[发明专利]替代硼砂或硼酸的硼粉及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃原料中的硼砂或硼酸的含硼替代物。

背景技术

硼砂和硼酸是广泛应用于特种玻璃、器皿玻璃、瓷釉、搪瓷、硼酸盐、硼砂皂、人造宝石生产的主要原料之一。硼砂分子式为Na2B4O7·10H2O，又名四硼酸钠，分子量：381.37，比重：1.72，硼砂的制造方法有以硼镁矿粉为原料的加压碱解法，同样以硼镁矿粉为原料的碳碱法，以硼酸钙石为原料与井盐卤水的纯碱碱解法，还有以钠硼解石为原料的纯碱碱解法。其中的加压碱解法和碳碱法，都是用纯碱或碳酸钠与矿石中的镁反应，滤除含镁沉淀物，制得硼砂；纯碱碱解法也是通过反应产生含钙沉淀物，目的是去除含硼矿石中的钙成份。其生产设备复杂，生产成本高，售价居高不下，在这种情况下，开发替代产品势在必行。制造过程中，每生产一吨硼砂就会产生2.5～4.5吨硼泥。由上叙述可知，硼泥中含有大量MgO、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃等成份，这些成份含量随硼矿石产地的不同而有很大差异。因为其中残留碱，所以绝大部分被废弃、成为污染环境的生产废物。但仅以玻璃生产制造角度方面看，以上的各种氧化物，二氧化二铁除外，氧化镁MgO具有提高玻璃耐热性、化学稳定性和机械强度的优点，氧化钙CaO具有提高玻璃化学稳定性、机械强度和析晶性能的优点，氧化铝Al₂O₃和氧化硅SiO2都具有提高玻璃的化学稳定性、机械强度和熔融温度的优点，氧化铝Al₂O₃还具有提高玻璃的韧性和但会降低析晶性能的特点。不可避免的是，硼砂成品引入相当量的钠元素却会明显降低玻璃的化学稳定性、热稳定性、熔融温度、析晶侧向、退火温度及韧性。也就是现有硼砂的生产在提纯氧化硼的同时牺牲了大多数有利于提高玻璃生产性能和玻璃成品性能的氧化物，相反却增加了相当量的有损于玻璃性能的钠元素，硼泥的大量存在也极大增加了环境整治压力。另外，硼砂中存在的结晶水降低了熔成率，硼砂的熔成率仅为52.8％；一方面加大了原料运输成本，更为严重的是，结晶水的蒸发导致贮存结块而改变了组分的相对稳定性，加大了玻璃组分配比准确性和组分配比难度。硼酸同样存在以述的技术问题。

发明内容

本发明专利申请的发明目的在于依据玻璃生产特性提供一种充分利用含硼矿的矿产资源、保护环境资源、降低制造成本的替代硼砂或硼酸的硼粉及其生产方法。本发明专利申请提供的替代硼砂或硼酸的硼粉技术方案，其主要技术内容是：一种替代硼砂或硼酸的硼粉，各组分及各组分所占重量百分比含量分别为：氧化硼B₂O₃为20-36％，二氧化硅10-20％，二价氧化RO：20-45％，其中的R为镁或钙；三氧化二铝2-10％，一价氧化物R₂O：3-5％，其中的R为钠或钾；含量不高于0.5％的三氧化二铁杂质。

本发明申请提供的上述替代硼砂或硼酸的硼粉生产方法，将含硼矿物按硼含量范围分组类加工，粗碎后水洗，再粉碎至粒度为40-120目也即23-67μm后经除铁，将各组分含量调整至要求量，按包装规格包装。

本发明专利申请公开的技术方案，根据器皿玻璃、特种玻璃、光学玻璃、瓷釉、搪瓷等原料组成和生产所要求的特性，将含硼矿石中的镁、钙、铝等氧化物加以保留，并在玻璃生产中使其特性得以有效的利用，由本发明申请提供的硼粉替代现有的玻璃生产所应用的硼砂或硼酸产品，由于其组成结构中不含结晶水，既保证了产品性状的稳定，熔成率大大高，保证了玻璃液的质量，克服了硼砂或硼酸贮存中结晶水蒸发结块的技术问题，还因各组分含量相对稳定，因而有效提高了玻璃原料组分称量的准确性，有助于玻璃质量的提高。本发明申请硼粉的生产方法不仅远远简单于硼砂或硼酸的制造，有效地缩减了制造成本，并不再产生硼泥废料，避免了环境污染，尤其是矿物中多种氧化物得以有效利用，这样就可以节省原玻璃配方中同样元素的部分配用量，通过适当调整氧化镁和氧化铝等含量，从而在硼粉组成上有效的保证所需氧化物用量，提高成品玻璃的耐水性、机械强度、澄清度，和生产中熔化温度、热稳定等性能得以明显提高；尤其在硼砂或硼酸等价格持续走高的情况下，以本发明专利申请所提供的硼粉具有价格低、易于制造、组分稳定而持久、有益于玻璃成品性能的优点，除硼粉本身成本低之外，以硼粉为玻璃配方的一组分，其玻璃制造成本也得以明显降低。上述的技术优点都是现有硼砂或硼酸无法相比的。

具体实施方式