стекло. 14. Стекло и его классификация. Виды стеклоизделий, выпускаемых промышленностью, назначение отдельных видов

• Название: 14. Стекло и его классификация. Виды стеклоизделий, выпускаемых промышленностью, назначение отдельных видов
• Анкор: стекло.docx
• Дата: 08.09.2018
• Размер: 2.56 Mb.
• Имя файла: стекло.docx
• Тип: Документы; #24256
• страница: 1 из 3

14.Стекло и его классификация. Виды стеклоизделий, выпускаемых промышленностью, назначение отдельных видов.

Стекло– все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, и обладающих, в результате постепенного увеличения вязкости, механическими свойствами твердых тел. Процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должно быть обратимым.

Классификация:

1. По происхождению:1)Природные 2)Искусственные:- органические, - неорганические. Неорганические стекла можно классифицировать в зависимости от типа стеклообразующего оксида:силикатные (SiO₂)алюмосиликатные (Al₂O₃* SiO₂)-боросиликатные (B₂O* SiO₂)бороалюмосиликатные-алюмофосфатные (SiO₂ *P₂O₅)

2. По назначению: 1)Архитектурно-строительное (листовое строительно декоративное, облицовочное, тепло- и звукоизоляционное,мебельное стекло) 2)Тарное (банки) 3)Сортовое(худож. Изделия из стекла) 4)Техническое(химиколабораторное,очковая оптика) 5)стекл. осветит арматура 6)декоративное стекло.

ОАО «Гомельстекло», ПРУП «Борисовский хрустальный завод», ОАО «Стеклозавод Неман», ОАО «Полоцкстекловолокно», РУП «Завод оптик-лида, ОАО «Гродненский стекольный завод», ЗАО «Елизово», СЗАО «Белевротара». ОАО «Гомельстекло» производит полированное листовое стекло, закаленное стекло, стекло для газовых плит, стеклопакеты, пенно-стекло, ламинированное стекло(триплекс). ОАО «Неман» и «Борисовский хрустальный завод» : сортовое стекло, декоративное стекло для светильников, декоративная посуда. ОАО «Полоцкстекловолокно»: стеклянные нити, ровенки. Завод «Оптик» : очковая оптика, изделия геометрической оптики, оптич. кристаллы, очковые линзы. ОАО «Гродненский стек. завод»: стеклянная тара, стеклянные блоки, прокатное, армированное стекло.

15.Физико- хим. Свойства стекол: плотность, прочность, термическое расширение, теплоемкость, теплопроводность, химическая стойкость. Оптические свойства стекол: отражение, пропускание, поглощение.

Плотность - масса вещества в единице объема, кг/м3: d = М/V. Плотность стекла зависит от его химического состава.

Механическая прочность характеризует свойство материалов сопротивляться разрушению при воздействии внешних нагрузок. Мерой прочности является предел прочности - максимальное напряжение, вызывающее разрушение материала под действием статической нагрузки или удара. Различают пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, кручении и т.д.

Предел прочности при растяжении и изгибе. При поперечном изгибе в стекле со стороны действия силы возникают напряжения сжатия, а с противоположной - напряжения растяжения. Поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении. Стекло работает на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Предел прочности при растяжении в 15...20 раз меньше, чем при сжатии.

Прочность закаленного стекла при прочих равных условиях в 3...4 раза больше прочности отожженного. Значительно повышает прочность стекол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т.д.).

Термическое расширение стекла характеризуется обычно температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) — a. Температурный коэффициент линейного расширения характеризует относительное увеличение длины образца стекла при нагревании на один градус.

Температурный коэффициент линейного расширения зависит от химического состава стекла. Наименьшим температурным коэффициентом линейного расширения обладает кварцевое стекло (SiO2). Ввод остальных компонентов увеличивает ТКЛР. Особенно сильно в этом отношении влияние Na2О, К2О, СаО, ВаО, РbО. Наиболее распространены дилатометрические методы определения ТКЛР. Дилатометры фиксируют удлинение образцов при нагревании в определенном интервале температур.

