СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА
METHOD FOR PRODUCING SILICATE GLASS

Изобретение относится к способам получения силикатного стекла и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Из уровня техники известны способы получения силикатного стекла.
Недостатком данных способов является высокая энергоемкость технологического процесса получения силикатного стекла.
Наиболее близким решением к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения силикатного стекла (Полляк, В. В. Теxнология строительного и теxнического стекла и шлакоситаллов / В. В. Полляк, П. Д. Саркисов, В. Ф. Солинов, М. А. Царицын. – М.: Стройиздат, 1983. – 432 с.), заключающийся в дозировании, усреднении и смешивании компонентов шихты, гранулировании шихты, периодической подаче гранулированной шихты в загрузочный карман стекловаренной печи, плавлении шихты в стекловаренной печи в течение 2 суток, непрерывной выработки расплавов, транспортировки диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи самотеком и слива стекломассы через отверстие в поде стекловаренной печи.
Недостатком прототипа является высокая энергоемкость и длительность технологического процесса синтеза силикатного стекла.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергоемкости и ускорение технологического процесса синтеза силикатного стекла.
3
Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ получения силикатного стекла включает дозирование, усреднение и смешивании компонентов шихты, гранулирование шихты, подачу гранулированной шихты, плавление шихты, непрерывную выработку расплава, транспортировку диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи и слив стекломассы, причем подача гранулированной шихты осуществляется непрерывно в питатель плазменного реактора и затем – в плазменный реактор, плавление шихты выполняется в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа, транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи осуществляется отходящим потоком плазмообразующего газа плазменной струи при мощности работы плазмотрона 14-16 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0-2,2 м/час, а слив стекломассы выполняется через выработочный канал ванны  стекловаренной печи.
3
Предложенный способ получения силикатного стекла отличается от прототипа тем, что подача гранулированной шихты осуществляется непрерывно в питатель плазменного реактора и затем – в плазменный реактор,  плавление шихты выполняется в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа, а транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи осуществляется отходящим потоком плазмообразующего газа плазменной струи при мощности работы плазмотрона 14-16 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0-2,2 м/час.
Подача гранулированной шихты питателем в плазменный реактор позволяет снизить энергозатраты до 0,32 кВт на 1 кг стекломассы, что                       в 2,5-4,7 раза ниже по сравнению с известным способом (таблица 1).
Таблица 1
Сравнительная характеристика расхода энергии на получение                                   1 кг стекломассы
Известный способ
Предлагаемый способ
0,8 – 1,5 кВт (2800-5400 кДж)
0,32 кВт(1152 кДж)
Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов представлен в таблице 2.
Таблица 2
Сопоставительный анализ технологических операций предлагаемого и известного и предлагаемого способов
Известный способ
Предлагаемый способ
Дозирование, усреднение исмешивание компонентов шихтыГранулирование шихтыПериодическая подача гранулированной шихты в загрузочный карман стекловаренной печиПлавление шихты в стекловаренной печи (2 суток)Непрерывная выработка расплаваТранспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи самотеком.Слив стекломассы через отверстие в поде лабораторной стекловаренной печи
Дозирование, усреднение исмешивание компонентов шихтыГранулирование шихтыНепрерывная подача гранулированной шихты в питатель плазменного реактораНепрерывная подача гранулированной шихты из питателя в плазменный реакторПлавление шихты в плазменном реакторе (1 час)Непрерывная выработка расплаваТранспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи с помощью отходящего потока плазмообразующего газа плазменной струи плазмотронаСлив стекломассы через выработочный канал ванны лабораторной стекловаренной печи
Проведенный анализ известных способов получения силикатного стекла позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию «новизна».
Экспериментально установлены оптимальные параметры получения силикатного стекла при плавлении гранулированной шихты (таблица 3).
Таблица 3
Оптимальные параметры получения силикатного стекла при плавлении гранулированной шихты
Мощность, кВт
Расход плазмообразующего газа, м<sup>3 </sup>/час
Качество расплава
12
1,8
Непровар шихты
2,0
Непровар шихты
2,2
Непровар шихты
2,4
Непровар шихты
2,6
Расплав однороден
14<sup>*</sup>
1,8
Непровар шихты
2,0<sup>*</sup>
Расплав однороден
2,2<sup>*</sup>
Расплав однороден
2,2
Расплав вспенивается
2,6
Расплав вспенивается
16<sup>**</sup>
1,8
Непровар шихты
2,0<sup>**</sup>
Расплав однороден
2,2<sup>**</sup>
Расплав однороден
2,4<sup>**</sup>
Расплав однороден
2,6
Расплав вспенивается
18
1,8
Непровар шихты
2,0
Расплав вспенивается
2,2
Расплав вспенивается
2,4
Расплав вспенивается
2,6
Расплав вспенивается
*, ** - оптимальные параметры
получения силикатного стекла.
Пример получения силикатного стекла.
2
2
3
2
3
Для получения силикатного стекла использовали следующие компоненты: кварцевый песок (ГОСТ 22551-71), соду кальцинированную                           (ГОСТ 5100-85Е), мел (ГОСТ 17498-72), технический глинозем                             (ГОСТ 30559-98) и доломит (ГОСТ23672-79). Данные компоненты дозировали в пропорциях в пересчете на чистые оксиды: SiO– 73,0%,                     AlO– 1,6%, CaO – 8,6%, NaO – 13,6%, MgO – 3,8% и усредняли с помощью лабораторного смесителя в течение 30 минут, а затем шихту гранулировали, используя тарельчатый гранулятор, и подавали в питатель плазменного реактора УПУ-8М с плазменной горелкой ГН-5Р. После зажигания дуги плазменной горелки из питателя гранулированную шихту направляли в плазменный реактор с температурой плавления равной                  7000-8000 К, мощностью работы 14-16 кВт и расходом плазмообразующего газа (аргон) 2,2 м /час, установленным в своде ванной стекловаренной печи. В течение 1 часа шихта в нем расплавлялась и образовавшийся диспергированный расплав транспортировался потоком отходящих плазмообразующих газов плазменной струи в ванну стекловаренной печи. После заполнения в течение 1 часа ванны стекловаренной печи, стекломассу в объёме 50 кг сливали через выработочный канал для последующего формования изделий.