Способ приготовления стекольной шихты

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 1996336 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22 Заявлено 250231 2 ) 3284820/29-33 ф 11 М К, з С 03 В 1/00 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий53 УДК ббб,1 .022(088.8) Опубликовано 150283. Бюллетень М 9 б Дата опубликования описания 15,02.83(71) Заявит 54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ 2 0 Изобретение относится к промыш.ленности строительных материалов,в частности к производству стекла,и касается подготовки шихтовых материалов к варке.Известен способ приготовленияшихты путем смешивания компонентовс водным раствором едкого натра ( 11,Однако применение растворов едких щелочей создает повышенную опасность для обслуживающего персонала-.К тому же требуется специальное обо- Рудбвание.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ .приготовления шихты путем доэированиякомпонентов, смешивания двух компонентов стекольной шихты, один из.которых песок, а другой - натрийсодержащий компонент, по крайней мере частйчно состоящий из водногораствора .едкого натра. Смесь термообрабатцрают при 200-450 С в течение 5 мин - 2 ч, При этом кварцевыйпесок реагирует с водным растворомедкого натра без прямого контактас углекислым газом. В результатена зернах песка образуется поверхностный слой водорастворимых силикатов. Зате зерна песка подвергаются механиче кой обработке по "крайней мере для частичного удаления с поверхности зерен образовавшихся снликатов и измельчения песка. Затем к этой смеси добавляют остальные компоненты и перемешивают их дпя образования гомогенной массы, которую агломерируют а присутствии5-15 вес.Ъ воды2,).Недостатками указанного способа являются введение водного раствора едкого натра, высокая прочность зерен кварцевого песка и их низкая химическая активность. Использование в технологии растворов едких ще" лочей создает повышенную опасность для обслуживающего персонала, требует специального оборудования, исключающего контакт с углекислым газом. Высокая коррозионная активность щелочных растворов приводит к загрязнению шихты,аппаратурным металлом. Кроме того, применение раство. ра щелочи в указанном способе намного снижается при условии приготовления малощелочных шихт термостойких стекол. Термообработка при 200- 450 С не приводит к разупрочнению кварцевого зерна. Поэтому иэмельче 996336. ние кварцевого песка связано с большими механическими усилиями и загрязнением шихты аппаратурным материалом, что в конечном счете снижаеткачество стекла, При варке подготовленных укаэанным способом шихт 5отдельных видов стекол, например малощелочных, термостойких с большимсодержанием элементов 111 группыпериодической системы, в частностиА 60, затруднено образование более 10активных модификаций кремнезема,что затягивает начальный период варки и способствует образованию кремнеэемистой пены на поверхности стекломассы,15Целью изобретения является ускорение процесса варки и повышениекачества стекла.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу приготовления стекольной шихты, включающему дозирование компонентов, смешивание кварцевого материала с натрийсодержащим, термообработку этойсмеси, ее иэмельчение и смешиваниес, остальными компонентами, кварцевый материал смешивают с карбонатомили нитратом натрия, взятым в количестве 0,05-2,0 от веса кварца,а термообработку ведут при 12001400 С в течение 3-5 ч. 30Измельченный после термообработки материал смешивают с остальнымикомпонентами шихты эа вычетом количества щелочного компонента, введенного с кварцем. Приготовленная 35таким образом шихта готова.к варке,а также может быть подвергнута любому виду дополнительной переработкИ,например увлажнению, гранулированию,брикетированию и т.п. 40Для нагревания смеси используютотходящие газы стекловаренной печиили другие виды обогрева. Проведение процесса в интервале указанныхпараметров позволяет получить достаточно низкую прочность зерен,кремнезема, частично представленногокристобалитом. Увеличение содержания натрийсодержащего компонентасвыше 2 приводит к образованию прочного спека. При содержании щелочного компонента менее 0,05 и выдержке при 1200-1400 С раэупрочнениезерен кремнезема и образование кристобалита протекают крайне медленнои осуществляются с технологическиоправданной скоростью при темпераотуре значительно большей 1400 С.Термическая обработка смеси квар.ца со щелочным компонентом обеспе-.чивает его перерождение в кристобалит. Процесс кристобалитиэациисопровождается образованием большого,количества микротрещин в зерне,и таким образом, значительным увеличением удельной поверхности и сни жением механической прочности, Резкое снижение механической прочности зерен кремнезема позволяет произ. вести процесс его измельчения без больших механических нагрузок. При этом загрязнения аппаратурным материалом сводятся к минимуму. Образованная при термообработке модификация кремнезема - кристобалит, наряду с уменьшением размера зерен способствует ускорению процессов силикато- и стеклообраэования. Увлажнение шихты, а также агломерирование ее способствуют глубокому проникновеыию водорастворимых компонентов в микротрещины зерен кремнезема, чтс также интенсифицирует начальные процессы варки. Ускоренное взаимодействие кремнезема с другими компонентами способствует повышению однородности стекломассы и уменьшению количества пены на поверхности стекла,Примеры осуществления способа.