Способ приготовления стекольной шихты

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способам приготовления шихты для производства стекла. Сырьевые материалы подвергают совместному измельчению до достижения по крайней мере у 50% компонентов размера не более 10 мкм, полученную смесь компактируют, далее нагревают со скоростью от 5 до 20°С в минуту, не допуская вспенивания, до температуры 700-1300°С и выдерживают при максимальной температуре не более 3 часов. Измельчение проводят по мокрому или сухому способу. Мокрое измельчение осуществляют при влажности шихты от 40 до 80%. При измельчении по сухому способу шихту компактируют не позднее 1 часа после окончания процесса измельчения. Предлагаемый способ приготовления шихты позволяет получить гомогенную на микроуровне стекольную шихту, обладающую повышенной варочной способностью, а также сохранить достигнутый уровень однородности стекольной шихты, избежать ее расслоения, пыления и потерь шихты при хранении и транспортировке. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способам приготовления шихты для производства стекла.

Известен традиционный способ приготовления стекольной шихты, путем сушки, измельчения, просеивания (песок - сито №08; мел - сито №1,1; доломит и известняк - сито №09; сульфат - сито №1,2; сода - сито №1,1; пегматит и полевой шпат - сито №07 и т.д.), отвешивания сырьевых материалов (согласно рецептуре шихты), их загрузке в смеситель, увлажнении и смешении (Павлушкин Н.М. Химическая технология стекла и ситаллов: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1983, - с.94-100).

Недостатками данного способа приготовления стекольной шихты являются:

- расслоение получаемой сыпучей шихты при ее транспортировке и хранении;

- пыление шихты при загрузке в стекловаренную печь;

- низкая активность сырьевых материалов, требующая высоких температур при варке стекла, а также увеличивающая время варки;

- не высокая однородность получаемого стекла.

Известен также способ приготовления стекольной шихты (Евразийский патент №004463, С03В 1/00, 2004 г.) путем диспергирования традиционно приготовленной стекольной шихты до размера частиц не менее 10 мкм, причем диспергирование проводят при увлажнении до 30%, и влажность шихты сохраняют до загрузки в стекловаренную печь.

Недостатками этого способа приготовления стекольной шихты являются:

- увлажнение шликера до 30% воды по физико-химическим показателям подходит не для всех составов шихт, так как по мере измельчения при недостаточном увлажнении может возникнуть коагуляционно-кристаллизационное взаимодействие, приводящее к полной агломерации шликерной массы,

- подача шихты с 30% влажностью в стекловаренную печь приведет к существенному повышению содержания [ОН-] групп в стекле, что повлечет за собой меньшую степень связанности кремний-кислородного мотива, и меньшую химическую устойчивость стекла. Наиболее близким к заявленному является способ приготовления стекольной шихты (Евразийский патент №014546, С03В 1/02, С03В 19/02, 2010 г.) путем смешения, увлажнения до 20-22%, измельчения в шаровой мельнице в течение 4-6 часов сырьевых компонентов, и высушивании полученного шликера, в результате чего образуются твердые брикеты.

Недостатками этого способа приготовления стекольной шихты являются:

- увлажнение шликера до 22% воды по физико-химическим показателям подходит не для всех составов шихт, так как по мере измельчения при недостаточном увлажнении может возникнуть коагуляционно-кристаллизационное взаимодействие, приводящее к полной агломерации шликерной массы внутри мельницы,

- сушка шликера при температурах 100-150°С не может обеспечить высокой прочности контактов между частицами шихты в брикете, поэтому в процессе транспортировки, брикеты будут раскалываться и крошиться, что приведет к потерям шихты, снижению ее однородности, пылению и расслаиванию.

Задачей изобретения является получение гомогенной на микроуровне стекольной шихты, обладающей повышенной варочной способностью, исключение расслаивания и пыления стекольной шихты, обеспечение сохранения достигнутого высокого уровня однородности стекольной шихты при ее транспортировке и хранении.

Поставленную задачу решают следующим образом:

Сырьевые материалы подвергают совместному измельчению до достижения, по крайней мере, у 50% компонентов размера не более 10 мкм, полученную смесь компактируют, далее нагревают со скоростью от 5 до 20°С в минуту, не допуская вспенивания, до температуры 400-1300°С, и выдерживают при максимальной температуре не более 3 часов. Измельчение производят по мокрому или сухому способу. Мокрое измельчение осуществляют при влажности шихты от 25 до 80%. При измельчении по сухому способу шихту компактируют не позднее 1 часа после окончания процесса измельчения.

