[发明专利]一种消除中硼硅药用玻璃浮渣的方法及玻璃熔窑结构

说明书

本发明公开了一种消除中硼硅药用玻璃浮渣的方法及玻璃熔窑结构，玻璃熔窑所用能量由气态燃料和电能提供，电能提供熔化用能的60％‑80％，气态燃料提供熔化用能的20％‑40％且气态燃料燃烧所用氧源为空气；在玻璃熔窑预熔区和澄清区中垂直于玻璃液的流向而横向布设多排第一组电极和多排第二组电极；在玻璃熔窑冷却区中沿玻璃液的流向而纵向布设一排第三组电极。本发明采用空气燃烧可大幅降低烟气的水汽浓度，避免水汽与硼挥发物、碱挥发物形成的反应物对窑炉设施的侵蚀；减少气态燃料在玻璃熔化中的用能比例，可有效减少硼挥发或碱挥发，使浮渣生成数量得以显著降低；通过电极布置方式解决玻璃液分层及避免浮渣进入生产流。

技术领域

本发明涉及中硼硅药用玻璃技术领域，具体涉及一种消除中硼硅药用玻璃浮渣的方法及玻璃熔窑结构。

背景技术

药用包装质量将直接影响药品的安全性和稳定性，玻璃包装具有良好的化学稳定性、气密性、光洁透明、耐高温、易消毒、耐侵蚀及可资源再生利用，已成为药用包装首选材料。

中硼硅药用玻璃包装被公认为质量最稳定药品包装容器，1901年德国肖特发明了中硼硅药用玻璃至今已有100多年历史，但是能够稳定生产和供应的公司却不多，仅有德国肖特、日本电气硝子、美国康宁等公司。

中硼硅药用玻璃典型化学组成参见《医药玻璃》正文第3页表1-1所示的玻璃牌号KG-N-51A、BS、Fiolax8412、7800等，以质量百分比计，SiO₂ 70～75，Al₂O₃ 5～7，B₂O₃ 9.5％～10.5％，CaO+BaO 1～3.5，Na₂O+K₂O 7～9，20℃～300℃线热膨胀系数为α＝(4.9～5.4)×10^-6/℃，ASTM E438和ISO 12775要求玻璃容器内表面满足耐水I级。

中硼硅药用玻璃之所以没有得到广泛化生产制造，主要原因在于该玻璃品种的熔化质量很难控制。就玻璃熔化装置而言，目前仅有玻璃熔窑和全电窑可以实现该玻璃品种的熔化，玻璃熔窑为水平结构，玻璃液沿水平方向运动，最佳的玻璃液处在中上层，这部分玻璃液的均匀一致性相对较好；而全电窑属于垂直熔化，熔化历程相对较短，一旦出现波动，气泡和结石等缺陷就会大量涌现，加之该玻璃品种容易分层缘故，容易造成氧化铝在玻璃中的分布不均导致玻璃制品发脆；在权衡玻璃熔化方式带来的利弊后，全球普遍采用玻璃熔窑进行中硼硅药用玻璃的熔化装备。

即使使用了玻璃熔窑依然没有彻底解决熔化难的问题，主要是因为玻璃组成中的B₂O₃所导致，由于B₂O₃熔点仅有450℃，而富含SiO₂和Al₂O₃的中硼硅药用玻璃熔化温度需要高达1620℃才能实现玻璃液的完全澄清，而B₂O₃在该熔化温度下将产生强烈的挥发，其挥发量约占自身质量的15wt％-18wt％，挥发量受窑炉火焰空间温度、玻璃液滞留时间、窑内压力、燃料品种、排烟速率等因素影响；但是最为头痛的问题在于B₂O₃挥发后，玻璃液表面会聚集形成一层富含SiO₂的玻璃，俗称“料皮子”，因为玻璃态SiO₂密度仅有2.2g/cm³，其比玻璃液密度2.4g/cm³小，因此会漂浮在玻璃液表面，经过长时间滞留后就会形成一种带有SiO₂结晶物的乳白色不透明物，专业术语称为浮渣，这种浮渣一旦进入玻璃液生产液流中，不仅就会造成玻璃表面不透明缺陷甚至条纹，还会影响成型玻璃管几何尺寸精度。

本发明致力于解决和消除浮渣对中硼硅药用玻璃熔化质量的影响，期望聪根本上改善中硼硅药用玻璃熔化质量。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种消除中硼硅药用玻璃浮渣的方法及玻璃熔窑结构。