Теплоемкостью тела или системы тел называют количество тепла, затрачиваемое на повышение температуры тела или системы тел на один градус в определенном термодинамическом процессе (при постоянном объеме, давлении и т.д.). Удельной теплоемкостью называют теплоемкость, отнесенную к единице массы. [Дж/(кг.°С)].

Теплоемкость зависит от химического состава стекла: SiO2, Аl2О3, В2О3, МgО, Na2О и особенно Li2О повышают теплоемкость стекла; оксиды тяжелых металлов РbО, ВаО значительно снижают теплоемкость. Влияние других оксидов выражено слабее.

Теплопроводность характеризует способность тела передавать тепловую энергию в направлении более низких температур. [Вт/(м.°С)]

Увеличение в стекле количеств SiO2, Аl2О3, В2О3,Fе2О3 повышает теплопроводность, а ВаО и РbО снижают ее. Теплопроводность промышленных стекол составляет 0,72-0,9 Вт/(м.°С).

Коэффициент отражения — отношение светового потока, отраженного стеклом, к световому потоку, падающему на него. Количество света, отраженного стеклом, тем больше, чем больше угол его падения. Количество света, отраженного от поверхности стекла, составляет около 4%. Коэффициент отражения зависит от состояния поверхности и наличия на ней различных веществ.

Пропускание и поглощение света объясняется следующим. При прохождении пучка света интенсивностью I0 через прозрачную среду (вещество) интенсивность первоначального потока ослабляется и выходящий из среды пучок света будет иметь интенсивность I< I0. Ослабление светового потока связано частично с явлениями отражения и рассеяния света, что главным образом происходит за счет поглощения световой энергии, обусловленного взаимодействием света с частицами среды.

Поглощение снижает общую светопрозрачность стекла, которая для бесцветного натрий-кальций-силикатного стекла составляет примерно 93%. Поглощение света различно для различных длин волн, поэтому окрашенные стекла имеют разный цвет. Цвет стекла (табл. 2), который воспринимается глазом, обусловлен цветом той части падающего пучка света, которая прошла через стекло непоглощенной.

Показатели пропускания (поглощения) в видимой области спектра важны для оценки цвета сортовых, сигнальных и других окрашенных стекол, в инфракрасной области — для технологических процессов варки стекла и формования изделий (теплопрозрачность стекол), в ультрафиолетовой — для эксплуатационных свойств стекол (изделия из увиолевого стекла должны пропускать ультрафиолетовые лучи, а тарные — задерживать).

16.Сырьевые материалы для производства стекла и их подготовка. Виды сырьевых материалов:главные и вспомогательные. Технология обработки сырьевых материалов и стеклобоя. Технология и оборудования для подготовки шихты в производстве стекла.

1)Главные сырьевые материалы.Основные св-ва –те, по котор. в состав стекла входят оксиды щел. ме и щел.зем. ме., оксиды кремния. К основным материалам относят : 1. материалы для введения оксида кремния с содержанием 75%: исп. кварцевый песок, жильный кварц, горный хрусталь. Согласно требованиям, предъявляемым к кварц. содержащим материалам, они не должны содерж. посторонних примесей, т. е. оксидов железа, титана, они окращивают стекло. В РБ есть 1 месторождение кв. песка- Лоевское, пригодное только для производства тарного стекла. 2. Материалы, исп. для введения оксида алюминия: а) глинозем, в нем 9,5% оксида алюминия. Это продукт переработки бакситных групп. б) нефелиновый сиенит – продукт переработки нефелиноапатитовых руд, в)пегматит -25% оксидакремния, г) полевой шпат бывает натриваевый, калиевый. д) каолин, но использ. редко. 3. Материалы для введения щел. и щел-зем оксидов а) оксид натрия, б) сода, в) сульфаты натрия. Используют кальцинированную, т.е. безводную соду. Сырьем для введения оксида калия служат поташ, селитра. Для введения оксида кальция, магния: мел, известняк, доломит, магнезит. Для введения оксида бора: борная кислота.