Тонкое измельчение, с одной стороны, приводит к уменьшению размера зерен шихты, что увеличивает площадь контакта между ее компонентами и, соответственно, повышает выход продуктов их взаимодействия. С другой, интенсивное механическое воздействие, имеющее место при измельчении, за счет накопления структурных дефектов приводит к росту внутренней энергии вещества. Это снижает энергозатраты на процессы переноса, химическое взаимодействие, фазовые превращения и прочее. Кроме того, при совместном измельчении происходит смешение компонентов шихты, причем гомогенность получаемой смеси находится на уровне крупности помола, в нашем случае - на микроуровне. Таким образом, совместное тонкое измельчение обеспечивает перенесение существенной доли процесса гомогенизации из печи на стадию подготовки шихты. В результате, стекольная шихта, полученная после операции измельчения, обладает гомогенностью на микроуровне, повышенной химической активностью и повышенной варочной способностью.

Стадия дополнительной термообработки до температуры, соответствующей концу силикатообразования, следующая за измельчением и компактированием, позволяет:

во-первых, обеспечить взаимодействие компонентов при их максимальной активности, т.е. при более низких температурах и меньших энергозатратах;

во-вторых, за счет спекания шихты получить заготовку высокой прочности, что сохранит достигнутую однородность брикета, исключит его разрушение, предотвратит пыление, расслоение и потери шихты.

Постепенное нагревание шихты обеспечивает последовательное прохождение всех химических реакций между ее компонентами, в том числе тех реакций, в ходе которых имеет место выделение газообразных веществ. Снижение газосодержания шихты приводит к облегчению осветления при ее варке. Нагрев необходимо производить со скоростью подъема температуры, не вызывающей вспенивания брикета, другими словами не приводящей к задерживанию в шихте избыточного количества газа, затрудняющего осветление.

Осуществление способа.

Пример 1.

Компоненты стекольной шихты - 61,75 масс. % SiO2, 20,75 масс. % Na2CO3, 17,5 масс. % CaCO3 подают в планетарную мельницу где происходит их увлажнение до 50 масс. % воды и совместный помол до состояния, когда 50% зерен шихты имеют размер, не превышающий 10 мкм. Добавка 50 масс. % воды достаточна для исключения образования коагуляционной структуры в суспензии шихты. Мельница имеет футеровку на основе SiO2, и мелющие тела того же состава. Данный способ приготовления шихты предполагает проведение корректировки шихты с учетом намола материала футеровки и мелющих тел. Полученную шликерную массу разливают по металлическим поддонам и подвергают сушке в туннельной печи при температуре 250°C, в ходе которой формируются брикеты шихты.

Высушенные брикеты помешают в огнеупорные лодочки и термообрабатывают в градиентной туннельной печи. Наивысшая температура обжига составляет 900°C, она достаточна для усадки материала и завершения этапа силикатообразования. Скорость подъема температуры при продвижении брикетов по печи (максимальная скорость нагрева материала) составляет 10°C в минуту, что не вызывает вспенивания брикетов.

Пример 2.

Компоненты стекольной шихты - 49,1 масс. % SiO2; 35,5 масс. % PbO; 14.2 масс. % К2СО3; 1,2 масс. % N2CO3 подают в планетарную мельницу где происходит их увлажнение до 40 масс. % воды и совместный помол до состояния, когда 50% зерен шихты имеют размер, не превышающий 10 мкм. Добавка 40 масс. % воды достаточна для исключения образования коагуляционной структуры в суспензии шихты. Мельница имеет футеровку на основе SiO2, и мелющие тела того же состава. Данный способ приготовления шихты предполагает проведение корректировки шихты с учетом намола материала футеровки и мелющих тел. Полученную шликерную массу разливают по металлическим поддонам и подвергают сушке в туннельной печи при температуре 250°C, в ходе которой формируются брикеты шихты. Высушенные брикеты помешают в огнеупорные лодочки и термообрабатывают в градиентной туннельной печи. Наивысшая температура обжига составляет 700°C, она достаточна для усадки материала и завершения этапа силикатообразования. Скорость подъема температуры при продвижении брикетов по печи (максимальная скорость нагрева материала) составляет 5°C в минуту, что не вызывает вспенивания брикетов.

Пример 3.

