用于在含有硫酸和氫氟酸的拋光浴中拋光玻璃制品時減少和控制形成的六氟硅酸根的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于在含有硫酸和氫氟酸的拋光浴中拋光玻璃制品時減少和控制形成的六氟硅酸根離子的方法，其中將大量的氟化鉀、硫酸鉀、氟化鈉、硫酸鈉、或硫酸鋁加入拋光浴或硫酸沖洗浴中，從而避免氟離子濃度降低到最佳操作范圍以下。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

Method for reducing and controlling formation of six fluosilicate in polishing glass products in a polishing bath containing sulfuric acid and hydrofluoric acid

The present invention relates to a method for polishing the polishing bath containing sulphuric acid and hydrofluoric acid in the glass products to reduce and control the formation of six fluorine silicate ions, which will be a large number of potassium fluoride, potassium sulfate, sodium fluoride, sodium sulfate, aluminum sulfate or adding polishing bath or wash sulfuric acid bath, so as to avoid fluoride concentration reduced to the optimal operating range below.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于在含有硫酸和氫氟酸的拋光浴中拋光玻璃制品時減少和控制形成的六氟硅酸根離子的方法，其中將一定量的氟化鉀、硫酸鉀、氟化鈉、硫酸鈉、或硫酸鋁加入拋光浴或硫酸沖洗浴中，從而避免氟離子濃度降低到最佳工作范圍以下。
技術介紹
已知，利用含有硫酸和氫氟酸的拋光浴通過化學方法拋光玻璃制品。由于在酸拋光期間發生與玻璃組分的反應，因此在該玻璃的表面上形成一層鹽，該鹽層基本上由包含在這些玻璃中的陽離子的硫酸鹽、氟化物、和氟硅酸鹽組成。然后，該鹽層必須通過沖洗過程被除去，以便其不妨礙其余的拋光過程。通常將玻璃浸漬在含有約45-60％硫酸和2.5-5％氫氟酸的酸拋光浴中，然后將形成在表面上的鹽層洗刷掉，該表面為在水浴、或優選在硫酸沖洗浴中玻璃的打磨表面和拋光表面。由于例如經過研磨的表面在拋光過程的開始時通常非常粗糙，因此最初必須將在拋光浴中浸漬時間選擇地非常短，如5-15秒范圍內，其在各清洗操作中后續的鹽層沖洗掉之后，可將浸漬時間延長。因此，需要將在拋光浴和沖洗浴中的大量交替處理用于玻璃制品的全面拋光操作，其影響該過程的效率。這些拋光過程的經濟效益還由于高的酸消耗、尤其是高的氫氟酸的消耗，以及由于低的去除速度(即在拋光浴必須進行更新或再生之前拋光浴的長的拋光時間、以及不足的操作能力)而被削減。從EP 0 106 301可知，向拋光浴加入比氫氟酸表現出更強酸性的諸如酒石酸這樣的非氧化酸，以提高拋光過程的效益。具體而言，這可以通過抑制相應酸的電離使在拋光浴中氟離子和可選的硫酸根離子的濃度保持較低來進行。可以在一定程度上減少氫氟酸的電離，而保持HF的濃度，使得在拋光浴中玻璃的可能停留時間加倍增至三倍。例如，若代替酒石酸而選擇了草酸來控制HF離子濃度，不僅可以控制HF離子濃度而且也可以控制硫酸根離子的濃度，這是由于草酸的電離常數高于硫酸的第二級電離常數。由于這個原因，在拋光各種玻璃組合物時限定了草酸的使用范圍。例如，由于困難和耗時的分析檢測而致不可能使用磷酸以及其它比氫氟酸更強的解離酸。在拋光過程中，通過玻璃表面的溶解形成大量的四氟化硅(SiF4)，由于存在過量的氫氟酸而首先將其在拋光浴中溶解為六氟硅酸(H2SiF6)，并且通過包含在玻璃中的堿金屬(鉀7-13％和鈉3-5％)的同步轉化過程被同時沉淀為少量的六氟硅酸鉀(K2SiF6)或六氟硅酸鈉(Na2SiF6)。過量的四氟化硅通過六氟硅酸的生成而將氫氟酸從拋光浴中除去，并且溶解在拋光浴和沖洗浴中，在多個拋光循環過程中在這些浴中富集。由于六氟硅酸比氫氟酸更容易電離，因此在這些浴的長期使用期間使氟離子的比率下降，以致不再發生對玻璃表面的均勻化學浸蝕。由于氫氟酸的比率不再提高，因此轉換的過程中拋光速度將大幅度下降。由于在最近幾年里已經生產出越來越多的含鋅鉛晶質玻璃，因此人們已經注意到拋光速度被明顯減低。因為六氟硅酸鋅在浴中是高度可溶的，六氟硅酸根離子的比率隨著溶解在浴中鋅的比率同時增高。