[发明专利]化学钢化生产中在线去除硝酸钾杂质离子的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及化学钢化玻璃的硝酸钾处理技术，公开了一种化学钢化生产中在线去除硝酸钾中杂质离子的方法。

背景技术

现在越来越多的玻璃制品都采用化学钢化提高玻璃的强度。特别是玻璃厚度小于2mm，物理钢化很难实现的情况下，普遍采用化学钢化提高强度。其原理是把需钢化的玻璃或玻璃制品放置于高温熔融的硝酸钾熔盐中浸泡一定时间，通过硝酸钾熔盐中钾离子与玻璃中钠离子产生置换反应，由于钾离子直径大于钠离子，从而在玻璃表面形成压应力，达到提高玻璃强度的目的。其工艺流程包括装夹具、预热、化学钢化、冷却退火。

经过反复试验以及生产实践，发现硝酸钾纯度越高，玻璃化学钢化效果越好，玻璃表面应力越高。硝酸钾含杂质越多，如钠离子，钙离子，镁离子等，其化学钢化效果越差，应力越低，特别是化学钢化离子交换产生的副产物钠离子。在化学钢化批量生产的情况下，随着投入硝酸钾液体中的玻璃产品的数量增加，玻璃表面的钠离子通过离子交换反应，不断进入到硝酸钾熔盐中，钢化后玻璃强度以及表面应力随钠离子浓度增加而降低。同时在化学钢化生产作业时，也会随产品不断带入其他杂质离子到硝酸钾中，如不锈钢夹具，钢化炉内壁腐蚀物，玻璃表面成分、灰尘等，影响玻璃的品质以及强度。以目前化学钢化生产广泛使用的工业级以色列haifa牌硝酸钾为例，其纯度≥99.4%,新硝酸钾化学钢化后浮法钠钙硅玻璃表面应力为650MPa，使用一段时间后表面应力降低为480MPa，强度也降低明显，需更换硝酸钾以满足强度要求。且不同厂家生产的硝酸钾杂质钠、钙、镁等杂质离子含量不一样，化学钢化后的效果也差别较大，更换频率也差异明显。

因此，需根据化学钢化生产量定期更换炉内的硝酸钾，以保持钢化后玻璃的表面应力以及强度。定期更换硝酸钾成为化学钢化生产的必要工序，一次更换硝酸钾包括停机清理废弃硝酸钾以及化学钢化炉内壁，加入新硝酸钾再加热融化以及恒温，更换硝酸钾到再生产的整个过程需停止生产4~5天，因此而导致机台稼动率（指设备在所能提供的时间内为了创造价值而占用的时间所占的比重。是指一台机器设备可能的生产数量与实际生产数量的比值。）降低，生产的实际产能效率降低。且硝酸钾消耗为化学钢化生产的主要成本，玻璃强度要求越高，其更换频率越高，化学钢化成本也随着增加。如何降低硝酸钾的更换频率，提高硝酸钾的利用率成为企业降低成本，创造效益的关键。

现有专利CN200410004460.8 叙述的一种硝酸钾的提纯方法，具有以下缺点：

1．用碳酸钾作为添加试剂，只能消除硝酸钾中的钠离子，不能去除钙、镁等其它杂质离子。

2. 没有检测硝酸钾中影响玻璃化学强化强度的杂质离子含量，添加提纯剂的量不能准确计算，提纯剂添加可能会超量，过量的碳酸钾添加后会影响化学钢化的强度；也可能添加量不足，导致杂质离子未完全提纯。

3. 非在线提纯，需将硝酸钾取出再加热再提纯，然后再冷却，增加能源消耗，经济效益差。

发明内容

为降低成本，解决化学钢化生产中硝酸钾更换频率过快的问题，本发明提出一种化学钢化生产中在线去除硝酸钾中杂质离子的方法，在化学钢化炉内，在硝酸钾熔融状况下，对使用中的硝酸钾进行杂质离子特殊处理，使其沉淀，使处理后的硝酸钾接近新硝酸钾的化学钢化效果。

本发明完成其发明目的采用下述技术方案：

一种化学钢化生产中在线去除硝酸钾中杂质离子的方法，所述方法的实施方法及步骤为：

化学钢化一般工艺流程是在带有加热功能以及温度控制系统的化学钢化炉内加入工业级硝酸钾，将硝酸钾加热熔化，硝酸钾加热温度需大于334℃以达到硝酸钾的熔化温度，然后将炉内温度恒定在化学钢化的生产作业温度一段时间，如48小时，开始批量钢化生产作业；化学钢化一定量后应力值以及强度达不到设定值时，将其整炉硝酸钾更换。

本发明方法在化学钢化批量作业时加入以下步骤以实施本发明：

步骤1） 在每一炉化学钢化玻璃完成钢化将玻璃提出后，抽取化学钢化炉内的硝酸钾熔液10g，通过原子吸收光谱仪或电感耦合等离子光谱发生仪分别测定硝酸钾熔液中钠、钙、镁离子的浓度；钢化好的玻璃通过应力仪检测玻璃的表面应力；当化学钢化玻璃的应力值小于设定值时，停止下一炉的钢化作业，记录钢化炉内硝酸钾熔盐的钠离子浓度；