一种适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂的制作方法

本发明属于普通平板玻璃生产过程中熔制技术领域，更具体是涉及一种适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂。

背景技术：

在普通平板玻璃生产过程中，由于硅砂、硫酸盐、碳酸盐等原料在高温分解、熔化过程中会释放co2、so2、h2o等气体大量气体，在玻璃液中形成大量气泡，气泡层几乎覆盖了普通平板玻璃窑炉中非配料覆盖区，其泡层厚度为10mm～100mm，玻璃液中气泡缺陷的存在严重影响普通平板玻璃产品合格率，成为影响生产效率重要因素。

通常，为减少玻璃液中的气泡，可以通过在玻璃原料中添加一定比例澄清剂而增加气泡半径，其原理为：澄清剂在高温下分解产生如so2、o2等气体，该气体与上述玻璃原料分解产生的气体结合，从而使气泡半径增大，以便于上浮至玻璃液的液面上；也可以通过提高玻璃液温度、降低玻璃液粘度的方式(如通过加热)来促进玻璃液中气泡排出，以此同时，玻璃液温度的升高也降低了玻璃液的表面张力，促进漂浮在玻璃液表面的泡沫层的破裂。

但是，澄清剂的使用虽然可以促进大量气泡泡径增加上浮到玻璃液表面，但是由于玻璃液本身的表面张力没有变化，所以除少数直径特别大的气泡上浮到玻璃液表面后会破裂，大部分气泡上浮到玻璃液表面后会聚集在一起，层叠堆积成泡沫层，泡沫层的存在一方面阻止玻璃液中气泡上浮的效率，另一方面会在玻璃液与窑炉上部燃烧加热火焰之间形成一层反射、隔热层，影响玻璃液对热量的吸收。而通过不断对玻璃液加热来促进气泡排出和破裂，一方面由于泡沫层存在会影响加热效率，另一方面，除玻璃液表面张力外，受制于气泡的泡径大小、泡壁厚薄的差异，要想保证玻璃液表面所有气泡的破裂，玻璃液温度要加热到很高，势必要消耗大量的能源，同时长时间的超高温也会影响普通平板玻璃窑炉的整体寿命。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂，减薄气泡壁并促进气泡破裂，不需要提高普通平板玻璃窑炉的最高温度，提高玻璃液的排泡效率，减少普通平板玻璃气泡缺陷的影响。

一种适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂，包括主体成分和溶剂成分，所述主体成分包括破泡剂含钛化合物。

按上述方案，所述主体成分还包括泡壁减薄剂硫酸钠和/或硫酸钙。

按上述方案，所述主体成分还包括溶剂燃烧效率优化剂戊二铁。

进一步优选地，所述主体成分由破泡剂含钛化合物、泡壁减薄剂硫酸钠和/或硫酸钙、溶剂燃烧效率优化剂戊二铁组成。

更进一步地，所述复合消泡剂的主体成分中满足破泡剂的质量百分比不低于80％，优选不低于90％。

更进一步地，所述复合消泡剂的主体成分中满足泡壁减薄剂的质量百分比不高于10％，优选不高于5％。

更进一步地，所述复合消泡剂的主体成分中满足溶剂燃烧效率优化剂的质量百分比不高于10％，优选不高于5％。

按上述方案，所述溶剂成分的闪点≥38℃，其主体成分溶于溶剂成分或以固体颗粒状态悬浮于溶剂成分之中。优选地，所述溶剂成分为柴油、航空煤油、重油等油类中的一种或几种按任意比例混合物。

按上述方案，所述的破泡剂含钛化合物主要为钛酸四丁脂(c16h36o4ti)、二氧化钛等中的一种或几种按任意比例的混合物，其主要作用能减小气泡壁局部表面张力，加速破泡。

按上述方案，所述的泡壁减薄剂主要为硫酸钠和硫酸钙等，其主要能使气泡壁上产生新的小气泡以达到减薄气泡壁，使气泡变的容易破灭。

按上述方案，所述的溶剂燃烧效率优化剂主要为二茂铁(fe(c5h5)2)，其主要作用提高溶剂成分的燃烧效率，同时也可以优化消泡剂主体成分与溶剂成分的使用安全性，并保证普通平板玻璃产品fe2o3≤2000ppm的要求。

