PL188364B1 - Sposób wytwarzania stopionego szkła - Google Patents

Sposób wytwarzania stopionego szkła

Info

Publication number
PL188364B1
PL188364B1 PL97321920A PL32192097A PL188364B1 PL 188364 B1 PL188364 B1 PL 188364B1 PL 97321920 A PL97321920 A PL 97321920A PL 32192097 A PL32192097 A PL 32192097A PL 188364 B1 PL188364 B1 PL 188364B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
calcium
silicate
source
glass
slaked
Prior art date
Application number
PL97321920A
Other languages
English (en)
Other versions
PL321920A1 (en
Inventor
George Henry Fairchild
John Albert Hockman
Original Assignee
Minerals Tech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minerals Tech Inc filed Critical Minerals Tech Inc
Publication of PL321920A1 publication Critical patent/PL321920A1/xx
Publication of PL188364B1 publication Critical patent/PL188364B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/02—Pretreated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/24—Alkaline-earth metal silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/078—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/11—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

1. Sposób wytwarzania stopionego szkla, znamienny tym, ze prowadzi sie etap mie- szania gaszonego zródla wapnia w postaci dolomitu, wapienia dolomitycznego i/lub wapna o podwyzszonej zawartosci wapnia i rozpuszczalnego krzemianu z wytworzeniem materia- lu bedacego prekursorem krzemianu wapnia w postaci zwiazków o wzorze (CaO)x · SiO2 · Y(H2 O ), gdzie X oznacza od 5/6 do 3/2, a Y ma wartosc inna niz zero lub o wzorze X(Na2 O ) · Y(CaO) · SiO2 i ewentualnie zawiera zwiazek o wzorze W(Na2 O ) · V(MgO) · SiO2, w których X i W niezaleznie wynosza od 1/6 do 1/1 a Y i V niezaleznie wynosza od 1/3 do 1/1, ewentualnie zawierajacego nie zwiazana wode i prowadzi sie etap zmieszania tego materialu bedacego prekursorem krzemianu wapnia z materialem bedacym zródlem krzemionki stanowiacym maczke kwarcytowa, z wytworzeniem produktu szklanego przez nagrzanie do temperatury od 110°C do 1100°C, przy czym ilosc rozpuszczalnego krzemia- nu, domieszanego do gaszonego zródla wapnia, w stosunku wagowym rozpuszczalnego krzemianu do suchego, gaszonego zródla wapnia wynosi od 0,44 do 2,2, a czas domieszania rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego zródla wapnia wynosi od 5 sekund do 2 godzin. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stopionego szkła. W sposobie według wynalazku stosuje się zwłaszcza materiał prekursora krzemianu wapnia, wytwarzany z tlenków wapnia oraz tlenków magnezu, wody i krzemianów sodu. Taki materiał jest szczególnie
188 364 użyteczny w przemyśle szklarskim i daje możliwość stosowania niższych niż dotychczas wartości temperatur przy mniejszej ilości substancji ulatniających się.
Szkło można wytwarzać z różnych substancji szkłotwórczych, które można określić teoretycznie na podstawie teorii sieci nieuporządkowanych w szkle, jako materiał mający siłę wiązania ciężki kation-tlen powyżej około 335 kJ na mol. Typowymi substancjami szkłotwórczymi są tlenki, jak na przykład B2O3, SiO2, GeO2, P2O5, AS2O5, P2O3, AS2O3, Sb2C>3, V2O5, Sb2O5, Nb2O5 i TtyOs. Zaliczamy do tej grupy również BeF2. Z substancjami szkłotwórczymi dla otrzymania różnych efektów można mieszać dodatkowe składniki. Te składniki obejmują półprodukty szklane o dobrej sile wiązania, około 250-350 kJ/mol, które mogą lub nie, stanowić część sieci; oraz modyfikatory szkła o sile wiązania poniżej około 250 kJ na mol, które nie stają się częścią sieci. Typowymi modyfikatorami są tlenki galu, magnezu, litu, cynku, wapnia, sodu i potasu. Znane są inne substancje szkłotwórcze, półprodukty i modyfikatory, przedstawione w pracy „GLASS”, w Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 12, str. 555+(1994).
Jedną z postaci szkła jest układ krzemianowy zawierający modyfikatory i półprodukty. Takie krzemiany zawierają sieć wiązań krzem-tlen-krzem. Zastosowanie modyfikatora, takiego jak tlenek sodu, może spowodować rozerwanie tych wiązań przez utworzenie połączeń krzem-tlen-końcowy atom sodu. Można wykorzystywać inne modyfikatory. Takie modyfikatory mogą nadać szkłu większą płynność, zmniejszyć rezystywność, zwiększyć rozszerzalność termiczną, obniżyć odporność chemiczną lub poprawić topliwość.
Takie krzemiany sodowe można wykorzystywać na kleje, środki czyszczące, osuszające, środki ścierne, substancje zapobiegające zbrylaniu się cementu i powłoki powierzchniowe.
