Медяник Н.Л. Современное стеклотарное производство - файл n1.doc

приобрести
Медяник Н.Л. Современное стеклотарное производство
скачать (6340 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc6340kb.06.07.2012 23:16скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7
Часть размолотого перлита с размерами зерен (-0,25 мм) смешивается с раствором едкого калия с концентрацией 80,6 г/л K2O при соотношении жидкой фазы к твердой 2:1 и обрабатывается в автоклвах при 200єС в течении 60 мин, в результате получается калиевое жидкое стекло (K2O • 2,3 SiO2).

Другая часть перлита аналогично смешивается с раствором едкого натра при 180єС в течение 60 мин для получения натриевого жидкого стекла (Na2O • 3 SiO2).

Полученные растворы натриевого и калиевого жидких стекол фильтруют не барабанных вакуумфильтрах при 80 - 90єС.

Калиевое жидкое стекло поступает на синтез каназита – 1, а щелочные алюминосиликаты (), полученные после первой стадии гидротермальной щелочной обработки перлита, отправляются на синтез каназита – 2 для производства темно – зеленой тары.

Химические процессы при гидротермальном способе приготовления шихты для хрусталя и темно – зеленой тары представлены на рис. 3.

Использование каназита позволяет заменить сухой способ приготовления шихты гидротермальным, который основан на применении растворов и суспензий стеклообразующих компонентов.

Благодаря своеобразному аморфному фазовому составу и тонкодисперсному состоянию компонентов каназиту присуща высокая реакционная способность обуславливающая интенсивное протекание процессов стекловарения, что позволяет снизить температуру варки на несколько сот градусов.

Технология получения тарного стекла на основе каназита позволяет заменить такие сырьевые материалы, как кварцевый песок, аморфными кремнесодержащими горными породами и продуктами их переработки.

Маршаллит. Маршаллит является рыхлой или слабоуплотненной мономинеральной горной породой, представляющей собой остаточный продукт выветривания кварцитов, окаленных известняков или других кремнистых пород.

Основное условие пригодности кремнесодержащего материала в производстве тарного стекла – соответствие его химического и гранулометрического состава требованиям государственного стандарта. Согласно результатам химического анализа основное отличие от состава традиционно используемого в стекольном производстве кварцевого песка и маршаллита представлены на табл. 1.

Оксиды кальция и магния в маршалитте не являются вредными, их можно корректировать при составлении шихты.

Сравнительно высокое содержание в маршаллите обусловлено присутствием глиносодержащих примесей, преимущественно в виде каолиновых зерен.

Маршаллит в исходном состоянии представляет собой тонкодисперсный материал, состоящий на 60% из частиц размером 0,10 – 0,25 мм.

Частицы размером более 0,5 мм, содержание которых в маршаллите составляет 10 – 11% указывает на присутствие глинистых частиц.

Рис. 2. Технологическая схема получения каназита – 1 для производства хрусталя и каназита – 2 для получения состава темно – зеленой тары


Рис. 3. Схема химических процессов, протекающих при гидротермальном способе приготовления шихты

для хрусталя и темно – зеленой тары


С целью улучшения качества маршаллита проводится его обогащение методом промывки, после чего он представляет собой более монодисперсный материал, состоящий на 80- 85% из частиц размером не более 0,1 мм и пригоден для производства консервной тары и бутылок из полубелого стекла.

Таблица 3
Химический состав кремнеземсодержащих

сырьевых материалов



Кремнезёмсо-держащие

сырьевые

материалы


Массовое содержание, %



SiO2



Al2O3


CaO


MgO


Fe2O3


Маршалит

исходный


95,70



2,10


1,00


0,40


0,27


Маршалит

обогащённый


97,43



-


1,40


0,76


0,15


Кварцевый

песок


98,50



0,60


-


-


0,03


Таблица 4
Состав шихты с применением различных

сырьевых материалов




Состав шихты


Массовое содержание, %



песка


маршал-лита


соды


доло-мита



глино

зёма

суль-фата натрия


На основе песка


73,10






22,96


22,81


1,35


1,15


100% замена песка на маршаллит







75,05



23,65



0,50



0,99



1,17


Шихты для полубелого стекла с использованием традиционных сырьевых материалов (соды, доломита, глинозема, сульфата натрия) на основе песка и с полной его заменой обогащенным маршаллитом представлена в табл. 4.

При использование обогащенного маршаллита наблюдается рост химической активности шихты.

Обогащенный маршаллит в качестве кварцесодержащего сырья пригоден производстве полубелого тарного стекла при условии уплотнения стекольной шихты как наиболее эффективного способа ее подготовки.

