用氦气泡澄清玻璃熔体制造技术

通过以预定流速和位置加入直径为约０．５厘米－约３厘米的氦气泡（６）从玻璃熔体中除去气泡（玻璃熔体中的大气泡）和气泡（玻璃熔体中的小气泡）以有效地制备基本不含气泡的制品的方法。

Fining glass melts with helium bubbles

According to a predetermined position velocity and diameter of helium bubbles add about 0.5 cm to about 3 cm (6) to remove the bubbles from the glass melt (glass melt in a large bubble) and bubbles (glass melt bubbles) method to effectively prepare basic products without air bubbles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从玻璃熔体中除去由各种气体如SO2、O2、H2O、CO2和N2组成的气泡的方法，该方法通过以预定的流速并在预定的位置上经由玻璃熔体进料直径为约0.5厘米-约4厘米的氦气泡以有效制备基本无气泡的玻璃制品。
技术介绍
玻璃是通过将待熔化的原料放入玻璃熔炉中制成的。附图说明图1显示了典型容器玻璃熔炉的剖面图。固体配料(形成玻璃的原料)进入玻璃熔炉“熔化器”部分的进料端并随着配料向熔炉的热点或拱起区(spring zone)移动而变成液态(玻璃熔体)。组成配料的原料根据待制备玻璃种类的不同而发生成分和物理性能的变化。配料材料一般包括砂、碱灰、石灰石和含有玻璃形成和改性用氧化物(例如SiO2、B2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O和PbO)、碎玻璃(即回收的玻璃)、氧化剂(硝酸盐和硫酸盐)和澄清剂(例如NaSO4、碳、As2O5和SbO5)的其它矿物。对于高价值玻璃，随着液态玻璃由热点向熔炉的卸料端移动，必须使其变得基本不含气泡和均质。根据玻璃成分调节热点的温度以确保发生所需的化学反应产生澄清气体(例如O2和SO2)并形成小气泡以及使它们向玻璃浴表面飘浮。熔融的玻璃离开热点向将熔化部分和澄清部分隔开的炉截面积变小的喉部移动。在澄清器中，玻璃缓慢冷却，在缓慢冷却过程中，残留小气泡(例如直径为200微米或更小)中的气体被吸收到熔体中。熔炉采用氧-燃料(为使天然气或燃料油燃烧，用氧气代替空气)来代替空气与燃料的燃烧，将减少对环境有害的排放物，但会产生炉内气氛中水分增加的工艺问题。现有技术讨论了熔炉气氛中水浓度提高的氧-燃料炉的优缺点。熔炉气氛中水分的增加提高了熔体中水的浓度。附加的水会降低澄清熔体所需的硫酸盐的量。然而，更高浓度的水会造成发泡、变色和下游的工艺问题。通常将硫酸钠用作钠钙-硅酸盐玻璃的澄清剂。硫酸钠分解为二氧化硫、氧气和氧化钠。分解速率和熔体中最终的平衡取决于玻璃熔体的化学反应和温度。二氧化硫和氧气是在整个熔体中扩散并在熔体澄清过程中使其它气泡长大的需要的气体。同时，溶解在玻璃熔体中的其它气体因为其它气体在气泡中的浓度被澄清气体稀释而扩散到长大的气泡中。这一现象称作溶解气体的“去除(stripping)”并在熔体的气体再吸收能力中起重要作用，或者称作玻璃熔体冷却时小残留气泡的“澄清”。而且，二氧化硫和氧气的量会影响玻璃的氧化-还原状态(通常描述为熔体中Fe2+/Fe3+的比率)。改变氧化-还原状态会改变玻璃产品的颜色。硫酸钠或其它澄清气体的分解可通过提高温度而得到促进。浮法玻璃和TV玻璃熔炉通过在熔炉中具有“拱起区”(熔化器中温度最高的位置)或“热点”来实现这一点。拱起区的玻璃熔体温度通常可达到1450-1550℃。温度的升高将通过降低熔体粘度和增加二氧化硫和氧气的量而改善玻璃澄清的效果。然而，升高温度需要向熔炉中输入额外的能量并会加速熔炉耐火材料损蚀的速度。根据玻璃的种类还可以采用其它的澄清剂或澄清添加剂如碳、五氧化二砷、氧化锑，并控制玻璃的氧化-还原(即还原作用/氧化作用)状态。然而，碳会对餐具用玻璃的外观产生使玻璃的亮度和颜色变暗的负面影响，砷和锑会造成环境排放问题。通过增加熔体停留时间也可以减少配料澄清剂的量。增加停留时间使气泡经由熔体升至熔炉气氛中。增加停留时间将成比例地降低熔炉的作业速度。通常需要澄清剂，然而，过量的澄清剂会造成其它的产品质量间题和/或对环境有负面影响。