Większą część wytwarzanego szkła stanowi szkło sodowo-wapniowe. Takie szkła sodowo-wapniowe mogą zawierać mieszaniny substancji alkalicznych i ziem alkalicznych. Te szkła można wytwarzać z wykorzystaniem tlenków sodu, wapnia, krzemu, magnezu, glinu, baru i potasu.
Najwięcej szkła wytwarza się w procesie, w którym surowce przetwarza się w wysokiej temperaturze w jednorodny stop, który następnie kształtuje się. Stosowanymi typowo surowcami są: piasek, jako źródło krzemu; kamień wapienny, jako źródło wapnia i magnezu; oraz soda kalcynowana lub soda kaustyczna, jako źródło sodu. Kamień wapienny stanowi zwykle wapień o dużej zawartości wapnia (kalcyt, CaCO3 95%), aragonit lub wapień dolomityczny (mieszanina dolomitu, CaMg(CO3)2 i kalcytu). Soda kalcynowana (węglan sodu, Na2CO3) może być produktem z procesu Solvaya lub pochodzić ze złoża naturalnego. Typowy proces wytwórczy obejmuje wsadowe mieszanie piasku, sody kalcynowanej, wapienia i innych materiałów w podwyższonej temperaturze powyżej 1000°C.
Występuje ciągłe zapotrzebowanie na nowe procesy i materiały, ułatwiające wytwarzanie szkła i zapewniające oszczędności energetyczne i materiałowe.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 004 706 opisano sposób topienia szkła, w którym krzemionkę nagrzewa się wraz ze składnikiem wsadowym, zawierającym krzemian sodu i metal ziemi alkalicznej, który zawiera większą część sodu występującego w otrzymanym stopionym szkle. W patencie tym ujawniono również składnik wsadowy do wykorzystania przy produkcji szkła, zawierający krzemian sodowo-wapniowy i, ewentualnie, krzemian sodowo-magnezowy. Opisano również sposób wytwarzania składnika wsadowego zawierającego krzemian sodowo wapniowy, który obejmuje nagrzewanie mieszaniny materiału źródłowego tlenku sodu, materiału źródłowego krzemionki i, albo materiału źródłowego krzemianu wapnia, albo materiału źródłowego tlenku wapnia w temperaturze wyższej od około 800°C, przy stosunku molowym Na2O, CaO i SiO2 wynoszącym 1:1:1. Składniki otrzymanego wsadu można wstępnie wygrzać, bez stapiania, przed wymieszaniem i podaniem do pieca.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 920 080 przedstawiono sposób wytwarzania szkła, w którym krzemionkę poddaje się reakcji z węglanem sodu z utworzeniem w etapie wstępnym krzemianu sodu. Otrzymany krzemian sodu łączony jest z węglanem wapnia zawierającym materiał wsadowy, który korzystnie jest kalcynowany, w celu uwolnienia dwutlenku węgla przed zetknięciem się z krzemianem sodu. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 920 080 wspomina się, ze proces maksymalizuje odzy4
188 364 skiwanie ciepła traconego przy stapianiu szkła i że otrzymane materiały wsadowe są w zasadzie pozbawione dwutlenku węgla, co minimalizuje gazowe inkluzje w szkle.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 023 976 ujawniono udoskonalony proces wytwarzania szkła, w którym wsad szklany mieszany jest ze spoiwem, starzony, zagęszczany i prasowany w brykiety, które są nagrzewane aż do częściowego przereagowania zawartości wsadu w etapie przed reakcyjnym. Proces ten minimalizuje oddzielanie się składników i niejednorodność wsadu szklanego oraz obniża temperaturę reakcyjną pieca szklarskiego.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 883 364 ujawniono bezpyłowy granulowany materiał zawierający węglan metalu ziemi alkalicznej, szczególnie nadający się na produkt wyjściowy podawany do pieca szklarskiego. Proces przygotowania materiału granulowanego obejmuje łączenie świeżo sporządzonej wodnej zawiesiny węglanu metalu ziemi alkalicznej z roztworem krzemianu metalu alkalicznego, suszenie zawiesiny i spiekanie w temperaturze około 700-900°C, dla przetworzenia ciał stałych zawartych w zawiesinie wodnej w materiał gęsty, który można mleć na bezpyłową, swobodnie przepływającą postać odpowiednią do podawania w charakterze materiału wyjściowego do pieców szklarskich.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 967 943 ujawniono sposób usprawnienia stapiania wsadu szklanego przez zastosowanie wodnego roztworu krzemianu sodu w charakterze składnika wsadu dla zapewnienia od około 1% do około 10% całkowitej zawartości Na2O, w konwencjonalnych materiałach wsadowych, zawierających sód, dostarczających całkowitą zawartość Na20. W opisie patentowym wspomina się, ze dodatek wodnego roztworu krzemianu sodu umożliwia stosowanie przy stapianiu obniżonej temperatury i/lub zapewnia obniżenie zużycia paliwa, przy zmniejszeniu pylenia i zmniejsza niebezpieczeństwo występowania niejednorodności lub wad szkła.