Способ приготовления стекольной шихты

)5 С 03 В 1/ ОПИС ВИДЕТЕЛ ВТОРСН юл 1)1) 4 н,:О,СЩербаА,ДанЧеховков,8)ельство СССР1/00, 1986ьство СССР1/00, 1984ЕНИЯ СТЕКОЛЬН 4(0свид иде С 0 й ИГОТОВЛ и к прои частно(57) Изобрете водству щелоч электролампов сит ие отн ных "те х, све назнач кол, в тотехн ческих ью строительного изобретения я и ляетс овьпп и ппение сте-)ссы,ты (кварце"р.), проения, издозируютПроцессдо 1 и комнате произво ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(54) СПОСОБ ПР Изобретение относится к производву щелочных стекол, в частностиектроламповых, светотехнических и троительного назначенияЦель изобретения - повь пени однородности стеклоСырьевые компоненты ш вый песок, соду, поташ и шедшие стадии сушки, дро мельчения и классификаци и направляют в смеситель перемешивания увлажненно 18 мас.й шихты начинают ной температуре. Увлажне пени однородности стекломассы, Дляэтого в способе приготовления сте"кольной шихты путем перемешиваниясырьевых компонентов со связующим,увлажнения до 1-187., компактирования шихты на валковом прессе в плитки или ленту, охлаждения в качествесвязующего используют техническую воду с жесткостью менее 11 мг экв/л,рН 4,4-13,0 и положительным индексомнасьнцения, компактирование шихты ведут при давлении, обеспечивающемобезвоживание ее на 0,3-57., а охлаждение ведут в двигающемся слое толщиной 1-25 толщины плитки или лентыв течение времени не меньшем, чемсуммарное время смешивания, нахождения в бункере и компактирования, Однородность стекломассы составляет12-14 нм. 1 табл. дят холодной или горячей технической 4 Ьводой с жесткостью менее 11 мг экв/л, ф 3,водородным показателем 4,4-13,0 и положительным индексом насьпцения, Процесс смешивания сопровождается повы.шением температуры перемешиваемоймассы от 20 до 80 С за счет экзотер-. ,фмической реакции взаимодействия, восновном, содосодержащих компонентов с водой, Время перемешивания приэтом должно обеспечивать высокую химическую однородность шихты и ста"бильность верхнего предела температур в смесителе. С учетом этих усло40 вий период цикла перемешивания равен 0,3-12 мин (зависит ат типа смесителя и др.).Подготовленную таким образом по 5 рошкообразную шихту подают на прес- сование, например, в валковый пресс и компактируют при усилии прессования 10-350 кН, одновременна обезвоживая плитку или ленту на 0,3-5% ни же влажности исходной шихты путем ре" гупиравания сил внутреннего трения частиц шихты, внешнего трения на границе раздела шихта - валок и физико- химических свойств порошковой шихты, 15 обеспечивающих температуру внешней поверхности плиток до 70-165:С, В рео зупьтате обменных химических и твердафазньх реакций обеспечивается формирование прочной, плотной и высоко 20 Однороднои структуры плитака Для окончательного завершения этого процесса (" вызревание структуры") используют операцию их охлаждения, например, на ленточном конвейере в дви гающемся слое в указанных диапазонах изменения его толщины (высоты) и дли тельности охлажденияП р и м е р :1, Для осуществления способа используют шихту для щелоч ного стекла СЛ 96-1 электролампового назначения следующего состава, %: ЯхО 71,9; Ва Оз 2,0; ГеО з 0,1 (сверх 100% ); СаО 5,5; МдО 3,5; МаО 16,1; К О 1,0 (щелочесодержащее сырье - 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 ния 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 направляют на охлаждение на ленточном конвейере слоем 20 мм в течение 10 мин, После этого плитки проверяют на прочность (6 с = 14,6 МПа) и плотность ( 7 П = 2200 кг/м), загружают в стекловаренную печь производитель" ностью 20 т/сут и проводят процесс стекловарения при 1480 С, Далее из:Ополученной шихты получают стеклянные колбы для электролампочек, Производительность установки па компактированию шихты составляет 7 т/ч, Готовыестеклоизделия отвечают отраслевымстандартам, Качество стекломассыоценивают по коэффициенту использования стекломассы (КИС). КИС при использовании компактированной шихтывозрос с 044 да 0,51 по сравнению спорошковой шихтой.