一種無(wú)堿玻璃球及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃球，具體涉及一種無(wú)堿玻璃球及其生產(chǎn)工藝，屬于玻璃材料
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)堿玻璃是國(guó)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(duì)玻璃纖維成型而言，它又要求達(dá)到準(zhǔn)光學(xué)玻璃的質(zhì)量水平，因 此無(wú)堿球生產(chǎn)難度比中堿球大得多。而玻璃球化學(xué)成份基本上決定了玻璃纖維及其制品的 物理化學(xué)性能和工藝性質(zhì)，同時(shí)，很大程度上也決定了玻璃球及玻璃纖維的成分。
[0003] 無(wú)堿玻璃球作為玻璃纖維的中間產(chǎn)品，其化學(xué)成分配比不合理及生產(chǎn)工藝不到 位，都無(wú)法保證玻璃球的質(zhì)量，而質(zhì)量不佳的玻璃球生產(chǎn)很容易出現(xiàn)在坩堝內(nèi)二次熔化時(shí) 雜質(zhì)多，拉絲斷頭飛絲重，拉出的絲電絕緣性能、單絲強(qiáng)度都達(dá)不到質(zhì)量要求等問(wèn)題?，F(xiàn)有 技術(shù)中有單純?yōu)樽非罄z產(chǎn)量，使絲均勻易拉而調(diào)整無(wú)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(chǎn)成本而調(diào)整配方中的MgO和B2O3含量，但是若成分控 制不嚴(yán)，容易出現(xiàn)Si0 2、A1203、CaO、MgO、B2O3含量超標(biāo)，降低纖維性能的問(wèn)題。
[0004] 無(wú)堿玻璃球是高能耗低利潤(rùn)產(chǎn)品，因此，配伍出在保證纖維性能的同時(shí)降低生產(chǎn) 成本低至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問(wèn)題，提出了化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和 機(jī)械強(qiáng)度好且成本低的無(wú)堿玻璃球。
[0006] 本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種無(wú)堿玻璃球，所述玻璃球的組成 原料及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)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(fù)合澄清劑：0.45-0. 55%，余 量為葉臘石。
[0007] 玻璃球原料的質(zhì)量及其化學(xué)成分是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無(wú)堿玻璃球的關(guān)鍵因素，通過(guò)科學(xué)地 配伍玻璃球原料，可改善玻璃球的機(jī)械性能、化學(xué)性能、光學(xué)性能以及熱性質(zhì)，全面提高玻 璃球的質(zhì)量。本發(fā)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(jié)約原材料，減少資源浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。且本發(fā)明采用復(fù)合澄清劑，與現(xiàn)有技術(shù)中使用 白砒做澄清劑相比，在安全環(huán)保的同時(shí)進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，且本發(fā)明大大降低了硼鎂 石、硼酸、葉臘石的質(zhì)量。
[0008] 其中，葉臘石主要引入玻璃種的SiOjP Al 203, 5102是構(gòu)成玻璃骨架的主要成分， 能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、軟化溫度、耐熱性、硬度、機(jī) 械強(qiáng)度和粘度等。含量過(guò)低，玻璃的各種性能會(huì)下降，含量過(guò)高，原料難以熔化。
[0009] 石灰石的主要成分是CaO,是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，可增加玻璃球的化學(xué)穩(wěn)定性和 機(jī)械強(qiáng)度，但含量較高時(shí)，玻璃的結(jié)晶傾向會(huì)增大，且玻璃易變脆，影響玻璃球質(zhì)量，因此， 本發(fā)明中將石灰石的含量控制在一般不超過(guò)18. 8-19. 40%。
[0010] 本發(fā)明中的MgO主要來(lái)自硼鎂石，少量來(lái)自石灰石，適量MgO的存在，能提高玻璃 的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，并降低玻璃的結(jié)晶傾向，且對(duì)玻璃液的粘度具有一定 作用，在含有一定MgO時(shí)，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(zhì)，它的存在形式有FeO 和Fe2O3兩種，F(xiàn)eO會(huì)使玻璃呈青綠色，F(xiàn)e2O3會(huì)使玻璃呈黃綠色，低價(jià)鐵的著色能力大約為 高價(jià)鐵著色能力的10倍。不管是高價(jià)鐵還是低價(jià)鐵都會(huì)降低玻璃的透明度，所以玻璃中含 鐵量增加會(huì)降低透明度和光澤度，影響玻璃的質(zhì)量。