П р и м е р 1, Приготавливают шихту следующего состава, г:Кварцевый песок 500Глинозем 200Борная кислота 200Кальций углекислый 200Магний углекислый 25Сода кальцинированная 25Песок имеет следующий гранулометрический состав, Ъ:7 0;63 мм 0,10,63-0,4 мм 5,00,4-0,315 мм 25,10,315-0 р 2 мм 55,20,2-0,1 мм 12,40,1 мм 2,20500 г песка смешивают с 5 г соды, что составляет 0,6 окиси натрия в отношении к количеству кварца, Полученную смесь обжигают при 1400 С в течение 3 ч. По окончании термообработки смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице в течение 10 мин. Гранулометрический состав материала после помола следующий, Ъ:7 0,63 ммО,ЬЗ-О,4 мм0,4-0,315 мм 5,10,315-0,2 мм 25,10,2-0,1 мм 28,3с 0,1 мм 41,5Измельченную часть шихты смешива-. ют с остальными компонентами. Варкуоосуществляют при 1400 С в корундовых тиглях емкостью 200 мл. По окончании выдерживания при указанной тем. пературе в течение 1 ч стекло имеет кремнеземистую пену только по краям тигля, Толщина ее 4-5 мм.П р и м е р 2, Приготавливают шихту состава по примеру 1. 500 г песка смешивают с 15 г соды, что составляет 1,8 окиси натрия в отношении к весу кварца. Полученнуюо смесь обрабатывают при 1200 С в те5996336 5 10 15 20 25 ЗО Формула изобретения 35 4 О ла, кварцевый материал смешивают Составитель О. СамохинаРедактор О. Перснянцева Техред М.Тепер Корректор Ю. Макаренко и вФ Е,г Заказ 828/32 Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чение 5 ч. По окончании термообработки смесь подвергают измельчениЮ в течение 10 мин в шаровой мельнице, Измельченную часть шихты смешивают с-остальными компонентами. Варку- осуществляют в условиях по .примеру 1, Стекло имеет кремнеэемистую пену только по краям тигляТолщина ее 4-5 мм.П.р и м е.р 3 для сравнения). Приготавливают шихту состава по примерам 1 и 2500 г песка помещают в шаровую мельницу и подвергают иэмельчению в течение 10 мин. Гранулометрический состав материала после 10 мин помола следующий, :7 0,63 мм0,1 0,63-0,4 мм 3,5.0,4-0,315 мм24,9 0,315-0,2 мм 54,3 0,2 мм - 0,1 мм 1300,1 мм . . 4,4Измельченный песок смешивают с остальными компонентами шихты. Варку осуществляют в условиях по примерам 1 и 2. Стекло, получейное после часовой выдержки при 1400 С,о имеет нремнеземистую пену толщиной 6-7 мм по .всей поверхности стекло- массы. Провар, сравнимый с укаэанным в примерах 1 и, наступает только после двухчасовой выдержки при укаэанной температуре.П р им е р 4 . 200 г кварцевого песка с размером зерен 0,315- 0,2 мм и с содержанием окиси нат- рия 0,05 подвергают термообработке при 1400 О С в течение 5 ч в корундовом тигле. Зерна термообработанного песка со средним размером 0,3 мм разрушаются при воздействии статической нагрузки в 0,40 кг.В то же время частицы необработанного кварцевого песка того же разме-. ра Разрушаются при воздействии статической нагрузки в. 1;34 кг.Сравнение примеров 1 и 2 с примером 3 показывает, что предлагаемый способ приготовления шихты ускоряет варку, что выражается в бо. - лее быстром исчезновении кремнеземистой пены. В то же время происходит более равномерное распределение кремнезема в объеме стекломассы.Анализ гранулометрни кварцевого пес 6ка, приведенный в примерах 1 и 3, показывает, что помол термообработанного материала происходит более эффективно. Снижение энергетических затрат на измельчение подтверждается также примером 4.Использование предлагаемого способа приготовления стекольной шихты обеспечивает по сравнениюс существующими способами следующие ф преимущества. Отпадает необходимость введения в шихту раствора едких щелочей. Низкая прочность термообработанного песка (зерно разрушает-. ся при статической нагрузке 0,4 кг) позволяет вести иэмельчение с относительно небольшими механическими усилиями. В результате этого снижается загрязнение шихты аппаратурным железом и в конечном счете повыша-. ется качество стекла. Иэмельчение в комплексе с кристобалитизацией ускоряет процесс варки, так, например, если в известном способе прио1400 С стеклообразование проходит в течение 90 мин, то для нкристобалитовой" - в течение 70-72 минутТаким образом, процесс варки стекла, в шихту которого введен кремнезем в вйде кристобалита, при этой температуре ускоряется на 17-20 . Способ приготовления стекольной шихты, включающий дозирование компонентов, смешивание кварцевого материала с натрийсодержащим, термообработку этой смеси, ее измельчение и смешивание с остальными компонентами, о т л и ч а ю щ.и й с я . тем, что, с целью ускорения процесса варки.и повышения качества стекс карбонатом или нитратом натрия,взятым в количестве 0;05-2,0 отвеса кварца, а термообработку ведутпри 1200-.1400 С в течение 3-5 ч,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент франции Р 2231629,кл. С 03 В 1/00, опублик, 1979.2. Патент США 9 3956446,кл. 264"117, опублик. 1976,