Летучесть щелочных соединений впроцессе варки уменьшается на 2,65,3%, а запыленность атмосферы снижается в 2,4-7,5 раза Одновременноснижается расход топлива в среднемна 20%, Выход годных изделий увеличивается на 5 %. Неоднородностьстекломассы уменьшается с 16,018,0 до 12-14 нм,П р и м е р :2. Используют шихтудля щелочного стекла строительногоназначения - листовое стекло следующего состава, %: ЯьО 71,7; А 101,85; РеОз 0,11; СаО 6,8; МяО 4,4;Иа О 13,8; КпО 1,3; БО 0,41Порошковую шихту (щелочесодержащее сырье - сода и сульфат) перемешивают в смесителе до однородногосостояния с одновременным увлажнением связующим - технической водойс жесткостью 8,1 мг экв/л, водородным показателем .9,3 и положительныминдексом насьпцения в течение 5 миндо влажности 8%, Полученную порошкавую шихту компактируют при усилии40 кН на прессе с диаметром валков160 мм и длиной 160 мм с получениемленты или плитки толщиной 1,2 мм,В процессе компактирования обезваживают ленту нли плитку на 0,5%, Компактированную шихту отправляют наметаллический наклонный лоток дляохлаждения в течение 6 мин. Производительность установки по компактированию 0,5 т/ч. После этого плиткипроверяют на прочность (6 = 12 МПа)и плотность (1820 кг/м), загружают втигли вместимостью 150 г и варят при1400 С, Полученные образцы стекол0подвергают химическому и рентгеноФазовому анализу. Экономия щелочныхкомпонентов из-за снижения их летучести составляет около 30%. Химическая однородность проб стекла из компактированной шихты оказалась вьппе,чем у аналогичных проб из порошкоовой шихты 2,1-1,9 и 5,1-2,8 С соот-ветственно,609747 В процессе компактирования кроме уплотнения основной массы компонентов происходит измельчение некоторых ингредиентов, в частности кварцевогО пескаПри этом образуются новые поверхности со сферическими активными центрами, служащими активизаторами или замедлителями прохождения обмен О ных и твердофазных реакций. Возможныдва этапа медленного гидролиза частиц с обновленной поверхностью: 0(Н(01) + тНО тНдН(ОЗ -Р(кН . П, СПричем равйовесие реакций (1) и (2)регулируется кислотностью техничес)кой воды, используемой в качествесвязующего,На первом этапе компактированияроль активных центров выполняют отрицательно заряженные ионы О.Врезультате гидролиза на этих же поверхностях при наложении давленияобразуются другие отрицательные за 2 ряды, принадлех(ащие ионам Б 10 ,30г. -т,е. О , и БдО обуславливают прозтекание на всех поверхностях частицшихты обменных и твердофазных реакций с присоединением положительно заряженных реагентов: Са, М, А 1 и др.Их качество регулируется кислотностьютехнической воды. Предлагаемый диапазон изменений рН 4,4-13,0 технической воды обеспечивает щелочнуюсреду и, как следствие, сдвиг равновесия уравнения (1) вправо, Происхо.дит накопление отрицательных зарядов(активизаторов), но одновременно появляется излишек влаги ш НО (замедлитель), снижающий эффективность целевой реакции. Для максимального увеличения количества вновь образующихся зарядов ЯОизлишки ш Н О удаляют в процессе компактирования засчет, например, нагрева валков в ре 50зультате оптимального подбора силтрения на границе шихта - металл:СаСО + Н О ввСаг + СОг + 2 НО(3)2+С г+оМЯСО + Н О - - в-Мд + СО + 2 НО(4) 55При этом происходит образованиекатионов Са и Мя , Жесткость техг+нического связующего способствует г +пЯЮ + 2 шН(2) В таблице представлены варианты выполнения способа на примере шихты для стекла СЛ 96-1 электролампового назначения следующего состава, 7.: ЯхО 71,9 ", СаО 5,5; 1 фО 3,5; Иа О 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 связующего воды происходит следующее,накоплению положительных ионов и составляет менее 11 мг-экв/л. Большаяее величина нецелесообразна, так какпри жесткости более или равной1 мг-экв/л в поверхностном слоекомпактированной шихты начинает наблюдаться излишек Са и Мц 2 по срав.нению с внутренним объемом плиток,т.енаблюдается нарушение их химической однородности,На втором этапе компактированияпроисходит присоединение активныхгионов ЯхО д к образовавшимся катио2+нам Са и Мя . Протекают и реакциитипа: СаСОО (води) СаНСОшН(5)шНМЯСО (води) МдНСО (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 экологииСнижение рН ( 4,4 нецелесообразно, так как в этом случае химизм реакций обладает кислотным характером и полу чить отрицательные ионы Ои ЯьО 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 рН13 в состав шихты вносятся изменения по содержанию щелочей, что нарушает ре цепт шихты, а следовательно, и хими ческий состав получаемого стекла, 160 Ч 7475 25 30 35 40 Кроме того, такое связующее обладаетсильными коррозионными свойствами,что резко снижает долговечность прессового оборудования,Индекс насыщения технической водыпринят положительным,:т.