Шихта для получения стекла

Изобретение относится к составам шихт для получения стекла. Технический результат изобретения заключается в улучшении экологии окружающей среды, удешевлении производства стекла за счет утилизации отходов тротилового производства. Отход тротилового производства - это сульфитный щелок и сульфатосодержащая зола. Шихта для получения стекла содержит следующие компоненты, мас.%: кварцевый песок - 46,6-48,1; мел - 2,8-2,9; доломит - 10,5-10,7; каолин - 0,9-1,1; сульфатосодержащую золу - 21,1-22,0; сульфитный щелок - 16,2-16,8 (40-50%-ный раствор). 2 табл.

 

Изобретение относится к составам шихт для получения бесцветных, окрашенных в массе и других видов стекол, и может быть использовано для изготовления изделий промышленного и декоративно-художественного назначения, а также в производстве керамических изделий.

Сырьевые материалы, которые применяются для изготовления стекла, подразделяются на главные и вспомогательные. К главным сырьевым материалам относятся вещества, с помощью которых в стекло вводятся кислотные, щелочные и щелочноземельные оксиды, являющиеся основой состава современных стекол. К вспомогательным сырьевым материалам относятся различные вещества, которые применяются для улучшения качества стекломассы, ее окрашивания и глушения, а также для ускорения времени ее изготовления (Бутт Л.М., Поляк В.В. Технология стекла. - М.: Гос. изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1960, с.67).

Основу химического состава силикатных промышленных стекол - оконных, архитектурно-строительных, тарных и других - составляют различные сочетания оксидов Na2O, CaO, SiO2. Кроме того, для снижения склонности к кристаллизации и повышения химической стойкости стекол в их состав дополнительно вводят оксиды магния и алюминия. Так, например, еще в середине 30-х годов И.И. Китайгородским было разработано и внедрено в промышленность алюмомагнезиальное стекло состава, мас.%: SiO2 71,5-72; Al2O3 1,5; CaO 8-8,5; Na2O 15; MgO 3,5 (Химическая технология стекла и ситаллов. Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М., Стройиздат, 1983, с.211).

Для введения в состав стекла оксида натрия используют карбонат натрия или сульфат натрия. В связи с этим, существуют два варианта стекольных шихт, содержащих сульфат натрия.

Сульфатная шихта - оксид натрия целиком или в количестве более 25% вводится в шихту с помощью сульфата натрия (Химическая технология стекла и ситаллов. Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М., Стройиздат, 1983, с.106). Однако процесс изготовления стекла из сульфатной шихты становится более продолжительным и требует более высоких температур. В этом случае для ускорения процесса силикатообразования и снижения температуры прибегают к предварительному разложению сульфата натрия до оксида натрия. Для этого в стекольную шихту вводят некоторое количество каменного или древесного угля, древесных опилок или стружек (Технология стекла. Бутт Л.М., Поляк В.В. - М., Гос. изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1960, с.64) или каких-либо органических веществ (П.Н. Григорьев, М.А. Матвеев. Растворимое стекло (получение, свойства и применение). - М., Гос. изд. литературы по строительным материалам, 1956, 444 с.), действующих в качестве восстановителей сульфата натрия. К способу получения стекла из сульфатной шихты прибегают в случае необходимости снижения стоимости производства продукции, поскольку исходный сульфат натрия является дешевым заменителем соды. Недостатками получения стекла по сульфатному способу являются сложность технологического процесса, необходимость использования дополнительного углеродного топлива и снижение качества получаемой продукции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототип) является содово-сульфатная шихта, используемая в настоящее время для получения стекла. В этом случае в стекломассу вводится 80-95% оксида натрия с помощью кальцинированной соды, остальное с помощью сульфата натрия, который играет роль осветлителя (Химическая технология стекла и ситаллов. Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М., Стройиздат, 1983, с.106). Основным недостатком изготовления стекла из подобной шихты является относительно высокая стоимость соды и ее дефицитность, поскольку сода является сырьем, имеющим огромный спрос со стороны различных отраслей промышленности (Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас: Справ. пособие. - М.: Высш. шк., 1992. с.46) и необходимость использования дополнительного углеродного топлива.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в утилизации отходов тротилового производства и удешевлении производства стекла.

Технический результат достигается тем, что в шихте для получения стекла, включающей кварцевый песок, кальцийсодержащие и щелочесодержащие компоненты, ускоряющие, осветляющие и восстанавливающие добавки в качестве щелочесодержащих компонентов, ускоряющих, осветляющих и восстанавливающих добавок используют отходы тротилового производства - сульфатосодержащую золу и сульфитный щелок при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцевый песок 48,1-46,6; мел 2,8-2,9; доломит 10,5-10,7; каолин 0,9-1,1; сульфатосодержащая зола 21,1-22,0; сульфитный щелок 16,2-16,8 (40-50%-ный раствор).