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stopionego szkła, charakteryzujący się tym, że prowadzi się etap mieszania gaszonego źródła wapnia w postaci dolomitu, wapienia dolomitycznego i/lub wapna o podwyższonej zawartości wapnia i rozpuszczalnego krzemianu z wytworzeniem materiału będącego prekursorem krzemianu wapnia w postaci związków o wzorze (CaO)x • SC • Y(H20), gdzie X oznaczą od 5/6 do 3/2, a Y ma wartość inną niż zero lub o wzorze X(Na20) • Y(CaO) • SC i ewentualnie zawiera związek o wzorze W(Na2O) • V(MgO) · S1O2, w których X i W, niezależnie wynoszą od 1/6 do 1/1 a Y i V, niezależnie wynoszą od 1/3 do 1/1, ewentualnie zawierającego nie związaną wodę, i prowadzi się etap zmieszania tego materiału będącego prekursorem krzemianu wapnia z materiałem będącym źródłem krzemionki stanowiącym mączkę kwarcytową, z wytworzeniem produktu szklanego przez nagrzanie do temperatury od 110°C do 1100°C, przy czym ilość rozpuszczalnego krzemianu, domieszanego do gaszonego źródła wapnia, w stosunku wagowym rozpuszczalnego krzemianu do suchego, gaszonego źródła wapnia wynosi od 0,44 do 2,2, a czas domieszania rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego źródła wapnia wynosi od 5 sekund do 2 godzin.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako gaszone źródło wapnia stosuje się wapień dolomityczny i wapno o podwyższonej zawartości wapnia.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako gaszone źródło wapnia stosuje się mieszaniny oddzielnie gaszonych źródeł wapnia.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako rozpuszczalny krzemian stosuje się krzemian sodu.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako krzemian sodu stosuje się bezwodną lub uwodnioną postać związku o wzorze empirycznym Na20 · XSC>2, w którym X ma wartość od 0,5 do 3,75.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako krzemian sodu stosuje się Na20 · S1O2, Na20 · SiO2 · 5H20 lub NaA) · 10/3SiO2.
Korzystnie w sposobie według wynalazku rozpuszczalny krzemian poddaje się domieszaniu po zakończeniu gaszenia gaszonego źródła wapnia.
Korzystnie w sposobie według wynalazku dodatkowo prowadzi się etap usuwania co najmniej części nie związanej wody znajdującej się w materiale będącym prekursorem krzemianu wapnia.
188 364
Korzystnie w sposobie według wynalazku dodatkowo prowadzi się etap obróbki materiału prekursora krzemianu wapnia w temperaturze od 150°C do 700°C.
Korzystnie w sposobie według wynalazku ilość rozpuszczalnego krzemianu, domieszanego do gaszonego źródła wapnia, w stosunku wagowym rozpuszczalnego krzemianu do suchego, gaszonego źródła wapnia korzystnie wynosi od 0,48 do 1,2, korzystnie czas domieszania rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego źródła wapnia wynosi od 10 sekund do 30 sekund, korzystnie wprowadzany do mieszaniny rozpuszczalny krzemian i gaszone źródło wapnia poddaje się obróbce przez ciągłe mieszanie w ciągu od 5 minut do 2 godzin, a korzystniej od 30 minut do 1 godziny, przy czym produkt szklany wytwarza się w obróbce przez nagrzanie do temperatury korzystnie od 150°C do 700°C, korzystniej poniżej 300°C.
Sposób jest korzystny, zapewniając otrzymanie materiału użytecznego przy wytwarzaniu szkła w reakcji tlenków wapnia i tlehków magnezu, wody i krzemianów sodu. Powstawanie szkła odbywa się w temperaturze niższej niż zwykle, i przy mniejszej ilości uwalnianego gazu. W szkle występuje mniej formacji krystobalitowych. Sposób obejmuje przy wytwarzaniu materiału prekursora krzemianu wapnia etap mieszania gaszonego źródła wapnia i rozpuszczalnego krzemianu. Ten materiał prekursora ewentualnie zawiera nie związaną wodę, która może być pozostałością po procesie gaszenia przy wytwarzaniu gaszonego źródła wapnia. Sposób ponadto obejmuje mieszanie, w celu wytwarzania wyrobu szklanego, materiału prekursora krzemianu wapnia i materiału źródłowego krzemionki.
Jedną z postaci wykonania wynalazku stanowi sposób wytwarzania stopionego szkła, obejmujący etap domieszania gaszonego źródła wapnia i rozpuszczalnego krzemianu, w celu wytworzenia krzemianowego materiału prekursora. Ten materiał prekursora ewentualnie zawiera nie związaną wodę, która może być pozostałością po procesie gaszenia przy wytwarzaniu gaszonego źródła wapnia. Sposób poza tym obejmuje mieszanie, w celu wytwarzania wyrobu szklanego, materiału prekursora krzemianu wapnia i materiału źródłowego krzemionki.
Źródłem wapnia może być dowolnego typu naturalny lub syntetyczny materiał nadający się do gaszenia wodą; to znaczy tlenek wapnia, który reaguje z wodą. Takie materiały źródłowe mogą być naturalnymi postaciami tlenku wapnia lub materiałami przetworzonymi po zmieleniu, kalcynacji lub innej obróbce. Przykładami nie ograniczającymi są wolastonit (CaO • Si02), diopsyd (CaO · MgO · 2SiOo), akermanit (2CaO · MgO · 2S1O2), metakrzemian wapnia (CaO · S1O2), kalcynowany dolomit, to znaczy wapień dolomityczny (CaO · MgO) i wapno (CaO) w różnych jego postaciach, na przykład wapno palone, wapno uwodnione, wapno hydrauliczne i wapno o podwyższonej zawartości wapnia (to znaczy aktywne w powyżej 95%).