按上述方案，所述复合消泡剂的主体成分中的粉体原料，其粒径必须满足100目筛全通过，优选130目筛全通过。

所述的一种普通平板玻璃生产用复合消泡剂，特征在于，复合消泡剂的主体成分与溶剂成分的比例只与所生产的普通平板玻璃产品化学组成有关，而与窑炉的加热方式无关；

按上述方案，所述复合消泡剂主体成分和溶剂的质量比为1:2-25，优选为1:9-23。

本发明所述复合消泡剂主要适用的普通平板玻璃产品，其代表性组分及其质量百分含量：sio270-73wt％，al2o30.5-3wt％，cao+mgo+bao+sro9-13wt％，na2o+k2o+li2o13-16wt％，fe2o3≤2000ppm。

本发明所述复合消泡剂适用于普通平板玻璃生产，其日使用量不高于玻璃日熔化量的0.15wt％，使用温度不低于1200℃。

本发明的主要技术构思：本发明主要针对普通平板玻璃产品相比特种玻璃而言产能大，易熔化、对铁元素的控制比较宽泛的特点，开发一种适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂，能高效消除熔化过程中漂浮在窑炉玻璃液表面的气泡层，同时又不能对普通平板玻璃产品性能产生任何不好影响。

在普通平板玻璃窑炉内高达1600℃以上的高温状态下，钛酸四丁脂(c16h36o4ti)发生氧化燃烧反应后形成高温tio2超细微粒(如破泡剂直接使用二氧化钛tio2则直接随溶剂喷入，直接得到tio2超细微粒)飘落在窑内气泡层的泡壁上，由于tio2中ti-o键的极性较大，表面吸附的窑内高温空间气态水并使其极化发生解离，即h-oh解离出羟基-oh，解离出的羟基-oh进入形成气泡壁的玻璃液中，降低该区的粘度和表面张力，这种相应达到一定程度时，气泡就发生破裂；

同时，在平台普通平板玻璃过程中，泡壁减薄剂硫酸钠、硫酸钙被喷入到玻璃液气泡层，在高温条件下，在气泡壁上发生分解反应，caso4分解为cao、so3、o2，na2so4分解为na2o、so3、o2，细小微量的cao和na2o进入到玻璃液中，并对玻璃产品性能没有任何影响，而o2、so3在玻璃液气泡壁上产生许多新的小气泡以达到减薄气泡壁的作用，使同条件下气泡壁变的容易破裂；

另外，因本发明的复合消泡剂中的溶剂为常规燃料成分，因戊二铁能提高燃料燃烧效率，减少燃烧后烟气量，所以在消泡剂中引入一定量的戊二铁，但同时考虑到戊二铁最终以氧化铁或氧化亚铁的形式进入玻璃液中，对普通平板玻璃产品的透过率指标有一定影响，但对透过率要求较宽泛的普通平板玻璃产品，如防紫外线玻璃、建筑用玻璃、汽车用玻璃等，戊二铁的引入量可以适当增加；对于用于光伏电池的普通平板玻璃，因其对可见光透过率要求较高，产品中的fe2o3≤150ppm，则要严格控制戊二铁的引入量。

通过上述原理，本发明开发出了适合普通平板玻璃生产用的复合消泡剂，达到不需要提高普通平板玻璃生产窑炉的最高温度，而能够加速窑炉不同温度区域内玻璃液表面气泡层的破裂，基本消除了泡沫层，显著提高了普通平板玻璃生产合格率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明开发了一种能够在普通平板玻璃生产过程中能够促进玻璃液表面气泡层破裂的复合消泡剂，通过在漂浮的玻璃液气泡壁上产生新的小气泡以达到减薄气泡壁的作用，同时通过减小气泡壁局部粘度和表面张力，促进气泡破裂，以达到不需要提高普通平板玻璃窑炉的最高温度，而能够加速窑炉不同温度区域内玻璃液表面气泡层的破裂，以此提高玻璃液的排泡效率，减少普通平板玻璃气泡缺陷的影响。

第二，本发明所述复合消泡剂引入的化学组成不会在普通平板玻璃产品理化性能产生任何不较好影响，而窑炉加热方式(如纯电助熔加热、电助熔与纯氧复合加热、纯氧加热、空气助熔加热、富氧助燃加热)对生产普通平板玻璃产品影响很小。

附图说明

图1为普通平板玻璃的熔样装置示意图，其中，1-熔样炉，2-铂金碗，3-玻璃熔样，4-熔样碗支撑台，5-复合消泡剂喷入管，6-电加热棒。

图2为普通平板玻璃熔样气泡较差的参考标准样品。

图3为普通平板玻璃熔样气泡中等的参考标准样品。

图4为普通平板玻璃熔样气泡较好的参考标准样品。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，所用的普通平板玻璃化学组成为性组分：sio272.0wt％，al2o31.0wt％，cao8.5wt％，mgo3.8wt％，na2o13.5wt％，k2o0.5wt％，fe2o31000ppm。因混合重油等需要对其加温以降低其粘度、增加流动性，同时需要对管路进行处理，所以实施例中使用的溶剂成分采用航空煤油为代表性示例。

