Способ приготовления стекольной шихты

Способ приготовления стекольной шихты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к производству щелочных стекол, в частности электроламповых, светотехнических и строительного назначения. Целью изобретения является повышение степени однородности стекломассы. Для этого в способе приготовления стекольной шихты путем перемешивания сырьевых компонентов со связующим, увлажнения до 1-18%, компактирования шихты на валковом прессе в плитки или ленту, охлаждения в качестве связующего используют техническую воду с жесткостью менее 11 мг<SP POS="POST">.</SP>экв/л, PH 4,4-13,0 и положительным индексом насыщения, компактирование шихты ведут при давлении, обеспечивающем обезвоживание ее на 0,3-5%, а охлаждение ведут в двигающемся слое толщиной 1-25 толщины плитки или ленты в течение времени не меньшего, чем суммарное время смешивания, нахождения в бункере и компактирования. Однородность стекломассы составляет 12-14 нм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 03 В 1/00

ОПИСЛНИК ИЗ0ЬРКтЬНия

К А BTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

? Jl ° о: . Я «,- :.:

С, (! Ъ1, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4495623/23-33 (22) 13,10 88 (46) 30»11»90» Бюл» М 44 (72):В,Г,Калыгин,:0»С.Чехов, ;Н,А»Мамина,:А;А Щербаков, :Е»И,Бовыкина,:И,А Данилова и: А «Н,Абияка (53) 666» 1»022»4(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1404469, кл» С 03 В 1/00, 1986 °

Авторское свидетельство СССР

1! 1237641, кл» С 03 В 1/00, 1984» в (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТЕКОЛЬНОЙ

ШИХТЫ

/ (57) Изобретение относится к производству щелочных "текол, в частности электроламповых, светотехнических и строительного назначения, Целью изобретения является повьппение сте

Изобретение относится к производ ству щелочных стекол, в частности электроламповых, светотехнических и строительного назначения, Цель изобретения - повьппение сте, пени однородности етекломассы, Сырьевые компоненты шихты (кварце вый песок, соду, поташ и др,), про шедшие стадии сушки, дробления, из мельчения и классификации, дозируют и направляют в смеситель» Процесс перемешивания увлажненной до 1

18 мас.Ж шихты начинают при комнат ной температуре. Увлажнение произво

„„SU„, 1609747 А1

2 пени однородности стекломассы, Для этого в способе приготовления сте кольной шихты путем перемешивания сырьевых компонентов со связующим, увлажнения до 1-187., компактирова ния шихты на валковом прессе в плит ки или ленту, охлаждения в качестве связующего используют техническую во ду с жесткостью менее 11 мг. экв/л, рН 4,4-13,0 и положительным индексом насыщения, компактирование шихты ве дут при давлении, обеспечивающем обезвоживание ее на 0,3-5Х а охлаж дение ведут в двигающемся слое толщиной 1-25 толщины плитки или ленты в течение времени не меньшем, чем суммарное время смешивания, нахождения в бункере и компактирования Од нородность стекломассы составляет

12-!4 нм. 1 табл. дят холодной или горячей технической 4Ь. водой с жесткостью менее 11 мг- экв/л, 3, водородным показателем 4,4-13,0 и по ложительным индексом насьпцения» Процесс смешивания сопровождается повы .шением температуры перемешиваемой массы от 20 до 80 С за счет экзотер-.,ф» мической реакции взаимодействия, в основном, содосодержащих компонентов с водой ° Время перемешивания при этом должно обеспечивать высокую хи мическую однородность шихты и ста" бильность верхнего предела температур в смесителе. С учетом этих усло

16097/ 7

40 вий период цикла перемешивания равен

0,3-12 мин (зависит ат типа смесителя и др.).

