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使用鋰瓷石 促進(jìn)玻璃工業(yè)節(jié)能提質(zhì)

來源:中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃網(wǎng)  作者:*  日期:2010-8-2  頁面功能 [字體: ] [ 打印 ] [ 投稿 ] [ 評論 ] [ 啄木鳥 ]
  近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展而能源日趨緊張,由于能源和原料不斷提價,一定程度上影響了玻璃工業(yè)的生存和發(fā)展......
  【中國幕墻網(wǎng) 08月02日消息 】近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展而能源日趨緊張,由于能源和原料不斷提價,一定程度上影響了玻璃工業(yè)的生存和發(fā)展,為此,除了有計(jì)劃地調(diào)整企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),不斷開發(fā)適銷對路的新產(chǎn)品外,賦予我們的任務(wù)是在不影響產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量的前提下,尋求一種能部分或全部取代氧化鋁,亦能節(jié)約純堿和降低熔化溫度的低含鐵量的礦物原料。從而達(dá)到降低能耗和生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
  國外技術(shù)資料提及,在低堿玻璃 中,引入少量含Li2O的礦物原料,能明顯降低熔制溫度和提高玻璃出料率。美國Glass Contaiiines及Thateker、西德的Tettaller等企業(yè)都在玻璃配方中引入含有0.1-0.2% Li2O礦物原料,使玻璃熔化溫度降低25—50 0C,出料量提高了12-17%,由此得出啟示,積極尋找和開發(fā)應(yīng)用國內(nèi)低鐵,含鋰礦物原料來取代氧化鋁,這對改善玻璃制品質(zhì)量,降低能耗,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
  氧化鋰化學(xué)機(jī)理:氧化鋰Li2O,相對分子質(zhì)量29.9,也是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物。它在玻璃中的作用比Na2O和K2O特殊。當(dāng)O/Si比較小時,主要為斷鍵作用,助熔作用強(qiáng)烈,是強(qiáng)助劑。鋰的離子半徑小于鈉、鉀的離子半徑,當(dāng)O/Si比大時,主要為積聚作用。Li2O代替Na2O或K2O使玻璃的膨脹系數(shù)降低,結(jié)晶傾向變小,大量Li2O又使結(jié)晶傾向增加。在一般玻璃中,引入0.1%~0.5%Li2O,可以降低玻璃的熔制溫度,提高玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量。
  我國天然含鋰礦物主要有江西鋰云母、鋰瓷石 ,新疆鋰輝石等,近年由于國家對新能源開發(fā)與使用力度加大,而處于新能源基礎(chǔ)材料鉭鈮礦——鋰云母的開發(fā)和使用也有所控制。同等含鋰礦物——鋰瓷石卻不在限制之列,可以應(yīng)用于玻璃與搪瓷行業(yè)。
  鋰瓷石礦源主要集中在江西宜春九嶺麓南側(cè),系燕山晚期(距今約1.3億年)酸性巖槳沿構(gòu)造裂隙呈淺成(或超淺成)脈狀侵入而形成。巖性主要為霏細(xì)巖、股體十?dāng)?shù)條、儲量達(dá)六千萬盹。主要礦物成分為長石、石英、絹云母和高嶺石;瘜W(xué)成分以SiO2、Al2O3 、Li2O、K2O、 Na2O為主,F(xiàn)e2O3、 Ti2O含量極低。
  該鋰瓷石具有白度好,鐵、鈦含量極低,鋰含量較高,化學(xué)成分合理等優(yōu)點(diǎn)。成分中Li2O、 K2O、 Na2O含量較高,使其具有很強(qiáng)的助熔能力,成分中含有少量的P2O5,又使其具有尚佳的乳濁效果,大量的絹云母礦物含量也使其自身具有較好的可塑性。是一種理想的高檔陶瓷及玻璃原料。
  鋰瓷石已被廣泛應(yīng)于玻璃行業(yè)的諸多領(lǐng)域,主要有以下優(yōu)點(diǎn):
  一、可取代氧化鋁或氫氧化鋁和減少純堿用量
  由于該鋰瓷石含鐵極低,其它有害成分幾乎沒有,SiO2 、 Al2O3 、Li2O、K2O、 Na2O等有益成分含量合理,故能完全取代氧化鋁或氫氧化鋁和長石粉,減少純堿用量,降低配合料成本。
  二、可提高熔化率或降低熔化溫度和延長窯爐使用壽命以及節(jié)約熔化能耗
