用于锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷的可结晶玻璃的玻璃熔体的环境友好的熔化和精炼方法技术

用于锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷的可结晶玻璃的玻璃熔体的环境友好的熔化和精炼方法，包括下列步骤：在锂铝硅酸盐玻璃系统的基础上，提供添加了氧化锡作为精炼剂的玻璃配合料，同时免去了氧化砷和／或氧化锑作为精炼剂，为玻璃配合料设计原材料混合物，以便限制通常用于导入玻璃成分ＳｉＯ２的原材料石英砂的比例，在至少１６００℃的温度下精炼玻璃熔体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于锂铝硅酸盐(LAS)玻璃陶瓷的可结晶玻璃的玻璃熔体的环境友 好的熔化和精炼方法。
技术介绍
当玻璃被熔化时，作为配合料的起始原材料的化学转化的结果，产生了相当量的 气体。在常规的成本有效的配合料混合物的情况下，生产大约Ikg玻璃需要大约1. 3kg配 合料原材料。这意味着配合料中包含的相当量的气体，例如H2O、O2、CO2、so2、NOx、N2和空气， 在熔化过程中被释放出去。用于从玻璃熔体移除气泡的方法步骤被称为精炼。 在将配合料导入熔化罐时，在玻璃熔体上形成了配合料堆，它以不同的程度伸展 到熔化罐中，成为所谓的配合料毯。当配合料被加热时，发生了广泛的各种不同反应，导致了玻璃形成。这些反应的 描述可见于《玻璃的通用技术，熔化和成型原理》一书中(“Allgemeine Technologie des Glases, Grundlagen des Schmelzensund der Formgebung “ , Prof.Dr. H. A. Schaeffer, Erlangen Septemberl985)。一般来说，随着温度的增加，这些反应可以细分成-脱水-在晶粒接触区域中的固相反应(例如硅酸盐形成)-包围石英晶粒的碳酸盐熔体的形成-产生气泡(C02，N0X,O2, SO3)的分解反应_硅酸盐熔体的形成。然后，配合料的剩余成分溶解在硅酸盐熔体中。在配合料熔化的温度条件下，这些提到的反应或多或少彼此并行进行。主要量的 气体在配合料反应和未精炼熔体形成过程中，通过配合料的覆盖层逸出。在用于锂铝硅酸盐(LAS)玻璃陶瓷的可结晶玻璃的配合料的常规原材料混合物 的情况下，也发生这些反应步骤。一般来说，这里的主要成分是作为SiO2玻璃成分的来源 的石英砂，作为Al2O3成分的来源的氧化铝或三氢氧化铝，以及作为Li2O成分的来源的碳酸 锂。此外，一般来说，配合料含有硝酸盐，以便调整氧化状态。当配合料的温度升高时，这首 先导致水的释放，然后导致硝酸盐分解，然后导致液相形成。对于熔化来说，重要的是在大 约1030°C下从主要成分Li2O和SiO2形成共熔物。在该第一种富含锂的硅酸盐液体相中， 其余的晶体原材料例如氧化铝、石英砂、锆、精炼剂，以及还有一些剩余的气体例如02、CO2, NOx,队和SO2，开始溶解。当剩余的晶体原材料越来越多地溶解在液体相中时，液体相的气 体溶解度降低，出现气泡形成。在这种情况下，如果气泡内部压力低于或高于溶解气体的平 衡压力，气泡将生长或缩小。因此，在精炼过程中，溶解的气体必须被抽出或降低到不再扰乱的水平。最终产物中溶解气体残留量对于再沸腾是关键的，因此应该尽可能少。石英砂和硅酸锆和/或氧化锆，是最后溶解在玻璃熔体中的配合料原材料。它们 是决定熔化时间的原材料，并且在罐通量极高的情况下，存在着配合料残留的风险。在LAS 玻璃的情况下，溶解速度低，黏性的气泡携带着晶体相到达玻璃熔体的表面。由残留的石英 和/或在高温下由后者形成的方石英(Si02)和斜锆石(Zr02)构成的表面层的形成，在铝硅 酸盐玻璃的情况下是特别明显的。因此，定向选择的配合料原材料的熔化的进展性质、配合料毯的形成以及熔化区 域中玻璃的温度，对于随后所有玻璃制造的子步骤直到产品质量，都有重要影响。如果 熔化过程中的熔化速度，由于极高的罐通量，不能与在加工结束时的移出相协调，在玻璃 中将出现质量问题(配合料残留，气泡)。溶解不足的配合料原材料经过表面层或经过 深部流通入熔化罐的后部区域。当它们溶解时，配合料晶粒周围的化学改变的区域中气 体的溶解度降低，将发生所述的气泡形成效应。溶解的残余石英晶粒是气泡的连续不断 新形成的外来种子(Nolle, Gunther，Technik der Glasherstellung《玻璃制造技术》， , Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie Stuttgart 1997，第3版，83页)。