 |
|
Приготовление стекломассы
Приготовление стекломассы состоит из подготовки сырьевых материалов, составления шихты и варки стекла.
Сырьевые материалы, применяемые для производства различных видов стекол, с некоторой условностью подразделяют на две группы: основные или стеклообразующие и вспомогательные (осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители и ускорители варки).
Основные (стеклообразующие) материалы. К стеклообразующим материалам относятся кремнезем, борный ангидрит, оксид алюминия, сульфат натрия, сода, поташ, известняк, доломит, свинцовый сурик и глет, витерит и оксид цинка.
Кремнезем (§1О2) вводят в состав стекла в виде кварцевого песка. Содержание кремнезема в высокосортных кварцевых песках должно быть 99,0-99,8%, а количество примесей не должно превышать 1-0,2%. Самыми распространенными вредными примесями являются оксид и закись железа, которые даже в малых количествах придают стеклу нежелательную желтовато-зеленоватую окраску, снижающую светопрозрачность стекла. Для ускорения процесса варки стекла используют кварцевые пески с величиной зерен от 0,2 до 0,5 мм.
Борный ангидрид (В2О3) добавляют в стекломассу в виде борной кислоты (Н3ВО3) и буры (Ш2В4О?- 10Н2О). Он повышает термическую и химическую' устойчивость стекла, улучшает оптические свойства стекла, ускоряет процесс варки.
Оксид алюминия (А12О3) добавляют в состав стекла в виде глинозема, полевого шпата, пегматита, каолина и нефелина. А12О3 понижает способность стекла к кристаллизации, улучшает его термические, химические и механические свойства.
Сульфат натрия (Ма25О4) применяют для введения в стекло оксида натрия (Ыа2О).
Соду (Ка2СО3) употребляют с той же целью, что и сульфат натрия. В стекольном производстве применяют в основном кальцинированную соду.
Поташ (К2СО3) служит сырьем для введения в состав стекла оксида калия (К2О). Оксид калия повышает блеск стекла, улучшает его цвет и прозрачность.
Известняк (СаСО3) применяют для введения в состав стекла оксида кальция (СаО). Оксид кальция ускоряет процесс варки, повышает химическую устойчивость стекла и способствует его осветлению.
Доломит (СаСОуМ§СО3) является двойной солью кальция и магния. Оксид магния (М§О) снижает скорость кристаллизации и значительно влияет на улучшение химических, термических и механических свойств стекла.
Свинцовый сурик и глет применяют для введения оксида свинца (РЬО) в хрустальное и оптическое стекло.
Витерит (ВаСО3) используют для введения оксида бария (ВаО), который повышает коэффициент преломления, плотность и блеск стекла.
Оксид цинка\2.пО) вводят в виде цинковых белил. Он увеличивает коэффициент преломления, повышает химическую устойчивость стекла.
К вспомогательным материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители и восстановители, ускорители варки.
Осветлители способствуют освобождению стекломассы от крупных и мелких пузырей, придают ей однородность. Осветлителями являются сульфат натрия, трехокись мышьяка и селитры.
Обесцвечиватели служат для понижения или удаления цветных оттенков стекла. В качестве обесцвечивателей применяют трехокись мышьяка, селитру, сульфат, хлористый натрий, оксид сурьмы и др.
Красители добавляют в процессе варки стекла для окрашивания его в определенный цвет. Различают окрашивание стекла молекулярными красителями (оксиды тяжелых и легких металлов) и коллоидно-дисперсионными красителями (соединения золота, серебра, меди, селена, сурьмы).
Глушители применяют для придания стеклу непрозрачности. Это фтористые соединения, фосфорнокислые соединения, соединения олова и сурьмы. Глушители окрашивают стекло в белый цвет.
Окислители и восстановители добавляют при варке цветных стекол для создания окислительной и восстановительной среды. Ими являются натриевая и калиевая селитры, трехокисный мышьяк, углерод, винный камень, двуххлористое олово.
Ускорители варки способствуют ускорению варки стекла: к ним относятся фтористые соединения, борный ангидрид, алюминийные соли.
Подготовка сырьевых материалов включает в себя обогащение, сушку и измельчение кремнистых природных материалов.
Вспомогательные материалы: красители, глушители, осветлители, обесцвечиватели и другие - вводят в состав стекломассы в небольших количества.
По специальному рецепту из подготовленных материалов составляют шихту. При составлении шихты учитываются потери летучих составных частей, образующихся при варке стекла. Материалы, подготовленные каждый в отдельности, взвешивают на автоматических весах согласно рецептуре и затем в смесительных аппаратах смешивают до получения однородной массы.
Кроме этого, в шихту добавляется 25-30% стеклянного боя (отходы данного производства). Стеклобой промывают, измельчают и пропускают через электромагнит. Стеклобой раньше других исходных материалов расплавляется в жидкую массу и этим способствует плавлению других составных частей шихты.
Варка стекла
Варка является основной стадией технологического процесса, от которой зависит качество стекла. Под воздействием высокой температуры шихта превращается в жидкую стекломассу с определенными физико-химическими свойствами.
Варку стекла осуществляют в стекловаренных печах непрерывного действия (ванных) и периодического действия (горшковых), а также в электропечах.
Полезная емкость горшка составляет для большинства печей около 300-400 кг стекломассы; в одну рабочую камеру печи одновременно устанавливают 8-12 горшков. Против каждого горшка в стенах печи имеется окно, через которое загружают шихту и выбирают стекломассу.
Внедрение машинного производства обусловило переход к ванным печам, поскольку только непрерывная варка стекла совместима с технологическим процессом работы этих машин.
Ванные печи являются высокопроизводительными печами непрерывного действия емкостью до 1000 т и более стекломассы, из них непрерывно получают стекло одного цвета и химического состава.
Электрические печи считаются высокопроизводительными. К их достоинствам относятся чистота печной атмосферы; более высокий коэффициент полезного действия (50-75%) по сравнению с коэффициентом полезного действия ванной печи (20-25%); возможность получать очень высокие температуры в печи; большой срок службы без ремонта. Стекломасса в электрических печах характеризуется большей однородностью, а также она хорошо осветлена. Применение комбинированного газоэлектрического обогрева печей повышает их производительность на 50-100%.