2)Вспомогательные сырьевые материалы – те, кот. способ-т варке стекла или придают стеклу опред. св-ва(окрашивают). Есть осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители. Осветлители – вещ-ва, кот. способс. удалению газов, содерж-ся в расплаве а) Na₂SO₄, б) аммонийные соединения. Разлагаются при увеличении температуры с образованием газа, газы вывлекают с собой газовые включения. Обесцвечиватели – выдел. физ. и химич.. Химич. обесцвечиватели- переводят оксид железа из 2х валентной формы в 3х валент, и увеличивается прозрачность стекла. а) оксид церия, б) оксид мышьяка, в) селитра-сильный окислитель. Физич. обесц-ли: оксиды марганца, кобальта, никеля, селен металлический. Красители : 1. ионно-молекулярные,2. коллоидные. При введении ион-мол. красителей цвет стекла зависит от концентрации: а) оксиды ме переменной валентности(железа, хрома-зеленый цвет,кобальт-синий, никельс кобальтом- серый, церий- золотой). Зависит не только от концентр., но и от режима термической обработки стекла. Глушители – теряют прозрачность(флюрит CaF₂, Na₂AlF₆, CaP, Ca₃(PO₄)₂). Окислители-выделяют O₂ (мышьяк, селитра). Восстанов-ль(уголь, мазут).

Обработка сырьевых мат-лов проводится в подготовительном отделении составного цеха. Мат-лы поступая в составной цех хранятся на отдельных технологических линиях. Норма запаса сырья на складе составляет от 15 до 90 дней, в бункерах на технологических линиях от нескольких часов до нескольких суток.

Технология подготовки кварцевого песка:Хранение на складе, сушка, просев, хранение в бункерах.

Оборудование бывает основное и вспомогательное.

1)склад сырья 2) грейферный кран 3)приемные бункер 4) питатель 5)конвейер 6)сушильн барабан 7) элеватор 8) сито-бурат (барабанный грохот) 9) бункер ДСЛ Сушка песка осущ в случае, если его влажность превышает 5%. Для сушки использ сушильн барабаны и сушилки кипящего слоя. Сушка осущ при t=750-780 С. Остаточная влажность не более 1,5%. Важно выдержать t-ный режим.В просев примен в основн виброгрохоты и барабанные грохоты. Размер сита для кварцевого песка №8 t кв. песка на выходе из сушильного барабана 100 С.

Подготовка мела и доломита: Хранение на складе, сушка, помол, просев, хранение в бункерах ДСЛ.

Оборуд для дроблен – щеков. дробилка, для помола – роторн. или молотков. дробилка. Сушку мат-ла выполн при t не более 450 С Мел и доломит треб сушки, если влажность превыш 1 %. Просев проводят на ситах с сеткой для мела 1,1, для доломита № 9

Пегматит и полевой шпат – технология подготовки: Для полевого шпата нужна сушка и просев t сушки = 450 С № сита 0,7. В случае если полевой шпат приходит в кусковом виде его дробят, потом сушат, потом измельчают. Это связано с тем, что в сухих мат-лах меньше удельн поверхность. Также исп. аэробильные мельницы.

Технология подготовки соды, поташа(K₂CO₃), селитра:

Хранение на складе, дробление при слеживании(протирка для селитры), просев, хранение в бункерах ДСЛ.

Для дробления использ дезинтеграторы и молотковые дробилки, т.к. мат-л мягкий. Просев осущ на ситах с сеткой №1,1 (для поташа, соды) для селитры не использ.

Подготовка стекольного боя: Хранен на складе, сортировка (по цвету), магнитная сепарация, промывка, сушка, дроблен и помол, хранен в бункерах ДСЛ.