显示了在溶解的残余石英颗粒边缘处的这种气泡的显微镜照片，证 实了这种机制。这些在熔化过程的后期阶段产生的气泡，事实上不可能从玻璃熔体中移除。因此，配合料原材料的定向选择具有减小配合料毯的尺寸和形成表面层的可能 性。通过减少溶解不足的配合料原材料，降低了配合料残留和后期气泡的风险。正如所知， 用于均化的措施也总是有助于精炼，反之亦然。因此，接近于所需玻璃的组成的配合料原材 料是有利的。因此，在生产过程中产生的碎玻璃也被添加到配合料中。配合料毯和表面层 形成的减少，也通过来自气体燃烧炉的红外辐射和通过来自罐上层结构的顶部的反射，促 进了增加玻璃熔体的温度所需的热量输入。在典型的熔化罐中，在方法步骤中玻璃熔体的精炼的进行，时间上在熔化之后，空 间上在分离的区域中。两个区域由所谓的熔化罐的热点(hot spot)分隔开。热点是玻璃 熔体处于最高温度的点，也就是说发生玻璃熔体向上定向流动的点。正如所知，在典型的熔 化罐设计中使用了各种不同的内部结构 溢流壁，用于避免短路流动，并作为低的玻璃液位高度的结果用于获得温度增加 桥墙，用于主要是在表面中避免短路流动，并用于避免回流 气体燃烧炉，通常以横向方向安装，通过来自火焰的辐射或通过顶部处的反射将 它们的热量发射到玻璃熔体中 电辅助加热器，用于增加平均玻璃温度和流动稳定性 起泡器，相对于玻璃流动方向横向和/或纵向安置，通过将冷的底层玻璃运输到 热的表面，用于避免短路流动，用于流动稳定性和用于增加平均玻璃温度。一般来说，罐中的热点是空间上固定的，由能量分布(气体燃烧炉和电辅助加热 器的设置)或由其他的结构手段例如溢流壁、起泡器或罐底部处的电辅助加热器所决定。 桥墙特别适合于抵消表面层的发展，这在LAS玻璃进入熔化罐的后部精炼和静止区域的情 况下是关键的。玻璃的液位高度应该适应于玻璃熔体的红外传播。一般来说，应该避免过高的玻璃液位高度，以便防止底部中的冷区，这有助于增加平均玻璃温度。内部结构对熔化罐中流动状况的影响，描述和图示在例如已经引用过的Nolle的 书中(87页及以后)。精炼包括作为由于气泡与玻璃熔体之间的密度差异而产生的气泡静态浮力的结 果，帮助气泡尽力在玻璃熔体中上升，然后逃逸到外部。但是，没有支持性的精炼措施，该过 程将需要相当长的时间，由于由此产生的长的停止时间和低的罐通量，这将使生产过程昂贵o对于LAS可结晶玻璃来说，采用已知的方式，已经开发了各种不同的方法作为精 炼方法。具体来说，含量为0. 3到1. 5wt%的氧化砷和氧化锑，已经被证明作为LAS可结晶 玻璃的化学精炼剂是值得的。这些精炼剂甚至在大约1600°C或以下的常规精炼温度下也释 放02气体到玻璃熔体中，该02气体通过扩散进入到气泡中。这种另外进入气泡的气体量， 产生了所需的气泡生长，因此导致了所需的增加的气泡上升速度。上升的气泡促进了玻璃 熔体的均勻性并消除了表面层。这些精炼剂与所需的玻璃陶瓷性质相容，产生了良好的熔 体气泡质量。即使这些物质被固定结合在玻璃骨架中，从安全和环境保护的观点来说，它们也 仍然是不利的。在原材料获得和制备过程中，以及由于在熔体中的蒸发，必须采取特殊的预 防措施。搜寻从环境观点来说危险性较低的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于环境友好地熔化和精炼如下玻璃熔体的方法，所述玻璃熔体是用于锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷的可结晶玻璃的玻璃熔体，其特征在于下列步骤：　　－在锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃系统的基础上，提供添加了０．１－＜０．６ｗｔ％的氧化锡作为主要精炼剂的玻璃配合料，同时免去了氧化砷和／或氧化锑作为精炼剂，　　－为所述玻璃配合料设计原材料混合物，使得通常用于导入玻璃成分ＳｉＯ↓［２］的石英砂原材料的比例低于４０ｗｔ％，优选低于１５ｗｔ％，特别优选低于５ｗｔ％，并且　　－在至少１６００℃、优选至少１６５０℃的温度下精炼所述玻璃熔体。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯舍恩贝格尔，弗里德里希西贝斯，扬尼斯科斯马斯，马蒂亚斯施图本劳赫，霍斯特布莱，赖纳贝斯特，埃克哈特德林，乌多雅各布，
申请(专利权)人：肖特公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]