Korzystnie, jako źródto wapnia, wybiera się wapień dolomityczny i wapna o podwyższonej zawartości wapnia. Źródło wapnia może być gaszone wodą w temperaturze otoczenia i przy ciśnieniu otoczenia. Można stosować podwyższone wartości temperatury i ciśnienia. Przy stosowaniu więcej niż jednego typu źródła wapnia, źródło wapnia można zmieszać, przed, w trakcie, lub po gaszeniu. Korzystne jest, gdy ilość użytej wody jest co najmniej stechiometryczna dla pełnego ugaszenia, ewentualnie może występować pewien nadmiar wody, tak ze ugaszone źródło wapnia zawiera pewną ilość nie związanej, nie przereagowanej wody.
Rozpuszczalnym krzemianem jest krzemian wykazujący dostateczną rozpuszczalność w wodzie, dla ułatwienia przereagowania krzemianu z gaszonym źródłem wapnia.
Korzystnie, jako rozpuszczalny krzemian, stosuje się krzemian sodu. Taki krzemian sodu może być suchy lub ciekły, i bezwodny lub uwodniony, korzystnie pięciowodny.
Dla pełnego procesu wytwarzania szkła, poza materiałem źródłowym krzemionki, może zajść potrzeba stosowania jednego lub więcej źródeł wapnia, magnezu i sodu. Na przykład, można wykorzystać jeden lub więcej spośród materiałów, takich jak kamień wapienny, dolomit i soda kalcynowana. Zależy to od pożądanego składu szkła. Stosowanie takich materiałów przy wytwarzaniu szkła może powodować uwalnianie przez te materiały, na przykład węglany, lotnych gazów, i odpowiednio do tego pożądane jest minimalizowanie ich stosowania.
W jednej z korzystnych odmian wykonania wynalazku krzemian sodu ma postać bezwodnego lub uwodnionego związku o wzorze empirycznym Na2 · xSiO2, w którym x oznacza od 0,5 do 3,75, korzystnie Na2SiO2, Na2Si0>2 · 5H2O i Na2lO/3Si02. Kiedy stosuje się bez6
188 364 wodny krzemian sodu, to korzystnie ten krzemian sodu domieszany jest do gaszonego źródła wapnia po zakończeniu procesu gaszenia.
Gaszone źródło wapnia i rozpuszczalny krzemian może zostać zmieszany równocześnie z gaszeniem lub po nim, dla wytworzenia źródła gaszonego wapnia. Proporcję źródła wapnia, wody do gaszenia i rozpuszczalnego krzemianu można zmieniać, dla zapewnienia pewnej różnorodności wytwarzanych materiałów prekursorów. W korzystnej postaci wynalazku źródłem wapnia jest mieszanina wapna dolomitycznego i wapna o dużej zawartości wapnia. Proporcje mieszaniny można zmieniać, korzystnie stosunek wagowy wapna dolomitycznego do wapna o podwyższonej zawartości wapnia wynosi od około 100:1 do około 1:100, korzystniej od około 4:1 do około 2:1. Korzystny stosunek wagowy wody do wapna podczas gaszenia wynosi od około 10:1 do około 0,35:1, a korzystniej od około 2,5:1 do około 1:1. Korzystna wartość temperatury wody do gaszenia źródła wapnia wynosi od około 10°C do około 90°C, a korzystniej od około 20°C do około 30°C.
Zmieszanie wody i źródła wapnia może odbywać się albo przez wprowadzenie obu składników na raz, albo stopniowo. Korzystne jest, jeżeli wodę wprowadza się do źródła wapnia w ciągu pewnego okresu czasu, na przykład od około 5 sekund do około 2 godzin, korzystnie około 30 sekund. Czas gaszenia wynosi, korzystnie, od około 1 minuty do około 60 minut, najkorzystniej od około 2,5 minuty do około 10 minut.
Korzystnie, ilość rozpuszczalnego krzemianu, domieszanego do gaszonego źródła wapnia, w stosunku wagowym rozpuszczalnego krzemianu do suchego, gaszonego źródła wapnia wynosi od około 0,44 do około 2,2, korzystniej, około 0,48 do około 1,2. Czas domieszania rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego źródła wapnia może wynosić, korzystnie, od około 5 sekund do około 2 godzin, korzystniej około 10 sekund do około 30 sekund. Korzystnie wprowadzany do mieszaniny rozpuszczalny krzemian i gaszone źródło wapnia poddaje się obróbce przez ciągłe mieszanie w ciągu około 5 minut do około 2 godzin, a korzystniej około 30 minut do około 1 godziny.
