Способ получения компактированной стекольной шихты

(57) Изобрполучейияварки стек ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(56) Патент США У 4074991, к27, онублик. 1978.Патент США У 4236929, кл.опублик. 1980,.ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТИРОВАННОЙ ИИХТЫтеиие относится к способамомпактированной шихты дляа, в частности бесщелочноЛО 1404469 А 1 го стекла для стекловолокна, и может быть использовано на предприятиях по производству стеклоизделий. Цель изобретения - повышение прочности бесшелочной шихты и качества стекла, Способ получения компактированной стекольной шихты включает ее увлажнение до 4-107, перемешивание, прессование при усилии 90-350 кН с одновременным увлажнением наружной поверхности техйической водой жесткостью 11-480 мгэкв/л и рН 0,1-4,3, взятой в количестве 0,3-2,7 Ж от массы шихты. Ком" пактированная шихта обладает прочностью 3,1-7,8 МПа, выпуск качественного стекловолокна составляет 127,3-З 59 6 кг/сут, 1 ил., 1. табл.40 Изобретение относится к химическойпромьипленности и промышленностистроительных материалов, в частностик производству бесщелочных стеколдля стеклянных волокон и стекол специнльного назначения.11 ель изобретения - повыпение проч, ности бесщелочной шихты и качества,стекла. 10При подготовке шихты используютв качестве боросодержащего сырья наряду с борной кислотой борат кальция;борный ангидрид, буру, колеманит иборный концентрат.увеличение прочности плитки компактированной шихты, повышение качества стекла и уменьшение загрязнения окружающей среды по сравнению сизвестным способом обеспечивается 20следующим образом.Сырьевые компоненты шихты (кварцевый песок, борат кальция, глинозем,мел и др.), прошедшие стадии сушки,.дробления, измельчения и классификации, дозируют и направляют в смеситель.Процесс перемеп 1 ивания увлажненной шихты до 4-10 мас. Е начинают при комнатнойтемпературе. Процесс смешивания сопровождается повышением тещаРатуры30перемещиваемой массы от 20 до 50 С засчет экзотермических реакций взаимодействия, в основном, боросодержащихкомпонентов с водой. Время перемешивания при этом обеспечивает высокуюхимическую однородность шихты и стабильность верхнего предела температурв смесителе. С учетом этих условийпериод цикла перемешивания равен3-7 мин,Подготовленную таким образом порошкообразную шихту подают на прессование, например в валковый пресс, икомпактируют при усилии прессования 90-350 кН, одновременноподавая в зазор между валкамина дополнительное увлажнение наружной поверхности компактированной шихты 0,3-2,7 мас,7. технической водой жесткостью 11480 мг-экв/л, водородным показателем 0,1-4,3, За счет сил внутреннего трения частиц шихты иЮвнешнего трения на границе разделашихта - валЬк температура внешнегослоя компактированной шихты (плитки)возрастает до 70-165 С.Загрузка шихты в валковый пресс,ее компактирование с увлажнением наружной разогретой поверхности компактированной шихты водным раствором вуказанном диапазоне температур, времени, количества влаги и усилии прессования эффективно влияют на структуруи свойства готовой компактированнойшихты,На чертеже изображена схема установки для компактирования шихты дляосуществления предлагаемого способа.Порошковую шихту влажностью 8,0 Ебесщелочного состава для алюмоборосиликатных стекол перемешивают в смесителе до однородного состояния в течение 5 мин, Полученную порошковую массу 1 компактируют при усилии 100 кНна валковом прессе 2 (О валков 160 мм)с одновременным нанесением на поверхность 3 компактированной шихты 4 посредством специальных валиков 5 технической воды 6 . жесткостью "220 мг-экв/л водородным показателем2,7. Как один из вариантов используют фильтрат из отстойников на линияхприготовления компонентов шихты всоставных цехах.В качестве боросодержащего компонента используют борат кальция в количестве 23,4 мас,7. с содержаниемоксида бора 43,06 мас.7, а в качествекарбонатсодержащего сырья применяютдоломит, и мел в количестве 21 и1,2 мас.% с содержанием оксидов кальция и магния 30,9 и 20,4 мас.Х соответственно,Готовую;компактированную шихту проверяют на прочность и плотность, загружают в тиглк вместимостью 50 ги варят при 1525 С. При этом установлено ускорение процесса стекловарения в 1,5 раза.Свойства щихты приведены в таб-.-,лице.