 |
|
Подготовка сырьевых материалов
Для получения качественной стекломассы и готовых изделий сырьевые материалы подвергают соответствующей подготовке. В зависимости от природы и вида исходного вещества она включает такие операции как обогащение, сушка, измельчение,..
Песок подвергают обогащению, т.е. освобождению от различных загрязнений и примесей окислов железа. Для этого применяют химические и физические способы – магнитную и электросепарацию, промывку, флотацию, обработку различными реагентами. Химическое и физическое обогащение основано на различии физических свойств основного сырья и посторонних примесей, а также на разном отношении их поверхности к смачиванию и химическим реагентам. После обогащения песок тщательно промывают для освобождения от посторонних и глинистых примесей и сушат.
Каменистые материалы подвергают дроблению и помолу, затем просеивают сквозь электромагниты с целью окончательного удаления металлических включений.
Красители, обесцвечиватели и другие вспомогательные материалы вводят в состав стекломассы в небольших количествах. Для равномерного распределения их в составе стекломассы их подвергают более тонкому помолу. Стекольный бой сортируют по химическому составу и величине кусков, удаляют загрязнения и измельчают. Подготовленные сырьевые материалы взвешивают по определенной рецептуре и перемешивают для получения однородной по составу порошкообразной смеси – шихты.
Варка стекломассы
Процесс варки стекломассы представляет собой комплекс физических, химических и физико-химических явлений, происходящих в шихте, расплаве силикатов и стекломассе. Физические процессы: нагревание шихты, испарение влаги, улетучивание и плавление компонентов; химические – расщепление гидратов, удаление химически связанной воды, разложение карбонатов и других веществ. К физико-химическим процессам, протекающим при варке стекломассы, относятся взаимное растворение исходных веществ в твердом и жидком состояниях, взаимодействие газов атмосферы печи со стекломассой,..
Процесс варки стекломассы состоит из след. операций:
· силикатообразование;
· стеклообразование;
· осветление;
· гомогенизация;
· охлаждение стекломассы до рабочей вязкости.
Силикатообразование. На этом этапе после удаления гигроскопической воды (при температуре 100-120°С) при дальнейшем нагревании образуется двойной натриево-кальциевый карбонат в твердом состоянии. При температуре 600°С начинается выделение углекислого газа. При нагревании до 830°С двойной карбонат взаимодействует с кремнеземом. При температуре 740-800°С появляется расплав, более активно взаимодействующий с кремнеземом. Двойной карбонат диссоциирует на свободные окислы кальция и натрия. Окись кальция взаимодействует с кремнеземом с образованием метасиликата (CaO·SiO2). Шихта при этом превращается в спекшуюся массу силикатов и кремнезема, содержащую большое количество газовых включений. Заканчивается этот период при температуре около 1000°С.
Стеклообразование. По мере повышения температуры происходит дальнейшее растворение зерен песка и силикатов в расплаве. Стекломасса становится более прозрачной и подвижной, но в ней еще много газовых и твердых включений. Стеклообразование протекает при температуре 1150-1500°С.
Осветление. На этом этапе происходит освобождение стекломассы от газовых и воздушных включений. Осветление проводят при температуре 1450-1500°С, при этом вязкость стекломассы понижается, что способствует более легкому удалению из нее пузырей. При перемешивании мелкие пузыри образуют более крупные, которые легче удаляются. В результате осветления стекломасса становится прозрачной и однородной.
Гомогенизация. Проводят при максимальной температуре варки одновременно с осветлением стекломассы. При этом стекломасса выдерживается в спокойном состоянии, выравнивается по химическому составу и освобождается от стекловидных нитевидных включений – свилей.
Охлаждение. Стекломассу охлаждают до вязкости, при которой из нее можно формовать изделия (при 200-300°С).
Основными факторами, ускоряющими варку стекломассы и влияющими на показатели ее качества, являются температура, поверхность нагрева шихты (чем она больше, тем лучше) и степень дисперсности зерен песка. Нарушение установленных требований при подготовке сырьевых материалов и режимов варки стекломассы может привести к возникновению дефектов. Основными причинами образования дефектов являются неоднородный состав шихты вследствие плохого перемешивания исходных материалов, неправильное ведение варки, нарушение температурного и газового режимов, парциального давления в печи и стекломассе.