1.3. Подготовка сырьевых материалов для приготовления шихты и контроль качества

Большинство природных сырьевых материалов не может быть использовано для приготовления стекольной шихты без предварительной подготовки. Для того, чтобы качество сырьевых материалов соответствовало требованиям ГОСТов и ТУ, их обогащают на месте добычи, на обогатительных фабриках или непосредственно на стекольных заводах.

Если сырьевые материалы обрабатывают на специализированных обогатительных предприятиях, стекольные заводы получают полностью подготовленные материалы, которые на заводе дозируют, смешивают и готовят из них шихту.

Часто предварительная подготовка сырьевых материалов осуществляется непосредственно на стекольных заводах, где для этого предусмотрены мощные современные составные цехи со специальным оборудованием, выделены обширные складские помещения с соответствующими подъездными путями. Прибывающие на склад вагоны с сырьем разгружаются с помощью мостовых кранов и грейферов. Подготовка песка, известняка, доломита, соды, сульфата и других материалов ве­дется при помощи целого комплекса механизмов и агрегатов в виде самостоятельно действующих технологических линий отдельно для каждого материала.

Один из главных критериев качества стекла – его свето - прозрачность, на которую влияет содержание оксидов железа и других его соединений; их количество в стеклах различных марок строго регламентируется. Ограничения содержания железа в готовом стекле определяются требованиями к пределу его в сырьевых материалах: кварцевом песке, доломите, известняке и других, поэтому на стекольные заводы поступают шихтовые материалы с уже нормированным содержанием оксидов железа и прошедшие, как правило, обогащение различными методами, в том числе методами магнитной сепарации.

В последние годы было разработано, изготовлено и внедрено в стекольную промышленность новое поколение высокоэффективных магнитных сепараторов.

Для сухого сепарирования сыпучих сырьевых материалов и стеклобоя используются сепараторы барабанного типа, подвесные сепараторы, магнитные решетки, закрытые барабанные моноблоки, обеспечивающие различную степень очистки производительностью от 0,5 до 15 т/ч (рис. 4 – 8). Характеристики магнитной системы подбираются с учетом качества исходного материала и требованиям к степени его очистки.

Для мокрого сепарирования используются магнитные лотки пластинчатого или решетчатого типа, сепараторы трубопровода или открытые барабанные моноблоки.

Выбор магнитного сепаратора для конкретного предприятия зависит от особенностей физико – химических свойств сырьевых продуктов, типа оборудования и технического процесса на предприятии.

Задачей сепарации при очистке сырья является не только удаление непосредственно зерен магнитных минералов, содержащих железо, титан, но и извлечение сростков минералов с кварцем. Эта задача успешно решается с помощью роликовых сепараторов высокой интенсивности нового поколения. Изготовленные с применением Nd – Fe – B магнитов они позволяют достичь в рабочей зоне максимальных значений осаждающих магнитных сил. Преимуществами роликовых сепараторов с постоянными магнитами являются:




Рис. 4. Подвесной сепаратор Рис. 5. Магнитные решётки



Рис. 6. Сепаратор трубопровода

Рис. 7. Магнитный лоток


Рис. 8. Сепаратор барабанного типа


• отсутствие затрат электроэнергии на возбуждение магнитного поля;

• меньшие затраты на 1 тонну перерабатываемой шихты или сырья;

• меньшие габаритные размеры и металлоемкость.

Принцип работы сепаратора заключается в следующем:

• исходный материал подается в бункер и питателем направляется в рабочую зону магнитного ролика первого модуля сепаратора;

• магнитные частицы, под действием сил поля ролика, перемещаются к поверхности ленты, с помощью которой они выносятся из рабочей зоны и разгружаются в патрубок магнитных примесей;

• частицы с магнитными свойствами отклоняются от естественной траектории немагнитного продукта и отсекаются делительной перегородкой, далее они соединяются с магнитным продуктом;

• немагнитный продукт первого модуля поступает на дополнительную обработку во второй модуль с еще более высокими магнитными характеристиками; Оба модуля имеют независимый привод.

Изменяя частоту вращения ролика и положение делительных пластин, можно получить различные по качеству продукты сепарации.

Применение постоянных магнитов на основе Nd – Fe – B позволило разработать оборудование нового поколения для сухого обогащения сырья и материалов стекольной промышленности.

Новые магнитные сепараторы на редкоземельных магнитах соединяет в себе последние достижения технического магнитах соединяет в себе последние достижения технического прогресса, а именно технологий магнитного обогащения. Целью создания новой серии магнитных сепараторов было внедрение современных решений в области сухого магнитного обогащения.

Редкоземельные роликовые сепараторы предназначены для эффективного уменьшения уровня железа в кварцевом песке, корунде, магнезите, карбонате, полевом шпате и других материалах путем удаления железосодержащих примесей, когда необходима высокая степень очистки сепарируемого продукта.

