Способ приготовления стекольной шихты
Владельцы патента RU 2472720:
Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" (RU)
Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве тарного, строительного и других видов стекол. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества конечного продукта и снижение его себестоимости, ускорение процесса компактирования шихты, возможность компактирования смеси стекольного боя с сырьевыми материалами стекольной шихты, снижение энергозатрат за счет устранения ряда технологических операций. Способ подготовки стекольной шихты включает измельчение стеклобоя, смешение его со связующим и компактирование, причем стекольный бой сначала увлажняют 40% водным раствором жидкого стекла, в полученную смесь добавляют сырьевые компоненты шихты, перемешивают и компактируют при давлении 7,0-10 МПа. Для компактирования используют стекольный бой с размером частиц 0,08-0,40 мм, а смесь стеклобоя и сырьевых компонентов шихты увлажняют до 12-16%. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве тарного, строительного и других видов стекол.
Из уровня техники известен способ приготовления стекольной шихты, включающий подготовку и перемешивание сырьевых компонентов, увлажнение до 1-18% холодной или горячей технической водой с жесткостью менее 11 мг.экв/л, с водородным показателем 4,4-13,0 и положительным индексом насыщения, компактирование шихты и ее охлаждение по А.С. СССР №1609747 «Способ приготовления стекольной шихты».
Данный способ не позволяет компактировать стеклобой, так как вода не вступает во взаимодействие со стеклобоем и не связывает гранулы стеклобоя.
Хотя в настоящее время для варки промышленных стекол преимущественно используют смесь из сырьевых компонентов шихты с добавлением 10-30% стеклобоя, компактирование стекольной шихты позволяет ускорить процессы стекловарения и уменьшить летучесть компонентов шихты при варке стекол.
При компактировании шихты на основе стекольного боя, прочность гранул в известном способе не превышает 2,6-3,3 МПа, что приводит к разрушению гранул при транспортировании.
Наиболее близким техническим решением является способ подготовки стекольной шихты, заключающийся в предварительном измельчении стеклобоя до фракции 2,5 мм, приготовление 12,5-20% водного раствора соды и сульфата натрия при соотношении Na2 СО3/Na2 SO4=80/20-95/5, подогрева раствора до 50-80°С и последующее компактирование по А.С. СССР №1599323 «Способ подготовки стекольной шихты».
Основным недостатком предлагаемого способа является низкая прочность гранул на основе стекольного боя.
Кроме того, недостатком данного способа являются длительные стадии смешивания, растворения в воде и подогрева водного раствора дорогостоящих компонентов. В известном способе сульфат и карбонат натрия являются необходимыми компонентами для компактирования шихты на основе стеклобоя.
Техническим эффектом от применения предлагаемого способа является повышение качества конечного продукта и снижение его себестоимости, возможность компактирования смеси стекольного боя с сырьевыми материалами стекольной шихты, снижение энергозатрат за счет устранения ряда технологических операций.
Технический эффект достигается тем, что способ подготовки стекольной шихты включает измельчение стеклобоя, смешение его со связующим и компактирование, причем стекольный бой сначала увлажняют 40% водным раствором жидкого стекла, в полученную смесь добавляют сырьевые компоненты шихты, перемешивают и компактируют при давлении 7,0-10 МПа. Для компактирования используют стекольный бой с размером частиц 0,08-0,40 мм, а смесь стеклобоя и сырьевых компонентов шихты увлажняют до 12-16%.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что стекольный бой сначала увлажняют 40% водным раствором жидкого стекла, в полученную смесь добавляют сырьевые компоненты шихты, перемешивают и компактируют при давлении 7,0-10 МПа. Для компактирования используют стекольный бой с размером частиц 0,08-0,40 мм, а смесь стеклобоя и сырьевых компонентов шихты увлажняют до 12-16%.
Использование в предлагаемом способе 40% водного раствора жидкого стекла с кислотным модулем 3, выпускаемого отечественной промышленностью, и устранение технологических операций, используемых в известном способе, снижает энергозатраты и себестоимость конечного продукта.
Изобретательский уровень предлагаемого способа подтверждается тем, что введение в состав стекольной шихты 40% водного раствора жидкого стекла позволяет компактировать стекольные шихты на основе стекольного боя и сырьевых компонентов шихты, ускорить процесс компактирования, устранить ряд технологических операций и повысить качество конечного продукта, в частности прочность гранул на сжатие.
Проведенный анализ известных способов подготовки стекольной шихты позволяет сделать заключение о соответствии заявленного изобретения критерию «новизна».
Оптимальными параметрами, экспериментально полученными, являются влажность стекольной шихты 12-16% и давление прессования 7-10 МПа (табл.1).
В предлагаемом способе использование стекольного боя в смеси более 30% требует увеличения влажности до 20%, что экономически нецелесообразно и ведет к недопустимому увеличению содержания оксида натрия в стекле. Это существенно снижает химическую стойкость стекла до 4-5 гидролитического класса.
В предлагаемом способе увлажнение шихты менее 12% приводило к самопроизвольному разрушению гранул за счет нехватки связующего. Увлажнение шихты более 10% приводило к перерасходованию связующего, удорожанию конечного продукта и снижению качества стекла.
