СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ
METHOD OF MAKING GLASS BATCH

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.
2
3
2
4
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 Na СО/Na SO=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 Na<sub>2</sub> СО<sub>3</sub> и Na<sub>2</sub> SO<sub>3</sub>
Компактирование стекольной шихты
Перемешивание
Контроль качества
Компактирование
Контроль качества
* - пример осуществления контроля качества брикетов.
Таблица 2
Химический состав стеклянного боя тарного стекла, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
Na<sub>2</sub>O
SO<sub>3</sub>
Fе<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
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.