Цех по производству листового стекла флоат-способом

формования ленты стекла во флоат-ванне (Таблица 1.1).

 

Таблица1.1 – Разнотолщинность листа

Номинальная толщина	Предельные отклонения по толщине	Разнотолщинность, не более
1.0–1.5	±0.1	0.05
2.0	±0.2	0.10
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0	±0.3	0.20
6.0
7.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2 Характеристика сырья

   

    При  флоат-методе используется принцип применения несмешивающихся жидкостей, из которых одна более легкая в виде пленки или линзы растекается на более тяжелой жидкости. Под действием силы тяжести и поверхностных энергий образуется совершенно ровная поверхность раздела.

    При разработке флоат-метода пытались найти такую жидкость, на которую можно было бы разлить расплав стекла, что способствовало бы образованию ленты стекла с совершенно ровной поверхностью. Эта жидкость должна соответствовать следующим требованиям: плотность жидкости должна быть больше плотности стекла; точка плавления должна быть ниже 600^оС; давление пара при температуре около 1000 ^оС должно быть минимальным; жидкость при температуре около 1000 ^оС не должна химически реагировать с расплавом стекла.

    Благодаря своим физическим свойствам, в основном для применения во флоат-ванне, подходят Ga, In и Sn. Так как олово из всех названных металлов является самым дешевым и при температуре 1000 ^оС меньше всего реагирует с расплавом стекла, имея незначительное давление пара, то было выбрано жидкое олово.

    Шихта представляет собой смесь материалов, обеспечивающих прохождение при высокой температуре химических реакций с образованием стекла.

    Большинство причин возникновения пороков стекломассы кроется в двух производственных фазах: подготовка шихты и процесс варки стекла. Приготовлению шихты уделяется серьезное внимание. Соблюдаются следующие правила: использовать только пригодные сырьевые материалы; соблюдать заданные зерновой состав и влажность всех сырьевых материалов; соблюдать точность взвешивания каждого компонента; производить смешивание до оптимальной однородности шихты; предупреждать расслаивание шихты.

  Для производства стекла применяют материалы, при помощи которых в состав стекла вводят оксиды: Si0₂, Na₂0, СаО, MgO, А1₂0₃ и др.

    Кварцевый песок – горная порода, при помощи которой в состав стекла вводится Si0₂. Оксид кремния является основой стекла. В кварцевых песках первого сорта содержание Si0₂ должно быть не менее 97,5–99%, а в песках второго сорта – не менее 97–98,7%. Примеси окислов железа (Fe₂0₃), титана (Ti0₂) и хрома (Сг₂0₃) являются вредными и к их содержанию в песке предъявляются особенно жесткие требования. Содержание оксидов Fe₂0₃ не должно превышать 0,05%.

К песку  предъявляются также требования в отношении его зернового (гранулометрического) состава. Наиболее подходящим является песок со средним размером зерен  – 0,15–0,40 мм. Поступающий в шихту песок дополнительно просеивается через сито с сеткой №08 (81 отв/см²).

 

 

 

 

 

 

    Доломит представляет собой осадочную горную породу, включающую в себя

главным образом  минералы доломита с некоторыми примесями. Доломит в химически чистом состоянии  содержит CaCO₃ – 54.3%, MgCO₃ – 45,7%. Через доломит в стекло вводят MgO (не менее 19%) и CaO (в пределах 29–32%). Содержание примесей оксида железа в доломите не должно превышать 0,15%. В настоящее время доломит с карьера поступает обработанным и обогащенным, но подается в шихту после дополнительного просеивания через сито с сеткой №1,2

(36 отв/см²).

    Известняк широко распространен в природе. Это осадочная горная порода состоящая из СаСО₃ и некоторых примесей Si0₂, А1₂О₃, MgO в количестве до 2% эти примеси не вредны. Применяемый в стекловарении чистый известняк содержит 56% СаО и 44% СО₂. Через известняк в состав стекла вводят СаО. Содержание окислов железа должно быть менее 0,3%. В последние годы известняк поступает в виде мела в готовом виде, но перед поступлением в шихту просеивается через сито с сеткой №1,2 (36 отв/см²).

