Основные правила расчета стекольных шихт

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 16Следующая ⇒

Шихтой называют однородную смесь предварительно подготовленных и отвешенных по рассчитанному (заданному) рецепту сырьевых материалов, используемую для варки стекла.

При расчете стекольной шихты принимают, что в стекло переходят оксиды и фториды, а влага и газы улетучиваются. Расчеты шихты можно проводить на 100 мас. ч. стекла или на 100 мас. ч. кварцевого песка. Более распространен первый способ, так как он облегчает дальнейшие вычисления.

Исходными данными для расчета шихты служат:

− заданный химический состав стекла, мас. %;

− химические составы выбранных сырьевых материалов, мас. %;

− поправочные коэффициенты на улетучивание компонентов стекла при варке.

Заданный химический состав стекла нужно привести к 100 мас. %. В него не должны включаться компоненты, попадающие в стекло как нежелательные примеси в сырьевых материалах (Fe₂O₃, Cr₂O₃ и др.), или компоненты, попадающие из атмосферы печи (SO₃). Такой состав стекла называют проектным.

Химические составы сырьевых материалов принимаются по данным нормативных документов: ГОСТам, ОСТам или ТУ, с учетом типа стекла, для которого проводится расчет шихты, и дальности перевозки сырья, если расчет выполняется для конкретного предприятия. Химический состав каждого сырьевого материала должен быть представлен в виде оксидов или фторидов, переходящих в стекло, поэтому данные нормативных документов должны быть предварительно обработаны. Основные вещества сырьевых материалов, представляющие сложные соединения (Na₂CO₃, KNO₃, H₃BO₃, Na₂B₂O₄∙5H₂O, Ba(NO)₂ и др.), пересчитываются на оксиды в соответствии со стехиометрией химических реакций. Вода и газы, которые удаляются в процессе варки, не включаются в состав сырьевых материалов. Сложные оксиды (PbO₂, Pb₃O₄), а также металлы (Al, Na, Pb) и катионы (Fe³⁺, Zn²⁺) пересчитываются на оксиды, которые образуются в стекле при варке. Содержащийся в сырьевых материалах NaCl в результате улетучивания и разложения парами воды при варке переходит в стекло в виде оксида Na₂O, количество которого в 10 раз меньше по массе исходного количества NaCl. Сумма компонентов в химическом составе сырьевых материалов по данным нормативных документов всегда ниже 100 мас. %, так как не учитывает потери при прокаливании, летучие вещества и многие малые примеси.

Некоторые компоненты стекла заметно или сильно улетучиваются в процессе варки. Для компенсации потерь и обеспечения заданного химического состава стекла соответствующие сырьевые материалы вводят в шихту в увеличенных (в соответствии с поправочными коэффициентами (табл. 1.1)) количествах.

Таблица 1.1

Поправочные коэффициенты на улетучивание компонентов

Стекла при варке в пламенных печах

Компоненты стекла

Поправочный коэффициент

Na₂О (при введении через соду) Na₂О (>> через сульфат) K₂O ZnO PbO P₂O₅ (листовое стекло) B₂O₃ (при содержании в стекле до 7 мас. %) B₂O₃ ( >> более 7 мас. %) Na₂SiF₆ и 3NaF∙AlF₃ F (с другими компонентами для обычных стекол) F ( >> для тугоплавких стекол) Se

1,032 1,05 1,12 1,04 1,14 1,075 1,11 1,15 1,30 1,30 1,50 1,90

К качественным сырьевым материалам могут быть отнесены высшие сорта кварцевого песка, доломита, известняка, а также большинство технических сырьевых материалов. За редким исключением (доломит, борат кальция) они предназначены для введения в стекло какого-либо одного заданного оксида, содержание которого в них является высоким, а остальные примесные оксиды содержатся в незначительных количествах.

Доломит и борат кальция предназначены для введения в стекла соответственно оксидов магния и бора, но одновременно с ними вводятся примерно такие же по массе количества оксида кальция. Если кварцевый песок содержит существенное количество примесного оксида алюминия, то он может рассчитываться как материал, с которым вводятся два заданных оксида: алюминия и кремния.

Шихты из качественных сырьевых материалов применяют в производстве оптических и хрустальных стекол, сортового стекла, многих технических стекол, при лабораторном синтезе стекол.

В стекольной промышленности для производства многих технических, строительных и тарных стекол применяют сырьевые материалы, содержащие одновременно несколько заданных в составе стекла оксидов или значительное количество примесей. Сюда относятся полевошпатовые и кварцполевошпатовые концентраты, природные и низкосортные обогащенные кварцевые пески, известняки, доломиты, шлаки, глины и др.

Шихты, состоящие преимущественно из таких сырьевых материалов, рассчитываются методом уравнений. Составляется система линейных уравнений, в которой число уравнений равно числу неизвестных. Суть каждого уравнения состоит в следующем: заданное содержание оксида в стекле равно сумме количеств этого оксида, введенных с каждым сырьевым материалом. Например:

где , , , – заданные содержания оксидов в стекле, мас. %; , , , – содержания тех же оксидов последовательно в каждом сырьевом материале, мас. %; СМ₁, СМ₂, СМ₃, СМ₄– искомые количества сырьевых материалов шихты на 100 мас. ч. стекла.

Если по заданию один оксид вводится в стекло с двумя сырьевыми материалами, для такого оксида составляются два уравнения, которые показывают, сколько массовых процентов данного оксида вводится с каждым сырьевым материалом. В стеклах с «доломитовым» соотношением оксидов кальция и магния составляют уравнение для общего количества этих оксидов (RO) в стекле и сырьевых материалах. По примесным оксидам, не входящим в проектный состав стекла (Fe₂O₃, SO₃ и др.), уравнения для расчета шихты не составляются.

Система уравнений решается при помощи ЭВМ по специальным программам. После решения системы линейных уравнений и нахождения неизвестных вносят поправки на улетучивание компонентов стекла при варке, т.е. количества некоторых компонентов шихты увеличивают, умножая на поправочный коэффициент (см. табл. 1.1). Дальнейшая последовательность расчета шихты аналогична рассмотренной ранее: определяют расчетный и теоретический составы стекла, с учетом этих данных корректируют количества сырьевых материалов, получая окончательный состав шихты.

Расчет шихты

Рассмотрим пример расчета шихты для варки листового стекла следующего химического состава, мас. %:

SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	Na₂O
72,0	1,5	8,0	4,0	14,5

Сульфатом натрия вводят 10 (1,45), а содой и другими сырьевыми материалами – 90% (13,05) оксида натрия от общего его содержания в стекле.

Химический состав сырьевых материалов приведен в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1033; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!