Способ получения компактированной стекольной шихты

 

Изобретение отнойнтся к способам получения компактированной шихты для варки стекла, в частности бесщелочного стекла для стекловолокна, и может быть использовано на предприятиях по производству стеклоизделий. Цель изобретения - повьшение прочности бесщелочной шихты и качества стекла. Способ получения компактированной стекольной шихты включает ее увлажнение до 4-10%, перемешивание, прессование при усилии 90-350 кН с одновременным увлажнением наружной поверхности техшческой водой жесткостью 11-480 мгэкв/л и рН 0,1-4,3, взятой в количестве 0,3-2,7% от массы шихты. Компактированная шихта обладает прочностью 3,1-7,8 МПа, вьтуск качествен ного стекловолокна составляет 127,3- кг/сут. 1 ил., 1 табл. о S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1 (59 4 С 03 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (gpss гъ;ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " :- !

59 6 кг/сут. 1 ил., 1. табл.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4!69929/29-33 (22) 30.12.86 (46) 23.06.88. Бюл. У 23 (72) В.Г.Калыгин, К.В.Нагулевич, Ю.И.Колесов, М.А,Власова, И.В.Казанский и В.А.Янковский (53) 666.1.022 (088,8) (56) Патент США Ф 4074991, кл. 6$27, онублик. 1978.

Патент США У 4236929, кл. 106-52, опублик. 1980. (54) СПОСОБ. ПОЛУЧЕНИЯ КОИПАКТИРОВАННОй CTEKOJfbHOA ИИХТЫ (57) Изобретение относится к способам получейия компактированной шихты для варки стекла, в частности бесщелочноSU„„1404469 А1

ro стекла для стекловолокна, и может быть использовано на предприятиях по производству стеклоизделий. Цель изобретения — повышение прочности бесщелочной шихты и качества стекла. Способ получения компактированной стекольной шихты включает ее увлажнение до 4-10Х, перемешивание, прессование при усилии 90-350 кН с одновременным увлажнением наружной поверхности техйической водой жесткостью 11-480 мгэкв/л и рН 0,1-4,3, взятой в количестве 0,3- 2,77. от массы шихты. Ком" пактированная шихта обладает прочностью 3,1-7,8 МПа, выпуск качественного стекловолокна составляет 127,31404469

Изобретение относится к химической промышленности и промышленности строительных материалов, в частности к производству бесщелочных стекол для стеклянных волокон и стекол специнльного назначения.

11ель изобретения — повышение проч. ности бесщелочной шихты и качества, стекла. 10

При подготовке шихты используют в качестве боросодержащего сырья наряду с борной кислотой борат кальция; борный ангидрид, буру, колеманит и борный концентрат. увеличение прочности плитки компактированной шихты, повышение качества стекла и уменьшение загрязнения окружающей среды по сравнению с известным способом обеспечивается следующим образом.

Сырьевые компоненты шихты (кварцевый песок, борат кальция, глинозем, мел и др.), прошедшие стадии сушки, .дробления, измельчения и классифика- 25 ции, дозируют и направляют в смеситель.

Процесс перемеп1ивания увлажненной шихты до 4-10 мас. X начинают при комнатной температуре. Процесс смешивания сопровождается повышением тещиэатуры . 30 перемещивае11ой массы от 20 до 50 С sa счет экзотермических реакций взаимодействия, в основном, боросодержащих компонентов с водой. Время перемешивания при этом обеспечивает высокую химическую однородность шихты и стабильность верхнего предела температур в смесителе. С учетом этих условий период цикла перемешивания равен

3-7 мин, Подготовленную таким образом порошкообразную шихту подают на прессование, например в валковый пресс, и компактируют при усилии прессования 90-350 кН, одновременно подавая в зазор между валками на дополнительное увлажнение наружной поверхности компактированной шихты 0,3«2,7 мас,X технической водой жесткостью 11480 мг-экв/л, водородным показателем 0,1-4,3, За счет сил внутреннего трения частиц шихты и

Ю внешнего трения на границе раздела шихта - валЬк температура внешнего слоя компактированной шихты (плитки) возрастает до 70-165 С.

Загрузка шихты в валковый пресс, ее компактирование с увлажнением на ружной разогретой поверхности компактированной шихты водным раствором в указанном диапазоне температур, времени, количества влаги и усилии прессования эффективно влияют на структуру и свойства готовой компактированной шихты, На чертеже изображена схема установки для компактирования шихты для осуществления предлагаемого способа.

Порошковую шихту влажностью 8,0Х бесщелочного состава для алюмоборосиликатных стекол перемешивают в смесителе до однородного состояния в течение 5 мин. Полученную порошковую массу 1 компактируют при усилии 100 кН на валковом прессе 2 (О валков 160 мм) с одновременным нанесением на поверхность 3 компактированной шихты 4 посредством специальных валиков 5 технической воды 6 . жесткостью "

220 мг-экв/л водородным показателем

2,7. Как один из вариантов использу ют фильтрат иэ отстойников на линиях приготовления компонентов шихты в составных цехах.

В качестве боросодержащего компонента используют борат кальция в количестве 23,4 мас,X с содержанием оксида бора 43,06 мас.%, а в качестве карбонатсодержащего сырья применяют доломит, и мел в количестве 21„1 и

1,2 мас.% с содержанием оксидов кальция и магния. 30,9 и 20,4 мас.% соответственно.

