СПОСОБ СИНТЕЗА СИЛИКАТ-ГЛЫБЫ Российский патент 2018 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к стекольной промышленности к способам получения силикат-глыбы для производства жидкого стекла.

Из уровня техники известен ряд способов поучения силикат-глыбы с использованием стекловаренных печей, включающих подготовку компонентов, подготовку шихты, подачу шихты в стекловаренную печь, плавление шихты и охлаждение расплава в воде [Химическая технология стекла и ситаллов / М.В. Артамонова, М.С. Асланова, И.М. Бужинский и др.; под ред. Н.М. Павлушкина - М: Стройиздат, 1983. - С. 127, С. 279, С. 324, С. 327].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения силикат-глыбы в регенеративной стекловаренной печи непрерывного действия с поперечным направлением пламени, с удельным расходом тепловой энергии 1450 ккал/кг, заключающийся в подготовке шихты, ее загрузке в ванную печь, плавление шихты, слив расплава через лоток на конвейер стеклогранулята, где под действием воды происходят охлаждение и образование силикат-глыбы [Корнеев В.И, Данилов В.В. Растворимое и жидкое стекло. С.-Пб.: Стройиздат. 1996. С. 136-138].

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость, сложность аппаратурного оформления и длительность технологического процесса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение энергоемкости, ускорение технологического процесса за счет сокращения времени плавления шихты и упрощения аппаратурного оформления, и, как следствие, повышение конкурентоспособности конечного продукта как на внутреннем, так и на внешнем рынке за счет снижения себестоимости.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение удельных энергозатрат на 1 кг конечного продукта, сокращение времени синтеза силикат-глыбы.

Технический результат достигается тем, что для плавления гранулы шихты подают в плазменную горелку перпендикулярно и параллельно оси плазменного факела, а подачу расплава в воду осуществляют отходящими плазмообразующими газами при мощности работы плазмотрона 12-15 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,8-2,0 м³/час.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что:

- для плавления гранулы шихты подают в плазменную горелку перпендикулярно и параллельно оси плазменного факела;

- плавление шихты осуществляется в плазменном факеле горелки;

- подача расплава в воду осуществляется отходящими плазмообразующими газами при мощности работы плазмотрона 12-15 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,8-2,0 м³/час.

Проведенный анализ известных способов синтеза силикат-глыбы позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Характеристика компонентов

В качестве исходных компонентов брали кварцевый песок по ГОСТ 22551-77, соду кальцинированную (безводную) по ГОСТ 5100-85Е.

Сопоставленные данные и отличительные признаки известного и предлагаемого способов синтеза силикат-глыбы представлены в таблице 1.

Оптимальные параметры синтеза силикат-глыбы, экспериментально полученные, представлены в таблице 2.

* Оптимальные режимы.

Пример

На первом этапе производили подготовку шихты. Для этого кварцевый песок и поташ отвешивали в пропорциях, удовлетворяющих получению жидкого стекла из силикат-глыбы согласно требованиям ГОСТ 13079-81. В пересчете на чистые оксиды состав шихты: 26% Na₂O и 74% SiO₂.

Компоненты усредняли в лабораторном смесителе и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Затем гранулированную шихту подавали через четыре питателя горелки перпендикулярно и параллельно оси плазменного факела.

Для синтеза силикат-глыбы использовали плазменную горелку ГН-5Р электродугового плазмотрона УПУ-8М. Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность 15 кВт, расход плазмообразующего газа аргона 2,0 м³/час.

Потом диспергированные капли расплава под действием динамического напора плазмообразующей струи горелки поступали в резервуар с водой, где охлаждались с образованием силикат-глыбы.

На фиг. 1 представлена технология синтеза силикат-глыбы.

К корпусу 1 плазменной горелки ГН-5Р подведены четыре порошковых питателя 3, через которые в плазменную горелку подается гранулированная шихта 4. Плазменная горелка охлаждается водоохлаждаемой рубашкой 2. Под действием высоких температур плазменного факела 9 происходит плавление гранул шихты 4 с образованием диспергированных капель расплава 5. Капли расплава 5 под действием динамического напора отходящих плазмообразующих газов 10 поступают в резервуар 6 с водой 7, где остывают и превращаются в силикат-глыбу 8.

Предложенный способ синтеза силикат-глыбы по сравнению с известным способом позволяет существенно снизить энергозатраты и себестоимость конечного продукта, ускорить технологический процесс.

Изобретение относится к стекольной промышленности. Плавление гранул шихты 4 осуществляют при подаче в плазменную горелку 1 перпендикулярно и параллельно оси плазменного факела 9. Подачу расплава 5 в воду осуществляют отходящими плазмообразующими газами 10 при мощности работы плазмотрона 12-15 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,8-2,0 м³/час. Изобретение обеспечивает снижение энергоемкости, ускорение технологического процесса за счет сокращения времени плавления шихты и упрощение аппаратурного оформления, а также снижение себестоимости процесса получения силикат-глыбы. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ синтеза силикат-глыбы, включающий подготовку компонентов шихты, ее гранулирование, плавление, подачу расплава в воду и его охлаждение, отличающийся тем, что для плавления гранулы шихты подают в плазменную горелку перпендикулярно и параллельно оси плазменного факела, а подачу расплава в воду осуществляют отходящими плазмообразующими газами при мощности работы плазмотрона 12-15 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,8-2,0 м³/час.