Przy wytwarzaniu materiału prekursora krzemianu wapnia, przydatnego do produkcji szkła, skuteczne jest wprowadzanie do mieszaniny, i ewentualne ciągłe mieszanie, rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego źródła wapnia. Przy nadmiarze wody, na przykład wody nie związanej, materiał ma postać zawiesiny. Zależnie od składu i typu szkła, które ma być wytwarzane z wykorzystaniem materiału prekursora krzemianu wapnia, można do zawiesiny podczas wprowadzania, po wprowadzeniu lub podczas mieszania wprowadzać materiał dodatkowy. Na przykład, jeżeli pożądany jest dodatek krzemionki, to można wprowadzić dodatkowo materiał źródłowy krzemionki, na przykład mączkę kwarcytową. Również, przed wykorzystaniem takiego materiału prekursora krzemianu wapnia w produkcji szkła, można dokonać obróbki zawiesiny, na przykład przez filtrowanie, odparowanie lub nagrzewanie, dla usunięcia przynajmniej części nie związanej wody. Na przykład, zawiesinę można suszyć w temperaturze około 110°C.
Materiał prekursora krzemianu wapnia można poddać dalszej obróbce przez nagrzanie do wyższej temperatury, na przykład od około 110°C do około 1100°C, korzystniej od około 150°C do około 700°C, a jeszcze korzystniej poniżej 300°C. Czas i szybkość takiego nagrzewania można zmieniać, zależnie od pożądanego ostatecznego materiału prekursora z krzemianem wapnia, biorąc pod uwagę, że takie nagrzewanie może przedłużać reakcje lub wywoływać dalsze reakcje. Materiał prekursora z krzemianem wapnia wytwarzany sposobem według wynalazku może mieć szeroką różnorodność, jednego lub więcej składników z krzemianem wapnia. Zmienność składników z krzemianem wapnia związana jest z różnorodnością zawartości źródła wapnia, wody i rozpuszczalnego krzemianu, jak również z warunkami obróbki, to znaczy temperaturą, ciśnieniem, czasem, mieszaniem itp. Korzystne jest, jeżeli składniki krzemianu wapnia mają wzór NaACaB(O)c(OH)DSiEOF • GH2O, przy czym albo C albo D jest równe zeru a pozostałe litery w indeksach zmieniają wartość zależnie od warunków, jak to uprzednio opisano. Tabela 1 przedstawia, w sposób nie ograniczający, możliwe osiągalne korelacje między wartościami roboczymi a możliwym do osiągnięcia materiałem-prekursorem krzemianu wapnia.
188 364
Tabela 1
Proporcje wagowe
Wapno Woda Krzemionka rozpuszczalna Produkt
1 1 0,5 Ca5(OH)2 · Si6O16 · 4H2O
1 1 0,7 Ca5(OH)2 · Si6O16 · 4H2O
1 3,3 1,2 Ca5(OH)2 · Si6O16 · 4H2O
1 3,3 0,7 (CaO)1,5 · SiO2 · H2O
1 3,3 1,2 (CaO) u · SiO2 · H2O
1 7 1,1 CaO · SiO2 · H2O
W jednej z korzystnych postaci wynalazku, materiał prekursora krzemianu wapnia zawiera jeden lub więcej składników o wzorze (CaO)x · SiO2 · Y(H2O), w którym x wynosi od 5/6 do 3/2, a Y nie jest zerem. Najkorzystniej jest, jeżeli x wynosi 1,5, a Y wynosi 1.
W innej korzystnej postaci wynalazku, materiał prekursora krzemianu wapnia zawiera jeden lub więcej składników o wzorze X(Na2O) · YCaO · SiO2 i ewentualnie zawiera związek o wzorze W(Na2O) · V(MgO) · SiO2, w którym X i W niezależnie wynoszą od 1/6 do 1/1 a Y i V niezależnie wynoszą od 1/3 do 1/1. Korzystne jest, jeżeli materiał prekursora krzemianu wapnia zawiera 0,5(Na2O)1(CaO) · SiO2. Korzystnie, materiał prekursora krzemianu wapnia zawiera dodatkowo Na2O · MgO · SiO2.
Zgodnie z inną postacią wynalazku proponuje się ustawienie zmiennych procesu zgodnie z pewnym zestawem nowych zmiennych procesowych, dla osiągnięcia pożądanych wyników. Odpowiednio do tego, według wynalazku możliwe jest stosowanie opisanego powyżej rozwiązania według wynalazku, w którym proporcją ilości materiału prekursora krzemianu wapnia i ilości materiału źródłowego dla krzemionki jest celowo regulowana w celu obniżenia temperatury potrzebnej do wytworzenia stopionej masy szkła w określonym czasie. W rozwiązaniu alternatywnym, proporcja ilości materiału prekursora krzemianu wapnia i ilości materiału źródłowego krzemionki jest skutecznie regulowaną w celu zmniejszenia czasu potrzebnego do wytworzenia stopionej masy szkła w określonej temperaturze. Można sterować również zmiennymi, które składają się na zmienne wymienione poprzednio. Na przykład, stopione szkło wytwarza się przy zadaniu zmiennych z zestawu zmiennych obejmujących ilość gaszonego źródła wapnia, ilość rozpuszczalnego krzemianu, ilość nie związanej wody, ilość materiału źródłowego krzemionki, czas wytwarzania stopu szklanego i temperaturę wytwarzania stopu szklanego. Po ustawieniu pewnej liczby zmiennych, pozostałe są ustalane odpowiednio do istniejących stopni swobody. Zależnie od pożądanego składu szkła, mogą się zmieniać odpowiednio do zmiany wybranych zmiennych ilości innych źródeł wapnia, magnezu lub sodu, jak wapień, dolomit lub soda kalcynowana. Poniższe przykłady mają za zadanie zilustrować, bez ograniczania, zakres wynalazku.
