一種無鉛鉀鋇玻璃球及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種玻璃球，具體涉及一種無鉛鉀鋇玻璃球及其生產工藝，屬于玻璃 材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 現有器皿玻璃料方主要是鈉鈣玻璃。隨著人們生活水平、審美觀的不斷提升，對高 檔玻璃器皿的要求越來越高，不僅要求外觀美麗，還要求實用且性能良好，使用壽命長，生 產成本低。現有技術中的器皿玻璃料不能兼顧各方面的要求，因此生產高白、晶瑩剔透、高 光澤、富有折射率、有韌性，明亮無暇，并具有化穩定性、熱穩定性等獨特性能的玻璃料是是 業內人士亟需解決的問題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了化學穩定性、熱穩定性和 機械強度好且成本低的無鉛鉀鋇玻璃球。
[0004] 本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種無鉛鉀鋇玻璃球，所述玻璃 球的組成原料及其質量百分數為：砂巖：1. 05-1. 45 %，石英砂：6. 0-10. 0%，鋁礬土 ： 8. 5-12. 5%，石灰石：10· 5-12. 50%，碎玻璃：8· 5-10. 5%，硼鎂石：15· 2-16. 3%，二氧化 鈦：0· 5-1. 0%，碳化鈮：0· 5-2. 0%，螢石：1· 52-1. 56%，澄清劑：0· 45-0. 55%，余量為葉臘 石。
[0005] 玻璃球原料的質量及其化學成分是生產優質無鉛鉀鋇玻璃球的關鍵因素，通過科 學地配伍玻璃球原料，可改善玻璃球的機械性能、化學性能、光學性能以及熱性質，全面提 高玻璃球的質量。本發明選用了 8. 5-10. 5%的碎玻璃，既能有效降低熔化溫度、降低能耗， 又能節約原材料，減少資源浪費，降低生產成本。且本發明大大降低了硼礦的用量，極大地 降低了生產成本，并在玻璃球原料中復配使用一定量的砂巖、石英砂、鋁礬土、石灰石，配合 加入適量的二氧化鈦、碳化鈮。其中，在無鉛鉀鋇玻璃球加入少量二氧化鈦的原因在于二氧 化鈦性質穩定，具有良好的遮蓋能力，和鉛白相似，但不像鉛白會變黑，它又具有鋅白一樣 的持久性，且二氧化鈦還可以起催化作用，自身不消耗，對環境無二次污染，OH自由基高于 有機化合物中各類化學鍵能，可將有機物分解為無害的二氧化碳和水，既能殺死微生物，也 可分解微生物以生存繁衍的有機營養物，達到抗菌目的，且對人體安全無害。在加入二氧化 鈦后的無鉛鉀鋇玻璃球，不僅具有普通玻璃球所具備的功能，且在紫外線照射下，TiO 2的光 催化反應能將許多有害物質及污染物分解，實現玻璃球表面的自潔。
[0006] 其次，葉臘石主要引入玻璃中的SiOJP Al2O3，鋁礬土主要引入氧化錯，石英砂主 要引入Si02, SiO2是構成玻璃骨架的主要成分，能降低玻璃的熱膨脹系數，提高玻璃的熱穩 定性、化學穩定性、軟化溫度、耐熱性、硬度、機械強度和粘度等。若SiCV^量過低，玻璃的各 種性能會下降，含量過高，原料難以熔化，本發明通過合理安排各原料之間的配比，將SiO 2 控制在一定范圍內，使本發明無鉛鉀鋇玻璃球具有極好的熱穩定性、化學穩定性、耐熱性、 硬度及機械強度等。
[0007] 而石灰石的主要成分是CaO,是玻璃網絡外體氧化物，可增加玻璃球的化學穩定 性和機械強度，但含量較高時，玻璃的結晶傾向會增大，且玻璃易變脆，影響玻璃球質量，因 此，本發明中協同其他原料將石灰石的含量控制在一般不超過10. 5-12. 50%。
[0008] 無鉛鉀鋇玻璃球中所需的MgO主要來自硼鎂石，少量來自石灰石，適量MgO的存 在，能提高玻璃的化學穩定性、熱穩定性和機械強度，并降低玻璃的結晶傾向，且對玻璃液 的粘度具有一定作用，在含有一定MgO時，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。
[0009] 氧化鐵是砂巖、葉臘石、石灰石、硼鎂石、螢石中含有的雜質，它的存在形式有FeO 和Fe2O3兩種，FeO會使玻璃呈青綠色，Fe2O3會使玻璃呈黃綠色，低價鐵的著色能力大約為 高價鐵著色能力的10倍。不管是高價鐵還是低價鐵都會降低玻璃的透明度，所以玻璃中含 鐵量增加會降低透明度和光澤度，影響玻璃的質量。
[0010] 本發明無鉛鉀鋇玻璃球通過各組成成分及其含量產生的協同作用，在提高玻璃球 質量的同時降低了生產成本。