Современный уровень обогатительной техники и разработанные в настоящее время технологические схемы обогащения обеспечивают надёжное удаление основных групп примесей, причём в зависимости от характера примесей применяют следующие методы обогащения:

· промывку – для обогащения бесплёночных глинистых песков, если не предъявляются высокие требования к качеству песка;

· оттирку – для обогащения глинистых пленочных и неглинистых песков;

· флотацию – для удаления лёгких и тяжёлых ожелезненных минералов;

·флотооттирку – комбинированный способ для извлечения из песка группы примесей – глинистых и пылевидных частиц, железосодержащих зёрен рудных и нерудных минералов и для оттирки плёнки;

· магнитную сепарацию – для обогащения бесплёночных неглинистых песков при наличии в них минералов, обладающих магнитной восприимчивостью;

· химические методы, при которых содержание оксидов железа доводится всего до 0,005 – 0,01 %.

Выбор метода обогащения обусловливается не только минералогическим составом песка, но и технико-экономическими показателями процесса обогащения, местными условиями и требованиями к качеству сырьевых материалов.

Просеивание. Сырьевые материалы при подготовке шихты просеивают, в результате чего удаляют крупные зерна и включения, выравнивают гранулометрический состав. Для просеивания материалов применяют сита – бураты, которые рассеивают на три фракции. Сначали отсеиваются мелкие фракции, потом средние и, наконец, самые крупные. Сита характеризуются числом отверстий, приходящихся на 1 кв.см. их поверхности.

Сушка. Влажных песок, доломит, мел, известняк плохо перемешиваются и из таких сырьевых материалов трудно получить однородную шихту, поэтому необходима сушка сырьевых материалов. Для этих целей чаще используют прямоточные сушильные барабаны с температурой сушки 700 - 800єС.

Песок можно сушить в кипящем слое или во взвешенном состоянии. В первом случае горячий воздух проходит под напором через отверстия в коде и создает кипящий слой. При сушке во взвешенном состоянии потоком горячих газов песок направляется в сепаратор, в котором происходит разделение частиц по размерам.

Доломит сушат в сушильных барабанах при 400 - 500єС, так как при более высокой температуре начинается химическое разложение материала. В аэробных мельницах доломит, известняк и мел сушится и одновременно размалывается в замкнутом цикле с воздушным сепаратором.

Подготовка песка. Песок, обогащённый на месте добычи, поступает на завод затаренным в мешки или в вагонах, оклеенных изнутри бумагой. Перед подачей в производство песок подвергают контрольному просеву и при необходимости сушке. Необогащённый песок проходит на заводе следующие виды обработки: обогащение или усреднение, сушку, просеивание. Пески, содержащие допустимые количества оксидов железа для производства тех или иных стеклянных изделий, не обогащают.

Основная задача обогащения (обезжелезивания) – удаление из песка посторонних примесей и пылевидных фракций, так как мелкие фракции содержат гораздо больше оксидов железа, чем крупные. В процессе обогащения песка снижается содержание оксидов железа до допустимой нормы и, кроме того, уменьшается содержание других красящих оксидов, улучшается зерновой состав и повышается однородность песка.

Сушка песка. Песок сушат в том случае, если в нём содержится более 4,5 % влаги. Очень влажный песок не сыпуч, его трудно перемешивать с другими сырьевыми материалами и из него невозможно получить однородную шихту. Поскольку карьерный песок, а также песок после обогащения имеют влажность более 4,5 %, сушка является необходимой стадией процесса подготовки песка. Для сушки песка применяют преимущественно сушильные барабаны.

Просеивание песка. При просеивании (грохочении) из песка удаляют крупные зёрна и включения. Просеивание является обычно вспомогательным процессом при обогащении песка. В настоящее время применяют вибрационные, барабанные или жироскопические грохоты с ситами, имеющими 81 отверстие на 1 см2. Просеянный песок хранят в бункерах или силосах.

Подготовка известняка, доломита и мела. Доломит, известняк и другие кусковые материалы обрабатывают по следующей схеме: дробление – сушка – тонкий помол – грохочение – магнитная сепарация.

Доломит и известняк, поступившие на завод в виде глыб, дробят, сушат, размалывают, просеивают и очищают с помощью магнитной сепарации.

После предварительного дробления на куски размером 40 – 50 мм материал сушат в таких же сушильных барабанах, что и песок, при температуре не выше 400°С во избежание термического разложения. После сушки до конечной влажности, не превышающей 7 %, доломит и известняк подвергают тонкому помолу (до частиц 0,08 мм) в шаровых мельницах производительностью до 7 т/ч. В шихту можно вводить доломит, количество частиц размером до 0,2 мм которого составляет от 60 до 90 % по массе.

