[发明专利]玻璃制造工艺及产品

说明书

本发明涉及玻璃制造工艺及玻璃产品，特别是采用一种新型天然含碱矿石原料作为主要原料之一的玻璃制造工艺及其玻璃产品。

纯碱是制造玻璃的主要原料，所需用量较多，价格较贵，市场紧缺，因而是造成玻璃产品成本高的重要原因之一。长期以来，人们致力于采用天然含碱矿石，来节约代替纯碱。目前采用的天然含碱矿石有瓷石、长石、霞石、珍珠岩与火山灰等。由于它们当中有的Al₂O₃含量较高如霞石Na₂O.AL₂O₃.2SiO₂中AL₂O₃的含量为28-30%，因而较难熔，且在限定玻璃产品含铝量的情况下，所能允许加入霞石的量少，故所起节碱代碱作用不大。有的虽然AL₂O₃含量比霞石低，但Na₂O和K₂O的含量也低，如瓷石，AL₂O₃含量为12-16%，Na₂O和K₂O总含量仅为4-8%，玻璃生产中所需纯碱的用量仍较多，加之瓷石组成中氧化钾含量又低于氧化钠含量，相对说来，玻璃表面张力高，硬化速度快，操作范围较窄。用纳长石同样存在这一问题。钾长石虽然含钾量高，但价格为粗面凝灰岩的两倍。

本发明的目的在于提供一种采用节碱代碱效果显著的新型天然含碱玻璃原料作主要原料之一的玻璃制造工艺及其所得玻璃产品，以充分利用蕴藏丰富的天然含碱矿石资源，降低玻璃生产成本，并改善玻璃制造的操作条件和提高玻璃产品的质量。

本发明是通过以下措施实现的：

一种玻璃制造工艺，将一定配比量的原料混合，在一定温度和操作条件下进行熔化、澄清、匀化后，加工成型，再经退火处理制成玻璃产品，其主要原料及配比（重量%）为：

石英砂  5-50

粗面凝灰岩  10-85

含碱金属氧化物的原料（粗面凝灰岩除外）  5-60

含钙和（或）镁氧化物的原料  4-20

助熔剂  1-3

熔化温度1370-1580℃，退火温度450-540℃。

本发明所述含碱金属氧化物的原料可为含氧化钠的原料、含氧钾的原料和含氧化锂的原料。含Na₂O的原料主要为纯碱和芒硝，有时也可采用一部分氢氧化钠和硝酸钠等。Na₂O能提供游离氧使玻璃结构中的O/Si比值增加，发生断键，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助熔剂。引入氧化钾的原料主要为碳酸钾和硝酸钾等，它们在玻璃中的作用与Na₂O相似。钾离子（K⁺）的半径比钠离子（Na⁺）的大，玻璃中钾含量增加，能降低玻璃的析晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。含钾高的玻璃还有较低的表面张力，硬化速度较慢，工艺中操作范围较长。

本发明所述含钙、镁氧化物的原料主要有白云石（CaCO₃·MgCO₃）、石灰石（CaCO₃）、方解石（CaCO₃）等。含钙氧化物在玻璃制造工艺中主要起稳定剂作用，即增加玻璃的化学稳定性和机械强度;含镁氧化物可以使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成形性能。

石英砂主要提供SiO₂，SiO₂是重要的玻璃成形氧化物，以硅氧四面体[SiO₄]的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。

主要由粗面凝灰岩提供的AL₂O₃能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。

助熔剂可为萤石、重晶石等，加入少量能加速玻璃的熔化。

本发明工艺中，根据不同需要，配方中也可加入一定量澄清剂、着色剂、脱色剂、氧化剂、还原剂等。

本发明所述新型天然含碱矿石原料粗面凝灰岩具有如下主要化学组成（重量%）和特征：

SiO₂68-76

K₂O 6-10

Na₂O 0.5-6

AL₂O₃8-16