发表日期:2015-01-17 发布者:厦门益唯特玻璃有限公司 [返回]
目前氧化硼的世界年产量是1.5百万吨,而玻璃和陶瓷工业的消耗量约占其总产量的一半。对各种玻璃制品来说,氧化硼都是一非常重要的组成成分。现在已广泛使用的玻璃制品主要有:隔声、绝热的玻璃棉、增强塑料用的玻璃纤维,钢和各种金属基片上的搪瓷,陶瓷釉(例如面砖和餐具上的彩釉),光学玻璃以及各种硼硅酸盐技术玻璃。硼硅酸盐技术玻璃的种类目前很多,现已成熟使用的有:照明器材,实验室器皿,炊具,医疗器具和液晶显示屏。
目前世界上约有200多种矿物含有氧化硼,但具有商业应用价值的仅几种。实际上,仅有四种矿物的组成中含有90%的、能被工业生产采用的硼酸盐:硼砂和四水硼砂——主要组成成分是硼酸钠;钠硼解石——硼酸钠钙;硬硼钙石——硼酸钙。这些矿物主要产于加利福尼亚和土耳其、阿根廷、玻利维亚、智利、秘鲁和中国也有少量生产。另外,中国和俄罗斯还大量出产硼酸镁和硼酸钙制品。上述矿藏的总量基本上就是当今全球所能提供的硼酸盐的数量。表1列出了一些有实用意义的矿物的组成及产地。每一种矿物中都不同程度的含有其他矿相,所以使用前必须经过加工处理,从而得到所需的硼酸盐制品。对于玻璃工业来说,一般需要经过提纯处理。
耐高温玻璃生产中,选择硼酸盐原料的标准与其他原料基本相同,主要包括组成、、纯度、一致性、价格、可用性和熔化性能等几个方面。但是,不同种类的玻璃有不同的标准。有的玻璃对纯度的要求不是很高,而有的品种则要求使用精练过的高纯化学原料,限制杂质的含量在百万分之几的水平(ppm)。玻璃用硼酸盐可以大致从以下三方面加以区分:矿物原料和精练产品,含钠和不含钠、水合物和非水合物,祥见表2。确定玻璃生产配料的原则是在确保玻璃成分的前提下,尽可能降低原料成本。由于硼酸盐与配合料中的其他成分相比价格较贵,所以具体采用哪一种硅酸盐,是窑经过价格性能比较的。例如,含钠玻璃大多使用五水硼砂,这是由于它
与硼酸苏打灰相比,性能价格比更优越一些。有时为了保证产品的性能,同一配合料可能要采用良种硼酸盐,比如,有的硼硅酸盐玻璃同时使用五水硼砂和硼酸,目的是调节钠/硼比。开采得到的矿石都要进行加工处理,以提高氧化硼的含量、降低杂质含量、改善一致性,控制其体积性质。至于采用何种处理方法,则要根据具体矿石的矿物学特征和最终用途加以确定。硬硼钙石和钠硼解石主要用做矿物和生产硼酸的原料。硼砂和四水硼砂用来加工生产硼酸钠和硼酸;硅硼钙石经过处理后,制备硼酸盐类化学药品。提纯后的硼酸盐化学药品,如:五水硼砂和硼酸,氧化硼的含量都比较高,而且很稳定,杂质含量基本保证在痕量水平。由于提纯后的药品几乎不含有难熔杂质、熔点较低,所以其颗粒大小不是一个重要的因素,而矿物和为提纯硼酸盐的颗粒尺寸则是很重要的。玻璃用精致硼酸盐制品,一般要求是颗粒状,最大颗粒直径1.5mm。以前玻璃工业大多使用十水硼砂,现在大部分国家用五水硼砂替代。这是因为五水硼砂氧化硼含量更高,结晶水数量减少,具有优越的储存和散装运输性能。当然也有例外,中国的玻璃工业目前还在普遍使用十水硼砂。除此之外,硼酸也常用在玻璃生产中,特别是窑限制玻璃成分中碱的含量时,例如:生产耐热的派莱克丝(pyrex)玻璃和用来拉制县委的e-玻璃时,就必须使用硼酸。
耐高温玻璃硼酸盐的生产:
硼酸钠和硼酸主要通过热的水溶液结晶来制得。美国加利福尼亚洲boron地区的硼砂厂(borax plant),就是利用两种硼酸钠矿石-硼砂和四水硼砂生产五水硼砂,硼酸和十水硼砂。其主要生产过程如下:首先将开采来的矿石放入放入沸水中,这样不溶性的石灰就可以被分离;然后在真空结晶器中冷却富含硼砂的水溶液,得到硼酸钠;下一步,先在真空过滤带上清洗得到的晶体,驱除可溶性杂质,之后干燥。硼酸的生产过程是:先将四水硼砂溶于水,同时用硫酸酸化;然后去除不溶物,最后通过结晶分离硫酸钠和硼酸。