При очистке тротила-сырца (Е.Ю. Орлова. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, Химия, 1973. - 688 с.) образуются десятки тысяч тонн сульфитного щелока, содержащего натриевые соли сульфокислот несимметричных изомеров тротила, нитрофенолов, нитрокислот, нитрит и нитрат натрия, соду, сульфат и сульфит натрия, сульфид и хлорид натрия. Гидролиз натриевых солей, присутствующих в сульфитном щелоке приводит к тому, что величина pH его раствора повышается до 9,0-9,5, что соответствует слабощелочным средам. По принятой в настоящее время технологии сульфитный щелок после предварительного упаривания до 30-40%-ной концентрации по твердому остатку, направляют на сжигание, а образующуюся золу в отвал. Под воздействием атмосферных осадков она превращается в токсичные стоки, загрязняющие грунтовые воды, что приводит к существенному ухудшению экологической обстановки.

Утилизация отходов крупнотоннажного химического производства путем их использования при получении стекла позволяет улучшить экологическую обстановку в районах производства тротила и значительно удешевить производство стекла без применения дополнительного углеродного топлива.

Процесс приготовления шихты и изготовления стекла заключается в следующем. Отход производства тротила - сульфитный щелок после предварительного упаривания до 40-50%-ной концентрации по твердому веществу и проведения химического анализа смешивается с необходимым количеством кремнезема. Внесение воды с раствором щелока в шихту способствует ее увлажнению, что, наряду с присутствием слабых щелочей в растворе, приводит к образованию на поверхности частиц кварцевого песка равномерно распределенной пленки щелочных соединений, а это, в свою очередь, благоприятно сказывается на процессах силикатообразования. Кроме того, увлажнение сырьевых материалов оказывает также благоприятное влияние и на однородность шихты (Химическая технология стекла и ситаллов. Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М., Стройиздат, 1983, с.65). Температура сульфитных щелоков должна составлять 50-60°C. Подготовленный таким образом кремнезем смешивают с остальными измельченными компонентами шихты, одним из которых является отход производства тротила - сульфатосодержащая зола. Стоит отметить, что благодаря существующей технологии обезвреживания сульфитных щелоков методом сжигания, образующаяся сульфатосодержащая зола представляет собой тонкодисперсную однородную композицию, не требующую дополнительного измельчения. Типичный химический состав сульфатосодержащей золы приведен в таблице 1.

Полученную шихту загружают в тигли, которые подают в печь при температуре 1100-1200°C. Варку стекла осуществляют в горшковых печах при температуре 1500-1600°C. Благодаря наличию в шихте карбонатов натрия и магния химические процессы в шихте начинаются при сравнительно низких температурах (330-350°C).

Таблица 1
Химический состав сульфатсодержащей золы-отхода тротилового производства
Компонент Содержание компонентов, %
Сульфат натрия 76,49
Карбонат натрия 18,35
Сульфид натрия 2,19
Хлорид натрия 1,44
Углерод 1,29
Влага 0,16

При 780-880°C происходит появление жидкой фазы за счет эвтектик силикатов магния и натрия с кремнеземом и двойных углекислых солей с Na2CO3 (Химическая технология стекла и ситаллов. Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М., Стройиздат, 1983, с.107). Однако наличие в составе отходов различных солей натрия (ускорителей варки) приводит к появлению легкоплавких соединений, расплавы которых образуются раньше (Технология стекла. Бутт Л.М., Поляк В.В. - М., Гос. изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1960, с.132-133).

Непосредственное участие в реакциях восстановления сульфата натрия принимают участие углерод (в виде сажи), который присутствует в сульфатосодержащей золе (от 1,5 до 5%), а также органические восстановители, внесенные в шихту в составе сульфитного щелока и газообразные продукты его разложения CO, H2, CH4 и т.п., которые создают восстановительную атмосферу в шихте. Стоит отметить, что присутствующие в золе и щелоках сульфид натрия (до 3-4%) и пары воды, ускоряют процессы образования силикатов. Это связано с образованием едкого натра, который взаимодействует с кремнеземом энергичнее, чем сода:

Na2S+2H2O=2NaOH+H2S;

2NaOH+SiO2=2Na2SiO3+H2O.

