發(fā)表日期:2015-01-17 發(fā)布者:廈門益唯特玻璃有限公司 [返回]
目前氧化硼的世界年產(chǎn)量是1.5百萬噸,而玻璃和陶瓷工業(yè)的消耗量約占其總產(chǎn)量的一半。對各種玻璃制品來說,氧化硼都是一非常重要的組成成分?,F(xiàn)在已廣泛使用的玻璃制品主要有:隔聲、絕熱的玻璃棉、增強塑料用的玻璃纖維,鋼和各種金屬基片上的搪瓷,陶瓷釉(例如面磚和餐具上的彩釉),光學玻璃以及各種硼硅酸鹽技術(shù)玻璃。硼硅酸鹽技術(shù)玻璃的種類目前很多,現(xiàn)已成熟使用的有:照明器材,實驗室器皿,炊具,醫(yī)療器具和液晶顯示屏。
目前世界上約有200多種礦物含有氧化硼,但具有商業(yè)應(yīng)用價值的僅幾種。實際上,僅有四種礦物的組成中含有90%的、能被工業(yè)生產(chǎn)采用的硼酸鹽:硼砂和四水硼砂——主要組成成分是硼酸鈉;鈉硼解石——硼酸鈉鈣;硬硼鈣石——硼酸鈣。這些礦物主要產(chǎn)于加利福尼亞和土耳其、阿根廷、玻利維亞、智利、秘魯和中國也有少量生產(chǎn)。另外,中國和俄羅斯還大量出產(chǎn)硼酸鎂和硼酸鈣制品。上述礦藏的總量基本上就是當今全球所能提供的硼酸鹽的數(shù)量。表1列出了一些有實用意義的礦物的組成及產(chǎn)地。每一種礦物中都不同程度的含有其他礦相,所以使用前必須經(jīng)過加工處理,從而得到所需的硼酸鹽制品。對于玻璃工業(yè)來說,一般需要經(jīng)過提純處理。
耐高溫玻璃生產(chǎn)中,選擇硼酸鹽原料的標準與其他原料基本相同,主要包括組成、、純度、一致性、價格、可用性和熔化性能等幾個方面。但是,不同種類的玻璃有不同的標準。有的玻璃對純度的要求不是很高,而有的品種則要求使用精練過的高純化學原料,限制雜質(zhì)的含量在百萬分之幾的水平(ppm)。玻璃用硼酸鹽可以大致從以下三方面加以區(qū)分:礦物原料和精練產(chǎn)品,含鈉和不含鈉、水合物和非水合物,祥見表2。確定玻璃生產(chǎn)配料的原則是在確保玻璃成分的前提下,盡可能降低原料成本。由于硼酸鹽與配合料中的其他成分相比價格較貴,所以具體采用哪一種硅酸鹽,是窯經(jīng)過價格性能比較的。例如,含鈉玻璃大多使用五水硼砂,這是由于它
與硼酸蘇打灰相比,性能價格比更優(yōu)越一些。有時為了保證產(chǎn)品的性能,同一配合料可能要采用良種硼酸鹽,比如,有的硼硅酸鹽玻璃同時使用五水硼砂和硼酸,目的是調(diào)節(jié)鈉/硼比。開采得到的礦石都要進行加工處理,以提高氧化硼的含量、降低雜質(zhì)含量、改善一致性,控制其體積性質(zhì)。至于采用何種處理方法,則要根據(jù)具體礦石的礦物學特征和最終用途加以確定。硬硼鈣石和鈉硼解石主要用做礦物和生產(chǎn)硼酸的原料。硼砂和四水硼砂用來加工生產(chǎn)硼酸鈉和硼酸;硅硼鈣石經(jīng)過處理后,制備硼酸鹽類化學藥品。提純后的硼酸鹽化學藥品,如:五水硼砂和硼酸,氧化硼的含量都比較高,而且很穩(wěn)定,雜質(zhì)含量基本保證在痕量水平。由于提純后的藥品幾乎不含有難熔雜質(zhì)、熔點較低,所以其顆粒大小不是一個重要的因素,而礦物和為提純硼酸鹽的顆粒尺寸則是很重要的。玻璃用精致硼酸鹽制品,一般要求是顆粒狀,最大顆粒直徑1.5mm。以前玻璃工業(yè)大多使用十水硼砂,現(xiàn)在大部分國家用五水硼砂替代。這是因為五水硼砂氧化硼含量更高,結(jié)晶水數(shù)量減少,具有優(yōu)越的儲存和散裝運輸性能。當然也有例外,中國的玻璃工業(yè)目前還在普遍使用十水硼砂。除此之外,硼酸也常用在玻璃生產(chǎn)中,特別是窯限制玻璃成分中堿的含量時,例如:生產(chǎn)耐熱的派萊克絲(pyrex)玻璃和用來拉制縣委的e-玻璃時,就必須使用硼酸。
耐高溫玻璃硼酸鹽的生產(chǎn):
硼酸鈉和硼酸主要通過熱的水溶液結(jié)晶來制得。美國加利福尼亞洲boron地區(qū)的硼砂廠(borax plant),就是利用兩種硼酸鈉礦石-硼砂和四水硼砂生產(chǎn)五水硼砂,硼酸和十水硼砂。其主要生產(chǎn)過程如下:首先將開采來的礦石放入放入沸水中,這樣不溶性的石灰就可以被分離;然后在真空結(jié)晶器中冷卻富含硼砂的水溶液,得到硼酸鈉;下一步,先在真空過濾帶上清洗得到的晶體,驅(qū)除可溶性雜質(zhì),之后干燥。硼酸的生產(chǎn)過程是:先將四水硼砂溶于水,同時用硫酸酸化;然后去除不溶物,最后通過結(jié)晶分離硫酸鈉和硼酸。