Подготовленную таким образом по5 рошкообразную шихту подают на прессование, например, в валковый пресс и компактируют при усилии прессования 10-350 кН, одновременна обезвоживая плитку или ленту на 0,3-5% ни- 10 же влажности исходной шихты путем pe" гупиравания сил внутреннего трения частиц шихты, внешнего трения на границе раздела шихта - валок и физикохиМических свойств порошковой шихты, обеспечивающих температуру внешней поверхности плиток до 70-165:С, В рео зуп ьта те обменных химиче ских и тв ердафазнь|х реакций обеспечивается формирование прочной, плотной и высоко- 20

ОДНОРОДНОИ СтрУктУры плиток» ДЛЯ окончательного завершения этого процесса (" вызревание структуры") используют операцию их охлаждения, например, на ленточном конвейере в дви- 25 гающемся слое в указанных диапазонах изменения его толщины (высоты) и дли тельности охлаждения, Пример :1, Для осуществления сгособа используют шихту для щелочного стекла СЛ 96-1 электролампового назначения следующего состава, %:

Si02 71,9; Baz0> 2,0; Fez0 э 0,1 (сверх 100% ); СаО 5,5; МдО 3,5; Na<0

16,1; К О 1,0 (щелочесодержащее сыpbe - сода и поташ).

Порошковую шихту перемешивают в сМесителе до однородного состояния с одновременным увлажнением связующим технической водой с жесткостью

8 мг экв/л, водородным показателем

5,8 и положительным индексом насьпце ння в течение 8 мин до влажности 6,5%»

Полученную порошковую массу кампактируют при усилии 130 кН на прессе 45 с диаметром валков 520 мм и длиной

320 мм с получением ленты или плиток толщиной 5 мм» В процессе компактирования обезвоживают ленту или плитку на 1,2%, Компактированную шихту на правляют на охлаждение на ленточном конвейере слоем 20 мм в течение

10 мин, После этого плитки проверяют на прочность (ca = 14,6 МПа) и плотность ((7п = 2200 кг/м ), загружают в стекловаренную печь производитель" ностью 20 т/сут и проводят процесс стекловарения при 1480 С» Далее из

0 полученной шихты получают стеклянные колбы для электролампочек, Производи тельность установки па комлактированию шихты составляет 7 т/ч Готовые стеклоизделия отвечают отраслевым стандартам, Качество стекломассы оценивают по коэффициенту использования стекломассы (КИС). КИС при использовании компактированной шихты возрос. с 0„44 да 0,51 по сравнению с порошковой шихтой.

Летучесть щелочных соединений в процессе варки уменьшается на 2 6»

5,3%, а запыленность атмосферы снижается в 2,4-7,5 раза, Одновременно снижается расход топлива в среднем на 20%, Выход годных изделий увели чивается на 5 7%. Неоднородность стекломассы уменьшается с 16,018,0 до 12-14 нм

Пример :2. Используют шихту для щелочного стекла строительного назначения - листовое стекло следующего состава, %: Si0 71,7; А1 0

1,85; Ре<0э 0,11; СаО 6,8; Ng0 4,4;

Na 0 13,8; КпО 1,3; SO 0,41 °

Порошковую шихту (щелочесодержащее сырье - сода и сульфат) перемешивают в смесителе до однородного состояния с одновременным увлажнением связующим - технической водой с жесткостью 8,1 мг-экв/л, водородным показателем .9,3 и положительным индексом насьпцения в течение 5 мин до влажности 8%, Полученную порошка» вую шихту компактируют при усилии

40 кН на прессе с диаметром валков

160 мм и длиной 160 мм с получением ленты или плитки толщиной 1,2 мм, В процессе компактирования обезважи» вают ленту или плитку на 0,5%, Ком» пактированную шихту отправляют на металлический наклонный лоток для охлаждения в течение 6 мин. Производительность установки по компактированию 0,5 т/ч. После этого плитки проверяют на прочность (G„= 12 МПа) и плотность (1820 кг/м), загружают в тигли вместимостью 150 r и варят при

1400 С, Полученные образцы стекол

0 подвергают химическому и рентгенофазовому анализу. Экономия щелочных компонентов из-за снижения их лету» чести составляет около 30%. Химическая однородность проб стекла из компактированной шихты оказалась вьппе, чем у аналогичных проб из порошкоо вой шихты 2,1-1,9 и 5, 1-2,8 С соот-

ВеТСТВеННО»!