Przykład I. Poniżej opisano sposób wytwarzania domieszki krzemianu sodowo-wapniowego i krzemianu sodowo-magnezowego. Reakcja zachodzi w mieszadle łopatkowym. Źródło tlenku magnezu i tlenku sodu zawierające 37,2 gramów wapienia dolomitycznego (55,1% CaO; 42,5% MgO) i 13,2 gramów wapna o zwiększonej zwartości wapnia (aktywne 96%) zmieszano wstępnie w mieszadle. Do mieszanych tlenków dodaje się 210 gramów suchego pięciowodnego matakrzemianu sodu. Dostarcza on dwutlenku krzemu w ilości dostatecznej do przereagowania całej ilości tlenku magnezu i tlenku wapnia w stosunku 1:1. Do tej suchej mieszanki wprowadza się 50 gramów wody. Zawiesinę miesza się w ciągu 30 minut. Po zakończeniu reakcji usuwa się nie związaną wodę w piecu przy 110°C. Wysuszony materiał następnie nagrzewa się w piecu do 400°C. Powstawanie w tej reakcji odpowiednich faz potwierdza się metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) jako Na2MgSiO4 i Na2CaSi2O7.
188 364
Przykład II. Sposób z zastosowaniem NajMgSiOj i Na2CaSi2O7 jako prekursora szkła. Wynikający stąd skład szkła wynosi 74,1% SiO2, 13,3% Nt^O, 8,6% CaO i 4,1% MgO. Materiał prekursora zawiera 100% potrzebnego Na2O, CaO i MgO oraz 21% potrzebnego SiO2. Zatem do 50 gramów prekursora dodaje się 67,9 gramów SiO2 w postaci piasku. Wykonano wzorzec porównawczy o wymienionym powyżej składzie szkła z użyciem węglanu wapnia jako źródła CaO, węglanu magnezu jako materiału źródłowego MgO i sody kalcynowanej jako materiału źródłowego Na2O. Dwie grupy tych mieszanek następnie nagrzewano, odpowiednio, do 1300°C i 1400°C w ciągu 1, 3, 6 i 12 godzin. Próbki szkła zmielono i dokonano na nich badania XRD. Zawartość procentowa szkła amorficznego dla tych próbek była następująca.
1300°C 1400°C
Badana Kontrolna Badana Kontrolna
1 godz. 90 80 98 85
3 godz 98 90 98 85
6 godz. — — 98 95
12 godz. — — 99 99
* procent wzorca jest wyzszy przy nizszej temperaturze dla tego czasu i temperatury w wyniku dynamiki powstawania krystobalitu
Przykład III. Poniżej opisano sposób syntetyzowania hydratu krzemianu wapnia. Reakcja zachodzi w mieszadle łopatkowym. 300 gramów wapienia dolomitycznego zawierającego 55,1% CaO i 42,5% MgO gasi się 500 gramami wody w ciągu 10 minut. Oddzielnie, gasi się 500 gramami wody w ciągu 10 minut 100 gramów wapna o zwiększonej zawartości wapnia. Obie próbki przesiewa się przez sito 60 mesh (0,246 mm). W mieszadle umieszcza się 400 ml ugaszonego dolomitu i 500 ml ugaszonego wapna. Przy ich mieszaniu wprowadza się 945 gramów krzemianu sodu typu N. Krzemian sodu wprowadza się w ciągu 5 sekund. Krzemian sodu dostarcza rozpuszczalnej krzemionki w ilości dostatecznej do przereagowania z całym MgO i CaO w stosunku molowym 1:1. Zawiesinę miesza się w ciągu 60 minut. Po zakończeniu reakcji usuwa się nie związaną wodę w piecu przy 110°C. Wysuszony materiał następnie nagrzewa się w piecu do 400°C. Powstawanie w tej reakcji odpowiednich faz potwierdza się metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) jako (CaO)j,5SiO2 · H2O wraz z nie przereagowanym MgO i nadmiarem krzemianu sodu.
Przykład IV. Sposób z zastosowaniem (CaO)15SiO2 · H2O jako prekursora szkła. Wynikający stąd skład szkła wynosi 74,1% SiOx 13,3% Na2O, 8,6% CaO i 4,1% MgO. Materiał prekursora zawiera 100% potrzebnego CaO i MgO, 21% potrzebnego SiO2 i 35% potrzebnego Na2O. Zatem do 20 gramów materiału prekursora dodaje się 36,1 gramów SiO2 i 9 gramów sody kalcynowanej. Wykonano wzorzec porównawczy o wymienionym powyżej składzie szkła z użyciem węglanu wapnia jako źródła CaO, węglanu magnezu jako materiału źródłowego MgO, i sody kalcynowanej jako materiału źródłowego Na2O. Dwie grupy tych mieszanek następnie nagrzewano, odpowiednio, do 1300°C i 1400°C w ciągu 1, 3, 6 i 12 godzin. Próbki szkła zmielono i dokonano na nich badania XRD. Zawartość procentowa szkła amorficznego dla tych próbek była następująca.
1300°C 1400°C
Badana Kontrolna Badana Kontrolna
1 godz. 95 80 98 85
3 godz:.* 98 90 99 85
6 godz - - 99 95
12 godz - - 99 99
procent wzorca jest wyŻszy przy niższej temperaturze dla tego czasu i temperatury w wyniku dynamiki powstawania formacji krystobalitu
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania stopionego szkła, znamienny tym, że prowadzi się etap mieszania gaszonego źródła wapnia w postaci dolomitu, wapienia dolomitycznego i/lub wapna o podwyższonej zawartości wapnia i rozpuszczalnego krzemianu z wytworzeniem materiału będącego prekursorem krzemianu wapnia w postaci związków o wzorze (CaO)x · SiO2 · Y(H2O), gdzie X oznacza od 5/6 do 3/2, a Y ma wartość inną niż zero lub o wzorze X(Na2O) · Y(CaO) · S1O2 i ewentualnie zawiera związek o wzorze W(Na2O) · V(MgO) · SiO2, w których X i W niezależnie wynoszą od 1/6 do 1/1 a Y i V niezależnie wynoszą od 1/3 do 1/1, ewentualnie zawierającego nie związaną wodę i prowadzi się etap zmieszania tego materiału będącego prekursorem krzemianu wapnia z materiałem będącym źródłem krzemionki stanowiącym mączkę kwarcytową, z wytworzeniem produktu szklanego przez nagrzanie do temperatury od 110°C do 1100°C, przy czym ilość rozpuszczalnego krzemianu, domieszanego do gaszonego źródła wapnia, w stosunku wagowym rozpuszczalnego krzemianu do suchego, gaszonego źródła wapnia wynosi od 0,44 do 2,2, a czas domieszania rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego źródła wapnia wynosi od 5 sekund do 2 godzin.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako gaszone źródło wapnia stosuje się wapień dolomityczny i wapno o podwyższonej zawartości wapnia.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako gaszone źródło wapnia stosuje się mieszaniny oddzielnie gaszonych źródeł wapnia.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym. ze jako rozpuszczalny krzemian stosuje się krzemian sodu.
  5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako krzemian sodu stosuje się bezwodną lub uwodnioną postać związku o wzorze empirycznym Na2O · X SiO2, w którym X ma wartość od 0,5 do 3,75.
  6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, ze jako krzemian sodu stosuje się Na2O · SiO2, Na2O-SiO2 · 5H2O lub Na2O · 1O/3SiO2.
  7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalny krzemian poddaje się domieszaniu po zakończeniu gaszenia gaszonego źródła wapnia.
  8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo prowadzi się etap usuwania co najmniej części nie związanej wody znajdującej się w materiale będącym prekursorem krzemianu wapnia.
  9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo prowadzi się etap obróbki materiału prekursora krzemianu wapnia w temperaturze od 150°C do 700°C.
  10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość rozpuszczalnego krzemianu, domieszanego do gaszonego źródła wapnia, w stosunku wagowym rozpuszczalnego krzemianu do suchego, gaszonego źródła wapnia korzystnie wynosi od 0,48 do 1,2, korzystnie czas domieszania rozpuszczalnego krzemianu i gaszonego źródła wapnia wynosi od 10 sekund do 30 sekund, korzystnie wprowadzany do mieszaniny rozpuszczalny krzemian i gaszone źródło wapnia poddaje się obróbce przez ciągłe mieszanie w ciągu od 5 minut do 2 godzin, a korzystniej od 30 minut do 1 godziny, przy czym produkt szklany wytwarza się w obróbce przez nagrzanie do temperatury korzystnie od 150°C do 700°C, korzystniej poniżej 300°C.
