【背景技術】
[0002] 無堿玻璃是國際上普遍采用的纖維玻璃成分，屬于硼硅酸鹽體系玻璃，在玻璃熔 制性能上它屬于難熔玻璃，對玻璃纖維成型而言，它又要求達到準光學玻璃的質量水平，因 此無堿球生產難度比中堿球大得多。而玻璃球化學成份基本上決定了玻璃纖維及其制品的 物理化學性能和工藝性質，同時，很大程度上也決定了玻璃球及玻璃纖維的成分。
[0003] 無堿玻璃球作為玻璃纖維的中間產品，其化學成分配比不合理及生產工藝不到 位，都無法保證玻璃球的質量，而質量不佳的玻璃球生產很容易出現在坩堝內二次熔化時 雜質多，拉絲斷頭飛絲重，拉出的絲電絕緣性能、單絲強度都達不到質量要求等問題。現有 技術中有單純為追求拉絲產量，使絲均勻易拉而調整無堿球配方中的Si0 2、Al2O3走下線和 CaO走上線；也有為了降低玻璃球生產成本而調整配方中的MgO和B2O3含量，但是若成分控 制不嚴，容易出現Si0 2、A1203、CaO、MgO、B2O3含量超標，降低纖維性能的問題。
[0004] 無堿玻璃球是高能耗低利潤產品，因此，配伍出在保證纖維性能的同時降低生產 成本低至關重要。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了化學穩定性、熱穩定性和 機械強度好且成本低的無堿玻璃球。
[0006] 本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種無堿玻璃球，所述玻璃球的組成 原料及其質量百分數為：砂巖：2. 05-2. 45%，石灰石：18. 8-19. 40%，碎玻璃：8. 5-10. 5%， 硼鎂石：15.2-16. 3%，硼酸：3.0-3. 3%，螢石：L 52-L 56%，復合澄清劑：0.45-0. 55%，余 量為葉臘石。
[0007] 玻璃球原料的質量及其化學成分是生產優質無堿玻璃球的關鍵因素，通過科學地 配伍玻璃球原料，可改善玻璃球的機械性能、化學性能、光學性能以及熱性質，全面提高玻 璃球的質量。本發明選用了 8. 5-10. 5%的碎玻璃，既能有效降低熔化溫度、降低能耗，又能 節約原材料，減少資源浪費，降低生產成本。且本發明采用復合澄清劑，與現有技術中使用 白砒做澄清劑相比，在安全環保的同時進一步降低了生產成本，且本發明大大降低了硼鎂 石、硼酸、葉臘石的質量。
[0008] 其中，葉臘石主要引入玻璃種的SiOjP Al 203, 5102是構成玻璃骨架的主要成分， 能降低玻璃的熱膨脹系數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性、軟化溫度、耐熱性、硬度、機 械強度和粘度等。含量過低，玻璃的各種性能會下降，含量過高，原料難以熔化。
[0009] 石灰石的主要成分是CaO,是玻璃網絡外體氧化物，可增加玻璃球的化學穩定性和 機械強度，但含量較高時，玻璃的結晶傾向會增大，且玻璃易變脆，影響玻璃球質量，因此， 本發明中將石灰石的含量控制在一般不超過18. 8-19. 40%。
[0010] 本發明中的MgO主要來自硼鎂石，少量來自石灰石，適量MgO的存在，能提高玻璃 的化學穩定性、熱穩定性和機械強度，并降低玻璃的結晶傾向，且對玻璃液的粘度具有一定 作用，在含有一定MgO時，隨著溫度的升高，玻璃液的粘度先降低，再升高，接著降低，因此 玻璃球中MgO的含量不宜太大。
[0011] 氧化鐵是砂巖、葉臘石、石灰石、硼鎂石、螢石中含有的雜質，它的存在形式有FeO 和Fe2O3兩種，FeO會使玻璃呈青綠色，Fe2O3會使玻璃呈黃綠色，低價鐵的著色能力大約為 高價鐵著色能力的10倍。不管是高價鐵還是低價鐵都會降低玻璃的透明度，所以玻璃中含 鐵量增加會降低透明度和光澤度，影響玻璃的質量。
[0012] 硼酸既可作為助熔劑又是網絡形成體，主要引入B2O3。在本發明低鈉高鋁的無堿 玻璃球中，硼酸中的B 2O3可降低粘度、控制熱膨脹、阻止失透、提高化學穩定性、提高抗機械 沖擊和熱沖擊能力，改善玻璃的耐熱性和透明性，縮短熔融時間。
[0013] 本發明無堿玻璃球通過各組成成分及其含量產生的協同作用，在提高玻璃球質量 的同時降低了生產成本。