    Пегматит представляет собой прочную природную смесь, состоящую из 71% Si0₂ и 15% А1₂О₃. В составе примесей находятся около0,4% окислов железа. На карьере он проходит процесс размола и обогащения и в производство поступает в готовом виде. Через пегматит в стекло вводится А1₂О₃. Перед подачей в шихту производится контрольное просеивание через сито с сеткой №0,7 (100 отв/см²). В рецепте шихты может быть заменен полевошпатом.

    Полевошпатный концентрат представляет собой отходы горнодобывающих

фабрик, которые  перерабатывают пегматитовые и нефелиновые  руды для извлечения из них ценных минералов. Полевошпатный концентрат содержит до 68% Si0₂,21,7% А1₂О₃ и до 0,5% Fe₂0₃.

    Кальцинированная сода – продукт химического производства и представляет собой хорошо растворимый в воде мелкокристаллический порошок белого цвета. Химический состав соды – Na₂CO₃ содержащий 58,5% Na₂O и 41,5% CO₂. В составе примесей содержится не более 0,02% оксидов железа. Кальцинированная сода является главным реагентом, обеспечивающий процесс химических реакций при варке стекла и входит в состав стекла в виде оксидов натрия Na₂O(R₂O). Сода является сильнопылящим материалом, обладающим высокой гигроскопичностью и хорошей растворимостью в воде. Последнее свойство затрудняет хранение соды, поэтому ее приходится складировать в специальных вертикальных силосах, оснащенных системой аэрации, исключающие попадание влаги и слеживания соды.

    Сульфат натрия – синтетический продукт, натриевая соль серной кислоты Na₂SO₄ который в основном составе содержит 43,7% Na₂O и 56,3% SO₃.

    Сульфат представляет собой растворимый в воде мелкокристаллический порошок. Он применяется для активизации процесса осветления стекломассы. Обычно в комбинации с углеродом в качестве которого добавляется каменный уголь. Сульфат и уголь поступают на завод в готовом виде, но перед подачей в шихту проходит контрольное просеивание на сите с сеткой №1,2 (36 отв/см²). (Таблица 2.1)

 

 

Таблица 2.1 – Приготовление  шихты

Материал	Применяемые сита		Объемный вес, т/м3	Угол естественного откоса в градусах
	№ сита	Кол-во отверстий на 1 см2
Песок	0,8	81	1,4–1,6	27
Сода	1,4	25	0,9–1,4	36 (тяжелая)
Доломит	1,2	36	1,4–1,6	30
Известняк	1,2	36	1,3–1,6	38
Полевой шпат	0,7	100	1,4–1,6	38
Сульфат	1,2	36	1,4–1,6	-
Уголь	1,2	36	0,8–1,2	35
Мел	-	-	1,3	-
Готовая шихта (при влажности 4%)	-	-	~1,2	-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Одним из наиболее важных факторов определяющих выбор рецепта стекла для флоат-процесса, является кристаллизационная способность стекла, то есть те температурные пределы внутри которых оно может закристаллизоваться. Поэтому состав промышленного стекла всегда следует подбирать таким образом, чтобы температура верхнего предела кристаллизации была ниже температуры формования не менее чем на 25–30^оС.

    Состав стекольной шихты рассчитывается уже по заданному рецепту стекла с учетом химического состава применяемых сырьевых материалов. Весовой состав шихты является исходным для организации производства шихты. Он утверждается главным инженером предприятия и строго контролируется техническим персоналом цеха и ЦЗЛ. Помимо исходных сырьевых материалов в состав шихты вводится стеклобой образующийся во время производственного процесса. Масса стеклобоя вводится в количестве не более 20% (свыше 100%) от общей массы шихты.