  由于該鋰瓷石向玻璃中不僅引入了K2O、 Na2O,還引入了少量的Li2O和F離子,而Li離子屬于惰性氣體型離子,在高溫時于結(jié)構(gòu)中形成不對稱中心,并能極化氧離子,起到減輕和破壞硅氧鍵(O/Si)的作用,因此鋰瓷石引入的少量Li2O在高溫時能起到高溫助熔和加速玻璃熔化的作用。另外眾所周知,堿金屬在玻璃中具有促進(jìn)熔化的作用,而玻璃中同時存在兩種堿金屬氧化物所帶來的“混堿效應(yīng)”較單一的氧化鈉具有更好的助熔作用。而鋰瓷石引入的氟又是一種能加速玻璃反應(yīng)、降低玻璃粘度和表面張力、促進(jìn)玻璃液澄清和均化、增加玻璃透熱性的玻璃加速劑。所以由鋰瓷石作為玻璃原料在玻璃配方中引入了0.1—0.2%左右的Li2O及0.1—0.2%左右的氟,兩者綜合效應(yīng)可使玻璃熔化溫度降低25—50 0C,使玻璃出料率增加10%以上。
  三、可提高產(chǎn)品的亮度及白度和改善產(chǎn)品的理化性能
  由于鋰瓷石在玻璃中引入了0.1—0.2%的Li2O,國內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)和技術(shù)文獻(xiàn)證明:在玻璃中以少量Li2O取代Na2O、可以提高玻璃的抗水性,這是因?yàn)長i離子半徑小,電場強(qiáng)度大,因此有加強(qiáng)玻璃網(wǎng)絡(luò)的作用,同時可使玻璃膨脹系數(shù)降低、結(jié)晶傾向變小。另外“混堿效應(yīng)”也使其玻璃的耐水性較單一堿金屬氧化物時要好。因此在玻璃中引用適量的鋰瓷石,對改善其產(chǎn)品的顏色、光澤、抗沖擊、耐水侵蝕等性能都是有益的。
  本文所介紹的是經(jīng)過考察、試制、試生產(chǎn)取得成功的含鋰低鐵瓷石粉開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)體會,所推薦的瓷石和成功工藝能廣泛用于制造中、高檔日用玻璃器皿 、高檔化妝品瓶、藝術(shù)裝飾玻璃、理化儀器玻璃等。鋰瓷石化學(xué)組成大致為:Al2O3 18%、SiO2 69%、K2O 3.38%、Na2O 2.87%、Li2O 0.8-1.6%、F2 0.2-0.4%、Fe2O3 0.06—0.15%。鋰瓷石的使用一般是以含鐵量來分級采購的:一級: Fe2O3<0.06%、二級: Fe2O3<0.1%、三級: Fe2O3<0.15%。生產(chǎn)證明:在上述玻璃中引入含0.10-0.20% Li2O的瓷石粉取代長石粉,使玻璃含鐵總量比原先降低30%以上,使玻璃的透明度和化學(xué)穩(wěn)定性明顯提高,并能降低玻璃熔制溫度20-50 0C,因此這種瓷石確實(shí)是值得推廣應(yīng)用的礦物原料。
  實(shí)用案例:
  近年來鋰瓷石在玻璃與搪瓷行業(yè)已廣泛使用,如廣東的華興玻璃有限公司、南海羅村、肇慶的生力、江西的鼎豐、萍鄉(xiāng)的東方醫(yī)藥玻璃廠、萍鄉(xiāng)浮法玻璃廠、湖口藍(lán)天玻璃廠、山東藥玻、坪上玻璃、兗州浩鑫玻璃制品公司等.
  據(jù)說四川崇州一個省內(nèi)外知名的玻璃瓶罐生產(chǎn)企業(yè),主要生產(chǎn)中、高檔日用酒瓶,為提高其產(chǎn)品理化性能與節(jié)約能耗,已多年來一直使用鋰瓷石,收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益,至今每月的用量都在7個車皮以上。
  最近據(jù)說,四川某醫(yī)藥玻璃生產(chǎn)企業(yè)由于面臨天然氣的用量不足,天然氣價格上漲,天然氣壓力偏低導(dǎo)致爐溫長期處于低溫運(yùn)行,熔制缺陷劇增,產(chǎn)品質(zhì)量下降,窯爐處于晚期,高溫熔化玻璃對窯爐侵蝕加劇,安全生產(chǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重隱患等生產(chǎn)運(yùn)行問題。針對公司生產(chǎn)現(xiàn)狀,他們收集技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)信息,大膽優(yōu)化配方設(shè)計(jì),采用江西宜春鋰瓷石引入氧化鋰。引入鋰瓷石原料后,玻璃熔化溫度降低40 0C,降幅達(dá)2-3%,確保在低溫狀態(tài)下正常生產(chǎn),天然氣日減少耗氣1300立方以上。噸玻璃液少用純堿10公斤,節(jié)堿4.8%,粉料成本基本持平。熔制缺陷減少50%,促進(jìn)玻璃制品的成型及輕量化實(shí)現(xiàn),產(chǎn)品的理化性能指標(biāo)均優(yōu)于未使用前。
  結(jié)論:低含鐵Li2O鋰瓷石能取代日用玻璃 成分中全部氧化鋁,引入0.1—0.2% Li2O的鋰瓷石粉可使玻璃熔化溫度降低20 0C以上,亦能降低配合料成本5%左右,節(jié)約純堿約3%,并能不同程度地提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和透明度,由于瓷石中含有一定的氟化物,有利于玻璃的澄清和加速熔制。特別是在當(dāng)今節(jié)能減排工作日益緊迫的形勢下,玻璃行業(yè)應(yīng)進(jìn)一步開展技術(shù)創(chuàng)新,優(yōu)化工藝,大膽引用節(jié)能與性能改善原料—鋰瓷石,并且應(yīng)廣泛推廣。【完】
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