[0014] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述復合澄清劑為三氧化二銻粉和白砒按質量 比80-95% :5-20%配合使用。生產無堿使用的澄清劑應同時具有澄清及脫色作用。現有 技術中一般采用白砒與硝銨作聯合澄清劑引入玻璃液中，加速玻璃液澄清時氣體的排放過 程，以提高玻璃球二次冒泡溫度，但白砒是劇毒物質，應盡量避免使用或少量使用。本發明 經不斷試驗發現，采用高純三氧化二銻粉與白砒按質量比80-95% :5-20%復配使用時，取 得的效果最佳，可以顯著提高玻璃球的透明度。
[0015] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述砂巖的粒徑為0. 75mm-〇. 90mm，其化學成分 及質量百分比為：Fe203:0. 05-0. 20%，Al 203:0· 02-2. 0%，余量為 Si02。
[0016] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述石灰石的粒徑為50mm-150mm。
[0017] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述碎玻璃為無色碎玻璃。
[0018] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述硼鎂石為在580-600°C下煅燒10_15min的 硼鎂石。
[0019] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述硼鎂石的粒徑為30mm-80mm，其化學成分及 質量百分比為：MgO :14-16%，Fe203:0. 〇2_0· 25%，K2O :0· 〇2_0· 2%，余量為 BA。
[0020] 在上述無堿玻璃球中，作為優選，所述葉臘石的粒徑為80mm-180mm，其化學成分 及質量百分比為：Α1 203:21· 5-23. 0 %，CaO :0· 59-0. 62 %，MgO :0· 15-0. 18 %，Na 20+K20 : 0. 42-0. 54%，Fe203:0. 22-0. 25%，余量為SiO2。葉臘石化學成分中Fe2O3含量要嚴加控 制，Fe 2O3含量過高引起玻璃球總鐵中FeO高，玻璃熔制時透熱性能下降，玻璃球顏色加 深，拉絲作用不穩定，嚴重時會造成鉑電極中毒，因此，本發明將葉臘石中的Fe 2O3控制在 0· 22-0. 25 % 〇
[0021] 本發明的另一個目的在于提供一種如上述無堿玻璃球的生產工藝，所述生產工藝 包括如下步驟：
[0022] S1、配料：稱取如上述無堿玻璃球的原料，將除碎玻璃外的原料投入混料機制成配 合料；
[0023] S2、熔化：將上述配合料與碎玻璃一起投入玻璃熔爐，在1450-1490°C下熔化8-10 小時，得澄清的玻璃液，其中，玻璃熔爐的燃料為天然氣，采用機械鼓風；
[0024] S3、成型：將上述玻璃液倒入制球機中進行成型加工；
[0025] S4、退火：利用冷卻保溫系統進行退火處理，獲得無堿玻璃球成品。
[0026] 無堿玻璃球的生產工藝中，除了原料很重要外，燃料也很重要。現有技術中有用落 地油作燃料，但是落地油中含灰分〇. 3%，灰分又含三氧化二鐵10%。同時因油中水份過 大，造成油壓不穩，火焰時長時短，料色一直不穩定，脫色劑必須頻繁調整，給生產帶來很大 麻煩。經不斷試驗發現，在本發明無堿玻璃球的生產工藝中采用天然氣作燃料，不僅可以減 少對玻璃液的污染，還可以使料色一直比較穩定。且，在生產無堿玻璃球時，把助燃風量開 到最大，使之呈強氧化性，避免了天然氣煤氣爐氣氛波動大且還原性強的缺陷，使料色效果 純正穩定。若自然進風或者風量小時，玻璃熔爐中氣氛波動大且易呈還原性，將使玻璃中的 S02、SO3還原為硫化物，然后又與原料中的鐵及硒作用生成硫化鐵及硫硒化合物，從而降低 玻璃球的白度。且一部分氧化亞鐵沒有轉換成Fe 2O3，使玻璃熔爐中氧化氣氛不足。
[0027] 在