這導致了氟離子比率的下降，從而也降低了拋光速度。在其它方面，六氟硅酸根離子的濃度很大程度上取決于表面積與拋光浴體積的比率、排氣速度、以及在拋光浴之上的減壓。在大約8小時的操作時間后，通常由于鹽及六氟硅酸鹽的濃度高，所以根據現有技術的拋光過程必須停止，這樣在冷卻后將在拋光浴溫度下尚未沉淀的六氟硅酸鉀或六氟硅酸鈉分離出來。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種用于在含有硫酸和氫氟酸的拋光浴中拋光玻璃制品時減少和控制形成的六氟硅酸根離子的方法，其表現出高的脫除速度，同時延長了拋光浴的工作期。本專利技術的又一目的在于提高拋光浴和硫酸沖洗浴的效率，同時盡可能地保持少的硫酸和氫氟酸的消耗以及特殊的清洗措施。具體而言，根據本專利技術的方法也應當適用于含有鋅或鎂的玻璃的拋光。根據本專利技術該目的是這樣實現的，將氟化鉀或氟化鈉、和/或硫酸鉀或硫酸鈉、或硫酸鋁加入拋光浴和/或硫酸沖洗浴中。通過加入這些鹽，將在拋光過程期間形成的六氟硅酸或六氟硅酸鋅進行沉淀，或者通過有目的的沉淀使其濃度保持恒定。本專利技術是基于以下發現完成的以不受控方式增加的溶解的六氟硅酸或/和溶解的六氟硅酸鋅是氫氟酸的電離不受控地減小以及氟離子不能保持在最佳濃度范圍內的原因，使其中不再存在形成氟化物的溶解性。這個現象表現在該過程中的反應速度的減小。在工藝轉換期間發生六氟硅酸鹽的增加無法控制，并且由此只有不斷延長拋光時間和每批另外加入氫氟酸直至轉換結束。至今，僅已知含有鉀的玻璃比較容易進行拋光，利用剛剛制備好的拋光浴進行拋光過程約17分鐘，此后利用完全使用過的拋光浴中則整個過程需要45到55分鐘。在鋅被用于玻璃組分之前，可以通過拋光裝置的空間設計，浴容積與表面積的比率、玻璃在拋光浴和沖洗中的移動、選定的溫度以及廢氣量和在浴表面上的減壓來調節四氟化硅的蒸發與溶解的六氟硅酸鹽的蒸發間的平衡。另外，根據改進措施，保持相同的排放性能的同時使每批的裝載量大小幾乎加倍。由于六氟硅酸的電離大于氫氟酸的電離，因此氟離子濃度隨著六氟硅酸根離子濃度增加而降低，這樣尤其氟離子對打磨過的表面的均勻浸蝕不再有可能進行。生成的不溶性鹽化合物也會對打磨面產生破壞。因為鋅離子比率的增加，所以六氟硅酸根離子濃度的增加阻礙了利用酒石酸對氟離子的控制以及對玻璃的浸蝕，這樣其使該控制變得不可能發生。工業上主要使用兩種類型的拋光機或拋光裝置，即，密閉的滾筒工藝和敞開的罐浸漬工藝。由于封閉的滾筒機器中具有更高比率的溶解的六氟硅酸，即使玻璃組合物中沒有鋅，也無法利用酒石酸控制拋光過程。根據本專利技術的解決方案，在拋光過程中產生的四氟化硅與大量的氫氟酸生成的六氟硅酸，通過加入金屬氟化物或金屬硫酸鹽沉淀析出，從而持續地或周期性地將其從溶液中脫除。原則上，以下這樣的金屬鹽適合于本專利技術的方法，以金屬六氟硅酸鹽的形式難溶于拋光浴和/或硫酸沖洗浴中，即產生沉淀。這樣的金屬鹽包括氟化鉀、硫酸鉀、氟化鈉、硫酸鈉、和硫酸鋁。也可以使用不同金屬鹽的混合物。必須確保六氟硅酸的濃度充分地減小，以便可選使用的酒石酸的控制作用不受妨礙。根據本專利技術的方法，既可以不使用酒石酸也可以使用酒石酸來實現。優選地，在拋光過程中形成的六氟硅酸，通過加入氟化鉀或硫酸鉀生成六氟硅酸鉀沉淀析出。本專利技術的優點在于，由于利用氟化鉀或硫酸鉀使六氟硅酸沉淀析出，可以持久地保持拋光浴或者硫酸沖洗浴的初始狀態，即，例如，如同最初的干凈拋光浴一樣。由此，大幅度地提高了這些浴的效率。利用氟化鈉、硫酸鈉、或硫酸鋁析出六氟硅酸在某程度上更復雜，其原因在于如果析出反應前沒有精確地確定六氟硅酸離子，則這個方法所需要的大量氫氟酸也會隨之大量地一起沉淀。另一方面，使用硫酸鋁的沉淀具有如下優點，產生的Al2(SiF6)3比K2SiF6更難溶。拋光過程產生的鈉離子或鉀離子同樣可以通過與溶解的六氟硅酸反應生成六氟硅酸鈉或六氟硅酸鉀沉淀析出。本專利技術的優點在于，在拋光浴中不存在六氟硅酸的情況下，拋光浴中的氟化物比率可以顯著地減少，玻璃的浸蝕可以得到更好的控制，還可以在改善玻璃表面質量的同時降低玻璃的去除。在根據本專利技術的方法的范圍內，當拋光每批的裝載量大小為150-500塊玻璃時，在拋光浴或硫酸沖洗浴中，每升拋光浴或硫酸沖洗浴加入金屬氟化物2-10g，優選2.5-4.5g，或本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于在含有硫酸和氫氟酸的拋光浴中拋光玻璃制品時減少和控制形成的六氟硅酸根濃度的方法，其特征在于，在所述拋光操作期間和／或之后，將一定量的氟化鉀、硫酸鉀、氟化鈉、硫酸鈉、和／或硫酸鋁加入所述拋光浴和／或硫酸沖洗浴中，從而避免氟離子濃度降低到最佳工作范圍以下。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：埃里希扎爾茨勒，馬庫斯扎爾茨勒，
申請(專利權)人：埃里希扎爾茨勒，馬庫斯扎爾茨勒，
類型：發明
國別省市：DE[德國]