Компоненты стекольной шихты - 36,8 масс. % SiO2; 27,7 масс. % Al2O3; 26,3 масс. % SrCO3; 9,2 масс. % TiO2 подают в планетарную мельницу где происходит их увлажнение до 60 масс. % воды и совместный помол до

состояния, когда 50% зерен шихты имеют размер, не превышающий 10 мкм. Добавка 60 масс. % воды достаточна для исключения образования коагуляционной структуры в суспензии шихты. Мельница имеет футеровку на основе SiO2, и мелющие тела того же состава. Данный способ приготовления шихты предполагает проведение корректировки шихты с учетом намола материала футеровки и мелющих тел. Полученную шликерную массу разливают по металлическим поддонам и подвергают сушке в туннельной печи при температуре 250°C, в ходе которой формируются брикеты шихты. Высушенные брикеты помешают в огнеупорные лодочки и термообрабатывают в градиентной туннельной печи. Наивысшая температура обжига составляет 1300°C, она достаточна для усадки материала и завершения этапа силикатообразования. Скорость подъема температуры при продвижении брикетов по печи (максимальная скорость нагрева материала) составляет 20°C в минуту, что не вызывает вспенивания брикетов.

Пример 4.

Компоненты стекольной шихты - 61,75 масс. % SiO2, 20,75 масс. % Na2CO3, 17,5 масс. % СаСО3, подают в планетарную мельницу где происходит их сухой помол до состояния, когда 50% зерен шихты имеют размер, не превышающий 10 мкм. В связи с тем, что различные по твердости материалы при измельчении ведут себя по-разному (мягкие материалы, такие как тальк, мел и т.д., обволакивают более твердые частицы, препятствуя их диспергированию), для их наиболее полной диспергации и смешения, загрузку сырьевых материалов различной твердости проводят в различное время. В первую очередь, для предварительного измельчения, подают наиболее твердые сырьевые материалы (кварцевый песок, полевые шпаты и т.д.), затем к ним добавляют остальные более мягкие компоненты. Мельница имеет футеровку на основе SiO2, и мелющие тела того же состава. Данный способ приготовления шихты предполагает проведение корректировки шихты с учетом намола материала футеровки и мелющих тел.

Непосредственно после измельчения шихту подают на прессование, где ей придают форму брикетов. Далее брикеты помещают в огнеупорные лодочки и термообрабатывают в градиентной туннельной печи. Наивысшая температура обжига составляет 900°C, она достаточна для усадки материала и завершения этапа силикатообразования. Скорость подъема температуры при продвижении брикетов по печи (максимальная скорость нагрева материала) составляет 10°C в минуту, что не вызывает вспенивания брикетов.

Предлагаемый способ приготовление шихты позволяет получить гомогенную на микроуровне стекольную шихту, обладающую повышенной варочной способностью, а так же сохранить достигнутый уровень однородности стекольной шихты, избежать ее расслоения, пыления, и потерь шихты при хранении и транспортировке (даже на большие расстояния). В совокупности это позволит создать централизованное производство стекольной шихты и обеспечить нужды многих производителей стекла.

Источники информации

1. Павлушкин Н.М. - Химическая технология стекла и ситаллов. - М.: Стройиздат, стр.94-100.

2. Евразийский патент №004463, С03В 1/00, 2004 г.

3. Евразийский патент №014546, С03В 1/02, 2011 г.

1. Способ приготовления стекольной шихты путем смешения, измельчения сырьевых материалов с последующим компактированием и сушкой шихты, отличающийся тем, что измельчение шихты проводят до достижения по крайней мере у 50% компонентов размера не более 10 мкм, а полученную шихту дополнительно нагревают со скоростью от 5 до 20°C в минуту до температуры 700-1300°C и выдерживают при этой температуре не более 3 часов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельчение проводят при влажности шихты от 40 до 60%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельчение проводят по сухому способу, а шихту компактируют не позднее 1 часа после окончания процесса измельчения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию подготовки шихты для изготовления гранулята для производства пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении однородности и химической активности шихты, расширении сырьевой базы, снижении энергозатрат процесса производства и сокращении времени подготовки шихты.

Изобретение относится к способу подготовки шихты и изготовления гранулята для производства пеностекла. Технический результат изобретения заключается в повышении однородности и химической активности шихты, расширении сырьевой базы, снижении энергозатрат процесса производства и сокращении времени подготовки шихты.

