олреку. Схема производства

• Название: Схема производства
• Анкор: олреку
• Дата: 22.12.2022
• Размер: 32.12 Kb.
• Имя файла: STEKLO.docx
• Тип: Документы; #859866

Схема производства

Шихта (кварцевый песок, кальциевая сода, известняк и др.) поступает в печь для расплава, где при температуре 1600 °C плавится, образуя стекломассу. Полученная стекломасса направляется на ванну с расплавом олова, образуя на поверхности непрерывную ленту (температура в ванне 1100 °C). Контроль тол- щины производимого стекла осуществляется расположенными в ванне борто- формирующими машинами. Температура полученной ленты 600 °C). Далее лента охлаждается до 50 °C и отправляется в органические сканеры для контроля качества.

Общая характеристика сырья

Все сырьевые материалы, применяемые для варки стекла, в зависимости от их назначения можно разделить на основные и вспомогательные. К основным относятся материалы, с которыми в состав стекольной шихты вводятся необхо- димые для данного вида стекла кислотные и основные оксиды. Вспомогательные сырьевые материалы вводят в состав шихты для изменения тех или иных свойств стекломассы. К ним относятся вещества, создающие восстановительную или окислительную среду в шихте, расплаве, которые ускоряют стеклообразование и обесцвечивание стекломассы, а также окрашивают стекло. Основные стеклооб- разующие оксиды вводятся в состав сырья со следующими сырьевыми материа- лами: SiO2 – с кварцевым песком, песчаником, кварцитом (редко) и жильным кварцем; СаО и MgO – с доломитом; СаО – с известняком и мелом; Al2O3 (ча- стично Na2O, K2O, SiO2) – с пегматитом, полевым шпатом и полевошпатовым концентратом; Na2O, K2O с содой, сульфатом, поташом. Могут добавляться и другие компоненты, в зависимости от типа и качества производимого стекла.

Общими требованиями ко всем видам стекольного сырья являются чистота и од- нородность по составу. Чистота сырьевых материалов определяется, в частности, содержанием оксидов железа. Наибольшее загрязнение в стекло вносят песок и пегматит. Необогащенные пески вносят более 40 % всего содержащегося в стекле железа, пегматит – 26 %. Обогащенные пески вносят до 19 % железа, а пегматит до 50 %. Третьим по степени загрязнения стекла является доломит. Кремнеземсодержащее сырье является основным компонентом стекольной шихты (более 70 %), поэтому к такому сырьевому материалу предъявляются особо жесткие требования в части содержания загрязняющих примесей. Сте- кольными песками называются пески, содержащие более 95 % кремнезема (SiO2) и относительно немного окрашивающих примесей. Кварцевые пески содержат более 98 % SiO2 и до 1,5 % Al2O3.

Среди материалов, применяющихся для введения в стекольную шихту, кварцевые пески составляют 86 %, песчаники – 12 %, кварц до 2 %. 6 Для введе- ния в состав стекла CaO и MgO применяются доломиты (CaCO3  MgCO3). Для введения только оксида кальция – известняк (CaO), мел (CaCO3). Перечисленные виды сырья являются осадочными горными породами. Карбонатное сырье со- держит железо в виде тонкодисперсных, равномерно распределенных примесей, что делает невозможным их эффективное извлечение и удаление. Отсюда очень высокие требования к чистоте карбонатного сырья по содержанию соединений железа. Вводить в стекло глинозем наиболее выгодно через пегматит и поле- вошпатовые продукты, которые легко провариваются и одновременно с глино- земом вводят в состав стекла щелочи и кремнезем, то есть позволяют частично заменить дефицитную соду. Оксид натрия вводят в состав стекла с кальциниро- ванной содой, сульфатом натрия, содово-поташной смесью, а также попутно, при использовании полевошпатовых горных пород. Для ускорения варки стекло- массы в нее вводят стекольный бой (20 – 40 %), получаемый в производстве (об- ратный бой) или приобретаемый на стороне. Наварка стекла в стекловаренной печи после ее постройки или холодного ремонта осуществляется чистым сте- кольным боем для предохранения огнеупора печи от разъедания шихтой.

