用于在含有硫酸和氢氟酸的抛光浴中抛光玻璃制品时减少和控制形成的六氟硅酸根的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在含有硫酸和氢氟酸的抛光浴中抛光玻璃制品时减少和控制形成的六氟硅酸根离子的方法，其中将大量的氟化钾、硫酸钾、氟化钠、硫酸钠、或硫酸铝加入抛光浴或硫酸冲洗浴中，从而避免氟离子浓度降低到最佳操作范围以下。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Method for reducing and controlling formation of six fluosilicate in polishing glass products in a polishing bath containing sulfuric acid and hydrofluoric acid

The present invention relates to a method for polishing the polishing bath containing sulphuric acid and hydrofluoric acid in the glass products to reduce and control the formation of six fluorine silicate ions, which will be a large number of potassium fluoride, potassium sulfate, sodium fluoride, sodium sulfate, aluminum sulfate or adding polishing bath or wash sulfuric acid bath, so as to avoid fluoride concentration reduced to the optimal operating range below.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在含有硫酸和氢氟酸的抛光浴中抛光玻璃制品时减少和控制形成的六氟硅酸根离子的方法，其中将一定量的氟化钾、硫酸钾、氟化钠、硫酸钠、或硫酸铝加入抛光浴或硫酸冲洗浴中，从而避免氟离子浓度降低到最佳工作范围以下。
技术介绍
已知，利用含有硫酸和氢氟酸的抛光浴通过化学方法抛光玻璃制品。由于在酸抛光期间发生与玻璃组分的反应，因此在该玻璃的表面上形成一层盐，该盐层基本上由包含在这些玻璃中的阳离子的硫酸盐、氟化物、和氟硅酸盐组成。然后，该盐层必须通过冲洗过程被除去，以便其不妨碍其余的抛光过程。通常将玻璃浸渍在含有约45-60％硫酸和2.5-5％氢氟酸的酸抛光浴中，然后将形成在表面上的盐层洗刷掉，该表面为在水浴、或优选在硫酸冲洗浴中玻璃的打磨表面和抛光表面。由于例如经过研磨的表面在抛光过程的开始时通常非常粗糙，因此最初必须将在抛光浴中浸渍时间选择地非常短，如5-15秒范围内，其在各清洗操作中后续的盐层冲洗掉之后，可将浸渍时间延长。因此，需要将在抛光浴和冲洗浴中的大量交替处理用于玻璃制品的全面抛光操作，其影响该过程的效率。这些抛光过程的经济效益还由于高的酸消耗、尤其是高的氢氟酸的消耗，以及由于低的去除速度(即在抛光浴必须进行更新或再生之前抛光浴的长的抛光时间、以及不足的操作能力)而被削减。从EP 0 106 301可知，向抛光浴加入比氢氟酸表现出更强酸性的诸如酒石酸这样的非氧化酸，以提高抛光过程的效益。具体而言，这可以通过抑制相应酸的电离使在抛光浴中氟离子和可选的硫酸根离子的浓度保持较低来进行。可以在一定程度上减少氢氟酸的电离，而保持HF的浓度，使得在抛光浴中玻璃的可能停留时间加倍增至三倍。例如，若代替酒石酸而选择了草酸来控制HF离子浓度，不仅可以控制HF离子浓度而且也可以控制硫酸根离子的浓度，这是由于草酸的电离常数高于硫酸的第二级电离常数。由于这个原因，在抛光各种玻璃组合物时限定了草酸的使用范围。例如，由于困难和耗时的分析检测而致不可能使用磷酸以及其它比氢氟酸更强的解离酸。在抛光过程中，通过玻璃表面的溶解形成大量的四氟化硅(SiF4)，由于存在过量的氢氟酸而首先将其在抛光浴中溶解为六氟硅酸(H2SiF6)，并且通过包含在玻璃中的碱金属(钾7-13％和钠3-5％)的同步转化过程被同时沉淀为少量的六氟硅酸钾(K2SiF6)或六氟硅酸钠(Na2SiF6)。过量的四氟化硅通过六氟硅酸的生成而将氢氟酸从抛光浴中除去，并且溶解在抛光浴和冲洗浴中，在多个抛光循环过程中在这些浴中富集。由于六氟硅酸比氢氟酸更容易电离，因此在这些浴的长期使用期间使氟离子的比率下降，以致不再发生对玻璃表面的均匀化学浸蚀。由于氢氟酸的比率不再提高，因此转换的过程中抛光速度将大幅度下降。由于在最近几年里已经生产出越来越多的含锌铅晶质玻璃，因此人们已经注意到抛光速度被明显减低。因为六氟硅酸锌在浴中是高度可溶的，六氟硅酸根离子的比率随着溶解在浴中锌的比率同时增高。