Изобретение относится к способам приготовления шихты для варки теплопоглощающего стекла бронзового цвета. Технический результат изобретения заключается в сокращении улетучивания дорогостоящего селена при транспортировке шихты и варке стекла.

Изобретение относится к способам подготовки шихты для изготовления стеклогранулята для пеностекла. .

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве тарного, строительного и других видов стекол. .

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве тарного, архитектурно-строительного и других типов стекол. .

Изобретение относится к производству минеральных волокон. .
Изобретение относится к технологии получения базальтовых материалов с заданными потребительскими свойствами. .

Изобретение относится к производству минерального волокна и связано с рециркуляцией отходов минерального волокна (MB) в установке для производства MB, используемого в качестве тепло- и звукоизоляции в строительной индустрии.

Изобретение относится к производству гранулята для изготовления пеностекла и пеностеклокерамики. Технический результат изобретения заключается в повышении однородности и химической активности шихты. Подготовку кремнеземсодержащего компонента осуществляют вылеживанием кремнеземсодержащего сырья в хранилищах при карьерной влажности 15-55%. Затем кремнеземсодержащий компонент дробят, измельчают в смесителе-грануляторе «Каскад» до размеров частиц 0,3-1,5 мм с последующим смешиванием со щелочным компонентом и водой. Полученную суспензию подвергают распылительной сушке в сушильно-грануляционной установке, гранулированию и последующей сепарации высушенных гранул с получением гранулята с влажностью не более 7 мас.%. 9 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способу подготовки стекольной шихты. Технический результат заключается в повышении смачивающей способности раствора и увеличении скорости протекания твердофазных реакций компонентов шихты, снижении давления брикетирования. Способ подготовки стекольной шихты включает перемешивание сырьевых компонентов, введение связующего - 40% раствора жидкого стекла в количестве 5,0 мас. % с добавлением суперпластификатора МБ-1 в количестве 0,5 мас. %. Брикетирование осуществляют при давлении прессования 5,0 МПа. 2 табл.

