一种应用锂辉石和锆英石制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料及方法技术

本发明专利技术公开了一种应用锂辉石和锆英石制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料及方法，该配合料按质量份数计，包括：锂辉石62～74份，锆英石3.1～8.71份，助熔剂20～37.91份；其中，锂辉石与锆英石的矿物原料粒度为325目～1000目，助熔剂的粒度为20目～80目，按质量份数计，助熔剂包括无水硼砂0～5份、磷酸钠0～4份、硅酸钠7.5～27.41份、碳酸钾1～2份、菱镁矿0～5份、菱锌矿0～6份。本发明专利技术结合原料特性及硅酸盐反应规律，将难熔原料与助熔原料进行有机结合，另外将原料粒度进行了协同优化，促进玻璃配合料熔融化学反应，改善玻璃液澄清质量，获得高品质均匀玻璃液，同时减少配合料熔化阶段的能量消耗。消耗。消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种应用锂辉石和锆英石制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料及方法


[0001]本专利技术涉及玻璃制备
，具体涉及一种应用锂辉石和锆英石制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料及方法。

技术介绍

[0002]铝硅玻璃早在20世纪30年代得以开发，但受氧化铝熔点高达2050℃的技术限制，自然导致玻璃熔化温度提高，玻璃黏度增大，表面张力变大，容易产生条纹，不利于玻璃澄清与均化，因此铝硅玻璃的生产对于当时而言提出了严峻挑战；受当时以煤为主的传统能源限制，其玻璃熔窑的熔化温度很难超越1550℃，所以铝硅玻璃在21世纪前并未实现全面应用与推广。
[0003]近年来，随着电子信息显示产品对玻璃表面抗划伤性能要求越来越高，但是能够提高玻璃硬度的氧化物主要以氧化锆(ZrO2)和氧化铝(Al2O3)为主，两者的莫氏硬度基本为9级及以上，仅次于硬度最高的金刚石(莫氏硬度10级)，而普通玻璃的莫氏硬度仅为6级～7级。但是氧化锆(ZrO2)熔点更高，高达2715℃，另外氧化铝熔点为2050℃，如此之高的熔点，如果将其作为玻璃原料直接使用，对于玻璃配合料的熔化难度而言将是十分巨大。
[0004]目前，虽然玻璃熔化技术取得了一定的技术进步，但是玻璃熔窑的火焰空间所能承受的温度一般仅为1650℃，如果采用更高的熔化温度将导致玻璃窑炉的耐火材料侵蚀加速，既会影响窑炉寿命，又会因耐火材料被侵蚀的熔融物滴入玻璃熔体中，导致玻璃条纹缺陷增多，对玻璃质量产生影响。
[0005]本专利技术发现当氧化铝与氧化锆进行协同使用时，对于玻璃表面硬度提高，改善玻璃表面抗划伤性，降低玻璃冲击破碎率均具有良好表现；但是如何从原料及配料方面较好地引入氧化铝与氧化锆成分，既能改善和提升玻璃性能，又能在现有玻璃熔化技术前提下实现含锂高锆铝硅玻璃配合料的高质量熔化，获得均化良好、澄清充分的玻璃液为玻璃成型制备创造条件，已经成为含锂高锆铝硅玻璃需要攻克和解决的难题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种应用超细锂辉石和锆英石矿物原料制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料及方法。
[0007]本专利技术公开了一种应用锂辉石和锆英石制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料，按质量份数计，包括：
[0008]锂辉石62～74份；
[0009]锆英石3.1～8.71份；
[0010]助熔剂20～37.91份；
[0011]其中，
[0012]所述锂辉石与锆英石的矿物原料粒度为325目～1000目；
[0013]所述助熔剂的粒度为20目～80目，按质量份数计，所述助熔剂包括无水硼砂0～5份、磷酸钠0～4份、硅酸钠7.5～27.41份、碳酸钾1～2份、菱镁矿0～5份、菱锌矿0～6份。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述锂辉石与锆英石的质量比为(8.5～20):1。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述锂辉石与锆英石的矿物原料粒度为800目～1000目。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述锂辉石与锆英石的矿物原料中氧化铁质量含量小于0.1％。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述锂辉石中各成分的含量为：SiO
2 65.6
±
1.0wt％，Al2O
3 26.4
±
0.5wt％，Li2O 7.4
±
