一种无碱玻璃球及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玻璃球，具体涉及一种无碱玻璃球及其生产工艺，属于玻璃材料
技术领域。
【背景技术】
[0002] 无碱玻璃是国际上普遍采用的纤维玻璃成分，属于硼硅酸盐体系玻璃，在玻璃熔 制性能上它属于难熔玻璃，对玻璃纤维成型而言，它又要求达到准光学玻璃的质量水平，因 此无碱球生产难度比中碱球大得多。而玻璃球化学成份基本上决定了玻璃纤维及其制品的 物理化学性能和工艺性质，同时，很大程度上也决定了玻璃球及玻璃纤维的成分。
[0003] 无碱玻璃球作为玻璃纤维的中间产品，其化学成分配比不合理及生产工艺不到 位，都无法保证玻璃球的质量，而质量不佳的玻璃球生产很容易出现在坩埚内二次熔化时 杂质多，拉丝断头飞丝重，拉出的丝电绝缘性能、单丝强度都达不到质量要求等问题。现有 技术中有单纯为追求拉丝产量，使丝均匀易拉而调整无碱球配方中的Si0 2、Al2O3走下线和 CaO走上线；也有为了降低玻璃球生产成本而调整配方中的MgO和B2O3含量，但是若成分控 制不严，容易出现Si0 2、A1203、CaO、MgO、B2O3含量超标，降低纤维性能的问题。
[0004] 无碱玻璃球是高能耗低利润产品，因此，配伍出在保证纤维性能的同时降低生产 成本低至关重要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了化学稳定性、热稳定性和 机械强度好且成本低的无碱玻璃球。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种无碱玻璃球，所述玻璃球的组成 原料及其质量百分数为：砂岩：2. 05-2. 45%，石灰石：18. 8-19. 40%，碎玻璃：8. 5-10. 5%， 硼镁石：15.2-16. 3%，硼酸：3.0-3. 3%，萤石：L 52-L 56%，复合澄清剂：0.45-0. 55%，余 量为叶腊石。
[0007] 玻璃球原料的质量及其化学成分是生产优质无碱玻璃球的关键因素，通过科学地 配伍玻璃球原料，可改善玻璃球的机械性能、化学性能、光学性能以及热性质，全面提高玻 璃球的质量。本发明选用了 8. 5-10. 5%的碎玻璃，既能有效降低熔化温度、降低能耗，又能 节约原材料，减少资源浪费，降低生产成本。且本发明采用复合澄清剂，与现有技术中使用 白砒做澄清剂相比，在安全环保的同时进一步降低了生产成本，且本发明大大降低了硼镁 石、硼酸、叶腊石的质量。
[0008] 其中，叶腊石主要引入玻璃种的SiOjP Al 203, 5102是构成玻璃骨架的主要成分， 能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机 械强度和粘度等。含量过低，玻璃的各种性能会下降，含量过高，原料难以熔化。
[0009] 石灰石的主要成分是CaO,是玻璃网络外体氧化物，可增加玻璃球的化学稳定性和 机械强度，但含量较高时，玻璃的结晶倾向会增大，且玻璃易变脆，影响玻璃球质量，因此， 本发明中将石灰石的含量控制在一般不超过18. 8-19. 40%。
[0010] 本发明中的MgO主要来自硼镁石，少量来自石灰石，适量MgO的存在，能提高玻璃 的化学稳定性、热稳定性和机械强度，并降低玻璃的结晶倾向，且对玻璃液的粘度具有一定 作用，在含有一定MgO时，随着温度的升高，玻璃液的粘度先降低，再升高，接着降低，因此 玻璃球中MgO的含量不宜太大。
[0011] 氧化铁是砂岩、叶腊石、石灰石、硼镁石、萤石中含有的杂质，它的存在形式有FeO 和Fe2O3两种，FeO会使玻璃呈青绿色，Fe2O3会使玻璃呈黄绿色，低价铁的着色能力大约为 高价铁着色能力的10倍。不管是高价铁还是低价铁都会降低玻璃的透明度，所以玻璃中含 铁量增加会降低透明度和光泽度，影响玻璃的质量。
[0012] 硼酸既可作为助熔剂又是网络形成体，主要引入B2O3。在本发明低钠高铝的无碱 玻璃球中，硼酸中的B 2O3可降低粘度、控制热膨胀、阻止失透、提高化学稳定性、提高抗机械 冲击和热冲击能力，改善玻璃的耐热性和透明性，缩短熔融时间。