Изобретение относится к брикетам, используемым для производства искусственных стекловидных волокон. Технический результат изобретения заключается в уменьшении времени повышения прочности брикетов из отходов минеральной ваты, содержащих сахарный компонент и цементное связующее. Брикет содержит переработанные отходы минеральной ваты, контактирующие с неотвержденным связующим для MMVF на основе сахарного компонента и продукта реакции поликарбоновокислотного компонента и аминного компонента, цементное связующее. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к получению новых синтетических материалов для производства силикатного стекла на основе предварительной обработки основных традиционных сырьевых материалов с частичной или полной заменой части их на гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Технический результат заключается в снижении температуры и сокращении времени варки силикатного стекла без использования или с уменьшением количества осветляющих добавок. Сырьевой концентрат для получения силикатного стекла имеет химический состав в виде Na2O, SiO2, определяется заданным составом силикатного стекла с объемной массой 1,22 т/м3, фазовый состав представлен аморфной и основными кристаллическими фазами - β-кварцем и метасиликатом натрия со следами остаточного NaOH Na2CO3. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения фторидных стекол с широким диапазоном пропускания. Технический результат изобретения заключается в получении оптически прозрачных стекол без кислородсодержащих примесей с расширенным диапазоном пропускания от 0,21 мкм до 7,5 мкм для фторцирконатного стекла и от 0,225 мкм до 8 мкм для фторгафнатного стекла. Шихту из смеси фторидов металлов, выбранных из ряда: фторид металла IV группы; BaF2; LaF3; AlF3; NaF, плавят в атмосфере сухого аргона при температуре 850÷950°С в течение 30÷60 минут и затем охлаждают. Перед плавлением шихту обрабатывают фторирующим агентом - дифторидом ксенона при температурах его реагирования с кислородсодержащими примесями с последующим удалением газообразных продуктов реакции в вакууме. В качестве фторида металла IV группы используют либо ZrF4, либо HfF4. Обработку шихты фторирующим агентом проводят при температуре 300÷350°С в течение 3÷5 часов. Удаление газообразных продуктов реакции в вакууме проводят при температуре 100÷150°C. Полученное стекло дополнительно отжигают при 250÷270°C в течение 2÷3 часов во избежание растрескивания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.
Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к фосфатным стеклам. Стекло содержит следующие компоненты, мас.%: P2O5 58,00-70,00; K2O 8,50-18,50; Al2O3 7,10-8,90; ВаО 9,80-11,50; B2O3 3,70-5,20; SiO2 1,80-2,30; SnO2 1,10-1,25 Au 0,005-0,02 (сверх 100%). При подготовке шихты проводят синтез золя наночастиц золота Au из золотохлористоводородной кислоты HAuCl4⋅4H2O, глутатиона, тетрагидробората натрия NaBH4 и этилового спирта С2Н5ОН. Полученный золь в количестве 0,005-0,02 мас. % перемешивают с оксидом кремния SiO2 в количестве 1,80-2,30 мас.%, оксидом олова SnO2 в количестве 1,80-2,30 мас.%. Выпаривают смесь в муфельной печи, перетирают смесь в агатовой ступке, перемешивают смесь с карбонатом калия K2CO3, гидроксидом алюминия Al(OH)3, карбонатом бария, борной кислотой Н3ВО3 в кварцевом сосуде, добавляют эту смесь в ортофосфорную кислоту Н3РО4. Варку стекла проводят в одну стадию при температуре 1380-1420°C, далее проводят термообработку полученного стекла в муфельной печи в течение 3-4 ч при температуре 300-350°C. 2 н.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение может быть использовано в стекольной, керамической и металлургической промышленности для приготовления шихт способом, предусматривающим физико-химическую активацию тугоплавких сырьевых материалов. В способе приготовления шихты, включающем термообработку исходной смеси источника кварцевого сырья и гидроксида натрия - NaOH, смешивание продукта термообработки с сырьевыми компонентами, увлажнение и компактирование, в исходную смесь добавляют сырьевые источники оксидов магния, кальция в виде известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или солей, галогенидов кальция, магния, а фазовый состав продукта термообработки исходной смеси выражен основными аморфной и кристаллическими фазами в виде низкотемпературного β-кварца, ди- и метасиликатов натрия, силикатов магния, кальция и остаточного NaOH менее 5 мас.%. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - интенсификация силикато- и стеклообразования в шихте до загрузки в печь, уменьшение максимальной температуры варки стекла, сокращение времени осветления и гомогенизации расплава, уноса и пыления летучих компонентов стекольной шихты, а также увеличение прочности агломерата. 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу локальной кристаллизации стекол под действием лазерного пучка. Локальную кристаллизацию стекол лантаноборогерманатной системы, легированных неодимом, проводят с помощью импульсного фемтосекундного лазера, перемещающегося относительно стекла со скоростью 10-50 мкм/с на глубине от 100 мкм. Частоту следования фемтосекундных импульсов задают в пределах 25-100 кГц, а среднюю мощность - в пределах 0,1-1,2 Вт. Используют стекло следующего состава, мол.%: La2O3 14,9-26, В2O3 23-26, GeO2 49-52, Nd2O3 0,1-10. Технический результат – получение однородных кристаллических линий со встроенными в кристаллическую решетку ионами неодима в объеме стекла. 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к устройству для гибки стекла. Гибочное устройство содержит опорный элемент, формовочный рельс, содержащий неподвижную часть формовочного рельса, жестко закрепленную на опорном элементе, и шарнирную часть формовочного рельса, шарнирно установленную на опорном элементе. Гибочное устройство также содержит создающий усилие элемент, функционально соединенный с шарнирной частью формовочного рельса, и удерживающий элемент, ограничивающий смещение формуемого листа относительно неподвижной части формовочного рельса. Удерживающий элемент содержит по меньшей мере один упорный элемент, содержащий коническую и цилиндрическую части. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способам приготовления шихты для производства стекла. Сырьевые материалы подвергают совместному измельчению до достижения по крайней мере у 50 компонентов размера не более 10 мкм, полученную смесь компактируют, далее нагревают со скоростью от 5 до 20°С в минуту, не допуская вспенивания, до температуры 700-1300°С и выдерживают при максимальной температуре не более 3 часов. Измельчение проводят по мокрому или сухому способу. Мокрое измельчение осуществляют при влажности шихты от 40 до 80. При измельчении по сухому способу шихту компактируют не позднее 1 часа после окончания процесса измельчения. Предлагаемый способ приготовления шихты позволяет получить гомогенную на микроуровне стекольную шихту, обладающую повышенной варочной способностью, а также сохранить достигнутый уровень однородности стекольной шихты, избежать ее расслоения, пыления и потерь шихты при хранении и транспортировке. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

Наверх