这导致了氟离子比率的下降，从而也降低了抛光速度。在其它方面，六氟硅酸根离子的浓度很大程度上取决于表面积与抛光浴体积的比率、排气速度、以及在抛光浴之上的减压。在大约8小时的操作时间后，通常由于盐及六氟硅酸盐的浓度高，所以根据现有技术的抛光过程必须停止，这样在冷却后将在抛光浴温度下尚未沉淀的六氟硅酸钾或六氟硅酸钠分离出来。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于在含有硫酸和氢氟酸的抛光浴中抛光玻璃制品时减少和控制形成的六氟硅酸根离子的方法，其表现出高的脱除速度，同时延长了抛光浴的工作期。本专利技术的又一目的在于提高抛光浴和硫酸冲洗浴的效率，同时尽可能地保持少的硫酸和氢氟酸的消耗以及特殊的清洗措施。具体而言，根据本专利技术的方法也应当适用于含有锌或镁的玻璃的抛光。根据本专利技术该目的是这样实现的，将氟化钾或氟化钠、和/或硫酸钾或硫酸钠、或硫酸铝加入抛光浴和/或硫酸冲洗浴中。通过加入这些盐，将在抛光过程期间形成的六氟硅酸或六氟硅酸锌进行沉淀，或者通过有目的的沉淀使其浓度保持恒定。本专利技术是基于以下发现完成的以不受控方式增加的溶解的六氟硅酸或/和溶解的六氟硅酸锌是氢氟酸的电离不受控地减小以及氟离子不能保持在最佳浓度范围内的原因，使其中不再存在形成氟化物的溶解性。这个现象表现在该过程中的反应速度的减小。在工艺转换期间发生六氟硅酸盐的增加无法控制，并且由此只有不断延长抛光时间和每批另外加入氢氟酸直至转换结束。至今，仅已知含有钾的玻璃比较容易进行抛光，利用刚刚制备好的抛光浴进行抛光过程约17分钟，此后利用完全使用过的抛光浴中则整个过程需要45到55分钟。在锌被用于玻璃组分之前，可以通过抛光装置的空间设计，浴容积与表面积的比率、玻璃在抛光浴和冲洗中的移动、选定的温度以及废气量和在浴表面上的减压来调节四氟化硅的蒸发与溶解的六氟硅酸盐的蒸发间的平衡。另外，根据改进措施，保持相同的排放性能的同时使每批的装载量大小几乎加倍。由于六氟硅酸的电离大于氢氟酸的电离，因此氟离子浓度随着六氟硅酸根离子浓度增加而降低，这样尤其氟离子对打磨过的表面的均匀浸蚀不再有可能进行。生成的不溶性盐化合物也会对打磨面产生破坏。因为锌离子比率的增加，所以六氟硅酸根离子浓度的增加阻碍了利用酒石酸对氟离子的控制以及对玻璃的浸蚀，这样其使该控制变得不可能发生。工业上主要使用两种类型的抛光机或抛光装置，即，密闭的滚筒工艺和敞开的罐浸渍工艺。由于封闭的滚筒机器中具有更高比率的溶解的六氟硅酸，即使玻璃组合物中没有锌，也无法利用酒石酸控制抛光过程。根据本专利技术的解决方案，在抛光过程中产生的四氟化硅与大量的氢氟酸生成的六氟硅酸，通过加入金属氟化物或金属硫酸盐沉淀析出，从而持续地或周期性地将其从溶液中脱除。原则上，以下这样的金属盐适合于本专利技术的方法，以金属六氟硅酸盐的形式难溶于抛光浴和/或硫酸冲洗浴中，即产生沉淀。这样的金属盐包括氟化钾、硫酸钾、氟化钠、硫酸钠、和硫酸铝。也可以使用不同金属盐的混合物。必须确保六氟硅酸的浓度充分地减小，以便可选使用的酒石酸的控制作用不受妨碍。根据本专利技术的方法，既可以不使用酒石酸也可以使用酒石酸来实现。优选地，在抛光过程中形成的六氟硅酸，通过加入氟化钾或硫酸钾生成六氟硅酸钾沉淀析出。本专利技术的优点在于，由于利用氟化钾或硫酸钾使六氟硅酸沉淀析出，可以持久地保持抛光浴或者硫酸冲洗浴的初始状态，即，例如，如同最初的干净抛光浴一样。由此，大幅度地提高了这些浴的效率。利用氟化钠、硫酸钠、或硫酸铝析出六氟硅酸在某程度上更复杂，其原因在于如果析出反应前没有精确地确定六氟硅酸离子，则这个方法所需要的大量氢氟酸也会随之大量地一起沉淀。另一方面，使用硫酸铝的沉淀具有如下优点，产生的Al2(SiF6)3比K2SiF6更难溶。抛光过程产生的钠离子或钾离子同样可以通过与溶解的六氟硅酸反应生成六氟硅酸钠或六氟硅酸钾沉淀析出。本专利技术的优点在于，在抛光浴中不存在六氟硅酸的情况下，抛光浴中的氟化物比率可以显著地减少，玻璃的浸蚀可以得到更好的控制，还可以在改善玻璃表面质量的同时降低玻璃的去除。在根据本专利技术的方法的范围内，当抛光每批的装载量大小为150-500块玻璃时，在抛光浴或硫酸冲洗浴中，每升抛光浴或硫酸冲洗浴加入金属氟化物2-10g，优选2.5-4.5g，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在含有硫酸和氢氟酸的抛光浴中抛光玻璃制品时减少和控制形成的六氟硅酸根浓度的方法，其特征在于，在所述抛光操作期间和／或之后，将一定量的氟化钾、硫酸钾、氟化钠、硫酸钠、和／或硫酸铝加入所述抛光浴和／或硫酸冲洗浴中，从而避免氟离子浓度降低到最佳工作范围以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里希扎尔茨勒，马库斯扎尔茨勒，
申请(专利权)人：埃里希扎尔茨勒，马库斯扎尔茨勒，
类型：发明
国别省市：DE[德国]