Из таблицы видно, что увеличивается прочность плитки, повышается качество стекла и уменьшается загрязнение окружающей среды. Отсутствие операций по нагреву и сушке готовых гранул позволяет упростить технологию, снизить расходы топлива на проведение операций в целом, а использование компактированной шихты высокой плотности сокращает время стадий процесса стекловарения на 203. Все эти факторы удешевляют процесс варки стекла, Это объясняется наличием в шихте реакционно способныхкомпонентов (ИВО , В,О , СВО: 8,0., сбНО,Са(ЙО) 4 Н 0 и другие), которые при указанных усилиях прессования, влажности, температуре и времени перемешивания вступают в обменные химические и твердофазные реакции с образованием соединений типа Са Мд (СО) аНО, Са(ОН) и другие, и протеканием превращений ВО -+ НВО, НВО -+СаО х х ВО пНО и другие, интенсифицирующих процесс компактирования за счет предварительной агломерации некоторой части компонентов на стадии нх подготовки перед подачей в валко вый пресс.Ввод в компактированную шихту по ее наружной поверхности воды с высо.кой жесткостью и низким водородным показателем обеспечивает максималь ное насыщение поверхностного слоя компактированной шихты катионами Са , Мд и анионами СО с обра.зованием гидрокарбонатов Са и Мд по следующей схеме: из-за небольшой 25 растворимости карбонатов кальция на поверхности частиц доломита или мела; или известняка при наложении давле-, ния прессования (компактирования) поверхностный слой плиток насыщается 30 Са , Мд и СО . Этот слой пред" ставляет собой впадины и выступы с различными зарядами. Между ними (поверхностным слоем компактированной шихты и молекулами водного раствора) могут протекать следующие реакции:-Саф 1 Н 0-СаОН + Н (2)Равновесие реакций (1) и (2) регулируется кислотностью Водных раство 40 ров рН, Сдвиг равновесия в уравнении (1) влево нецелесообразен с точки зрения процесса стекловарения и повышенное содержание -СО, в шихте приВодит к снижению плотности плитоку 45 а при хранении и варке - к их разрушению и к увеличению пузырей в готовом стекле, т,е, ухудшение его качества, Диапазон изменений рН 0,1-4,3 водного раствора обеспечивает бесщелочную среду и сдвиг равновесия (2)влево - преобладают положительные заряды, т,е, происходит их непрерывноенакопление в поверхностном слое компактированной шихты, что обеспечиваетвысокую реакционную способность этойповерхности с химическими соединениями в шихте, При этом на поверхностикомпактированной шихты происходитобразование прочной и плотной оболочки (корки) , способствующей повышениюпрочности плиток. А в процессе стекловарения (на начальных стадиях)указанная оболочка (корка) способствует снижению скорости молекулярнойдиффузии легколетучих компонентов(например, борных соединений) в,окружающую среду из расплава. Кроме этого, высокая плотность плиток обеспечивает низкое содержание газовых пузырей в стекле, т,е, повышается качество готовых стекол и, как следст"вие, растет производительность выработки стекловолокна,Технико-зкономический эффект от использования изобретения выражается в увеличении прочности плитки, повы" шении качества стекла (росте производительности выработки стекловолокна), в снижении выбросов ценных и токсич" ных компонентов в окружающую среду. Формула изобретения Способ получения компактированной стекольной шихты путем ее увлажнения до 4-103, перемешивания и прессова ., ния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности бесщелочной шихты и качества стекла, прессование ведут при усилии 90-350 кН с одновременным увлажнением наружной поверхности технической водой с жесткостью 11-480 мг экв/л и рН 0,1-4,3, взятой в количестве 0,3-2,7 Х от массы шихты.Экономия торлива, 2 139,0 159,6 36 э 9 2, 145,6 3,8 Влахиость. шнхты (по объему) эмас.й Темрература перемешивания, С усилие ррессования, кй Вищчество водного, раствора, подаваемого к наруаной,роверхностишихтыэ.мас.й Местность водного раствора, мг"экв/л Иодородный показатель водного.раствора, рН Взотность гранулированной (комрактированной) шихта; кг/и Влааность свехерриготовленныхгранул (ллитки), й Улетучнванне борных соединенийэй Время лровара (лабораторные данные),ч Ироиваодительность выработки стекловолокле (качество стекломассы)э кг/сут казатели для шнхты ро нримеру 10 7,3 4 7 5 3 55 35 20 90 220 350 90 0,3 1,5 2,7 0,3 480 220 11 480 О, 1 27 4,3 О,8,8 6,Э 4,2 7,3 Зэ 9 э 5 9 э 9 э 8 2 эЭ, 4 5 Э ЭО 20 200 350 63 3,7 5 э 6 э7 э 8 э 4 О, 7 0,221404 б 9 Составитель 0 Техред М.Хода хина актор Н.Рогул Корректор А Заказ 3050 2 Тираж 425ИИПИ Государственного кпо делам изобретений и5, Москва, Ж-З 5, Раушск одписно кое предприятие, г. ужгород, ул роизводственно-полигра митета Сткрытийя наб.,