После помола доломит и известняк просеивают на вибрационных грохотах или ситах-буратах с сеткой № 09 (64 отв/см2), а затем очищают от включений аппаратурного железа на сепараторах барабанного типа.

Мел не подвергают дроблению; его сушат, размалывают в молотковых или роторных мельницах, а затем просеивают. Магнитную сепарацию не применяют, так как мел после помола не обладает необходимой сыпучестью. Для просеивания мела применяют сетку № 1,1 (49 отв/см2).

Подготовка соды. Кальцинированная сода поступает на заводы в виде мелких гранул, упакованных в бумажные мешки, или россыпью в специальных автомобилях или вагонах – содовозах. Соду, поступившую в мешках, разгружают и перевозят электропогрузчиками, затем на складе растаривают с помощью машин УРМ-1, проводят контрольный просев и направляют в расходный бункер. В тех случаях, когда сода поступает россыпью, её разгружают и транспортируют с использованием пневмотранспортных установок нагнетающего и вакуумного действия. Просеивают соду на грохотах или виброситах с двойными сетками № 1,3 или № 1,4. Ввиду гигроскопичности сода при длительном хранении слёживается, образуя комки. В этом случае её дополнительно измельчают на молотковых дробилках, а затем просеивают на грохотах или виброситах.

Подготовка сульфата натрия. Сульфат натрия поступает на заводы преимущественно в таре, а иногда навалом. Поскольку сульфат, доставляемый навалом, неоднороден по химическому составу, его следует усреднять путём послойного складирования.

Для приготовления шихты сульфат должен быть измельчён и просеян сквозь сито с количеством отверстий не менее 36 на 1 см2 (сетка № 1,2). Природный сульфат дробят в валково-зубчатой дробилке, после чего сушат в барабане при температуре 650 – 750°С, а затем вновь измельчают на молотковой дробилке и просеивают.

Подготовка стекольного боя. Существенную роль в интенсификации процесса стекловарения и снижения себестоимости изделий из стекла играет стеклобой. Частичная замена шихты стеклобоем ускоряет процесс варки стекла, снижает расход топлива и дефицитных сырьевых материалов, уменьшает количество пылевых выбросов в атмосферу, а также приводит к продлению срока службы стекловаренных печей. Традиционно содержание стеклобоя в шихте составляет 10 – 40% и меняется в зависимости от назначения выпускаемой продукции. При производстве бутылок из коричневого и зеленого стекла количество используемого стеклобоя в шихте может привести к снижению качества стекла из-за наличия нежелательных примесей и загрязнений.

Стекольный бой образуется как неизбежные отходы при производстве разных изделий. Его вторично используют в качестве необходимого компонента стекольной шихты.

Подготовка его включает дробление на роторных дробилках (размер кусков 30 – 60 мм), магнитную сепарацию, сортировку и промывку. Транспортируют бой ленточными конвейерами.

В настоящее время разработана и уже во всем мире применяется технология Kristtline по очистке сильно загрязненных отходов стекла без единой капли воды. Эта система является первой в мире технологией третьего поколения для переработки стекла и включает типовой ряд машин, основанных на оригинальной технологии взрыва. Дробилка, называемая имплодером является революционным техническим решением, она обеспечивает получение частиц стекла без острых режущих граней различных фракций. Процесс относительно прост и достаточно уникален из-за использования имплодера. Отходы стекла с помощью питателя подаются в имплодер через магнитный сепаратор, защищающий машину от металлических частиц, затем материал проходит через головной грохот к электромагнитному сепаратору и далее к станции вакуумной сепарации и сушилке. Обрабатываемый материал рециркулирует в цикле до тех пор, пока частицы стекла не будут соответствовать требуемым размерам. Загрязнения, содержащиеся на стекле, удаляются в сушилке и на ситах грохота. Этикетки, пробки и другие примеси удаляются в вакуумной станции или сгорают в сушилке. Земля высушивается в виде пыли, удаляется из стекла на стадии вакуумной сепарации. Отходящие газы проходят через фильтр и поэтому выбросы пыли очень низкие. Мобильный комплекс по переработке стеклобоя является автономным. Эта технология позволяет получить очищенное стекло для использования его в стекольной промышленности в качестве сырья.

Подготовка других материалов. Поташ, а также азотнокислые соли натрия, калия, бария и аммония (селитры) поставляют на заводы в бочках. Их растаривают с помощью установки УРБ – 1. В связи с тем, что материалы комкуются, при просеивании их протирают через сита № 1,4 – 1,2 с использованием протирочной машины. После просева материалы хранят в плотно закрываемых ёмкостях.

Токсичные материалы (оксиды мышьяка и другие) обрабатывают по специальным инструкциям.

Контроль качества сырьевых материалов. Качество сырьевых материалов контролируют приёмочным, периодическим и текущим контролем.

