[发明专利]自粘结和预分解的玻璃配合料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃配合料制备方法，特别是涉及一种自粘结和预分解的玻璃配合料的制备方法。

背景技术

传统的玻璃配合料是散状的，即，将具有一定粒度的石英砂、长石、白云石、石灰石、纯碱、芒硝等原料按比例混匀后，以松散的状态给入熔窑内，进行熔化作业。这种工艺存在诸多缺点，例如：（1）物料在窑内处于堆积状态，传热面积非常小，传热系数也不高。（2）在窑内引起粉尘飞扬使窑体侵蚀、堵塞蓄热室。（3）在输送、储存、卸料过程中易发生分层（或离析）破坏混合均匀度。（4）带入大量空气在玻璃熔体内产生难以去除的微气泡。（5）大量的资源得不到有效利用。为了防止入窑之后产生飞料，对原料粒度组成提出了较严格的要求，石英砂中小于0.1mm的颗粒含量不能超过5%，这就意味着30%以上的细粉不得不分离出去，造成资源浪费。（5）碳酸盐的分解在熔窑内进行，造成能耗较高。玻璃配合料中的石灰石（CaCO₃）和白云石（MgCO₃）属于碳酸盐矿物，其分解温度在600~900℃之间，是强烈的吸热反应，反应过程中伴随着大量CO₂气体的产生，和其他原料一起给入窑内，由于换热速率低，能耗较高，大量的CO₂气体的挥发还会造成大量的气泡，造成澄清困难。

对玻璃配合料进行粒化处理可以部分解决上述问题，粒化之后的配合料不仅消除了粉尘和分层，还由于颗粒之间尤其是助熔的碱与难熔的石英砂之间的表面接触面积的大大增加，增强了低温反应程度；粒化后的配合料可使导热系数增加，进而提高熔化率；通过粒化处理，较细的石英砂也可以得到利用。因此，配合料粒化处理可以提高配合料的均匀度、提高熔化率、延长熔窑寿命、改善工作环境、提高资源的利用率。

但迄今为止，玻璃配合料的粒化仍然停留在试验阶段，尚未取得大规模工业应用，许多关键技术尚未取得突破，制约了这项技术的进一步发展。瓶颈之一是玻璃配合料的粘结问题。由于玻璃原料本身不具有粘性，在粒化或压块过程中必须要加入某种粘结剂或者进行烧结，烧结的成本太高难以应用，而如果采用粘结剂的话，则要求粘结剂低价、无毒、无腐蚀性、不能含有对玻璃有害的组分，同时符合这些要求的粘结剂尚未发现。中国专利CN101913752公开了一种以膨润土、水玻璃和淀粉为粘结剂的粒化方法；中国专利（CN101318762A）公开的专利技术是用水玻璃、纸浆废液、油水废液和淀粉废液为粘结剂的粒化方法。但这些粘结剂均存在缺陷，它们不同程度存在着有毒有害、成本过高或者对玻璃有潜在危害。

如果能够实现配合料的自粘结是较为理想的技术方案，本发明给出针对上述问题的一揽子解决方案。具体而言就是先将玻璃配合料中石灰石和白云石预分解成为熟石灰和方镁石，然后再与其它玻璃配合料进行混合，混合过程同时喷水，混匀后进行压块或者成球粒化。石灰石和方镁石遇水后分别生成的氢氧化钙和氢氧化镁本身都是粘结剂，可以用来实现玻璃配合料的自粘结。本发明带来的好处是：（1）不需要外加粘结剂，实现玻璃配合料粒化过程中的自粘结。氢氧化钙可以和空气中的CO₂或玻璃配合料中的纯碱—碳酸钠（NaCO₃）反应生产碳酸钙（CaCO₃）, 进而实现配合料的粒化和硬化，反应式如下：

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O                       (1)

Ca(OH)₂ + Na₂CO₃=2NaOH+CaCO₃↓                (2)

（2）将石灰石和白云石的分解过程移至熔窑外面进行，可以实现窑外分解，有利于节能。众所周知，碳酸盐的分解是个剧烈的吸热过程，化学反应为：

CaCO₃ → CaO + CO₂↑ -1645J/g (890℃时)           (3)

MgCO₃ → MgO + CO2  -1047～ -1214J/g (590℃时)    (4)