实施例1-28

一种适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂，均包括主体成分和溶剂成分，各具体组成以及消泡效果、熔样的温度工艺制度中的起始温度和目标温度点中如表1所示。

为确认本发明所述复合消泡剂对普通平板玻璃消泡效果的影响，针对同一配方下的不同普通平板玻璃熔样，在同样的条件将各实施例的复合发泡剂微量缓慢持续的注入到专用熔样炉中，经过相同的冷却工艺，降温到室温，观察熔样最后的气泡残余量。具体过程如下：

(1)普通平板玻璃的原料种类及用量为：普通硅砂300克，长石粉3.6克，纯碱93.0克，石灰石粉18.2克，白云石粉79.4克，芒硝4.8克；碳粉0.14克；复合消泡剂使用量为750毫克(采用原料重量的0.15wt％)；

(2)熔样的温度工艺制度为：第一步，将熔样炉升高到1200℃，在此温度下放入步骤(1)所述各备用原料；第二步，以100℃/小时升温速度加温到起始温度点1300℃；第三步，到1300℃后，将350毫克复合消泡剂用空气雾化后连续通入；第四步，继续以100℃/小时升温速度加温到目标温度点，将剩余250毫克复合消泡剂用空气雾化后通入，并保温半小时；第五步，以100℃/小时降温速度降温到1300℃；第六步，到达1300℃后，继续快速降温至常温，降温速度以不损坏设备情况下的最快速度；第七步，冷却到常温后，取出样品，观察样品中气泡状况，并与图2-4所述参考标准样品比较，确定消泡效果。

表1

由上述实施例以及表1数据可知：

首先，使用本发明所述的复合消泡剂，对于普通平板玻璃生产，能取得较好的消泡效果。其中，复合消泡剂中破泡剂占主体成分质量比为98％，泡壁减薄剂占破泡剂质量比为2％时，可以降低脱泡的目标温度点5℃。

而且，本发明所述适用于普通平板玻璃生产的复合消泡剂中，对主体成分而言，破泡剂的所占比例越大，消泡效果越较好，如上面数据所示，破泡剂钛酸正丁酯和氧化钛所占主体成分比例由100％降低到91％时，消泡效果的整体趋势是相对变差的；在破泡剂钛酸正丁酯和氧化钛所占主体成分比例大于94％的条件下，复合消泡剂中主体成分与溶剂成分质量比对消泡效果影响不明显；当破泡剂钛酸正丁酯和氧化钛所占主体成分比例低于94％时，主体成分与溶剂成分质量比越大，消泡效果相对越好。尤其是，主体成分与溶剂成分质量比为1：5或1：10时，即使破泡剂降低到91％，也能得到中等程度的脱泡效果，而中等程度的消泡效果，对于实际大规模的生产，也是可以接受的。

另外，复合消泡剂中泡壁减薄剂硫酸钙和硫酸钠在主体成分中的质量比不高于5％，能充分优化消泡效果；继续增加其在主体成分中的质量比，会降低破泡剂在主体成分中的质量比，所以消泡效果成降低趋势。而复合消泡剂中促进溶剂燃烧效率的戊二铁，对消泡效果没有明显的促进作用，其质量比的增加，会导致破泡剂和泡壁减薄剂在消泡剂主体成分中质量比的降低，影响消泡效果；在实际普通平板玻璃生产中，考虑到复合消泡剂中的溶剂成分使用量较大，燃烧效率也是影响消泡效果的一个因素，所以对玻璃的透过率和颜色要求相对宽松的建筑用普通平板玻璃、汽车用普通平板玻璃和防紫外普通平板玻璃，依然会引入一定比例的戊二铁；而对玻璃的透过率和颜色要求严格的普通超白普通平板玻璃(fe2o3≤150ppm)，戊二铁的引入量严格控制。

实际应用：对实际普通平板玻璃生产而言，只要能达到使用复合消泡剂比不使用复合消泡剂消泡效果更好，即为有效的组合。基于上述数据的基础上，在某公司800吨/天的非换向窑炉普通平板玻璃浮法生产线进行了试生产，生产过程中玻璃液目标温度的最高值为1498℃，所用的复合消泡剂组成和消泡效果如表2所示，可知：该生产线在使用复合消泡前的气泡数平均为1200个/小时，通入复合消泡剂后，气泡数降低到平均为500个/小时，效果明显。

表2

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。