Восстановление сульфата натрия начинается при 740-800°C по реакции:

Na2SO4+2C=Na2S+2CO2

При 865°C начинаются процессы силикатообразования:

Na2SO4+NO2S+2SiO2=2Na2SiO3+SO2+S;

CaO+SiO2=CaSiO3.

Освещение стекломассы и ее гомогенизация требуют повышения температуры стекломассы до 1500-1600°C). (Химическая технология стекла и ситаллов. Артамонова М.В., Асланова М.С., Бужинский И.М. и др. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М., Стройиздат, 1983, с.104-110). Присутствие небольших количеств сульфата натрия и хлорида натрия в стекломассе способствуют ее осветлению и гомогенизации, после чего проводится процесс студки, когда температура массы снижается (на 300-400°C) до температуры, необходимой для формования изделий.

В таблице 2 приведен состав стекольных шихт для получения алюмомагнезиальной стекломассы:

Таблица 2
Состав стекольных шихты
Компонент шихты Содержание компонента, масс.%
1 2
Кремнезем 46,6 48,1
Сульфатсодержащая зола 22,0 21,1
Мел 2,8 2,9
Доломит 10,7 10,5
Каолин 1,1 0,9
Сульфитный щелок 16,8 (40-50%-ный раствор) 16,2 (40-50%-ный раствор)

Как видно из табличных данных суммарное содержание отходов тротилового производства в составе шихты используемой для получения стекла по данному изобретению составляет около 40%, что значительно удешевляет весь процесс и позволяет полностью утилизировать отходы тротилового производства.

Шихта для получения стекла, включающая кварцевый песок, кальцийсодержащие и щелочесодержащие компоненты, ускоряющие, осветляющие и восстанавливающие добавки, отличающаяся тем, что в качестве щелочесодержащих компонентов, ускоряющих, осветляющих и восстанавливающих добавок используют отходы тротилового производства - сульфатосодержащую золу и сульфитный щелок при следующем соотношении компонентов, масс.%: кварцевый песок 46,6-48,1; мел 2,8-2,9; доломит 10,5-10,7; каолин 0,9-1,1; сульфатосодержащая зола 21,1-22,0; сульфитный щелок 16,2-16,8 (40-50%-ный раствор).