[0012] 硼酸既可作為助熔劑又是網(wǎng)絡(luò)形成體，主要引入B2O3。在本發(fā)明低鈉高鋁的無(wú)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(xué)穩(wěn)定性、提高抗機(jī)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(shí)間。
[0013] 本發(fā)明無(wú)堿玻璃球通過(guò)各組成成分及其含量產(chǎn)生的協(xié)同作用，在提高玻璃球質(zhì)量 的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
[0014] 在上述無(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)選，所述復(fù)合澄清劑為三氧化二銻粉和白砒按質(zhì)量 比80-95% :5-20%配合使用。生產(chǎn)無(wú)堿使用的澄清劑應(yīng)同時(shí)具有澄清及脫色作用。現(xiàn)有 技術(shù)中一般采用白砒與硝銨作聯(lián)合澄清劑引入玻璃液中，加速玻璃液澄清時(shí)氣體的排放過(guò) 程，以提高玻璃球二次冒泡溫度，但白砒是劇毒物質(zhì)，應(yīng)盡量避免使用或少量使用。本發(fā)明 經(jīng)不斷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用高純?nèi)趸R粉與白砒按質(zhì)量比80-95% :5-20%復(fù)配使用時(shí)，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(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)選，所述砂巖的粒徑為0. 75mm-〇. 90mm，其化學(xué)成分 及質(zhì)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(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)選，所述石灰石的粒徑為50mm-150mm。
[0017] 在上述無(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)選，所述碎玻璃為無(wú)色碎玻璃。
[0018] 在上述無(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)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(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)選，所述硼鎂石的粒徑為30mm-80mm，其化學(xué)成分及 質(zhì)量百分比為：MgO :14-16%，F(xiàn)e203:0. 〇2_0· 25%，K2O :0· 〇2_0· 2%，余量為 BA。
[0020] 在上述無(wú)堿玻璃球中，作為優(yōu)選，所述葉臘石的粒徑為80mm-180mm，其化學(xué)成分 及質(zhì)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%，F(xiàn)e203:0. 22-0. 25%，余量為SiO2。葉臘石化學(xué)成分中Fe2O3含量要嚴(yán)加控 制，F(xiàn)e 2O3含量過(guò)高引起玻璃球總鐵中FeO高，玻璃熔制時(shí)透熱性能下降，玻璃球顏色加 深，拉絲作用不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鉑電極中毒，因此，本發(fā)明將葉臘石中的Fe 2O3控制在 0· 22-0. 25 % 〇
[0021] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如上述無(wú)堿玻璃球的生產(chǎn)工藝，所述生產(chǎn)工藝 包括如下步驟：
[0022] S1、配料：稱取如上述無(wú)堿玻璃球的原料，將除碎玻璃外的原料投入混料機(jī)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(shí)，得澄清的玻璃液，其中，玻璃熔爐的燃料為天然氣，采用機(jī)械鼓風(fēng)；
[0024] S3、成型：將上述玻璃液倒入制球機(jī)中進(jìn)行成型加工；
[0025] S4、退火：利用冷卻保溫系統(tǒng)進(jìn)行退火處理，獲得無(wú)堿玻璃球成品。
[0026] 無(wú)堿玻璃球的生產(chǎn)工藝中，除了原料很重要外，燃料也很重要。現(xiàn)有技術(shù)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(shí)因油中水份過(guò) 大，造成油壓不穩(wěn)，火焰時(shí)長(zhǎng)時(shí)短，料色一直不穩(wěn)定，脫色劑必須頻繁調(diào)整，給生產(chǎn)帶來(lái)很大 麻煩。經(jīng)不斷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明無(wú)堿玻璃球的生產(chǎn)工藝中采用天然氣作燃料，不僅可以減 少對(duì)玻璃液的污染，還可以使料色一直比較穩(wěn)定。且，在生產(chǎn)無(wú)堿玻璃球時(shí)，把助燃風(fēng)量開 到最大，使之呈強(qiáng)氧化性，避免了天然氣煤氣爐氣氛波動(dòng)大且還原性強(qiáng)的缺陷，使料色效果 純正穩(wěn)定。若自然進(jìn)風(fēng)或者風(fēng)量小時(shí)，玻璃熔爐中氣氛波動(dòng)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(méi)有轉(zhuǎn)換成Fe 2O3，使玻璃熔爐中氧化氣氛不足。
[0027] 在