專利名稱：替代硼砂或硼酸的硼粉及其生產方法
技術領域：
本發明涉及玻璃原料中的硼砂或硼酸的含硼替代物。
背景技術：
硼砂和硼酸是廣泛應用于特種玻璃、器皿玻璃、瓷釉、搪 瓷、硼酸鹽、硼砂皂、人造寶石生產的主要原料之一。硼砂分
子式為Na2B407 10H20,又名四硼酸鈉，分子量381. 37，比 重1.72，硼砂的制造方法有以硼鎂礦粉為原料的加壓堿解法， 同樣以硼鎂礦粉為原料的碳堿法，以硼酸鈣石為原料與井鹽鹵 水的純堿堿解法，還有以鈉硼解石為原料的純堿堿解法。其中 的加壓堿解法和碳堿法，都是用純堿或碳酸鈉與礦石中的鎂反 應，濾除含鎂沉淀物，制得硼砂；純堿堿解法也是通過反應產 生含鈣沉淀物，目的是去除含硼礦石中的鈣成份。其生產設備 復雜，生產成本高，售價居高不下，在這種情況下，開發替代 產品勢在必行。制造過程中，每生產一噸硼砂就會產生2.5~4.5 噸硼泥。由上敘述可知，硼泥中含有大量MgO、 Si02、 Fe203、 CaO、八1203等成份，這些成份含量隨硼礦石產地的不同而有很 大差異。因為其中殘留堿，所以絕大部分被廢棄、成為污染環 境的生產廢物。但僅以玻璃生產制造角度方面看，以上的各種 氧化物，二氧化二鐵除外，氧化鎂MgO具有提高玻璃耐熱性、 化學穩定性和機械強度的優點，氧化鈣CaO具有提高玻璃化學
穩定性、機械強度和析晶性能的優點，氧化鋁Al203和氧化硅
Si02都具有提高玻璃的化學穩定性、機械強度和熔融溫度的優 點，氧化鋁A1203還具有提高玻璃的韌性和但會降低析晶性能 的特點。不可避免的是，硼砂成品引入相當量的鈉元素卻會明 顯降低玻璃的化學穩定性、熱穩定性、熔融溫度、析晶側向、 退火溫度及韌性。也就是現有硼砂的生產在提純氧化硼的同時 犧牲了大多數有利于提高玻璃生產性能和玻璃成品性能的氧化 物，相反卻增加了相當量的有損于玻璃性能的鈉元素，硼泥的 大量存在也極大增加了環境整治壓力。另外，硼砂中存在的結
3晶水降低了熔成率，硼砂時熔成率'僅'為52.8喻； 一方面加大了原料運輸成本，更為嚴重的是，結晶水的蒸發導致貯存結塊而改變了組分的相對穩定性，加大了玻璃組分配比準確性和組分配比難度。硼酸同樣存在以述的技術問題。

發明內容
本發明專利申請的發明目的在于依據玻璃生產特性提供一種充分利用含硼礦的礦產資源、保護環境資源、降低制造成本的替代硼砂或硼酸的硼粉及其生產方法。本發明專利申請提
供的替代硼砂或硼酸的硼粉技術方案，其主要技術內容是一種替代硼砂或硼酸的硼粉，各組分及各組分所占重量百分比含量分別為氧化硼8203為20-36%, 二氧化硅10-20%， 二價氧化R0: 20—45%，其中的R為鎂或鈣；三氧化二鋁2-10%， 一價氧化物R20: 3—5%,其中的R為鈉或鉀；含量不高于0. 5%的三氧化二鐵雜質。
本發明申請提供的上述替代硼砂或硼酸的硼粉生產方法，將含硼礦物按硼含量范圍分組類加工，粗碎后水洗，再粉碎至粒度為40-120目也即23-67 y m后經除鐵，將各組分含量調整至要求量，按包裝規格包裝。
本發明專利申請公開的技術方案，根據器皿玻璃、特種玻璃、光學玻璃、瓷釉、搪瓷等原料組成和生產所要求的特性，將含硼礦石中的鎂、鈣、鋁等氧化物加以保留，并在玻璃生產中使其特性得以有效的利用，由本發明申請提供的硼粉替代現有的玻璃生產所應用的硼砂或硼酸產品，由于其組成結構中不含結晶水，既保證了產品性狀的穩定，熔成率大大高，保證了玻璃液的質量，克服了硼砂或硼酸貯存中結晶水蒸發結塊的技術問題，還因各組分含量相對穩定，因而有效提高了玻璃原料組分稱量的準確性，有助于玻璃質量的提高。本發明申請硼粉的生產方法不僅遠遠簡單于硼砂或硼酸的制造，有效地縮減了制造成本，并不再產生硼泥廢料，避免了環境污染，尤其是礦物中多種氧化物得以有效利用，這樣就可以節省原玻璃配方中同樣元素的部分配用量，通過適當調整氧化鎂和氧化鋁等含量，從而在硼粉組成上有效的保證所需氧化物用量，提高成品玻璃的耐水性、機械強度、澄清度；^生'產中熔'化，溫度、熱穩定等
性能得以明顯提高；尤其在硼砂或硼酸等價格持續走高的情況
下，以本發明專利申請所提供的硼粉具有價格低、易于制造、組分穩定而持久、有益于玻璃成品性能的優點，除硼粉本身成本低之外，以硼粉為玻璃配方的一組分，其玻璃制造成本也得以明顯降低。上述的技術優點都是現有硼砂或硼酸無法相比的。
具體實施例方式
下面將結合具體實施例詳細說明本發明專利申請的技術內容。作為本發明專利申請的替代硼砂或硼酸的硼粉，其各組