Приёмочный контроль проводят, чтобы выявить, насколько качество поступающих на стекольный завод сырьевых материалов соответствует ГОСТам и ТУ. При поступлении сырьевых материалов работники завода (котролеры) осматривают их и по результатам визуального контроля определяют соответствие стандартам, а затем отбирают пробы на сокращённый химический анализ для определения содержания основного вещества и влаги, а также проверки зернового состава. В тех случаях, когда материалы не отвечают требованиям стандартов, их бракуют.

Периодический контроль сырья проводят, чтобы удостовериться в пригодности данных материалов для требуемой шихты. Для этого не менее одного раза в 10 суток отбирают среднюю суточную пробу каждого компонента, включающую 24 ежечасных пробы, и проводят полный химический анализ.

Текущий контроль проводят ежесменно на средней пробе, состоящей из восьми ежечасных проб. Определяют также зерновой состав подготовленного материала и содержание в нём основного вещества и влаги. В тех случаях, когда из-за состава сырья изменяется сверх нормы содержание компонента в шихте, рецепт шихты корректируют.

1.4. Приготовление шихты
В настоящее время передовые предприятия перестраивают свои системы управления в соответствии с принципами современного корпоративного менеджмента. Для составления бюджета необходимо рассчитывать нормы расхода сырьевых материалов, планирования их закупок.

Процесс производства стеклянной тары состоит из процессов приготовления шихты из сырьевых материалов, варки и кондиционирования стекломассы, формирования и отжима стеклянных изделий, нанесения на них защитных покрытий, проверки качества, упаковки и складирования готовой продукции.

На рис. 9 показана модель материальных потоков в производстве стеклянной тары.

На определенных этапах технологического процесса происходят необратимые потери при обработке, хранении и транспортировке сырья, а также при варке стекла в результате уноса сырьевых материалов. испарения влаги, улетучивания газов.

Основным документом при расчете норм расхода сырьевых материалов является расчет рецепта шихты оказывают существенное влияние на качество конечной продукции.

Расчет рецепта шихты, который в дальнейшем используется для расчета норм расхода сырьевых материалов проводится на основе следующих исходных материалов: - заданного содержания оксидов в составе стекла, из которого изготавливаются изделия;

- среднегодового химического состава сырьевых материалов за прошедший год;

- соотношение щелочных оксидов, вводимых в стекло различными щелочесодержащими сырьевыми материалами;

- размера безвзвратных потерь сырьевых материалов.




Рис. 9. Модель материальных потоков
Исходные данные и методики для расчета рецепта шихты, которые будут использоваться в расчете норм расхода сырьевых материалов. закрепляются в следующих документах, утверждаемых на предприятии:

- методика расчета рецепта шихты;

- методика расчета среднегодового химического состава сырьевых материалов, используемых для составления шихт и поступивших за прошедший год;

- среднегодовой химический состав сырьевых материалов.

- нормативы безвозвратных потерь сырьевых материалов в процессе производства стеклоизделий.

Существуют различные способы расчета рецептов шихты.

Ручной расчет рецепта шихты дает приемлемую точность, но в некоторых случаях возникает проблемы, приводящие к ошибкам в точности рецепта, что приводит к невозможности правильной оценки качества дозирования. При этом точность результатов ручных вычислений по методу Гаусса-Зейделя по отклонению содержания оксидов от заданного в рецепте не превышает 0,2%. Такой способ расчета рецепта шихты применяется для каждого конкретного предприятия.

После расчета рецепта шихты рассчитываются нормы расходов сырьевых материалов. Расчет массового состава шихты проводится с использованием анализа сырьевых материалов на сухое вещество. Поэтому при расчете норм необходимо вносить соответствующие коррективы в величины расхода с учетом влажности сырьевых материалов применяемая для расчета влажность основных видов сырьевых материалов для производства стеклоизделий не должна превышать соответствующих показателей, предусмотренных государственными стандартами или условиями на данный вид сырья.

Нормы расхода основных сырьевых материалов устанавливаются в килограммах на 1т готовой продукции. При этом в них учитывается коэффициент использования стекломассы и соотношение шихта:стеклобой в смеси шихты и стеклобоя, загружаемых в печь.

В связи со строительством новых стеклотарных заводов и с учетом того, что существующие методики расчета норм расхода сырьевых материалов начинают устаревать. Поэтому назрела необходимость разработки Типовой отраслевой методики расчета норм расхода сырьевых материалов в производстве стеклотары, максимально адаптированной к условиям работы современных стеклотарных заводов.

Шихту составляют по определённому рецепту, где указывается количество компонентов, которые необходимо смешать, чтобы в конечном итоге получить стекло заданного химического состава и заданных свойств.