[0011] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述砂巖的粒徑為0. 75mm-〇. 90mm，其化學 成分及質量百分比為：Fe203:0. 05-0. 20%，Al 203:0· 5-2. 0%，余量為 Si02。
[0012] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述石英砂的粒徑為30mm-150mm，石灰石的 粒徑為50mm-150mm，二氧化鈦的粒徑為50nm-200nm。
[0013] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述碎玻璃為無色碎玻璃。
[0014] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述澄清劑的化學成分及質量百分比為： Ce02：6. 5-7. 5%, Sb 203：2. 05-2. 30%, Al 203：1. 8-2. 2%,Na2O ：〇-〇. 5%, SiO2:18. 5-19. 0%, 余量為Ca〇。生產無鉛鉀鋇使用的澄清劑應同時具有澄清及脫色作用。現有技術中一般采 用白砒與硝銨作聯合澄清劑引入玻璃液中，加速玻璃液澄清時氣體的排放過程，以提高玻 璃球二次冒泡溫度，但白砒是劇毒物質，應盡量避免使用或少量使用。本發明經不斷試驗發 現，針對本發明無鉛鉀鋇玻璃球采用上述化學成分及其質量百分比的澄清劑可取得極佳的 效果，可以顯著提高玻璃球的透明度。
[0015] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述硼鎂石為在580-600 °C下煅燒 l〇-15min的硼鎂石。
[0016] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述硼鎂石的粒徑為30mm-80mm，其化學成 分及質量百分比為：MgO :14-16%, Fe203:0-0. 25%，K2O :0-0· 2%，余量為 B203。
[0017] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球中，作為優選，所述葉臘石的粒徑為80mm-180mm，其化學成 分及質量百分比為：Α1 203:21· 5-23. 0%，CaO :0· 59-0. 62%，MgO :0· 15-0. 18%，Na2CHK2O : 0. 42-0. 54 %，Fe203:0. 22-0. 25 %，余量為SiO 2。葉臘石化學成分中Fe203含量要嚴加控 制，Fe203含量過高引起玻璃球總鐵中FeO高，玻璃熔制時透熱性能下降，玻璃球顏色加 深，拉絲作用不穩定，嚴重時會造成鉑電極中毒，因此，本發明將葉臘石中的Fe203控制在 0· 22-0. 25 % 〇
[0018] 本發明的另一個目的在于提供一種如上述無鉛鉀鋇玻璃球的生產工藝，所述生產 工藝包括如下步驟：
[0019] S1、配料：稱取如上述無鉛鉀鋇玻璃球的原料，將除碎玻璃外的原料投入混料機制 成配合料；
[0020] S2、熔化：將上述配合料與碎玻璃一起投入玻璃熔爐，在1420-1450°c下熔化8-10 小時，得澄清的玻璃液，其中，玻璃熔爐的燃料為天然氣；
[0021] S3、成型：將上述玻璃液倒入制球機中進行成型加工；
[0022] S4、退火：利用冷卻保溫系統進行退火處理，獲得無鉛鉀鋇玻璃球成品。
[0023] 無鉛鉀鋇玻璃球的生產工藝中，除了原料很重要外，燃料也很重要。現有技術中有 用落地油作燃料，但是落地油中含灰分0. 3%，灰分又含三氧化二鐵10%。同時因油中水份 過大，造成油壓不穩，火焰時長時短，料色一直不穩定，脫色劑必須頻繁調整，給生產帶來很 大麻煩。經不斷試驗發現，在本發明無鉛鉀鋇玻璃球的生產工藝中采用天然氣作燃料，不僅 可以減少對玻璃液的污染，還可以使料色一直比較穩定。且，在生產無鉛鉀鋇玻璃球時，把 助燃風量開到最大，使之呈強氧化性，避免了天然氣煤氣爐氣氛波動大且還原性強的缺陷， 使料色效果純正穩定。若自然進風或者風量小時，玻璃熔爐中氣氛波動大且易呈還原性，將 使玻璃中的S0 2、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有轉換成Fe 2O3，使玻璃熔爐中氧化氣氛 不足。
[0024] 在上述無鉛鉀鋇玻璃球的生產工藝中，作為優選，步驟S4中所述的退火處理為： 先以4. 8-5. 8°C /min的退火降溫速度進行退火處理，當溫度降至700-750°C時，在此溫度下 保溫20-25min，然后以3. 8-4. 8°C /min的退火降溫速度降溫，當溫度降至360-390°C時，自 然