609747

О (SiOS)> Si =0 -Si — О ... + тН 0 пОН, Р(кН) г +

nSiO + 2mH (2) В таблице представлены варианты выполнения способа на примере шихты для стекла СЛ 96-1 электролампового назначения следующего состава, 7.:

SiO 71,9 ", СаО 5,5; MgO 3,5; Na<0

16,1; К О 1,0; ВаО 2,0, с различными заявляемыми режимами и технологическими параметрами, даны технические характеристики способа в срав нении с прототипом.

При использовании в качестве свя зующего воды происходит следующеет (Я(01)» + тНКО mBSSiOS

Р(кН . t, С

Причем равйовесие реакций (1) и (2) регулируется кислотностью техничес-! кой воды, используемой в качестве связующего, На первом этапе компактирования роль активных центров выполняют отрицательно заряженные ионы О., В

"результате гидролиза на этих же поверхностях при наложении давления образуются другие отрицательные за° 2ряды, принадлех(ащие ионам SiO, 30 г.— т,е. О, и SiO обуславливают про

- з текание на всех поверхностях частиц шихты обменных и твердофазных реак ций с присоединением положительно за ряженных реагентов: Ca, Mgg, Al и др.

Их качество регулируется кислотностью технической воды. Предлагаемый диапазон изменений рН 4,4-13,0 техни ческой воды обеспечивает щелочную среду и, как следствие, сдвиг равно- 4Q весия уравнения (1) вправо, Происхо» дит накопление отрицательных зарядов (активизаторов), но одновременно появляется излишек влаги m H O (замед» литель), снижающий эффективность це- 4 левой реакции. Для максимального увеличения количества вновь образующих» ся зарядов SiO излишки ш Н О уда ляют в процессе компактирования за счет, например, нагрева валков в ре 50 зультате оптимального подбора сил трения на границе шихта - металл:

CaCO> + Н О вЂ вЂ” Саг + СОг + 2HO(3)

С 2+

С 2+ о

»

MgC0 + Н О Mg + СО + 2HO(4) >

При этом происходит образование катионов Са и Mg . Жесткость тех г+ г.». нического связующего способствует

В процессе компактирования кроме уплотнения основной массы компонентов происходит измельчение некоторых ингредиентов, в частности кварцевого песка ° При этом образуются новые поверхности со сферическими активными центрами, служащими активизаторами или замедлителями прохождения обменных и твердофазных реакций. Возможны два этапа медленного гидролиза частиц с обновленной поверхностью: накоплению положительных ионов и со» ставляет менее 1! мг-экв/л. Большая ее величина нецелесообразна, так как при жесткости более или равной

1! мг-экв/л в поверхностном слое компактированной шихты начинает наблюдаться излишек Са и Мд2 по срав.

Q.+ нению с внутренним объемом плиток, т.е ° наблюдается нарушение их химической однородности, На втором этапе компактирования происходит присоединение активных гионов Sip к образовавшимся катио

2+ нам Са и Mg . Протекают и реакции типа:

САСО> (води) СаНСО>

mH (5) шН

MgCO> (води) MgHCO> (6)

Т,е механизм реализации предлагаемого способа заключается как в гидролизе ионов, так и в адсорбции из щелочных растворов различных ионов и комплексов, способствующих форми рованию плотной и прочной структуры компактированной шихты, отвечающей требованиям промышленной экологии»

Снижение рН (4,4 нецелесообразно, так как в этом случае химизм реакций обладает кислотным характером и полу» чить отрицательные ионы О и SiO участвующие в формировании структуры компактированной шихты, не удается, так как равновесие реакции (2) и (1) сдвигается влево. Величина рН 13 так же является граничной, При рН > 13 в состав шихты вносятся изменения по содержанию щелочей, что нарушает ре» цепт шихты, а следовательно, и хими ческий состав получаемого стекла, 160 747!

О!

