減少玻璃揮發並提高玻璃均質性的方法

2023-10-17 09:27:24

專利名稱：減少玻璃揮發並提高玻璃均質性的方法
技術領域：
本發明涉及玻璃生產。具體地，本發明涉及在玻璃生產操作過程中精煉的玻璃配料組合物。
背景玻璃生產通常要通過生產玻璃配料而進行，而該玻璃配料在進行最終的玻璃生產操作之前要進行熔融和精煉。精煉是一個加熱步驟，該步驟除了其它目的之外，還生成一種反應後的組分的混合組合物，並散發出揮發材料的氣體。在混合形成玻璃配料組合物的組分中有熔融或精煉助劑，這些助劑儘管可能不會使玻璃組合物本身增加有用成分，但其在形成玻璃組合物的混合和反應操作中還是有用的。例如硼在許多操作中被用作熔融助劑。另一種材料為鉛，其是許多晶體類玻璃的組分。由於在熔融和精煉操作中應用高溫，致使這些組分中許多會由於揮發而損失。這種損失意味著需要應用過量的材料並會導致不希望的散發和費用。因此需要一種生產具有減少的揮發的玻璃配料的方法。
概述本發明的一個目的是提供一種生產具有降低的揮發性物質損失的玻璃組合物的方法。本發明的另一個目的是提供一種具有提高了的均質性和純度的玻璃組合物。通過一種製備含揮發性物質的玻璃組合物的方法來實現這些和其它目的，該方法包括通過混合揮發性組分源、矽酸鹽組分和其它玻璃形成組分而形成玻璃形成組分的配料。熔融和精煉所述玻璃形成組分的配料，從而得到玻璃組合物。精煉產生具有更高的均質性和純度的玻璃組合物。另外，與不用矽酸鹽組分而生產的具有等同組成的玻璃組合物相比，在玻璃操作過程中放出了更少量的揮發性物質。
優選實施方案的描述本發明的一種實施方案是一種生產玻璃組合物的方法，其中通過混合揮發性組分源、矽酸鹽化合物和其它玻璃形成組分而形成玻璃形成組分的配料。然後將這種玻璃形成組合物在熔爐中熔融和精煉。與不用矽酸鹽化合物產生的具有等同組成的玻璃組合物相比，所形成的玻璃組合物具有降低了的氧化物分布改變或降低了的揮發性組分的損失，其中所述氧化物分布在所述熔爐的進料端測量。
所述揮發性物質優選選自硼和重金屬。所述重金屬包括鉛、硒、和鈷。根據玻璃製造者的具體配方，可以應用其它重金屬。
矽酸鹽化合物為通式為KuNavAlwCaxMgySiOz的矽酸鹽化合物，其中K為鉀、Na為鈉、Al為鋁、Ca為鈣、Mg為鎂、Si為矽、O為氧，並且u、v和w分別獨立地為約0至約0.5；x和y分別獨立地為約0.1至約0.6；z的值平衡經驗通式。所述矽酸鹽化合物可以由天然資源得到或應用US 6,211,103B1中的方法方便地合成。在一種實施方案中，u、v和w的值分別為約0，而x和y的值優選為約0.5。
其它玻璃形成組分按照玻璃生產者的專用配方確定。通常針對特定應用提供砂子、白雲石、苛性鹼和提供無機化合物的其它材料。
在玻璃生產熔爐中應用典型的玻璃生產方法和條件對玻璃形成組分的配料進行熔融和精煉。不需要特定的加入、混合方法，也不要求其特定的順序。所形成的熔料可以在熔爐中處理從而生產玻璃組合物。本發明的一個優點是通常的操作溫度可以降低50℃或更多。玻璃製造領域的熟練技術人員可以很容易地確定由本優點所提供的溫度降低與從熔爐中抽出玻璃的速率之間的平衡，只是要記住此處同時提供了有利的揮發性物質的減少。另一個優點是由於粘度的降低及熱交換的增加等導致更快地達到玻璃熔融物的橫截面分布的均質性。
當應用本發明的方法時，與不用所述矽酸鹽化合物而產生的具有等同組成的玻璃組合物相比，所產生的玻璃組合物具有降低了的氧化物分布改變和/或降低了的所述揮發性組分的損失，其中所述氧化物分布在所述熔爐的進料端測量。應用本發明所達到的氧化物分布的改變有利地降低了至少約10％，更優選為15％。
揮發性物質的損失有利地減少了至少約5％質量，更優選為10％質量。在一種實施方案中硼為揮發性物質，通過揮發而損失的硼減少了至少約10wt％。
在另一種優選實施方案中，通過另外混合長石質組分而對上述方法進行調整。這種長石質材料可以為大量天然或合成形式的長石或長石類材料中的任何一種。這種長石質材料為含有鋇、鈣、鉀或鈉組分的鋁矽酸鹽。所述長石質材料優選為含有少量鈉的通式為KAlSi3O8的鋁矽酸鉀。
下列實施例用來描述本發明，並不打算限制本發明。
實施例1通過混合Synsil矽酸鹽、砂子和其它生產具有典型氧化物組分的玻璃配料的專用化合物而生產玻璃形成配料。Synsil矽酸鹽按照US6,211,103B1的方法生產，並由Synsil Products Inc.得到，其具有如下經驗組成氧化物組分 質量百分比CaO 24.5MgO 17.8SiO253.5Al2O33.4Fe2O30.12Na2O0.40玻璃配料具有如下組成組分 質量百分比Synsil矽酸鹽 15揮發性組分 0.5其它組分 84.5所述通過用合適量的白雲石代替Synsil矽酸鹽形成具有等同最終玻璃氧化物的比較配料。本發明玻璃的log 3粘度的溫度為至少約20℃或低於比較樣品的值。這種較低的粘度值導致更好的均質性和降低了的氧化物變化。
權利要求
1.一種生產玻璃組合物的方法，所述方法包括通過混合如下組分形成玻璃形成組分的配料揮發性組分源，其含有選自硼和重金屬的揮發性物質；通式為KuNavAlwCaxMgySiOz的矽酸鹽化合物，其中K為鉀、Na為鈉、Al為鋁、Ca為鈣、Mg為鎂、Si為矽、O為氧，並且u、v和w分別獨立地為約0至約0.5；x和y分別獨立地為約0.1至約0.6；以及其它玻璃形成組分；在熔爐中熔融和精煉所述玻璃形成組分的配料，由所形成的熔融物得到玻璃組合物；與不用所述矽酸鹽化合物而產生的具有等同組成的玻璃組合物相比，所述玻璃組合物具有降低了的氧化物分布的改變或降低了的所述揮發性組分的損失，其中所述氧化物分布在所述熔爐的進料端測量。
2.權利要求1的方法，進一步包括混合長石質組分。
3.權利要求1的方法，其中u、v和w分別為約0。
4.權利要求1的方法，其中揮發性物質為鉛或硒化合物。
5.權利要求1的方法，其中揮發性物質為硼。
6.權利要求5的方法，其中揮發的硼減少了至少約10wt％。
全文摘要
提供一種生產玻璃的方法，所述玻璃具有降低了的組分揮發。這種方法減少了在玻璃生產過程中散發出的金屬和其它揮發性物質。這種方法包括在玻璃組合物的生產過程中應用鈣鎂矽酸鹽。
文檔編號C03C6/02GK1511118SQ02810719
公開日2004年7月7日 申請日期2002年6月10日 優先權日2001年6月11日
發明者J·A·霍克曼, J A 霍克曼 申請人:密執安特種礦石公司