专利名称：一种防紫外线石英玻璃的生产方法
技术领域：
本发明属于玻璃制造领域，具体涉及一种防紫外线石英玻璃的生产方法。
背景技术：
石英玻璃由纯二氧化硅组成，其Si02的含量高达99% _99.9%，有透明和不透明石英玻璃两种，透明和不透明石英玻璃是工业和科研使用的重要原材料之一。制造石英玻璃所用的原料为水晶或高纯、超高纯石英砂(透明石英玻璃)和白色石英砂(不透明石英玻璃)。这两种原料都存在于自然界，它的成份为最纯的Si02所组成。石英玻璃和水晶具有相同的化学成份，但在结构上大不相同，一个是玻璃态，另一个是晶态，水晶经不起高温热冲击，它遇高温就会破裂并转化成其它晶体变态，而石英玻璃经得起极高温的冲击。制造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高温下进行，因为结晶Si02在1713°C以上才能熔化。石英玻璃具有一系列特殊的物理、化学性能1.具有优良的耐高温性能，其熔点与白金的熔点相近；2.热膨胀率极小，相当于陶瓷的1/6，只有普通玻璃的1/20，石英玻璃中掺入一定量的钛，可以制成膨胀系数接近零的超低膨胀石英玻璃；3.石英玻璃具有极佳的光谱特性，不仅可以透过可见光，而且可以透过红外线、紫外线；4.石英玻璃是良好的耐酸材料，相当于耐酸陶瓷的30倍，相当于不锈钢的150倍；5.石英玻璃是极好的电绝缘材料。正是因为石英玻璃具有这些优良的性能，使它的用途极为广泛由于其具有从紫外区到红外区优良的光透过性和耐热性，广泛使用于水银灯、超高压水银灯、氙灯、紫外线灯等电光源； 不透明石英玻璃可用于红外线加热器、取暖器、晶体加热器等；由于其优越的耐酸性和耐热性，可用于各类耐酸、耐热容器；可用于制造各类电绝缘用品；冶金工业上用石英玻璃作平炉，高炉的氧、碳等分析用试样采取管类。常用的石英玻璃生产工艺有单棒电熔炉工艺，该工艺以熔炼水晶为原料，以50mmX 1500mm的石墨棒为依托，通电加热，熔化温度依靠表面功率来控制，温度达到1850-1900°C时将熔炼水晶熔化，该工艺可以生产石英玻璃砖、各种不透明石英玻璃器皿。2.真空电阻炉及真空加压炉工艺，由真空常压炉经技改为真空加压炉，加热依靠一排石墨棒，烤化炉内的熔炼水晶，此工艺可以生产大块光学石英玻璃。3、电熔连熔炉工艺，以水晶砂或高纯石英砂为原料，钨、钼材料作为熔化溶器和通电加热材料， 温度可达2100°C以上，连续加热、连续加料，，此工艺可以生产光学石英玻璃及石英玻璃管。 4.掺杂工艺，在石英玻璃掺入某些元素，使其吸收紫外线的能力加强，制成一些有特殊用途的石英玻璃。本发明产品是利用电熔连熔炉工艺，以高纯石英砂为原料，掺入氧化铈、氧化钛，工业化生产防紫外线石英玻璃。因本地盛产高中低档的石英砂，原料来源有保障、价格低，因而生产成本低，再加上生产工艺成熟、先进，可以生产出优质的防紫外线石英玻璃制品。
发明内容
本发明主要解决的问题是提供一种以本地产超高纯石英砂为原料，工业化生产防紫外线石英玻璃的方法。本发明使用的原料本地产超高纯石英砂97%-98% (Si02的含量为99%)；氧化铈-2% (含量为99% )，氧化钛-2% (含量为99%)。本发明可以通过以下技术方案来实现一种工业化生产防紫外线石英玻璃的方法，其特征是由以下步骤构成(1)将本地产超高纯石英砂、氧化铈(使玻璃脱色，原理是将玻璃中含有的二价铁转化为三价铁，因三价铁的色调强度只有二价铁的十分之一，故颜色变浅；氧化铈添加在玻璃中能明显吸收紫外线)、氧化钛混合均勻。(2)将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1850°C -1950°C之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。(3)将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。(4)当温度降到1000°C时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在 900°C左右，维持20分钟；把温度调至750°C左右，维持20分钟；把温度调至60(TC左右维持20分钟；在把温度调至450°C左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至 150°C左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。上述步骤O)中所述的电熔连熔炉内的熔化温度约为1850°C -1950°c之间，高温熔化20-22小时。本发明与现有技术相比具有以下优点(1)生产防紫外线石英玻璃，生产工艺简单、生产成本低，无污染。(2)适合于工业化批量生产，产品质量高。
具体实施例方式下面结合具体的实施例，进一步详细描述本发明。实施例一将本地产超高纯石英砂97%、氧化铈2%、氧化钛1 %混合均勻。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1850°C之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定) 混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000°C时， 将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900°C左右，维持20分钟；把温度调至 750°C左右，维持20分钟；把温度调至600°C左右维持20分钟；在把温度调至450°C左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150°C左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。实施例二将本地产超高纯石英砂98%、氧化铈1. 5%、氧化钛0. 5%混合均勻。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1900°C之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000°C 时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900°C左右，维持20分钟；把温度调至750°C左右，维持20分钟；把温度调至600°C左右维持20分钟；在把温度调至450°C左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150°C左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。实施例三将本地产超高纯石英砂97. 5%、氧化铈1. 5%、氧化钛混合均勻。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1900°C之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000°C 时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900°C左右，维持20分钟；把温度调至750°C左右，维持20分钟；把温度调至600°C左右维持20分钟；在把温度调至450°C左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150°C左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。实施例四将本地产超高纯石英砂97. 5%、氧化铈1. 25%、氧化钛1. 25%混合均勻。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1950°C之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到 1000°C时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900°C左右，维持20分钟； 把温度调至750°C左右，维持20分钟；把温度调至600°C左右维持20分钟；在把温度调至 450°C左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150°C左右，此时退火完毕， 将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
权利要求
1.一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其特征是本地产超高纯石英砂97% -98% (Si02的含量为99%)；氧化铈-2% (含量为99%)；氧化钛-2% (含量为99%) 为原料，通过以下步骤来得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第一步的特征是将本地产超高纯石英砂、氧化铈、氧化钛混合均勻。
3.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第二步的特征是将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1850°C -1950°C之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。
4.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第三步的特征是将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。
5.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第四步的特征是当温度降到1000°c时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900°C左右，维持 20分钟；把温度调至750°C左右，维持20分钟；把温度调至600°C左右维持20分钟；在把温度调至450°C左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150°C左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。上述权利要求3中所述的电熔连熔炉内的熔化温度约为1850°C -1950°C之间，高温熔化时间为20-22小时。
全文摘要
本发明公开了一种以本地产超高纯石英砂为主要原料，工业化生产防紫外线石英玻璃的方法。防紫外线石英玻璃具有优良的耐高温性能；热膨胀率极小，该产品具有极佳的光谱特性，不仅可以透过可见光，而且可以透过红外线，可吸收部分紫外线，并且具有良好的耐酸性和极好的电绝缘性，其用途极为广泛。本发明的优点是生产工艺简单、设备少、生产成本低，无污染，适合于工业化批量生产，产品质量高。使用的原料有本地产超高纯石英砂、氧化铈、氧化钛。
文档编号C03C6/04GK102285757SQ201010216910
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者孙守富 申请人:孙守富