Шихтой наз смесь предварит подготовл и отвешенных по заданному составу сырьевых мат-ов.

Требования предъявляемые к шихте:1)шихта должна быть однородн по хим и гранулометрич составу 2) не должна комковаться, расслаиваться и слеживаться 3) паступая на варку увлажненной с влажностью 4-4,5%

Подготовка шихты осущ в дозиров. смесительном отделении подготовительного цеха. 1)бункер ДСЛ 2)сборочный конвейер 3)смеситель 4)элеватор 5)расходный бункер. Шихта склонна к расслоению и для того чтобы она хорошо хранилась, была однородной по хим составу, шихту увлажняют. Влажность шихты должна быть в пределах от 3 до 4,5%. В состав шихты вводят ком-ты (сода), способн образов кристаллогидраты. Для их образ-ния шихту подогревают. Устойчив только Na₂CO₃H₂O. Увлажняют шихту в смесителях t > 35 С. Машины для перемешивания ком-ов шихты:1)переодич действия Недостаток всего оборудования это высокое пыление. 2)непрерывного действия (лопастные смесители)

17.Оборудование и технология процесса стекловарения. Печи стекольного производства. Оборудование загрузки шихты в стекловаренные печи. Типовые режимы варки стекла в ванных стекловаренных печах. Пороки стекла:газовые. Стекловидные и кристаллические.

При работе стекловарен печи, в ней должен поддерживаться опред уровень стекломассы (0,1 мм). Для того чтобы обеспеч достаточн уровень исп-ся загрузчики: - лазерные,- поплавковые.Загрузчики бывают:- плунжерный, винтовые, вибрационные, двухслойные, тонкослойные, парционно-грядовые.

Все печи кот использ в стекольной пром можно раздел на группы: 1)стекловаренный печи 2)печи обжига 3)печи специального назначения (печи закалки, малирования)

Стекловаренные печи классифицируют:

1)по принципу действия (переодич и непрерывного действия) В печах переодич действия все процессы протекают в одном объеме, но в разное время. К печам непрерывного действия относ печи в кот процесс стекловарения протек в одно время, но в разных объемах печи.

2)по способу нагрева (пламенные, электрические, с комбинир обогревом)

3)по виду топлива (электрические, газообразные, жидкое топливо)

4)по способу утилизации тепла отходящих газов(регенеративные, рекуперативные, печи прямого нагрева)

5)по направлению пламени (с подковообразным, с поперечным, с продольным)

6)по конструктивным признакам (проточные)

7)по назначению (печи для варки сортового, листового, тарного )

Для оценки эф-ти работы печей использ след пок-ли:1)удельный съем стекломассы кг/м² сут (зависит от способа выработки и конструкции печи) 2)производительность кг/сут 3)удельный расход тепла на варку 4)коэф полезного действия.

Варка – термич процесс, в рез-те котор смесь разнородных компонентов образует однородный р-в. 5 стадий процесса стекловарения: силикатообр-ние; стеклообр-ние; осветление; гомогенизация, студка. На этапе силикатообр обр-ся различн силикаты и др промежуточные соед-я, появл-ся эл фаза за счет плавления образовавш соед-й. К концу этапа шихта образует прочный спек. Заканч-ся этап при t=950-1150 . Исп-т 2 типа шихт:

содовая и сульфатная (>25% от необход кол-ва NaO ввод-ся ) – плохо варится!!!! В шихте при ее нагревании происх-т следующ процессы:



1200 -наступает плавление; 780 - первый р-в.

Для сульфатной шихты:

Стеклообраз-е – в р-ве происход растворение силикатов и непрореагировавшего кварца. 1250-заканч-ся стадия. Осветление – удаление из расплава газовых включ. T=1500-1600 заверш этап. Гомогенизация – р-в усредн-ся по хим составу. Осветл и гомогениз протек одновремен. Студка – стекломасса охлажд-ся для формования. =1150-1350.