美国专利No.3,622,296公开了通过在一种气氛中熔化玻璃组合物来澄清玻璃的方法，所述气氛中基本不含氦气，将氦气通入熔融的玻璃中，这样氦气经由玻璃扩散并进入气泡(seeds)(小气泡)中，由此，气泡膨胀，使膨胀的气泡经由熔融的玻璃上升并在表面处除去。美国专利No.3,960,532公开了一种方法，藉该方法，在熔融制备玻璃过程中，通过使蒸汽经由融熔玻璃床猛烈地发泡来实现碱金属硅酸盐玻璃的生产。这样的实践采用较少的燃料产生出较高生产率，产品水玻璃更易于溶解并形成洁净度更高的水玻璃溶液。本专利技术的目的是提供从玻璃中除去由各种气体如SO2、O2、H2O、CO2和N2组成的气泡的方法。用作消费产品如餐具、TV平板、平面屏幕LCD玻璃、高质量容器和窗玻璃的玻璃必须有效地除去气泡。通过降低由于CO2和N2气泡而产生的废品玻璃的百分数，经由降低硫酸盐、锑和砷澄清剂来减少熔炉排放以及提高熔炉生产率，氦气发泡使玻璃生产商获益。本专利技术的另一个目的是提供从玻璃熔体中除去气泡的方法，该方法通过在玻璃浴中经由喷嘴阵列注入直径为约0.5-约4cm，相隔几厘米的小氦气泡来实现。氦气从氦气泡中扩散到熔体中然后扩散到玻璃熔体中的其它气体泡中并迅速使这些气泡的尺寸变大，这些气泡迅速地上升到玻璃熔体表面。随着氦气扩散到氦气泡外，可溶性熔体气体扩散到氦气泡内并从玻璃去除。该去除作用降低了熔体气体的浓度并在进一步的工艺步骤中降低了气泡形成的概率。专利技术概述本专利技术涉及澄清玻璃熔体的方法，包括以下步骤将玻璃基原料进料到熔炉中并充分加热所述原料以形成玻璃熔体；在熔炉内的一个区域将直径为约0.5厘米-约4厘米，优选约1-2厘米的氦气泡进料到玻璃熔体中，在所述区域中玻璃熔体温度约达到其最高水平并优选在该温度达到其最高水平前将所述氦气泡进料到所述区域中；在玻璃熔体中将氦气泡保持足够的时间使氦气从氦气泡中扩散到熔体中并向玻璃熔体中的其它气泡扩散以产生直径大于约0.1厘米的较大气泡，使所述较大气泡上升然后通过浮力从玻璃熔体表面排出，同时从玻璃熔体中去除其它溶解气体，从而在澄清步骤中使较小的可溶性气泡(例如小于约300微米)吸收在玻璃熔体中；和冷却玻璃熔体以产生出每立方米玻璃优选具有少于约5个气泡(seeds)(玻璃中的小气泡)的玻璃制品。每立方米5个气泡表示一些玻璃的质量量度，其它玻璃的量度为每立方米玻璃一个气泡，平板显示器中必须无气泡。优选地，在选自活性澄清反应之前、之后和之前与之后的时间段内，将氦气泡进料到玻璃熔体中并经由所述喷嘴在熔炉底部的主要(优选全部)宽度内均匀分布。优选地，向玻璃熔体中进料氦气泡的速率应为约20-约250泡/分钟，更优选约50-约150泡/分钟，最优选约60-约100泡/分钟/1mTPD(公吨/天)玻璃作业速度。优选经由两个或更多个间隔为约1cm-约10cm的管道将氦气均匀地进料到所述熔炉中，更优选为约3cm-约7cm。优选在一次澄清区之前或之内溶解氦气处于约50％饱和度-约90％饱和度。在约1000℃-约1650℃加热原料(配料)，优选约1300℃-约1550℃以形成玻璃熔体。在最终的玻璃制品中，优选每立方米玻璃中的气泡少于3个，更优选每立方米少于1个。附图简述图1简要表示带有玻璃温度和流动分布的玻璃熔炉，其中图1a是玻璃熔炉的侧视简图，图1b是熔炉的温度曲线。图2是测试用实验坩埚的侧视简图。图3简要表示了带有氦气发泡机部分的浮法玻璃熔炉，其中图3a是熔炉的顶视简图，图3b是熔炉发泡机部分的局部顶视简图。图4是基于初始直径为300微米且初始含有100％CO2的单个气泡数学模拟的含硫酸盐钠钙玻璃熔体澄清过程中气泡生长对时间的曲线。图5是基于初始直径为300微米的单个气泡的数学模拟的小气泡尺寸再吸收对时间的曲线。根据本专利技术，除本文档来自技高网...

【技术保护点】
澄清玻璃熔体的方法，包括如下步骤：（ａ）将形成玻璃的原料进料到熔炉中并充分加热所述原料以形成玻璃熔体；（ｂ）将直径为约０．５厘米－约４厘米的氦气泡进料到玻璃熔体中；（ｃ）在玻璃熔体中将氦气泡保持足够的时间使氦气从氦气 泡中扩散到玻璃熔体中并向玻璃熔体中的其它气泡扩散以产生较大的气泡，所述较大的气泡具有使它们通过浮力上升然后从玻璃熔体表面排出的尺寸，去除玻璃熔体中溶解的气体，并在冷却过程中使较小的可溶性气泡吸收在玻璃熔体中；和（ｄ）冷却玻璃熔体以产 生玻璃制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H科巴亚施，SE杰恩斯，RGC比尔肯斯，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]