一种控制中性硼硅玻璃熔制过程中硼挥发的方法
【专利摘要】本发明涉及一种减少熔制中性硼硅玻璃时硼挥发的方法，包括将中性硼硅玻璃原料进行熔制的步骤，其特征在于，将含硼原料以7-10℃/min的升温速率升至1200-1400℃，保温1.5-2h后再升温至1620-1650℃，澄清时间为3-4h后，经退火和冷却得到中性硼硅玻璃。采用该方法硼挥发量可降低至3.5-9.0％，从而降低成本，提高经济效益。
【专利说明】一种控制中性硼硅玻璃熔制过程中硼挥发的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种减少硼挥发的方法，尤其是一种减少中性硼硅玻璃熔制过程中硼 挥发的方法。 技术背景
[0002] 中性硼硅玻璃是国际上公认的安全性较高的药用包装材料，这主要是因为该玻璃 中含有8-12wt%的B 203。B2O3是玻璃的形成氧化物，在硼硅酸盐玻璃中B 203以硼氧三角体 [BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构组元与硅氧四面体[SiO 4]共同组成结构网络，降低玻璃的 膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻 璃的机械性能。但中性硼酸盐玻璃在熔制的过程中，B 2O3极易挥发，一般挥发量10-15%，这 会导致玻璃的实际组成和设计组成大不相同，不易控制玻璃中B 2O3含量，从而影响玻璃的 理化性能。另外，硼挥发不仅会消耗大量的原料，降低玻璃的质量，同时极易侵蚀耐火材料， 缩短熔窑的使用寿命。因此减少硼挥发是生产优质中性硼硅玻璃和降低硼硅玻璃生产成本 的基础和前提。
[0003] 国内关于减少硼硅玻璃熔制时硼挥发的方法较少，中国专利申请CN101186437A 在全电熔窑中采用冷顶操作工艺，保证窑炉玻璃液表面覆盖0_80mm的冷料层，有效地减 少了硼挥发。专利CN201132810Y公布了一种硼硅玻璃窑炉的双层全封闭料道结构，它 在空间加热层与玻璃液料道和料道间加个液层盖板，进而有效控制了硼的挥发。专利 CN203513464U通过合理的调整全电熔硼硅玻璃熔窑的电极数量和布局，从而不仅有效阻止 加热过程中有益成分（B2O 3和碱金属氧化物）的挥发散失，而且节约了能源，降低了生产成 本。虽然通过冷顶操作、封闭料道结构和合理布置电极可以减少硼挥发，但这些方法并未从 根本上减少硼挥发。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，从调整原料、升温速率、加料温度、熔制温 度和澄清时间等角度出发提出一种减少硼挥发的方法，该方法能有效的控制中性硼硅玻璃 生产过程中硼的挥发、降低成本，从而提高经济效益。
[0005] 本专利提供了一种控制中性硼硅玻璃熔制过程中硼挥发的方法，包括将中性硼 硅玻璃原料进行熔制的步骤，其特征在于，将含硼原料以7-10°C /min的升温速率升至 1200-1400°C，保温0. 5-2h后再升温至1620-1650°C，澄清3-4h后，经退火和冷却后得到中 性硼硅玻璃。
[0006] 根据上述技术方案提供的方法，含硼原料选自硼酸、硼砂或氧化硼。
[0007] 根据上述技术方案提供的方法，按百份重量计，中性硼硅玻璃原料的组成为：SiO2 72-78 份，B2O3 8-12 份，Na2CHK2O 4-8 份，MgO+CaO+BaO+SrO 4. 0-5. 0 份，Al2O3 2-7 份。
[0008] 根据上述技术方案提供的方法，中性硼硅玻璃原料为经均匀混合的粉状配合料或 块状配合料。
[0009] 根据上述技术方案提供的方法，熔制设备为高温电炉或单元窑。
[0010] 根据上述技术方案提供的方法，退火操作是在560°c下保温0. 5h。
[0011] 发明详述：
[0012] 硼挥发与原料中的含水量密切相关，含水量越大，硼挥发率越大。若使用B203,因 该原料为块状，且价格昂贵，会增加生产成本；若使用硼酸钠，含水量过高，硼挥发率大，因 此最佳的含硼原料应为硼酸。
[0013] 在本发明的一些实施方式中，选取升温速率为7-10°C /min。升温速率低于本发明 中的速率，硼挥发严重，升温速率过快，对耐火材料和高温炉或单元窑的要求较高。
[0014] 在本发明的一些实施方式中，加料温度为1200-1400°C。加料温度低于本发明中的 温度，会导致硼挥发严重或加料时间过长以及加料温度过高，对操作要求和耐火材料的要 求较高。