Готовую;компактированную шихту проверяют на прочность и плотность, загружают в тиглк вместимостью 150 г и варят при 1525 С. При этом установлено ускорение процесса стекловарения в 1,5 раза.

Свойства щихты приведены в таб-.-, лице.

Из таблицы видно, что увеличивается прочность плитки, повышается качество стекла и уменьшается загрязнение окружающей среды.

Отсутствие операций по нагреву и сушке готовых гранул позволяет упростить технологию, снизить расходы топлива на проведение операций в целом, а использование компактированной шихты высокой плотности сокращает время стадий процесса стекловарения на

20%. Все эти факторы удешевляют процесс варки стекла. Это объясняется наличием в шихте реакционно способных!

404469 компонентОВ (H зВОъ 82.

) . 4Н О и другие), которые при указанных усилиях прессования, влажности, температуре и времени перемешивания вступают в обменные химические и твердофазные реакции с образованием соединений типа Са Mg (СО )

mH 0, Са(ОН) и другие, и протеканием превращений В Оз-+ НЗВОз, НзВОз СаО х х В Оз-rlH О и другие, интенсифицирующих процесс компактирования за счет предварительной агломерации некоторой части компонентов на стадии их подготовки перед подачей в валко- 15 вый пресс.

Ввод в компактированную шихту по ее наружной поверхности воды с высо.кой жесткостью и низким водородным показателем обеспечивает максимальное насыщение поверхностного слоя компактированной шихты катионами

Са, Mg и анионами С0 с обра.зованием гидрокарбонатов Са и Мц по следующей схеме: из-за небольшой 25 растворимости карбонатов кальция на поверхности частиц доломита или мела; или известняка при наложении давле-, ния прессования (компактирования) поверхностный слой плиток насыщается 30

Са, Ng u CO . Этот слой представляет собой впадины и выступы с различными зарядами. Между ними (поверхностным слоем компактированной шихты и молекулами водного РаствоРа) могут протекать следующие реакции:

СОз + Н О СО Н + ОН (1)

-Са ф Н О-СаОН + Н+ (2)

Равновесие реакций (I) и (2) регулируется кислотностью водных растворов РН, Сдвиг равновесия в уравнении (1) влево нецелесообразен с точки зрения процесса стекловарения и повышенное содержание -CO в шихте приВодит к снижению плОтнОсти плиток 45 а при хранении и Варке - к их разрушению и к увеличению пузырей в готовом стекле, т,е, ухудшение его качества. Диапазон изменений РН 0,1-4,3 водного раствора обеспечивает бесщелочную среду и сдвиг равновесия (2) влево — преобладают положительные заряды, т.е, происходит их непрерывное накопление в поверхностном слое компактированной шихты, что обеспечивает высокую реакционную способность этой поверхности с химическими соединениями в шихте. При этом на поверхности компактированной шихты происходит образование прочной и плотной оболочки (корки}, способствующей повышению прочности плиток. А в процессе стекловарения (на начальных стадиях) указанная оболочка (корка) способствует снижению скорости молекулярной диффузии легколетучих компонентов (например, борных соединений) в,окружающую среду из расплава. Кроме этого, высокая плотность плиток обеспечивает низкое содержание газовых пузырей в стекле, т.е. Повышается качество готовых стекол и, как следст" вие, растет производительность выработки стекловолокна.

Технико-зкономический эффект от использования изобретения выражается в увеличении прочности плитки, повышении качества стекла (росте производительности выработки стекловолокна), в снижении выбросов ценных и токсич ных компонентов в окружающую среду, Формула изобретения

Способ получения компактированной стекольной шихты путем ее увлажнения до 4-10Х, перемешивания и прессова ния, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности бесщелочной шихты и качества стекла, прессование ведут при усилии 90-350 кН с одновременным увлажнением наружной поверхности технической водой с жесткостью 11-480 мг экв/л и РН 0,1-4,3, взятой в количестве 0,3-2,7Х от массы шихты.

1404469 с борной кислот

Л. Л с бор1ИчфФ хальдун}}

2,0 2,7

}50

2 ° 7 4,3

1910 1950 2}00 !800 I880 3920

793 3, !. НПв

I 1

4,7 7,8

4,2 3,7

6,2 6,0

0,61 0,38

4,3 5

0,69 0,22

Экономия топлива X.

139,0 159,6 !36 9 !2?,3 }45,6 !31,8

Влахиость. шнхты (по объему),мас,X время иереиемивания у 36}}и

Температура перемешивания, С усилие прессования, к}}

Количество водного. раствора, подаваемого к нарухной поверхности

}инхтыу.масфй

}}есткость водного раствора, мг"экв/л

Иодородный покаватель водного .раствора, рН

}}лотность гранулнрованиой (комнактированной) шихты: кг/и

Влааность свехеприготовленных гранул (плитки), й

Улетучнванне борных соединений,Х

Время провара (лабораторные данные),ч

Ироиэводительность выработки стеклово» локна (качество стекломассы), кг/сут каратели для шнхты по примеру

10 7,3 4

7 5 3

55 35 20

90 220 350 90

0,3 1,5 2,7 0,3

480 220 !1 480

О,! 2 ° 7 4,3 О,I

S 8 6,3 4,2 7 3

87959978

7,3, 4

5 3

30 20

200 350

6 ° 3 3,7

5,6 7,!

7! . 84

0,17 0,22

14044 á9

Составитель О. Самохина

Техред М.Ходанич

Редактор Н.Рогулич

Корректор А.Тяско

Заказ 3050/24

Тираж 425

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпи с но е

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4