分及各組分所占重量百分比含量分別為氧化硼8203為20-36%;二氧化硅10-20%; 二價氧化R0: 20—45%，其中的R為鎂或鈣；三氧化二鋁2-10%; —價氧化物&0: 3—5%，其中的R為鈉或鉀；含量不高于0. 5%的三氧化二鐵雜質。生產本硼粉的原料選用非常廣泛，許多含硼礦石，包括硼硅酸鹽礦、硼鋁硅酸鹽礦、硼酸鹽礦，都可以作為本發明申請硼粉的加工原料礦石，具體的如硬硼鈣石2Ca0. 3B203. 5FW)、斜方硼石Na20. 2B203. 4 H20、硼鎂石2MgO.B203.H20、鈉硼鈣石NaCaB509. 6H20、微細硼酸鈣2CaO. 3B203. 3H20 、 硼酸轉 CaB407. 6H20 、 硅硼鈣石Ca2B2(Si04)2(0H)2j。其中為調整原料中某些氧化物的不足，如添加長石粉用于調整三氧化二鋁、氧化硅Si02和氧化鈉Na20的含量，添加硼鎂石粉或白云石粉用于調整氧化鎂或氧化鈣的含量。其中以產自遼寧省寬甸縣的含硼礦石品位高、貯藏量較為豐富，其礦石色澤有灰黑色、灰黃色和白色，其中的小藤石分子式為Mg3B206，不含結晶水，色澤白色，斜方、柱狀、(110)完全，其中的氧化硼含量為10-35%，氧化鎂含量為25-45%，氧化鈣含量為5-8%，三氧化二鐵的含量為0.5-5%，是生產硼粉的優質原料。根據選用的含硼礦石，按其氧化硼含量范圍分組類，粗碎后實施水洗，去除表面粘土質及附著的三氧化二鐵，繼續粉碎至40-120目，也就是23-67y邁的粒度，在強電場作用下去除機械加工磨損的含鐵質，按成品各氧化物組分含量范圍要求，分別添加各氧化物合成劑量，調整至產品規范值，包裝為成品。在本實施例中，選用的硼粉，勢咎組'分'&重量百分比含量
分別為氧化硼8203為36%，氧化硅20%，氧化鎂25%，氧化鈣5%，三氧化二鋁10%,氧化鈉5%，和含量不高于0. 3%的三氧化二鐵雜質，應用于器皿玻璃生產，與原硼砂玻璃化學組成相比較
含Si02A1203Na20CaOCaF2B203合計a女l(T76熔成
量值率％
%
原26. 219. 12. 80. 40. 80. 85100.15107.273. 9183. 2
方
新25. 90. 121_8. 72. 31. 030. 370. 750. 83100105. 843. 9984. 03
方
通過上述表格可知，本玻璃化學組成中，隨硼粉替代硼砂的加
入，A1203和Mg0的含量的增加，較原玻璃耐水性得以有效提高，同時改善了玻璃的操作性能，改善了玻璃的機械性能，其中隨硼粉的替代加入，氧化鈣組成量較原方降低，從而可以降低玻璃熔化液的硬化速度，有利于操作性，也會提高玻璃的耐水性；另外，由本發明申請的硼粉替代硼砂或硼酸參與玻璃配料組成，其總配料量相對原配料重量降低，其熔成率卻有所提高，玻璃成本大大降低，其配料還具有料性長、料性易于操作，玻璃成品生產質量高、破損率低的技術特點。
權利要求
1.一種替代硼砂或硼酸的硼粉，其特征在于各組分及各組分所占重量百分比含量分別為氧化硼B2O3為20-36％，氧化硅10-20％，二價氧化RO20-45％，其中的R為鎂或鈣；三氧化二鋁2-10％，一價氧化物R2O3-5％，其中的R為鈉或鉀；含量不高于0.5％的三氧化二鐵雜質。
2、 根據權利要求1所述的硼粉，其特征在于添加長石粉 用于調整三氧化二鋁、氧化硅Si02和氧化鈉Na20的含量。
3、 根據權利要求1所述的硼粉，其特征在于添加硼鎂石 粉或白云石粉用于調整氧化鎂或氧化鈣的含量。
4、 根據權利要求1所述的硼粉，其特征在于其各組分所 占重量百分比含量分別為氧化硼8203為36%,氧化硅20%， 氧化鎂25%，氧化鈣5%，三氧化二鋁10%,氧化鈉5%，和含量 不高于O. 3%的三氧化二鐵雜質。
5、 權利要求1所述的替代硼砂或硼酸的硼粉生產方法， 其特征在于將含硼礦物按硼含量范圍分組類加工，粗碎后水 洗，再粉碎至粒度為40-120目也即23-67li m后經除鐵，將各 組分含量調整至要求量，按包裝規格包裝。
全文摘要
本發明申請在于改變現有玻璃生產依賴于硼砂或硼酸的技術現狀，提供一種充分利用含硼礦的礦產資源、保護環境資源、降低制造成本的替代硼砂或硼酸的硼粉及其生產方法，該硼粉的組分包括有氧化硼B₂O₃為20-36％，氧化硅10-20％，二價氧化RO20-45％，其中的R為鎂或鈣；三氧化二鋁2-10％，一價氧化物R₂O3-5％，其中的R為鈉或鉀；含量不高于0.5％的三氧化二鐵雜質。將含硼礦物粗碎、水洗、再粉碎、除鐵、調整各組分含量至要求量，包裝。本技術方案兼顧含硼玻璃和含硼礦石的特性，不僅簡化了生產工序，降低了制造成本，克服了環境污染問題，而且與硼砂或硼酸相比，硼粉的性狀穩定，有助于提高玻璃質量。
文檔編號C03C3/04GK101492246SQ20081001022
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月23日 優先權日2008年1月23日
發明者溫常文, 溫常武, 溫暖心, 毅 葛 申請人:溫暖心