Стекольный бой должен быть однородным по составу, промыт от пыли и очищен от посторонних примесей. Для получения цветных стекол в шихту добавляют различные красители, которые при варке равномерно растворяются или распре- деляются в виде коллоидных частиц, обуславливая избирательное поглощение стеклом световых лучей. При окраске растворением применяют оксиды различ- ных металлов (силикаты оксидов кобальта). При окраске коллоидным способом, краситель распределен в виде мельчайших частиц – коллоидов (соединения се- лена). На окраску стекла оказывает влияние состав стекла и температура варки.

Технологические режимы

Шихта, внесенная в стекловаренную печь, нагретую до температуры варки стекла, проходит ряд разнообразных и сложных превращений. В начале нагрева- ния, еще до наступления химических реакций, в ней протекают некоторые физи- ческие процессы: испарение влаги, полиморфные превращения, термическое разложение компонентов. Затем, еще при сравнительно низких температурах (меньше 400 C), между материалами шихты начинаются химические реакции, сопровождающиеся образованием силикатов. По мере того, как шихта нагрева- ется, в ней появляется расплав различных эвтектик и солей. Образовавшиеся си- ликаты и остатки непрореагировавших компонентов цементируются в плотный монолитный спек. Эта первая стадия варки стекла – силикатообразование. При последующем повышении температуры содержащиеся в спеке силикаты рас- плавляются и растворяются одни в других. Образовавшийся пенистый и непро- зрачный расплав пронизан пузырьками газов, выделяющихся при реакциях, и ча- стицами материалов шихты. С течением времени и по мере нагревания твердые остатки шихты постепенно растворяются в расплаве, пена исчезает и образуется прозрачная стекломасса. На этом стеклообразование (вторая стадия стекловаре- ния) закончено. Однако полученная стекломасса еще не пригодна для выработки. Она содержит пузырьки газов различных размеров и неоднородна по своему хи- мическому составу, то есть состоит как бы из множества различных стекломасс, недостаточно смешанных между собой. Поэтому ее необходимо до выработки освободить от газовых пузырьков – осветлить (третья стадия), и сделать

химически однородной – гомогенизировать (четвертая стадия). Наконец стекло- массу нужно остудить (пятая стадия) до такой вязкости, при которой из нее можно выработать изделия. Таким образом, варка стекла делится на пять основ- ных этапов: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогениза- цию и студку. Это деление в большой степени условно, так как практически в печах всегда одновременно протекают несколько этапов.

Большое разнообразие конструкций печей, применяемых в стекольной промышленности, обусловлено прежде всего чрезвычайно широким спектром технологических процессов, осуществляемых при производстве и дальнейшей тепловой обработке материалов. Основным признаком классификации печей яв- ляется их технологическое назначение.

Все печи делят на две большие группы: плавильные и нагревательные.

В правильных печах после нагрева до температуры плавления материал пе- реходит в другое агрегатное состояние – жидкое, а в нагревательных печах ма- териал сохраняет свое агрегатное состояние. Плавильные печи подразделяются на типы, в которых учитывают конкретный обрабатываемый материал: стекло- варенные, сталеплавильные, чугуноплавильные и т. д. Нагревательные печи де- лятся с учетом технологических задач обработки материалов: отжиговые, су- шильные, прокатные и т. д. С теплотехнической точки зрения в печи любого типа можно выделить два основных процесса: получение теплоты (теплогенерация) и перенос теплоты от источника к нагреваемому материалу (теплообмен). Для не- которых печей главным является процесс теплогенерации, для других – тепло- обмена, а в третьих выделить основной процесс очень трудно, так как теплоге- нерация и теплообмен в них равнозначны. Исходя из этого, все печи можно раз- делить на три большие группы: печи-теплогенераторы, печи-теплообменники и печи смешанного типа. В печах-теплогенераторах теплота выделяется непосред- ственно в самом материале, например, при использовании в стекловаренных пе- чах электрической энергии, причем выделение теплоты происходит во всем объ- еме материала. В них отсутствует процесс теплопередачи к нагреваемому мате- риалу. Теплота возникает и усваивается непосредственно в зоне