Шихта, загружаемая в стекловаренную печь, должна соответствовать определённым показателям по зерновому составу, влажности, и т.п.

Зерновой состав должен быть однороден для каждого вида сырья. Зерна различных компонентов шихты могут по размерам отличаться друг от друга. Обычно относительно крупные зерна песка обволаки­ваются пылинками соды, в результате чего активизируется раство­рение кварцевых зерен. Средние по величине зерна известняка за­полняют промежутки между зернами песка. При тонком измельчении сырья улучшается однородность шихты. Чем тоньше измельчаются материалы, тем меньше расслаивается шихта.

Влажность сырьевых материалов оказывает благоприятное влия­ние на однородность шихты. Сухие материалы плохо перемешиваются, а сухая шихта быстро расслаивается при транспортировании. Вместе с тем, если в процессе смешивания увлажнить всю шихту, то возможно ее комкование, поэтому рекомендуется увлажнять сначала один песок и к нему добавлять сухие компоненты. Например, загрузка соды на увлажненный в смесителе песок позволяет обеспечить более качественное перемешивание шихты и предотвратить ее комкование. По мере загрузки 75 – 90% соды и остальных компонентов шихта становится более однородной и подвижной. В это время необходимо загружать малые добавки, так как они более равномерно распределяются в частично перемешанной смеси увлажненного песка и других сырьевых материалов. При этом зерна песка обволакиваются частицами компонентов шихты, в результате чего повышается реакционная способность кварцевых зерен.

Количество воды, подаваемой для увлажнения песка, зависит от его исходной влажности и должно быть таким, чтобы содовая ших­та имела влажность 4—5%, а сульфатная 4—7%. Качество переме­шивания улучшается при подаче в смеситель подогретой воды (50—60° С).

Увлажненная шихта представляет собой дисперсную систему. Специфическая особенность стекольных шихт – наличие в их составе большого количества химически активных по отношению к воде и друг другу компонентов. В увлажненной шихте протекают процессы гидратации соды и сульфата и образуются гили кремниевой кислоты. Поскольку вода химически связана, шихта становится излишне сухой, склонной к пылению и расслаиванию. Один из путей повышения эффективности стекольного производства – использование для варки стекла уплотненных стекольных шихт, что позволяет существенно улучшить основные показатели производства, успешно решать вопросы экологии и создания энергосберегающих технологий.

Качество и продолжительность перемешивания определяются конструкцией смесителя, а именно: длиной пути и характером дви­жения в нем отдельных частиц. Чем сложнее движение частиц мате­риала внутри аппарата, тем больше возможность их соприкоснове­ния, тем быстрее и лучше смешивается шихта. В стекольной промышленности используют преимущественно скоростные тарельчатые смесители периодического действия. В зависимости от конструкции и объема смесителя продолжительность перемешивания составляет 2—5 мин.

Взвешивание компонентов шихты должно производиться с точ­ностью ± 0,3% и систематически контролироваться.

Способ транспортирования существенно влияет на качество шихты. Даже хорошо приготовленная однородная шихта при пере­грузках и транспортировании может стать неоднородной из-за рас­слоения вследствие различной крупности и удельного веса состав­ляющих ее компонентов.

Чтобы избежать расслоения шихты, необходимо максимально сократить путь ее транспортирования и следить за тем, чтобы на этом пути было как можно меньше сотрясений. В наименьшей сте­пени шихта расслаивается при транспортировании ее в контейнерах или в специальных вагонетках.

В последние годы на ряде небольших стекольных заводов успеш­но применяется пневмотранспорт шихты всасывающего действия (ваку­ум-транспорт). Производительность вакуум-транспортной установки с водокольцевым вакуум-насосом РМК-3 3—4 m/ч. Расход воздуха 250—270 м3/ч. Однородность шихты вполне удовлетворительная.

При хранении готовой шихты в бункерах необходимо следить за тем, чтобы они были наполнены. Это уменьшит высоту падения шихты. Кроме того, не следует создавать больших запасов, так как при длительном хранении шихта слеживается, что также мо­жет повлечь за собой ее расслоение.

Все меры, которые в настоящее время принимаются на заводах для сохранения однородности шихты (увлажнение, сокращение транспортных путей, устранение вибрации и другие) лишь уменьшают расслоение, но не устраняют его. Эффективными способами борьбы с расслаиванием являются ее брикетирование и гранулирование.

Брикетированием называют процесс изготовления из сыпучего материала твердых кусков определенной формы. Оно имеет целью сохранить однородность шихты и устраняет её пыление, что очень важно в санитарно-гигиеническом и технологическом отношениях. Исследованиями установлено, что при хранении прочность брикетов возрастает.

Гранулированием — процесс получения гранул из тонкомолотой шихты на специальных грануляторах.

