[发明专利]制造爆裂趋势降低的基于碳酸钙和/或碳酸镁的材料

说明书

技术领域

本发明涉及制造爆裂趋势(decrepitation tendency)降低的基于碳酸钙和/或碳酸镁的材料。此外，本发明涉及爆裂趋势降低的基于碳酸钙和/或碳酸镁的材料以及这种材料在制造玻璃(特别是钠钙玻璃或浮法玻璃)中的用途。

背景技术

通常，爆裂被认为是无机晶格在经受高温时所发生的破裂。有多种易于爆裂的无机材料。本发明涉及降低基于碳酸钙和/或碳酸镁的材料(优选碳酸钙和/或碳酸镁，特别是白云石和石灰石)的爆裂趋势。

由于碳酸钙和/或碳酸镁是重要原料，尤其是用于制造玻璃的重要原料，因此从技术原因来讲，含有碳酸钙和/或碳酸镁的材料的爆裂趋势是不利的。在制造玻璃期间，温度会超过1,400℃。通常，在这些温度下，部分碳酸钙和/或碳酸镁在熔融之前会爆裂破碎，这将导致许多不利的方面。

由于碳酸钙和/或碳酸镁的爆裂(尤其是在制造玻璃期间)伴随着形成更多的粉尘，因此该爆裂过程是人们所不期望的。由于某些原因，粉尘的形成对于制造玻璃来说是不利的。

一方面，粉尘与燃烧气体形成气溶胶(所谓的飞散(carry over))，从而使粉尘离开熔融工艺——这将导致材料损失。另一方面，配合料(batch)飞散会使得热交换设备中的同流换热器/交流换热器中存在杂质。这会加剧堵塞，降低热交换，并增加了对设备进行清洁所付出的劳动。

特别是在制造玻璃期间，因爆裂而导致的粉尘形成量增多的另一个不利方面在于：碱性颗粒的飞散量增加，这加剧了对上层结构耐火材料的腐蚀，从而降低了玻璃熔炉的寿命。另外，耐火材料受腐蚀会导致形成多种玻璃缺陷，对于上层结构顶部(superstructures crown)来说也是如此。

为了降低白云石和石灰石的爆裂趋势，已经有人建议在使用之前对这些材料进行热预处理。这样做时，在实际生产工艺中在对材料进行热转化之前，材料的临界部分就会发生爆裂破碎。由于需要额外的加热步骤，而出于环境和经济方面的原因，这种额外加热是人们所不期望的，因此该方法是不利的。

另一种方法利用了所使用的碳酸钙和/或碳酸镁的一次粒度与它们的爆裂趋势之间的联系。具体而言，临界一次粒度(critical primary particle size)小于1mm的白云石和石灰石颗粒会表现出更高的爆裂趋势。对于一次粒度大于90μm(尤其为大于150μm)并小于600μm(尤其是小于500μm)的白云石，甚至可以观察到更高的爆裂趋势。就石灰石而言，最临界一次粒度通常为150μm至1180μm，尤其为425μm至850μm。例如，通过筛分或空气分级来降低这种临界一次粒度在总的一次粒度分布中的量，从而可以降低白云石和/或石灰石的爆裂趋势。然而，该方法存在严重的不利方面：通常，用来制造玻璃的原料白云石颗粒中的约30重量％至60重量％会显示出上述临界粒度。因此，会浪费大量的原料白云石，因此这种方法也不能令人满意。

德国专利文献DE 1920 202 A1描述了一种利用碱性无机组合物制造无机玻璃(尤其是钠钙玻璃)的方法，所述碱性无机组合物用作碱金属氧化物和碱土金属氧化物的来源。在该方法中，碱土金属氧化物的来源(石灰和/或白云石)与碱金属氢氧化物水溶液(Na(OH))反应。所使用的碱金属氢氧化物的量提供了玻璃制造所需的碱金属助熔剂总量的至少50重量％。如果使用在该方法中获得的反应产物来代替在玻璃制造过程中通常所使用的石灰和/或白云石，则可以降低配合料爆裂的趋势。

上述方法的重要特征为：仅使用了玻璃制造所需要的一种原料源。这种原料源已包含了含量适于玻璃制造的钙和钠。然而，由于大量钠金属氢氧化物的使用需要在技术上付出相当大的努力，因此这种方法也是不利的。

德国专利文献DE 24 59 840描述了一种制造丸粒状配合料的方法，其中使用了浓氢氧化钠溶液对玻璃配合料的所有组分进行处理。调节氢氧化钠的量，使得可通过与氧化钠相当的氢氧化钠来提供配合料中所需要的全部量或至少主要量的氧化钠。以这种方式制得的丸粒表现出了降低的粉尘释放趋势。该方法的不利方面也在于使用了单一的原料源，因此要使用大量的氢氧化钠。

碳酸钙和/或碳酸镁与氢氧化钠的反应产物的制造以及这些反应产物在制造玻璃中的用途也在德国专利文献DE 26 50 224 A1、美国专利文献US 3 726 697和US 3 573 887中有所描述。所有这些方法的不利方面都是使用了大量氢氧化钠。