[0015] 在本发明的一些实施方式中，熔制温度为1620_1650°C。熔制温度过低，玻璃液的 高温粘度过大，难成型，熔制温度过高，浪费能源，生产成本增大。
[0016] 在本发明的一些实施方式中，澄清时间为3_4h。澄清时间过短，玻璃的澄清均化尚 未完成，玻璃缺陷较多，澄清时间过长，不仅浪费能源，而且硼挥发率高。
[0017] 本发明的有益效果在于：
[0018] (1)本发明提供了一种控制中性硼硅玻璃种硼挥发的方法，所述方法不需其他特 殊设备，只需通过控制熔制时升温速率、加料温度、熔制温度和澄清时间等参数即可达到减 少硼挥发的效果，在本发明的一些实施例中，硼挥发量可以有效的控制在3. 5-9.0%范围 内。
[0019] (2)对除硼酸以外的原料的纯度没有特别的要求，可使用化学纯原料、分析纯原料 或矿物原料，由此可以降低成本。
[0020] (3)本发明属于现有中硼硅玻璃生产工艺的优化，可合理利用在实际生产中，不仅 不会对现有减少硼挥发工艺造成影响，而且会在现有技术上进一步减少硼挥发。
[0021] 除非明确地说明与此相反，否则，本发明引用的所有范围包括端值。例如，"加热至 1200-1400°C"表示温度T的范围为1200°C彡T彡1400°C。
【具体实施方式】
[0022] 以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方 式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和 改进，都属于本发明的保护范围。实施例中所用的原料均可以通过商业途径获得。
[0023] 实施例1
[0024] 以硼酸作为硼的引入原料，其它组分及具体配方如表1所示，考虑到B2O3在熔制的 过程中会存在12%左右的挥发，在实施例中在玻璃配方的基础上额外引入了 12%的氏03。 按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入150mL的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温 炉中，从室温升至1400°C，升温速率为7°C /min，并在1400°C下保温I. 5h，再从1400°C升至 1650°C，升温速率为5°C /min，最后在1650°C分2个实验组分别进行澄清3h、4h试验，随后 取出坩埚置于560°C的退火炉中，保温0. 5h，待冷却后将样品从坩埚中砸出，用玛瑙研钵将 样品研磨成200目以下的粉末，用DHF82多元素快速分析仪进行硼含量测试，计算硼挥发， 结果如表2所示。
[0025] 表1玻璃配方
[0026]
[0027] 表2实施例1硼挥发结果
【权利要求】
1. 一种控制中性硼硅玻璃熔制过程中硼挥发的方法，包括将中性硼硅玻璃原料进行 熔制的步骤，其特征在于，将含硼原料以7-10°C /min的升温速率升至1200-1400°C，保温 0. 5-2h后再升温至1620-1650°C，澄清3-4h后，经退火和冷却得中性硼硅玻璃。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硼原料为硼酸、硼砂或氧化硼。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按百份重量计，所述中性硼硅玻璃原料的 组成为：Si027 2-78 份，硼源材料 8-12 份，Na20+K20 4-8 份，MgO+CaO+BaO+SrO 4. 0-5. 0 份， Al2032-7 份。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中性硼硅玻璃原料为经均匀混合的 粉状配合料或块状配合料。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔制的设备为高温电炉或单元窑。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火操作的是在560°C下保温0. 5h。
【文档编号】C03B5/235GK104496152SQ201410728179
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】朱连英, 邓臻禄, 周争上, 洪伟强 申请人:东莞市长安东阳光铝业研发有限公司