 

 

    4 Описание технологического процесса получения

 

    Технологический процесс включает следующие стадии:

    - загрузка шихты и стеклобоя в стекловаренную печь;

    - стекловарение (варка стекла в стекловаренной печи);

    - формование (формование ленты на расплаве олова);

    - отжиг (регулируемое охлаждение ленты стекла в печи отжига).

 

    4.1 Подготовка сырьевых материалов

 

    Производство листового стекла флоат-способом является непрерывным процессом.

    В настоящее время, как правило, основные сырьевые материалы, поступающие на стекольные заводы, не могут быть использованы для составления стекольной шихты без предварительной подготовки. Поэтому на большинстве действующих заводов имеются специальные составные цехи, в которых производится их обогащение, сушка, измельчение и просеивание.

    При этом такие материалы, как известняк, доломит и мел, подвергают дроблению, сушке, помолу, грохочению и магнитной сепарации. Процесс подготовки сырья происходит в следующей последовательности:

    - выгрузка и складирование сырьевых материалов

    - обработка и хранение сырьевых материалов

    - дозирование и смешивание компонентов

    - подача шихты в бункера – накопители  

    - транспортирование шихты в бункера загрузочного кармана ванной стекловаренной печи

    Для удаления из песка крупных зерен и включений его просеивают (грохочение), что является обычно вспомогательным процессом при обогащении. Для просеивания песка применяют вибрационные, барабанные и другие грохоты с ситами, имеющими 81 отв./см².

    Подготовка доломита, известняка и мела включает в себя магнитную сепарацию. Приготовление стекольной шихты. Стекольную шихту приготовляют путем тщательного перемешивания предварительно подготовленных и строго отвешенных (отдозированных) порций сырьевых материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    4.2 Загрузка шихты и стеклобоя в стекловаренную печь

 

    Шихта должна быть строго однородной по своему составу, т. е. в каждом участке шихты соотношение сырьевых материалов должно быть одинаковым и соответствовать заданному рецепту. Шихту приготовляют в составных цехах. Бункера с сырьевыми материалами располагаются в один ряд. Емкость каждого бункера определяется суточной потребностью завода в каждом компоненте. Под каждым бункером смонтирован автоматический весовой дозатор. Под дозаторами устанавливают ленточные транспортеры.

    Вначале отвешивается песок, который при помощи транспортера направляется в смеситель. После этого туда подается строго отмеренное количество воды из дозатора. Через определенное время, необходимое для равномерного увлажнения песка, отвешивают и подают в смеситель доломит, известняк и соду. Отдозированные сульфат и уголь при помощи транспортера направляются в смеситель. Готовая сульфатоугольная смесь транспортером подается в общий смеситель.

    После перемешивания готовая шихта самотеком подается в расходные бункера.

    Для перемешивания шихты широкое распространение на стекольных заводах получили скоростные тарельчатые смесители периодического действия, обладающие высокой производительностью и обеспечивающие достаточную гомогенизацию шихты. Применяются также смесители барабанного типа.

    Шихту следует загружать в печь в виде гряд или небольших кучек высотой 100—250 мм. Такая подача обеспечивается при помощи механических питателей с несколькими отдельными бункерами и столами, расположенными по ширине загрузочного отверстия (кармана). Варка стекла производится в ванной стекловаренной регенеративной печи непрерывного действия с поперечным направлением пламени.

 

    4.3 Стекловарение

 

    Варка стекла является процессом многостадийным превращения твердых сырьевых материалов в жидкую стекломассу.

    Процесс варки стекла состоит из 5 стадий:

  - силикатообразование;

  - стеклообразование;

  - осветление;

  - гомогенизация;

  - студка.

    Стекловарение протекает при высоких температурах 1400-1500^оС в движущейся вязкой среде (стекломассе) переменного и сложного состава и зависит от состава стекла, условий теплообмена, характера движения стекломассы и газов.