Известны различные способы гранулирования: откатывание, экструзия, виброгрануллирование, прессование. Наиболее простым и экономически выгодным является гранулирование методом откатывания.

Кинетика гранул представляет собой сложный процесс взаимодействия твердой (Т), жидкой (Ж) и газообразной фаз (Г).

Увлажнение стекольных шихт и отдельно активных к воде компонентов приводит к ряду фазовых превращений:

- расслоение уменьшает соотношение Т и Ж фаз и увеличивает содержание Г фазы, причем в раствор переходит тонкодисперсная составляющая твердой фазы;

- кристаллизация увеличивает соотношение Т и Ж за счет появления большого количества мелких кристаллов и дальнейшего их роста. Основным кристаллизующимся веществом является карбонад натрия.

Протекающие процессы растворения и кристаллизации в увлажненных стекольных шихтах приводит к изменению соотношения фаз (Т – Ж – Г), их количественного и качественного составов и, как следствие, формовочных свойств шихт.

Процесс образования зародышей формирование гранул состоит в следующем. В момент увлажнения стекольная шихта имеет коагуляционную структуру, прочность которой в основном определяется прочностью жидкостных мостиков. Процессы растворения уменьшают соотношение Т/Ж и увеличивают расстояние между частицами снижая прочность капиллярного сцепления. По мере насыщения жидкой фазы растворенными веществами происходит возникновение центров кристаллизации. Появление большого количества мелких кристаллов увеличивается соотношение Т/Ж и силы сцепления частиц в слое шихт. Шихта приобретает достаточную для образования прочных зародышей гранул. При уплотнении гранул происходит их рост. Улучшение технологических свойств гранул происходит при термогранулировании, сушке.

Эффективным способом уплотнения шихт является термогранулирование. При нагревании стекольных шихт до 40 - 60є происходит снижение влагосодержащих сырых гранул и на выходе с гранулятора увеличить их прочность.

В последнее время находит все более широкое применение метод прессования стекольных шихт на валковом прессе. Это простой и производительный способ уплотнения, позволяющий исключить из технологии операцию сушки.

Способы уплотнения шихт для различных стекол приведены в табл. 5.

Способы брикетирования и гранулирования пока не получили распространения из-за малой производительности брикетных и грануляторных установок, а также удорожания шихты.
Таблица 5
Способы уплотнения шихты



Технологические схемы приготовления шихты. На стекольных заводах шихту приготовляют по различным технологическим схемам. По одной из них подготовленные сырьевые материалы транспортируют в общий бункер, разделенный на сек­ции для каждого вида материала. Под бункером установлены ста­ционарные бункерные весы полуавтоматического типа, к которым сходятся течки от различных секций общего бункера.

В бункере поочередно собираются отвешиваемые в соответствии с заданным рецептом компоненты шихты. Затем сырьевые материалы ссыпаются в тарельчатый смеситель, расположенный под весами. Готовую шихту на вагонетках подают к загрузчикам печи. Недостаток этой схемы заключается в том, что не обеспечивается точность взвешивания разных порций материала на одних и тех же весах.

По другой технологической схеме подготовленные сырьевые материалы транспортируются в бункера, установленные в один ряд. Материалы отвешиваются при помощи передвижных весов, которые поочередно подаются под каждый бункер. Количество отвешиваемых материалов соответствует заданному рецепту шихты и емкости смесителя. После того как в бункере весов собраны все компоненты шихты, масса ссыпается в тарельчатый смеситель, откуда готовая шихта контейнерами транспортируется к загрузчикам ванной печи.

Наиболее совершенным является автоматизированный процесс приготовления шихты по линейной схеме (рис.10). Обработанные сырьевые материалы также хранятся в силосах или бункерах, установленных в один ряд. Под каждым бункером 1 смонтированы автоматические весы 2, под которыми установлен общий ленточный транспортер 3.


Рис. 10 . Схема автоматизированного процесса приготовления шихт

Имеется несколько моделей автоматических весов. Все они снабжены циферблатным указательным прибором, дистанционной автоматической системой контроля точности взвешивания и счетчиком количества отвесов. Весы отвешивают сырьевые материалы (кроме сульфата и угля), которые ссыпаются на ленточный транспортер и далее в смеситель 4. Если смеситель установлен на высотной площадке, шихту подают при помощи скипового подъемника. После засыпки в смеситель пе­ска туда подается вода, объем которой отмеривается автоматическим дозатором 5. Через заданное время после увлажнения транспортер подает в смеситель остальные компоненты.

Отвешенные сульфат и уголь ссыпаются на транспортер 6, подающий материалы в смеситель 7. Готовая сульфатоугольная смесь транспортером 8 направляется в общий смеситель.