е1О,так как только в этих условиях водаспособна выделять ионы кальция и магния даже при минимально возможных(для предлагаемого способа) жесткости и водородном показателе. Поэтомуводный раствор с 1 = О не подходита с 1( 0 также отклонен по этой причине и из-эа своих коррозионныхсвойств по отношению к металлоконструкциям прессового оборудованияОбезвоживание плитки или лентыпри компактировании на величину меньшую 0,3 не позволяет получить требуемое количество активных ионовБг.ОВеличина обезвоживания, равная 57.,также является граничным значением,так как при ее превышении резко снижается скорость образования и количество образующихся положительных2+ионов Са+ и МяОхлаждение осуществляют в двигающемся слое, так как стационарныйслой не обеспечивает условий для интенсивного "вызревания" структурыплиток,Величина (толщина, высота) слояравная 25 Ь 1, является граничной,Мтак как при толщине более 25 Ь 1, наблюдается неравномерное охлаждениеплиток по высоте слоя, т.е. в концестадии охлаждения, плитки имеют разную температуру, а следовательно, иразличную влажность, Вследствие чегокомпактированная шихта не имеет постоянной прочности, плотности, Плитки, лежащие внизу слоя, ломаются ираздавливаются, вьщеляя большое количество ныли и нарушая тем самымхимический состав шихты и стекла.Величина (толщина, высота) слоя, равная 1 Ь ц, соответствует процессу,когда охлаждаемые плитки равномернов один ряд распределяются, например,на ленте конвейера,Длительность процесса охлажденияопределяется суммой (Тс + Т г + Т) иустанавливается равной ей или более ее.При длительности менее суммы(Т, + Т р + Т) не обеспечивается полнота процесса формирования прочнойи плотной высокооднородной структурыплиток,.т,е. не происходит окончательного завершения "вызревания"структуры, Полученные в этом случаеплитки отличаются повышенным пылевьщелением и неоднородностью (химической и реологической).Формула изобретенияСпособ приготовления стекольнойшихты путем перемешивания сырьевыхкомпонентов со связующим, увлажнениядо 1-13 у компактирования шихты навалковом прессе в плитки или ленту,охлаждения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения степениоднородности стекломассы, в качествесвязующего используют техническую воду с жесткостью менее 11 мгэкв/л,рН 4,4 13,0 и положительным индексомнасыщения, компактирование шихты ведут при давлении, обеспечивающемобезвоживание ее на 0,3-5,0 Е, а охлаждение ведут в двигающемся слое толщиной 125 толщины плитки или лентыв течение времени не меньшем, чемсуммарное время смешивания, нахождения в бункере и компактирования,1,5 10,3 г 8,0 э Тсешихтыб нке е смешивания 364 нахождения и расходном у р Тр, минвремя компактирова 2 о,з50 ния ТК минУсилие прессования, кН Количество дополнительного технологического связующегоэмульсия мазута вгорячей водепар на обогревсмесиЖесткость технической воды, мг, экв/лВодородный показатель технической воды, рН Иццекс насыщения технической воды, 1Количество удаленнойги при компактирои (обезвоживание), Хшина (высота) двигающегося слояТолщина плитокЬ щмм Иетод охлаждения йлиток 0,450 5 7 1 О 3 Ол о ж и т е л.ьн ы й влаваниТол 5 0,3 2 ад25 фаа 45 6т естественной конвекции 4,5 За с е лят здух Плотно ванной Прочно ванной Процен тучива шихты,при пог сть компактногошихты, кг 7 мсть компактирошихты, МПат снижения уления компонентов 1450 1800 0 0 880 транспортноузочных операцистекловарениио стеклакоэффи 500, . 130 170 4,516 1300 2,6 30005,3 и с циента я стекло использованомассы КИС, Хстепень однор 0,51 . 0 0 и 24".27 4,2 8414 13,5 Зкономия топлив Составитель:Т.НикульниковаРедактор:Н,Киштулинец Техред И.Дидык Корректор И,Эрдейи Заказ 3703 Тираж 395 . Подписи ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж,.Раушская наб., д. 4/5 КНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10