Кроме того, такое связующее обладает сильными коррозионными свойствами, что резко снижает долговечность прессового оборудования»

Индекс насыщения технической воды принят положительным,:т.е ° I O О, так как только в этих условиях вода способна вьщелять ионы кальция и магния даже при минимально возможных (для предлагаемого способа) жесткости и водородном показателе. Поэтому водный раствор с I = 0 не подходит., а с I(О также отклонен по этой при чине и из-эа своих коррозионных свойств по отношению к металлоконст рукциям прессового оборудования °

Обезвоживание плитки или ленты при компактировании на величину меньшую 0,3 не позволяет получить требуемое количество активных ионов

Si0

Величина обезвоживания, равная 5%, также является граничным значением, так как при ее превышении резко сни жается скорость образования и количество образующихся положительных

2+ ионов Са и Mg

Охлаждение осуществляют в двигаю щемся слое, так как стационарный слой не обеспечивает условий для интенсивного "вызревания" структуры плиток

Величина (толщина, высота) слоя,, равная 25 h 1, является граничной, п так как при толщине более 25 h> на блюдается неравномерное охлаждение плиток по высоте слоя, т.е. в конце стадии охлаждения, плитки имеют разную температуру, а следовательно, и различную влажность, Вследствие чего компактированная шихта не имеет постоянной прочности, плотности Плитки, лежащие внизу слоя, ломаются и раздавливаются, вьщеляя большое количество ныли и нарушая тем самым химический состав шихты и стекла.

Величина (толщина, высота) слоя, рав» ная 1 h <<, соответствует процессу, когда охлаждаемые плитки равномерно в один ряд распределяются, например, на ленте конвейера, Длительность процесса охлаждения

Определяется суммой (Т + Т E + Т ) и устанавливается равной ей или более ее.

При длительности менее суммы (Т, + Т р+ Т1 ) не обеспечивается пол нота процесса формирования прочной и плотной высокооднородной структуры плиток,:т е. не происходит окончательного завершения "вызревания" структуры, Полученные в этом случае плитки отличаются повышенным пылевьщелением и неоднородностью (химической и реологической).

Формула изобретения

Способ приготовления стекольной шихты путем перемешивания сырьевых компонентов со связующим, увлажнения до )-)В% компактирования шихты на валковом прессе в плитки или ленту, охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения степени однородности стекломассы, в качестве связующего используют техническую воду с жесткостью менее 11 мг.экв/л, рН 4,4»13,0 и положительным индексом насыщЕния,, компактирование шихты ве» дут при давлении, обеспечивающем обезвоживание ее на 0,3-5,0%, а охлаждение ведут в двигающемся слое тол щиной 1 25 толщины плитки или ленты в течение времени не меньшем, чем суммарное время смешивания,.нахождения в бункере и компактирования, 1

1609747

8»13!

6,5

0,3

1 3

12,0

8,0

0,4

350

0,2

0,3

250

250

0,5 5

4 7

lO 9

l0

П о л о ж н т е льный

1 5

0,3

lh„ -щал 25паю

3 4,5 6

За счет естественной конвекции

° °

3,5-4,5

Обдув венти«. ляторным воздуГхом

1450»1800

1900

2200!

880

4»10!

4;3!

6,! 14,5

5,3

2,6

130 170

1,6

4,5

0,48

0,51

Og46

24".27

4,2»8 4 !

2. 20

13

17,6

14 !

3,5

Редактор:Н Киштулинец

Заказ 3703

Тираж 395

Подписное

РЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

Влажность шихты, мас, Х

Время смешивания, Те, мин нахождения шихты и расходном бункере, Тр, мин время компактирова»

ТК ° MHB

Усилие прессования, кН

Количество дополнитель» ного технологического связующего эмульсия мазута в горячей воде пар на обогрев смеси

Жесткость технической воды, мг. экв/л

Водородный показатель технической воды, рН

Индекс насьпнения технической воды, I

Количество удаленной влаги при компактиро ванин {обезвоживание), X ..

Толщина (высота) двигающегося слоя

Толщина плиток, h „„, мм

Метод охлаждения йлиток

Плотность компактного» ванной шихты, кг/и

Прочность компактиро ванной шихты, МПа

Процент снижения уле» тучивания компонентов шихты Х при транспортно» погрузочных операциях при стекловарении .

Качество стекла рост коэффициента использования стекло массы КИС, Х степень однородное» тнр нм

Зкономия топлива, Х

Составитель .Т.Никульникова

Техред М.Дидык Корректор И,Эрдейи