После перемешивания шихты в смеситель подают из бункера отвешенную порцию дробленого боя стекла, и шихта некоторое время дополнительно перемешивается с боем. Смесь боя и шихты транспортером 9 и элеватором 10 направляется в бункера 11. Обыч­но устанавливают три бункера готовой шихты: из них один наполняется, второй является расходным, а третий — резервным. Переключение бункеров на расход и загрузку — автоматическое.

Специальной электрической схемой предусмотрена взаимосвязь механизмов для приготовления шихты. Так, новый цикл отвешивания начинается только после того, как все компоненты предыдущего отвеса загружены в смеситель.

К загрузчикам ванной печи шихта подается специальными тележками при помощи электровоза или электрокары.

Автоматический процесс приготовления шихты предусмотрен во вновь строящихся и реконструируемых составных цехах.

Помимо традиционного способа приготовления шихты имеются разработанные и испытанные технологи приготовления однородных гидротермально-химических и механоактивированных шихт. Известен способ приготовления шихты, заключающийся в предварительном смешивании компонентов шихты и последующей обработки их водным раствором, гидроксида натрия и дополнительной термообработке. Недостатки этого способа – неоднородность компонентов по гранулометрическому составу и расслоение шихт.

Новая технология получения мелкодисперсной шихты основана на использовании измельчителя без мелющих тел, который в одну стадию позволяет размолоть шихту фракции до 5 мкм. Способ измельчения заключается в механическом разгоне материала и его самоизмельчении, сто обеспечивает минимальные затраты энергии. Размол осуществляется в интенсивном, непрерывном режиме без применения сжатого воздуха.

Данная технология позволяет получить механическим путем гомогенную шихту практически на молекулярном уровне. Это достигается тем, что традиционно приготовленная шихта подвергается дисперсированию до измельчения всех компонентов до размера частиц не менее 5 мкм, причем во время дисперсирования шихта насыщается добавками до 30%.

При механическом измельчении компонентов шихты образуются свободные радикалы – некомпенсированные связи. При совместном измельчении всех компонентов шихты эту роль выполняют добавки, являясь при этом временным химическим элементом, соединяющим другие компоненты шихты, что создает условия получения материала без свободного радикала, имеющего однородность, соответствующую дисперсности частиц смеси. Таким образом, добавки выполняют роль компенсатора валентных зарядов, шихта имеет гамогенно – равновесный состав. При использовании силикатообразования и полная гомогенизация смеси составных компонентов происходит в стекловаренной печи практически не более 1 ч.

Принцип работы заключается в следующем. Смесь компонентов шихты размером от 0,5 до 1,6мм через бункерный питатель поступает в измельчитель, состоящий из двух дисков, вращающихся навстречу друг другу. Смесь измельчается с высокой скоростью в вихревом потоке в присутствии воды. В ходе совместного измельчения всех компонентов вместе с водой получается гомогенная шихта.

Преимущества данной технологии получения шихты заключаются в том, что при стекловарении исключается процесс гомогенизации стекломассы, на 100-150°С снижается температура стекловарения.

В настоящее время в нашей стране и особенно за рубежом появилось много разработок, в которых для получения тонкодисперсных монофракционных порошков широко применяется золь – гель технология. Получение дисперсных частиц при использовании этого метода реализуется за счет гидролиза соответствующих соединений элементов, входящих в состав получаемой оксидной композиции. Особенностью данного метода является то, что уже в геле возникают фрагменты будущего оксида не только простого, но и сложного состава, что сводит к минимуму диффузионные препятствия твердофазных реакций. При этом обеспечивается гомогенное распределение компонентов на молекулярном уровне.

Особое место среди соединений, высокодисперсные порошки которых можно получить золь-гель методом, занимают муллит и фостерит, содержащие кремнеземсоставляющую. Ограниченное число растворимых кремнийсодержащих солей в качестве исходного компонента используются аморфный порошок диоксида кремния – «белой сажи». В воде «белая сажа» создает коллоидный раствор, достаточно устойчивый агрегативно и седиментационно.

Проведены комплексные исследования шихты для получения стеклоизделий, полученной из силикатного коллоидного раствора по золь-гель технологии. Установлено взаимодействие компонентов силикатного коллоидного раствора в процессе перехода с увеличением степени полимеризации трехмерного кремнийкислородного каркаса и изменение фазового состава шихты (уменьшение кристаллической фазы) в зависимости о времени выдержки силикатного коллоидного раствора. Энергия активации твердофазной реакции в такой шихте, в сравнении с обычной, в 1,5 – 2раза меньше, что свидетельствует о высокой эффективности ее использования для производства стеклоизделий.
1   2   3   4   5   6   7


Часть размолотого перлита с размерами зерен (-0,25 мм) смешивается с раствором едкого калия с концентрацией 80,6 г/л K
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации