TW201238928A - Process for melting and refining soda-lime glass - Google Patents
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201238928 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示係關於一種熔融精製鈉鈣玻璃之方法，特別 關於此一使用矽酸鈉玻璃作為中間產物之方法。 【先前技術】 揭示之背景及總整理 納弼玻璃（亦稱為鈉鈣矽玻璃）盛行用於玻璃容器及 其它玻璃產物之製造《原始玻璃熔融物之形成典型包括 在高溫下混合多種玻璃形成組分。玻璃典型在爐中具有 級數二十四小時的停留時間，以藉由餾出氣體及溶解固 體來精製玻璃。氣體最終必需館出以製造出沒有夾帶氣 泡的固化玻璃產物；移除在炼融玻璃中之氣泡的方法稱 為”精製”。除了不合意地慢外，此爐内方法包括大量空 間及高能量輸入。 【發明内容】 本揭示的普遍目標係提供一種製造鈉鈣玻璃的方 法’其比習知方法更快速且需要較少的能量輸入。 本揭示具體化一些觀點，其可彼此分別或組合著執 行。 根據本揭示的一個觀點，用以製造鈉鈣玻璃的方法 包括（a)形成液相且缺乏水的矽酸鈉玻璃，同時釋放出氣 體反應產物；及（b)混合步驟（a)的矽酸鈉玻璃反應產物與 其它材料，以形成鈉鈣玻璃熔融物。低黏度的熔融矽酸 鈉玻璃（相對於在相同溫度下的鈉鈣玻璃或與其比較）能 夠及促進氣體反應產物（諸如二氧化碳）釋放。 -4- 201238928 根據本揭示的另一個觀點，用以製造鈉鈣玻璃的方 法包括在高溫下煅燒固相碳酸鈣’以形成氧化鈣及釋放 出氣體（諸如二氧化碳）。當釋放出氣體反應產物時，分 別形成液相梦酸鈉玻璃。混合該經烺燒的碳酸辦及$夕酸 鋼玻璃中間產物以形成鈉#5玻璃炼融物。在與氧化約混 合前形成矽酸鈉玻璃作為中間產物具有促進釋放出在石夕 酸鈉玻璃中之氣體反應產物的優點，此係因至少在某種 程度上係由於矽酸鈉玻璃的低黏度（相對於在相同溫度 下的納妈玻璃或與其比較）。因此，在混合階段前，該氧 化鈣中間產物及/或矽酸鈉玻璃中間產物至少部分（若未 完全的話）精製及至少部分（若未完全的話）無氣體及氣 泡。此大大減少對製造鈉鈣玻璃熔融物之最後混合階段 所需求的時間及能量。該缎燒步驟及/或矽酸鈉玻璃形成 步驟及/或最後混合步驟可進一步在減壓下進行，以促進 氣體釋放及減少氣泡形成。 在一個具體實例中’該矽酸鈉玻璃係藉由於二氧化 矽存在下熔融蘇打灰’釋放出二氧化碳氣體而形成。在 ，—個具體實例中，矽酸鈉玻璃係藉由於二氧化矽及蒸 轧存在下熔融氣化鈉’以形成矽酸鈉及釋放出氯化氫氣 體而形成。 本揭7F與其領外的目標、特徵、優點及觀點一起， 將攸下列說Β月、所附加的_請專利範圍及伴隨的圖形中 有最好了解，其中： 第1圖係一方塊圖， 具體實例用以熔融精製 其指示出根據本揭示的一個典型 納好玻璃的基本方法；及 201238928 第2及3圖係對在第1圖之方法中的各別階段之修改 的功能性區塊圖。 【實施方式】 較佳具體實例之詳細說明 第1圖闡明根據本揭示的一個典型具體實例之用以 製造鈉鈣玻璃（亦稱為鈉鈣矽玻璃）的方法。該方法的第 一階段10包括固態（固相）锻燒原料。在一個具體實例 中，輸入碳酸鈣（CaC〇3)(諸如呈石灰石形式）及加熱以釋 放出二氧化碳（C〇2)。此步驟可在溫度約8〇〇β(：至約 1300°C下進行。在第2圖的第二具體實例1〇a中，該經煅 燒的產物在最後混合階段中之溶解度可藉由於二氧化石夕 (Si〇2)存在下煅燒以形成至少某些矽酸鈣（Ca〇_si〇2)而 改良’其更容易在、/¾合階段溶解。此锻燒階段丨〇或1 〇 a 可在減壓（真空）下進行以促進二氧化碳釋放。 該方法的第二階段包括熔融、反應及精製輸入材料 及製造出液體（熔融）相矽酸鈉玻璃。此矽酸鈉玻璃在觀 念上係一”乾’’玻璃，其不溶於水。在第1圖的一個具體實 例20中，在高溫下掺合蘇打灰（NhCO3)與二氧化石夕，以 製造碎酸鈉玻璃（Na2〇-Si〇2)及釋放出二氡化碳。該蘇打 灰與二氧化矽可呈約1 : 1至約1 : 5的莫耳供應量。在第3 圖的另一個具體實例20a中，矽酸鈉玻璃係藉由讓氣化鈉 (NaCl)與条氣（|^2〇)及1一氧化石夕（Si〇2)反應而形成，以製 造矽酸鈉玻璃及釋放出氣化氫（HCi)氣體。此階段2〇或 20a以在高溫下（諸如約90(rc至17〇(rc )進行為較佳。此 階段可在低壓（真空）下進行，以促進二氧化碳或氣化氮 .201238928 氣體產物釋放。相對低黏度的矽酸鈉玻璃（即，相對於在 相同溫度（其高於矽酸鈉玻璃之玻璃轉換溫度，於此該矽 酸鈉玻璃呈液相及缺乏水）下的典型鈉鈣玻璃之黏度或 與其比較）容易促進及准許氣體反應產物釋放而沒有形 成氣泡。 在第1圖的第三階段30處，將階段10或l〇a的氧化弼 產物與階段20或20a之液體產物混合。階段20或20a之相 對低黏度的矽酸鈉玻璃產物促進在階段3〇中混合、溶 解、均化及釋放出任何殘餘氣體。例如，該已經溶融的 石夕酸鈉玻璃當在其中混合及溶解較高熔點的組分（c a 〇在 2572°C處熔融，及si〇2在160(TC至1725t處轉變成玻璃 (熔融物時，其可具有溫度低於150CTC。階段30可包括 ^合（例如，藉由機械攪動，諸如攪拌）以促進該混合物 冷解及均化。階段3 〇可在減壓（真空）下進行以促進氣體 釋放。此階段可在溫度高於約9〇〇t下進行。可在階段3〇 ，加入額夕卜的原料40,肖如加入二氧化石夕(以I該玻璃熔 融：中達成想要的二氧化矽程度)及/或其它添加劑，諸 如者色劑及/或氧化鈣（Ca〇)及/或碎玻璃（再循環）及/或 其它較少的成份。 雖然階段10及1〇a係在第1及2圖 為擇―，但若須要時可結合這些階段。同樣地 •^又 2 0 及 2 〇 a 可 # -淫—4·、 M ^ ^ R '、一擇或、·，。合。亦將察知，雖然，，階段，，係 丄衬_及顯示在圖形中，
-., 本揭不之方法以一連續方法A 較佳，例如階段1〇及2〇 ㈣万沄為 續輸出之速率一起進料口 t進…從階段30提供-連 '斗至階段30。換句話說，以例如將 201238928 原料連續進料至階段10及20，將來自階段1〇及2〇的中間 反應產物連續進料至階段3〇，若需要時，在階段4〇處連 續進料額外的原料’及將來自階段3〇的鈉鈣玻璃連續出 料至進一步玻璃製造階段為較佳。 與先述技藝典型需要二十四小時停留時間比較，在 圖形中所闡明的完整方法可在約三至四小時内進行，及 每°頓約1 · 5百萬焦耳的理論估計能量輸入對典型的先述 技藝之每噸2_2百萬焦耳的估計理論能量。 因此’已經揭示出一種完全達成先前提出的全部宗 旨及目標之用以製造鈉鈣玻璃的方法。本揭示已經呈現 出相關目前較佳的具體實例，並已經討論替代及修改方 案。將容易地由一般熟知技藝之人士考慮到前述說明而 對其建議出其它替代及修改方案。 【圖式簡單說明】 第1圖係一方塊圖，其指示出根據本揭示的一個典蜜 具體實例用以炫融精製納舞玻璃的基本方法；及 第2及3圖係對在第1圖之方法中的各別階段之修改 的功能性區塊圖。 【主要元件符號說明】 10,10a 第一階段 20,20a 第二階段 30 第三階段 40 加入額外的原料
Claims (1)
- 201238928 七、申請專利範圍： ι_ 一種製造鈉約玻璃的方法，其包括下列步驟： (a) 當釋放出氣體反應產物時，形成液相且缺乏水的矽 酸鈉玻璃（Na2Si03);及 (b) 混合步驟（a)的石夕酸納產物與其它材料，以形成一 鈉妈玻璃熔融物。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a)及/或步 驟（b)係在減壓下進行以促進氣體釋放。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a)包括於 二氧化矽（Si02)存在下熔融蘇打灰（Na2c〇3)，以形成 該矽酸鈉玻璃及釋放出二氧化碳（c〇2)氣體。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該蘇打灰與二氧 化矽係呈約1 : 1至約1 : 5的莫耳比率。 5. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該步驟（b)係在溫 度範圍約900。(：至約17001下進行。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a)包括於 二氧化矽（Si〇2)及蒸氣（H2〇)存在下熔融氣化鈉 (NaCl)，以形成該矽酸鈉玻璃及釋放出氣化氫（HC1) 氣體。 7.如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（b)包括加 入碎玻璃及/或二氧化矽（Si〇2)及/或氧化鈣（CaO)及/ 或其它較少的成份。 8 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（b)包括混 合以促進該混合物溶解及均化。 9.如申請專利範圍第8項之方法，其中該步驟（b)係在溫 201238928 度高於約900°C下進行。 10.—種製造鈉弼玻璃的方法，其包括下列步驟： (a) 在固相及高溫下煅燒碳酸鈣（CaC〇3)以形成氧化鈣 (CaO)及釋放出氣體； (b) 當釋放出氣體反應產物時，形成液相矽酸鈉玻璃 (Na2Si03);及 (c) 在液相下混合步驟（a)之氧化鈣產物與步驟（b)之矽 酸納產物’以形成鈉鈣玻璃熔融物。 1 κ如申請專利範圍第10項之方法，其中該步驟（a)及/或 步驟（b)及/或步驟（c)係在減壓下進行以促進氣體釋 放。 2 .如申凊專利範圍第1 〇項之方法，其中該步驟（b)包括於 一氡化矽（si〇2)存在下熔融蘇打灰（Na2c〇3),以形成 該矽酸鈉玻璃及釋放出二氧化碳（c〇2)氣體。 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中該蘇打灰與二氧 化石夕之莫耳比率係約1 : 1至約1 : 5。 4·如申請專利範圍第12項之方法其中該步驟係在溫 度範圍約90(TC至約170(rc下進行。 5 ’如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中該步驟（b)包括於 —氧化碎（Si〇2)及蒸氣（H2〇)存在下熔融氣化鈉 (NaCl) ’以形成該矽酸鈉玻璃及釋放出氣化氫（HC1) 礼體。 1 6 士D 主 甲M專利範圍第1 〇項之方法，其中該步驟（a)包括於 〜氧化石夕（Si〇2)存在下煅燒碳酸鈣，以釋放出二氧化 兔（c〇2)氣體。 201238928 1 7 ·如申 度範 1 8.如申 入二 1 9.如申 入碎 2 0.如申 合以 2 1 ·如申 度高 2 2.如申 乏水 請專利範圍第1 0項之方法，其中 圍約800°c至約1 300°C下進行。 請專利範圍第10項之方法，其中 氧化矽（Si02)。 請專利範圍第1 〇項之方法，其中 玻璃及/或氧化鈣（CaO)及/或其 請專利範圍第1 0項之方法，其中 促進該混合物之溶解及均化。 〇月專利範圍第1 0項之方法，其中 於約9〇〇°C下進行。 ’、 請專利範圍第10項之方法，其中 下進行。 該步驟（a)係在溫 該步驟（c)包括加 該步驟（c)包括加 它較少的成份》 ’該步驟（C)包括混 該步驟（C)係在溫 該步驟（b)係在缺
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