Способ производства теплопоглощающего стекла

 

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано при производстве стекол со специальными свойствами, защищающими от солнечного излучения. С целью повышения производительности и улучшения процесса варки, способ производства теплопоглощающего стекла включает составление шихты из стеклообразующих компонентов, сульфата натрия и порошка железа с последующей варкой и выработкой. Для улучшения теплопоглощающих характеристик в шихту дополнительно вводят кобальтсодержащий компонент в количестве, обеспечивающем содержание его в стекле 0,002-0,004. В качестве кобальсодержащего компонента можно использовать отходы отработанных катализаторов химического производства. Изобретение позволяет повысить производительность печи до 320 т/сут, при этом процесс варки улучшен за счет естественного окисления элементарного железа. Свойства стекла: пропускание в видимой части спектра 75-80%, цвет - голубой, КТР = (79-81)·10^-7 град^-1, температура верхнего предела кристаллизации 970-983^oC. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано при производстве стекол со специальными свойствами, защищающими от солнечного излучения. Цель изобретения повышение производительности и улучшение процесса варки. Стекло состава, мас. SiO₂ 71,0-72,5 Al₂O₃ 0,9-1,7 Fe₂O₃ 0,3-0,45 CaO 7,8-9,0 MgO 3,3-3,7 Na₂O 13,4-15,0 SO₃ 0,3-0,5 получают путем составления шихты из стеклообразующих компонентов, сульфата натрия, элементарного (металлического) порошкообразного железа с последующей варкой и выработкой. Для улучшения теплозащитных свойств в шихту дополнительно вводят оксид кобальта. Сущность способа производства теплопоглощающего стекла заключается в естественном окислении элементарного железа Fe⁰ в процессе варки стекла до соотношения ионов Fe³⁺ Fe²⁺ (3-3,5):1, т.е. из общего содержания оксидов железа 0,3-0,45% в стекле сохраняется 25-35% в виде FeO, которое обеспечивает заданные теплопоглощающие свойства. Окисление металлического железа при варке стекла является экзотермическим процессом (с выделением тепла), что ускоряет процесс варки стекла. В качестве сырья используют порошок железный крупностью от 40 до 315 мкм. Изобретение иллюстрируется примерами синтезированных стекол, приведенных в табл. 1. Стекла варят в отапливаемой газом печи периодического действия емкостью 800 кг с использованием традиционных сырьевых материалов. Железо вводится в шихту в виде металлического порошка. Способ производства теплопоглощающего стекла с использованием металлического железного порошка позволяет получить теплопоглощающее стекло всеми существующими методами выработки. В табл. 2 приведены составы шихт для получения стекла. Количество железного порошка, указанное в конкретных примерах шихт, вводят с учетом содержания в нем основного вещества Fe⁰ (94-98%), примесей кремния, алюминия, магния и других (тысячные и сотые доли процента), углерода (0,5-1,5%), а также влажности железного порошка (1,5-2,5%). Свойства полученного стекла приведены в табл. 3. Голубовато-зеленый (с преобладанием зеленого) цвет теплопоглощающего стекла обусловлен двумя центрами окраски: голубого от закиси железа и желтого, образуемого ионом трехвалентного железа в тетраэдрической координации, один из ионов кислорода которой замещен восстановленной сульфидной серой S^2-. Полоса поглощения желтых центров окраски простирается от 400 до 520 нм с максимумом около 435 нм. Такое стекло имеет максимум пропускания в зеленой области спектра при 530 нм. Введение в состав стекла оксида кобальта в микроколичествах разрушает желтые центры окраски за счет образования молекулярного соединения CoS, дающего черные центры окраски, но ввиду их незначительной концентрации стекло приобретает незаметный глазу или едва заметный серый оттенок, примешивающийся к синеватому от кобальта. При разрушении желтых центров окраски их полоса поглощения исчезает, и максимум пропускания стекла с Fe+Co сдвигается к 475 нм. Разрушение желтых центров окраски и образование молекулярного CoS - функция вводимого в состав стекла оксида (гидроксида) кобальта. Получаемое стекло выглядит голубым или серовато-голубым в зависимости от содержания кобальта. Вместо технических продуктов оксида или гидроксида кобальта возможно использование отходов химических производств, в которых кобальт и другие металлы используются в качестве катализаторов различных полимеризационных процессов. Смеси отходов катализаторов разных химических предприятий по химическому составу и особенно по содержанию оксида кобальта различаются между собой. Например, отходы катализаторов Производственного объединения "Нитрон" (г. Саратов) имеют следующий химический состав, мас. SiO₂ 39,40 Fe₂O₃ 3,80 CoO 3,40
Bi₂O₃ 1,20
NiO 2,0
P₂O₅ 0,80
MoO₃ 25,90
K₂O 0,10
ППП 23,40
Для ввода в стекло указанного в табл. 2 количества оксида кобальта в состав шихты на 1 т стекла вводится 0,35-0,5 кг указанной смеси отработанного катализатора. Ниже приведены показатели работы промышленной системы и качества получаемого теплопоглощающего стекла. Производительность стекловаренной печи, т/сут 320
Удельный съем стекломассы, кг/м²/сут:
c общей площади печи 901
с отапливаемой части печи 1632
Общий расход газа на печь, м³/ч 2800
Мощность системы дополнительного электроподогрева стекломассы, КВт 2740
Удельный расход тепла на 1 кг сваренной стекломассы, ККал/кг 1933
КПД печи, 34,5
Коэффициент использования стекломассы 0,885
Хальмовка стекломассы, раз/смену -
Качество стекломассы и стекла:
однородность по методу Видро, , (меньший показатель качество лучше) - 68-88
колебания плотности стекла, г/см³ 2,4991-2,5003
инородные включения, шт/м² 0,45
Свили:
грубые, шт -
слабые, шт -
пузырь, шт/м² 0,45
Таким образом, изобретение позволит повысить производительность печи до 300 т в сутки теплопоглощающего стекла.

Формула изобретения

1. Способ производства теплопоглощающего стекла путем составления шихты из стеклообразующих компонентов, сульфата натрия и железосодержащего компонента с последующей варкой и выработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения процесса варки, в качестве железосодержащего компонента в шихту вводят порошок железа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения теплопоглощающих характеристик, в шихту дополнительно вводят кобальтсодержащий компонент в количестве, обеспечивающем содержание его в стекле 0,002 0,004%
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве кобальтсодержащего компонента в шихту вводят отходы отработанных катализаторов химического производства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2