0.2wt％，其余为杂质。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述锆英石中各成分的含量为：ZrO
2 68.5
±
1.5wt％，SiO
2 31
±
1.0wt％，其余为杂质。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述硅酸钠的模数n为3，即分子式为Na2O
·
3SiO2。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，按质量份数计，所述助熔剂包括无水硼砂1～5份、磷酸钠1～1.5份、硅酸钠7.5～27.41份、碳酸钾1～2份、菱镁矿1～5份、菱锌矿1～6份。
[0021]本专利技术还公开了一种基于上述配合料制备含锂高锆铝硅玻璃的方法，包括：
[0022]将锂辉石与锆英石按质量份数进行称量，并且预混形成混合料A；
[0023]将无水硼砂、磷酸钠、硅酸钠、碳酸钾、菱镁矿、菱锌矿按质量份数进行称量，并且预混形成混合料B；
[0024]将混合料A与混合料B进行混合，形成含锂高锆铝硅玻璃的配合料；
[0025]将配合料投入到窑炉内，将其熔化与澄清，为制备含锂高锆铝硅玻璃提供合格玻璃液；其中，熔化与澄清的过程为：窑内入口温度为1200
‑
1350℃，沿窑长方向持续升温，在窑长75％
‑
80％位置处达到最高温度1650℃，然后降温至玻璃黏度为600
‑
800泊对应的温度时，维持15
‑
30min，整个熔化时间不少于18h，玻璃液中的气泡排除并吸收完全。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，得的含锂高锆铝硅玻璃中ZrO2为2.08wt％～5.85wt％、Al2O3为16.37wt％～19.57wt％，且Al2O3与ZrO2的质量比为(3.3、3.9、5.9或7.9):1。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028]本专利技术结合原料特性及硅酸盐反应规律，将难熔原料与助熔原料进行有机结合，另外将原料粒度进行了协同优化，促进玻璃配合料熔融化学反应，改善玻璃液澄清质量，获得高品质均匀玻璃液，采用本专利技术原料及粒度方案，与完全采用化工类原料且没有进行粒度优化方案相对，气泡数量从5
‑
30个/kg，降低到0
‑
5个/kg，配合料熔化用能(理论分析)最多可减少18％，实际运行节能为2
‑
4％；同时，可有效降低配合料硅酸盐反应温度和玻璃相形成温度，减少配合料熔化阶段的能量消耗，可获得ZrO2为2.08wt％～5.85wt％且Al2O3为16.37wt％～19.57wt％的含锂高锆铝硅玻璃。
附图说明
[0029]图1为化工原料2
‑
1#与超细矿物原料1
‑
1#的烧结实验XRD物相分析图；其中，(a)为化工原料2
‑
1#，(b)为超细矿物原料1
‑
1#；
[0030]图2为化工原料和超细矿物原料高温视像照片；其中，(a)为2
‑
1#样品1300℃，(b)
为1
‑
1#样品1300℃，(c)为2
‑
1#样品1650℃保温4h，(d)为1
‑
1#样品1650℃保温4h，(e)为2
‑
1#和1
‑
1#样品在1650℃保温气泡个数变化曲线；
[0031]图3为化工原料2
‑
1#与超细矿物原料1
‑
1#的DSC分析曲线对比图；
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用锂辉石和锆英石制备含锂高锆铝硅玻璃的配合料，其特征在于，按质量份数计，包括：锂辉石62～74份；锆英石3.1～8.71份；助熔剂20～37.91份；其中，所述锂辉石与锆英石的矿物原料粒度为325目～1000目；所述助熔剂的粒度为20目～80目，按质量份数计，所述助熔剂包括无水硼砂0～5份、磷酸钠0～4份、硅酸钠7.5～27.41份、碳酸钾1～2份、菱镁矿0～5份、菱锌矿0～6份。2.如权利要求1所述的配合料，其特征在于，所述锂辉石与锆英石的质量比为(8.5～20):1。3.如权利要求1所述的配合料，其特征在于，所述锂辉石与锆英石的矿物原料粒度为800目～1000目。4.如权利要求1所述的配合料，其特征在于，所述锂辉石与锆英石的矿物原料中氧化铁质量含量小于0.1％。5.如权利要求1所述的配合料，其特征在于，所述锂辉石中各成分的含量为：SiO
2 65.6
±
1.0wt％，Al2O
3 26.4
±
0.5wt％，Li2O 7.4
±
0.2wt％，其余为杂质。6.如权利要求1所述的配合料，其特征在于，所述锆英石中各成分的含量为：ZrO
2 68.5
±
1.5wt％，SiO
2 31
±
1.0wt％，其余为杂质。7.如权利要求1所述的配合料，其特征在于，所述硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：位喜鹏，赵志永，田英良，孙诗兵，金晓冬，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：