PL97321920A 1996-09-03 1997-09-03 Sposób wytwarzania stopionego szkła PL188364B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70824696A 1996-09-03 1996-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL321920A1 PL321920A1 (en) 1998-03-16
PL188364B1 true PL188364B1 (pl) 2005-01-31

Family

ID=24845001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL97321920A PL188364B1 (pl) 1996-09-03 1997-09-03 Sposób wytwarzania stopionego szkła

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0826630B1 (pl)
JP (2) JP3246722B2 (pl)
KR (1) KR100351232B1 (pl)
BR (1) BR9704592A (pl)
CA (1) CA2214363C (pl)
DE (2) DE826630T1 (pl)
ES (1) ES2116958T3 (pl)
IL (1) IL121641A0 (pl)
PL (1) PL188364B1 (pl)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6287378B1 (en) * 1996-09-03 2001-09-11 Minerals Technologies, Inc. Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production
US6420289B1 (en) 1999-10-12 2002-07-16 Minerals Technologies Inc. Synthetic silicate pellet composition and methods of making and using thereof
US6211103B1 (en) 1999-10-12 2001-04-03 Minerals Technologies Inc. Synthetic silicate pellet compositions
US6569793B2 (en) * 2001-02-22 2003-05-27 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Fluidized reaction of synthetic silicates
CN1307115C (zh) * 2001-12-27 2007-03-28 密执安特种矿石公司 玻璃的生产方法及其所用的组合物
BRPI0712438A2 (pt) * 2006-06-01 2012-05-29 Agc Flat Glass Europe Sa composição do grupo do vidro de cal
US20070287624A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-13 Jon Frederick Bauer Method for preparing glass
JP5972050B2 (ja) * 2012-05-25 2016-08-17 太平洋セメント株式会社 リン回収材の製造方法
US9890072B2 (en) 2015-04-01 2018-02-13 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass precursor gel
US10479717B1 (en) 2016-10-03 2019-11-19 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass foam
US10364176B1 (en) 2016-10-03 2019-07-30 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass precursor gel and methods to treat with microwave energy
US10427970B1 (en) 2016-10-03 2019-10-01 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass coatings and methods to deposit same
JP2025032941A (ja) * 2023-08-28 2025-03-12 日本山村硝子株式会社 カーボンニュートラル生成物、フリント調ガラス、及びガラスの製造方法
CN117945655A (zh) * 2024-01-10 2024-04-30 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司 一种减碳化玻璃配方及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU340257A1 (ru) * 1970-07-06 1983-05-07 Научно-Исследовательский Институт Камня И Силикатов Способ варки силикатного стекла
SU644731A1 (ru) * 1974-05-24 1979-01-30 Институт общей и неорганической химии АН Армянской ССР Способ получени синтетического диопсида
DD121095A1 (pl) * 1975-04-18 1976-07-12
DD141015A1 (de) * 1978-08-17 1980-04-09 Nikolaus Koschwitz Verfahren und vorrichtung zur intensivierung des schmelzprozesses fuer alkali-erdalkali-silikatglas
DD141512A1 (de) * 1979-02-02 1980-05-07 Nikolaus Koschwitz Verfahren zur herstellung silikatischer komplexrohstoffe
SU823285A1 (ru) * 1979-03-07 1981-04-23 Ереванский Отдел Неорганическихматериалов Всесоюзного Ордена Трудовогокрасного Знамени Научно-Исследовательскогоинститута Химических Реактивови Особо Чистых Химических Веществ Способ получени натрий-кальциевогоСилиКАТА
JPS55149122A (en) * 1979-05-09 1980-11-20 Tokuyama Soda Co Ltd Manufacture of calcium sodium silicate hydrate
SU981217A1 (ru) * 1980-07-23 1982-12-15 Институт общей и неорганической химии АН АрмССР Способ получени силикатно-кальциевого продукта
DD159987A1 (de) * 1981-06-26 1983-04-20 Dietmar Petzold Verfahren zur herstellung von verbessertem glasrohstoffgemenge
GB8728892D0 (en) * 1987-12-10 1988-01-27 Pilkington Plc Producing molten glass

Also Published As

Publication number Publication date
IL121641A0 (en) 1998-02-08
EP0826630A2 (en) 1998-03-04
EP0826630B1 (en) 2001-12-05
DE69708789T2 (de) 2002-07-04
KR100351232B1 (ko) 2002-12-16
BR9704592A (pt) 1998-11-03
DE69708789D1 (de) 2002-01-17
KR19980024286A (ko) 1998-07-06
CA2214363A1 (en) 1998-03-03
CA2214363C (en) 2005-11-08
MX9706682A (es) 1998-07-31
PL321920A1 (en) 1998-03-16
JPH10218638A (ja) 1998-08-18
JP2002128527A (ja) 2002-05-09
DE826630T1 (de) 1998-09-24
JP3246722B2 (ja) 2002-01-15
ES2116958T3 (es) 2002-05-16
EP0826630A3 (en) 1998-05-06
ES2116958T1 (es) 1998-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU756269B2 (en) Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production
US5004706A (en) Producing molten glass and batch components therefor
PL188364B1 (pl) Sposób wytwarzania stopionego szkła
US6287997B1 (en) Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production
EP3708545A1 (en) Method for granulating glass batch components
JP4219816B2 (ja) ガラス及びガラスのための組成物を製造する方法
US2239880A (en) Manufacture of silicates
US5422320A (en) Alkaline earth metal silicate compositions for use in glass manufacture
US20040204304A1 (en) Method of manufacturing glass and compositions therefore
RU2291115C1 (ru) Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла
US4054459A (en) Method of preparing glass batch
RU2291114C2 (ru) Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла
CN109809691A (zh) 玻璃制作方法
MXPA97006682A (en) Method of production of synthetic silicates and use of them in the production of vides
RU2361827C1 (ru) Карбонатно-силикатный синтетический сырьевой материал для производства стекла и способ его получения
HK1070346B (en) Method of manufacturing glass and compositions therefore
HK1094572A (en) Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production
JPH05301709A (ja) 繊維状トリカルシウムシリケート水和物及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20100903