[0013] 本发明无碱玻璃球通过各组成成分及其含量产生的协同作用，在提高玻璃球质量 的同时降低了生产成本。
[0014] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述复合澄清剂为三氧化二锑粉和白砒按质量 比80-95% :5-20%配合使用。生产无碱使用的澄清剂应同时具有澄清及脱色作用。现有 技术中一般采用白砒与硝铵作联合澄清剂引入玻璃液中，加速玻璃液澄清时气体的排放过 程，以提高玻璃球二次冒泡温度，但白砒是剧毒物质，应尽量避免使用或少量使用。本发明 经不断试验发现，采用高纯三氧化二锑粉与白砒按质量比80-95% :5-20%复配使用时，取 得的效果最佳，可以显著提高玻璃球的透明度。
[0015] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述砂岩的粒径为0. 75mm-〇. 90mm，其化学成分 及质量百分比为：Fe203:0. 05-0. 20%，Al 203:0· 02-2. 0%，余量为 Si02。
[0016] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述石灰石的粒径为50mm-150mm。
[0017] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述碎玻璃为无色碎玻璃。
[0018] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述硼镁石为在580-600°C下煅烧10_15min的 硼镁石。
[0019] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述硼镁石的粒径为30mm-80mm，其化学成分及 质量百分比为：MgO :14-16%，Fe203:0. 〇2_0· 25%，K2O :0· 〇2_0· 2%，余量为 BA。
[0020] 在上述无碱玻璃球中，作为优选，所述叶腊石的粒径为80mm-180mm，其化学成分 及质量百分比为：Α1 203:21· 5-23. 0 %，CaO :0· 59-0. 62 %，MgO :0· 15-0. 18 %，Na 20+K20 : 0. 42-0. 54%，Fe203:0. 22-0. 25%，余量为SiO2。叶腊石化学成分中Fe2O3含量要严加控 制，Fe 2O3含量过高引起玻璃球总铁中FeO高，玻璃熔制时透热性能下降，玻璃球颜色加 深，拉丝作用不稳定，严重时会造成铂电极中毒，因此，本发明将叶腊石中的Fe 2O3控制在 0· 22-0. 25 % 〇
[0021] 本发明的另一个目的在于提供一种如上述无碱玻璃球的生产工艺，所述生产工艺 包括如下步骤：
[0022] S1、配料：称取如上述无碱玻璃球的原料，将除碎玻璃外的原料投入混料机制成配 合料；
[0023] S2、熔化：将上述配合料与碎玻璃一起投入玻璃熔炉，在1450-1490°C下熔化8-10 小时，得澄清的玻璃液，其中，玻璃熔炉的燃料为天然气，采用机械鼓风；
[0024] S3、成型：将上述玻璃液倒入制球机中进行成型加工；
[0025] S4、退火：利用冷却保温系统进行退火处理，获得无碱玻璃球成品。
[0026] 无碱玻璃球的生产工艺中，除了原料很重要外，燃料也很重要。现有技术中有用落 地油作燃料，但是落地油中含灰分〇. 3%，灰分又含三氧化二铁10%。同时因油中水份过 大，造成油压不稳，火焰时长时短，料色一直不稳定，脱色剂必须频繁调整，给生产带来很大 麻烦。经不断试验发现，在本发明无碱玻璃球的生产工艺中采用天然气作燃料，不仅可以减 少对玻璃液的污染，还可以使料色一直比较稳定。且，在生产无碱玻璃球时，把助燃风量开 到最大，使之呈强氧化性，避免了天然气煤气炉气氛波动大且还原性强的缺陷，使料色效果 纯正稳定。若自然进风或者风量小时，玻璃熔炉中气氛波动大且易呈还原性，将使玻璃中的 S02、SO3还原为硫化物，然后又与原料中的铁及硒作用生成硫化铁及硫硒化合物，从而降低 玻璃球的白度。且一部分氧化亚铁没有转换成Fe 2O3，使玻璃熔炉中氧化气氛不足。
[0027] 在