технологического процесса. Для печей-теплообменников характерны выделение теплоты вне технологической зоны и последующая ее передача обрабатывае- мому материалу в результате развития процессов теплообмена. В этих печах эф- фективность теплообменных процессов определяет совершенство протекания технологических процессов. В печах смешанного типа существует два источника тепловой энергии: внешняя теплопередача от факела (или электронагревателей) и выделение теплоты в самом материале либо за счет экзотермических реакций, либо за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Вид процесса теплогенерации, осуществляемого в печном агрегате, в решающей степени опре- деляет как конструкцию печи, так и характер теплообменных процессов, проте- кающих в ее рабочем пространстве. Различают печи с конвективным и радиаци- онным режимам работы. Под конвективным режимом работы печей понимают такие условия, при которых теплоотдача конвекцией имеет преобладающее зна- чение, что характерно для низкотемпературных (до 600 °С) печей. В низкотем- пературных печах топливо сжигают в выносных топках, а необходимую рабочую температуру обеспечивают за счет соответствующего разбавления высокотемпе- ратурных продуктов сгорания холодным воздухом. Конвективный режим ра- боты печей подразделяют на проточный и циркуляционный. Высокотемператур- ные печи (выше 1000 C) характеризуются радиационным режимом тепловой ра- боты, при котором в состоянии лучистого теплообмена находятся три объекта: источник излучения, футеровка рабочего пространства и нагреваемый материал. Основной перечень и краткая характеристика производимых стекол:

• 
  листовое (оконное) – бесцветное прозрачное стекло, изготавливается флоат-методом, используется для остекления оконных проемов, толщина от 2 до 6 мм, светопропускание не менее 85–90%;
  
• 
  витринное – бесцветное прозрачное стекло, изготавливается флоат-ме- тодом, с идеально полированной поверхностью, используется для остекления витрин и стеллажей в торговых и выставочных залах, толщина 6 мм – 10 мм;
  
• 
  армированное – бесцветное безопасное стекло, изготавливается методом проката с запрессовкой в расплавленную стекломассу металлической сетки,
  

используется для изготовления фонарей, дверей, межкомнатных и разделитель- ных перегородок, толщина 6 мм – 8 мм;

• 
  узорчатое – бесцветное или окрашенное в массе стекло с рельефной по- верхностью, изготавливается флоат-методом или методом непрерывного про- ката, используется для изготовления дверей, перегородок, толщина от 4 до 6 мм;
  
• 
  теплопоглощающее – бесцветное прозрачное стекло со специальным ме- таллическим или оксидно-металлическим покрытием, регулирующим потери тепла, используется для остекления оконных проемов и структурного остекле- ния зданий, толщина от 3 до 4 мм;
  
• 
  закаленное – бесцветное прозрачное безопасное стекло или стекло с функциональным покрытием, упрочненное методом воздушной закалки, имеет прочность при изгибе в 5 – 8 и термостойкость в 2 раза выше, чем у обычного стекла, используется для структурного остекления, изготовления перегородок, полов, лестниц и т. п., толщина от 3 до 8 мм;
  
• 
  стемалит — бесцветное прозрачное стекло с цветным прозрачным или глухим эма левым покрытием, предназначено для облицовки стен, строитель- ства перегородок и другой внутренней и наружной декоративной отделки, тол- щина от 6 мм;
  
• 
  матированное — бесцветное прозрачное стекло с пониженным светопро- пусканием, поверхность которого обработана методами химического или абра- зиво-струйного матирования, толщина от 3 до 6 мм;
  
• 
  самоочищающееся — бесцветное прозрачное стекло с реакционно-ак- тивным покрытием, очистка его поверхности от пыли и грязи происходит под действием воды и солнечного освещения, толщина от 3 до 6 мм;
  
• 
  пожаростойкое – прозрачное бесцветное термостойкое стекло, собрано в стеклопакет, в котором пространство между стеклами заполнено кремнийорга- ническим мономером, толщина одного стекла в стеклопакете не менее 4 мм.
  
• 
  закаленное – характеристики см. выше, используется для остекления бо- ковых окон в различных транспортных средствах, толщина от 4 мм;
  
• 
  триплекс – бесцветное прозрачное плоское или гнутое многослойное стекло, полученное путем склеивания двух стекол с помощью бесцветной поли- мерной пленки, используют в качестве лобовых, боковых и задних окнах в раз- личных транспортных средствах, возможно соединение прозрачного и тониро- ванного листового стекла, общая толщина конструкции не менее 6 мм;
  
• 
  тонированное – цветное листовое стекло, окрашенное в массе, или бес- цветное листовое стекло с цветным пленочным покрытием (прозрачным или зер- кальным), как правило, предварительно закаленное, используется как для остек- ления боковых окон в транспортных средствах, так и в многослойных стеклах для лобовых и задних окон, толщина от 3 мм.