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии силикатов и касается шихтовых составов глазурей для нанесения на керамическую плитку, изразцы. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается производства стекла, используемого для изготовления смальты, стеклоплитки. .
Изобретение относится к составам масс для получения эмалевого покрытия на керамических изделиях. .
Глазурь // 2481276
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамическую плитку. .
Изобретение относится к составам масс для получения эмалевого покрытия на керамических изделиях. .
Изобретение относится к составам масс для получения эмалевого покрытия на керамических изделиях. .
Глазурь // 2479504
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамическую плитку, кирпич. .
Глазурь // 2479503
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамическую плитку, кирпич. .
Глазурь // 2479502
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамическую плитку, кирпич. .
Изобретение относится к составам масс для получения эмалевого покрытия на керамических изделиях. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов шихты глазурей для нанесения на керамическую плитку, изразцы. Шихта для получения глазури включает, мас.%: каолин 3,0-5,0; полевой шпат 12.0-16,0; кварцевый песок 57,0-58,0; мел 1,0-2,0; окись олова 5,0-7,0; окись цинка 1,0-2,0; углекислый барий 1,0-2,0; сернокислый кобальт 1,0-2,0; костяная зола 12,0-16,0. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости глазури. Термостойкость (нагрев от 100оС в кипящей воде - охлаждение до 15оС в воде) составляет 20 циклов. Компоненты шихты сплавляют при температуре 1430 - 1450оС. 1 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамическую черепицу. Матово-черная черепичная глазурь включает, мас.%: глину 4-6; кварцевый песок 37-39; свинцовый глет 24-26; пиролюзит 9-11; буру 5-7; пегматит 15-17. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости глазури. Морозостойкость глазури составляет 100 - 110 циклов. Обжиг глазури осуществляют при температуре 950 - 1000°С. 1 табл.
Изобретение относится к составам шихт для получения стекол и может быть использовано для изготовления изделий промышленного и декоративно-художественного назначения, а также в производстве керамических изделий. Шихту для получения силикатного стекла получают путем смешения отходов производства тротила и нитробензола - смеси маточников тротила и нитробензола и их огарка с кремнеземом, мелом, доломитом, каолином, ускоряющими, восстанавливающими и осветляющими добавками при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцевый песок 42,4-45,6; мел 1,0-1,2; доломит 10,2-10,5; каолин 2,3-2,5; огарок маточников тротила и нитробензола 28,5-30,8; смесь маточников тротила и нитробензола, твердое вещество 10,8-11,8; уголь 1,2-1,4. Плавление шихты ведут при 1350-1400°C. Технический результат - улучшение экологии окружающей среды, повышение качества и удешевление производства силикатного стекла за счет утилизации отходов производства тротила и нитробензола. 3 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамические изделия декоративно-художественного и хозяйственно-бытового назначения. Техническим результатом изобретения является повышение водостойкости цветной глазури. Водостойкость глазури - II класс. Цветная глазурь включает, вес.ч.: свинцовый глет 2-2,5; кварцевый песок 3-3,5; каолин 0,3-0,5; окись кобальта 0,3-0,5; фосфорит 0,1-0,2; циркон 0,1-0,2; поташ 0,1-0,2; бура 1-1,5. Температура варки составляет 1450 - 1500оС. 1 табл.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ совместной переработки кальцийсодержащего и сульфатсодержащего отходов включает подщелачивание исходного абгазного хлорсодержащего известкового отхода газоочистки до pH 11-11,5. Получают гипсовый шлам путем смешения хлоризвесткового отхода с водным раствором сульфатсодержащей золы - отходом тротилового производства. Гипсовый шлам отделяют с помощью фильтрации от фильтрата, направляемого на приготовление отбеливающих растворов. Затем гипсовый шлам сушат и получают силикатное стекло плавлением шихты на основе кальцийсодержащего компонента, в качестве которого используют гипсовый шлам. Шихта для изготовления силикатного стекла включает следующие компоненты, мас. %: кварцевый песок 41,60; каолин 4,60; сульфатсодержащая зола 21,47; гипсовый шлам 20,60; доломит 4,10; портафер (Fe2O3) 1,98; оксид хрома (III) 0,25; оксид титана (IV) 0,76; оксид марганца (IV) 0,01; калиевая селитра 0,46; фосфорнокислый натрий однозамещенный 0,04; гидроксид бария 0,04; сульфитный щелок (по твердому веществу) 2,45; уголь березовый 1,64. Плавление шихты ведут при температуре 1350-1400°C. Изобретение позволяет получить силикатное стекло за счет совместной переработки и утилизации кальцийсодержащего и сульфатсодержащего отходов промышленных производств. 4 табл.
Изобретение относится к составам шихт для получения окрашенных в массе свинцовых стекол и может быть использовано для изготовления изделий промышленного и декоративно-художественного назначения. Шихта для получения свинцового стекла изготавливается путем смешения отхода производства азида свинца декстринового, содержащего более 99% карбоната свинца, с кремнеземом, содой, поташом, нитратом калия и оксидом цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцевый песок - 52,3; сода - 8,3; поташ - 13,3; оксид цинка - 2,9; отход производства азида свинца декстринового - 22,8. Технический результат - улучшение экологии окружающей среды и удешевление производства свинцового стекла за счет утилизации отходов производства азида свинца декстринового. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии производства стекла, которое может быть использовано для изготовления изделий декоративно-художественного назначения. Техническим результатом изобретения является снижение температуры варки цветного стекла при сохранении его водостойкости. Шихта для получения цветного стекла содержит, вес.ч.: кварцевый песок 800-1000; доломит 800-1000; известь 50-100; бура 1500-2000; сернокислый кобальт 10-50. Температура варки стекла составляет 1450-1470 град С. 1 табл.

Изобретение относится к составу стекольной шихты. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры варки стекла и расширении сырьевой базы. Шихта содержит следующие компоненты, мас.%: кремнеземсодержащее сырье 64-72; кальцинированная сода 8-10; доломит 8-10; сульфат 8-10; колеманит 4-6. 6 табл.

Заявляемая группа изобретений относится к области химии и касается составов шихты для получения теллуритных стекол, которые могут найти применение в оптике для изготовления волоконных световодов и планарных оптических волноводов, применяемых в оптоэлектронных приборах видимого, ближнего и среднего ИК диапазонов. Шихта для получения теллуритных стекол включает соединение теллура и соединение молибдена, или соединение теллура и соединение вольфрама. В качестве соединения теллура шихта содержит ортотеллуровую кислоту, а в качестве соединения молибдена - тетрагидрат гептамолибдата аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%: тетрагидрат гептамолибдата аммония -10-52, ортотеллуровая кислота - остальное, или что в качестве соединения теллура она содержит ортотеллуровую кислоту, а в качестве соединения вольфрама она содержит декагидрат додекавольфрамата аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%: декагидрат додекавольфрамата аммония - 6-39, ортотеллуровая кислота - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение оптической прозрачности стекол в видимой и ближней ИК областях спектра. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл., 7 пр.
Наверх