В предлагаемом способе использование стекольного боя более 0,40 мм не позволяет получить высокую прочность гранул и требует дополнительного расхода связующего. Использование фракций менее 0,08 мм не позволяет получить однородную смесь за счет коагуляции мелких частиц с отдельными сырьевыми компонентами шихты. В предлагаемом способе в порцию стекольного боя вводили полностью необходимое количество 40% водного раствора жидкого стекла, а в полученную смесь постепенно добавляли сырьевые материалы шихты. Изменение последовательности ввода 40% водного раствора жидкого стекла приводит к тому, что при его введении в сырьевые компоненты шихты происходит схватывание шихты, препятствующее равномерному распределению компонентов. Это существенно снижает прочность компактированной стекольной шихты.
Пример 1. Бой тарного стекла (таблица 2) мололи в фарфоровой шаровой мельнице с уролитовыми шарами в течение 4 часов и рассеивали на ситах.
В фракцию стеклянного боя добавляли необходимое количество связующего и перемешивали в пропеллерной мешалке в течение 2 минут. В качестве связующего брали 40% водный раствор жидкого стекла с кислотным модулем 3.
В полученную смесь, находящуюся в работающей пропеллерной мешалке, порционно добавляли необходимое количество сырьевых компонентов шихты. Сырьевые компоненты шихты отвешены и предварительно перемешаны для получения тарного стекла марки БТ-1.
Общее рассчетное количество связующего в смеси обеспечивало влажность стекольной шихты 12%.
Полученную смесь после перемешивания компактировали на прессе ПГ-500. Размеры брикетов составляли: d 23 мм, Н - 12-14 мм.
| Таблица 1 | ||||
| Способ | ||||
| Параметры | Предлагаемый по примеру | Известный | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Состав: стекольный бой | 30 | 30 | 30* | 100 |
| сырьевые компоненты шихты | 70 | 70 | 70* | - |
| размер гранул, мм | 0,08-0,40 | 0,08-0,40 | 0,08-0,40* | 2,5 |
| влажность стекольной шихты, % | 12 | 14 | 16* | 4-10 |
| давление прессования, МПа | 7; 8; 9; 10; | 7; 8; 9; 10 | 7; 8; 9; 10* | - |
| прочность на сжатие, МПа | 8,9; 9,4; 11,2; 13,8 | 9,6; 11,2; 13,5; 15,2 | 12,7; 14,0; 15,4; 16,8* | 2,6-3,3 |
| вид связующего | 40% водный раствор жидкого стекла | 40% водный раствор жидкого стекла | 40% водный раствор жидкого стекла | 12,5-20% водный раствор соды и сульфата натрия в соотношении 80/20-95/5 |
| Технологические операции | Помол стекольного боя | Помол стекольного боя | ||
| Перемешивание стекольного боя с 40% водным раствором жидкого стекла | Приготовление и подогрев до 50-80° | |||
| Перемешивание полученной смеси с сырьевыми компонентами шихты | водного раствора Na2 СО3 и Na2 SO3 | |||
| Компактирование стекольной шихты | Перемешивание | |||
| Контроль качества | Компактирование | |||
| Контроль качества | ||||
| * - пример осуществления контроля качества брикетов. |
| Таблица 2 | ||||||
| Химический состав стеклянного боя тарного стекла, мас.% | ||||||
| SiO2 | Аl2O3 | CaO | MgO | Na2O | SO3 | Fе2O3 |
| 72,5 | 2,5 | 7,0 | 4,0 | 14,0 | 0,2 | 0,09 |
Пример 2. Составы стеклянного боя, сырьевых материалов шихты тарного стекла БТ-1 и технология смешения компонентов со связующим были такими же, как и в примере 1.
Влажность смеси составляла 14%, а давление прессования при компактировании стекольной шихты составляло 7, 8, 9 и 10 МПа (таблица 1).
Пример 3. (см. пример 2).
Влажность смеси составляла 16%, а давление прессования 7, 8, 9 и 10 МПа.
После компактирования стекольной шихты производили контроль качества брикетов.
Пример осуществления контроля качества брикетов.
Для контроля качества брали пять брикетов размером 023 мм и h=14 мм, полученные из смеси с влажностью 16% при давлении прессования на прессе ПГ-500-10 МПа (таблица 1).
Прочность брикетов определяли на разрывной машине R-0,5. Брикеты помещали в специальные зажимы. После равномерного сжатия
Из данных примеров видно, что применение предлагаемого способа позволит повысить качество конечного продукта и снизить его себестоимость, ускорит процесс компактирования шихты, позволит компактировать смесь стекольного боя с сырьевыми материалами стекольной шихты, снизит энергозатраты за счет технологических операций. Таким образом, технический эффект предлагаемого изобретения достигнут.
Способ подготовки стекольной шихты, включающий измельчение стеклобоя и смешение его с сырьевыми компонентами шихты и связующим, увлажнение и компактирование, отличающийся тем, что для компактирования используют стекольный бой с размером частиц 0,08-0,40 мм, который сначала увлажняют 40%-ным водным раствором жидкого стекла, в полученную смесь добавляют сырьевые компоненты шихты, перемешивают и компактируют при давлении 7,0-10 МПа, причем смесь стеклобоя и сырьевых компонентов шихты увлажняют до 12-16%.