Пороки стекла: газовые, стекловидные и кристаллич

Газовые класс-т: по размеру (от долей мм до неск мм); форме; цвету. Газовые включ размером < 0,8 мм наз-т мошкой. По форме пузыри бывают: сферич формы, эллипсоидной, нитевидной. Бывают окрашенные и бесцветные. По происхожд-ю пузыри бывают: первичные (в рез-те нарушен технолог процесса); вторичные (в рез-те наруш темпер газов фазы).

Стекловидные включения – это включ, в состав котор вход стекла другого состава: нитевидные включ наз-ся свилями; грубые включ наз-ся шлирами. Причины свилей и шлиров: плохая подг-ка неоднор шихты; использ при варке стекла др стеклобоя; вовлеч-ие в выработочн поток застойной стекломассы.

Кристаллич включ-я (камни растекловывания) образ-ся в рез-те непровара шихты, разруш огнеупоров, кристаллиз стекломассы. Они образ-ся в рез-те наруш-я режима варки стекла или в силу износа стекловарен печи.

18.Технология и оборудование производства листового стекла флоат методом. Основные принципы получения листового стекла методом плавающей ленты. Особенности выработки тонкого стекла и стекла толщиной 6-20мм.

Листовое стекло – бесцветн, прозрачн, натрий-кальций-силикатное стекло, имеющ вид плоских прямоуг-х листов, толщина котор мала по отнош к длине и ширине.

Технолог схема: 1)Загрузка шихты и стеклобоя в печь 2)Варка стекла 3) Подача стекломассы на расплав Ме 4)Формование ленты стекла 5)Отжиг 6)Раскрой стекла на форматы на конв-е и механ-х столах



1- бункер шихты, 2 – механ загрузч шихты; 3 – ванная стекловарен печь; 4 – выработочн канал; 5 – ванна с расплав Ме; 6 – Лер для отжига; 7 – вакуум устр-во для отломки и транспорт стекла; 8 – стол для резки стекла на форматы; 9 – пирамиды для группировки стекла; 10 – упаковка стекла.

При этом методе исп следующ составы стекол: - 72,5-73%; - 1%; - 8,5-9%; MgO – 3,5%; - 13,2-13,5%; - <0,08%. Для введ этих оксидов исп-т: кварц песок; полевой шпат; пегматит, кальцинир соду, мел, доломит, уголь.

Сырьевые мат-лы проход подг-ку, шихта под-ся в стекловарен печь. Примен-т регенерат печи с попереч сечением пламени. Готовая стекломасса под-ся в флоат-ванну. Здесь осущ-ся форм-ние (при толщине 6-20 мм): расплав стекла под-т на расплав Ме. На расплав стекла действ силы поверхн натяжения и силы тяжести, когда силы уравнов-ся расплав стекла растек-ся по расплаву Ме. Формов стекла осущ-ся на расплавах олова. Они должны иметь t плав выше t затверд. При произ-ве таким способом получ-ся полирован стекла. Для получ защитн атмосф исп-ся различн методы: смешение азота и водорода; сжигание аммиака.

Форм-ние листового стекла толщиной менее 6,5 мм. Расплав по сливному лотку поступ в флоат ванну. Кол-во расплавов регул-ся шибером. Он одновременно герметизирует флоат-ванну. В флоат-ванне расплав расстек-ся в виде лужи равном толщины. Для формов предусмотр бортоформующие машины. Их устан-т по длине флоат-установки. Машина вращ-ся с различн скор-ю: 1 пара – ограничив растекание стекломассы по флоат-ванне, а 2 пара – вращ-ся с больш скор-ю, обеспечив вытягивание ленты стекла по заданной толщине.Отжигают лист стекло при t=570-580. Для отжига исп-т туннельн печи – это роликов конвейерные печи. Длина до 150 м. Время форм-ния и отжига в предел 12 мин. После отжига разрезают на форматы, собир-т в пакеты и упак-т.