СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА Российский патент 2018 года по МПК C03B5/00 C03B5/16 

Изобретение относится к способам получения силикатного стекла и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Из уровня техники известны способы получения силикатного стекла.

Недостатком данных способов является высокая энергоемкость технологического процесса получения силикатного стекла.

Наиболее близким решением к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения силикатного стекла (Полляк, В. В. Теxнология строительного и теxнического стекла и шлакоситаллов / В. В. Полляк, П. Д. Саркисов, В. Ф. Солинов, М. А. Царицын. – М.: Стройиздат, 1983. – 432 с.), заключающийся в дозировании, усреднении и смешивании компонентов шихты, гранулировании шихты, периодической подаче гранулированной шихты в загрузочный карман стекловаренной печи, плавлении шихты в стекловаренной печи в течение 2 суток, непрерывной выработки расплавов, транспортировки диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи самотеком и слива стекломассы через отверстие в поде стекловаренной печи.

Недостатком прототипа является высокая энергоемкость и длительность технологического процесса синтеза силикатного стекла.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергоемкости и ускорение технологического процесса синтеза силикатного стекла.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ получения силикатного стекла включает дозирование, усреднение и смешивании компонентов шихты, гранулирование шихты, подачу гранулированной шихты, плавление шихты, непрерывную выработку расплава, транспортировку диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи и слив стекломассы, причем подача гранулированной шихты осуществляется непрерывно в питатель плазменного реактора и затем – в плазменный реактор, плавление шихты выполняется в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа, транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи осуществляется отходящим потоком плазмообразующего газа плазменной струи при мощности работы плазмотрона 14-16 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0-2,2 м³/час, а слив стекломассы выполняется через выработочный канал ванны стекловаренной печи.

Предложенный способ получения силикатного стекла отличается от прототипа тем, что подача гранулированной шихты осуществляется непрерывно в питатель плазменного реактора и затем – в плазменный реактор, плавление шихты выполняется в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа, а транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи осуществляется отходящим потоком плазмообразующего газа плазменной струи при мощности работы плазмотрона 14-16 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0-2,2 м³ /час.

Подача гранулированной шихты питателем в плазменный реактор позволяет снизить энергозатраты до 0,32 кВт на 1 кг стекломассы, что в 2,5-4,7 раза ниже по сравнению с известным способом (таблица 1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика расхода энергии на получение 1 кг стекломассы

Известный способ Предлагаемый способ 0,8 – 1,5 кВт
(2800-5400 кДж) 0,32 кВт
(1152 кДж)

Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов представлен в таблице 2.

Таблица 2

Сопоставительный анализ технологических операций предлагаемого и известного и предлагаемого способов

Известный способ Предлагаемый способ Дозирование, усреднение и
смешивание компонентов шихты
Гранулирование шихты
Периодическая подача гранулированной шихты в загрузочный карман стекловаренной печи
Плавление шихты в стекловаренной печи (2 суток)
Непрерывная выработка расплава
Транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи самотеком.
Слив стекломассы через отверстие в поде лабораторной стекловаренной печи Дозирование, усреднение и
смешивание компонентов шихты
Гранулирование шихты
Непрерывная подача гранулированной шихты в питатель плазменного реактора
Непрерывная подача гранулированной шихты из питателя в плазменный реактор
Плавление шихты в плазменном реакторе (1 час)
Непрерывная выработка расплава
Транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи с помощью отходящего потока плазмообразующего газа плазменной струи плазмотрона
Слив стекломассы через выработочный канал ванны лабораторной стекловаренной печи

Проведенный анализ известных способов получения силикатного стекла позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию «новизна».

Экспериментально установлены оптимальные параметры получения силикатного стекла при плавлении гранулированной шихты (таблица 3).

Таблица 3

Оптимальные параметры получения силикатного стекла при плавлении гранулированной шихты

Мощность, кВт Расход плазмообразующего газа, м³ /час Качество расплава 12 1,8 Непровар шихты 2,0 Непровар шихты 2,2 Непровар шихты 2,4 Непровар шихты 2,6 Расплав однороден 14^* 1,8 Непровар шихты 2,0^* Расплав однороден 2,2^* Расплав однороден 2,2 Расплав вспенивается 2,6 Расплав вспенивается 16^** 1,8 Непровар шихты 2,0^** Расплав однороден 2,2^** Расплав однороден 2,4^** Расплав однороден 2,6 Расплав вспенивается 18 1,8 Непровар шихты 2,0 Расплав вспенивается 2,2 Расплав вспенивается 2,4 Расплав вспенивается 2,6 Расплав вспенивается

^{*, ** - оптимальные параметры получения силикатного стекла.}

Пример получения силикатного стекла.

Для получения силикатного стекла использовали следующие компоненты: кварцевый песок (ГОСТ 22551-71), соду кальцинированную (ГОСТ 5100-85Е), мел (ГОСТ 17498-72), технический глинозем (ГОСТ 30559-98) и доломит (ГОСТ23672-79). Данные компоненты дозировали в пропорциях в пересчете на чистые оксиды: SiO₂ – 73,0%, Al₂ O₃ – 1,6%, CaO – 8,6%, Na₂ O – 13,6%, MgO – 3,8% и усредняли с помощью лабораторного смесителя в течение 30 минут, а затем шихту гранулировали, используя тарельчатый гранулятор, и подавали в питатель плазменного реактора УПУ-8М с плазменной горелкой ГН-5Р. После зажигания дуги плазменной горелки из питателя гранулированную шихту направляли в плазменный реактор с температурой плавления равной 7000-8000 К, мощностью работы 14-16 кВт и расходом плазмообразующего газа (аргон) 2,2 м³ /час, установленным в своде ванной стекловаренной печи. В течение 1 часа шихта в нем расплавлялась и образовавшийся диспергированный расплав транспортировался потоком отходящих плазмообразующих газов плазменной струи в ванну стекловаренной печи. После заполнения в течение 1 часа ванны стекловаренной печи, стекломассу в объёме 50 кг сливали через выработочный канал для последующего формования изделий.

Изобретение относится к способу получения силикатного стекла. Способ включает дозирование, усреднение и смешивание компонентов шихты, гранулирование шихты, подачу гранулированной шихты в питатель плазменного реактора и плавление шихты в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа. Выработку расплава осуществляют непрерывно. Транспортировку диспергированного расплава осуществляют отходящим потоком плазмообразующего газа плазменной струи при мощности работы плазмотрона 14-16 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0-2,2 м³/ч в ванну стекловаренной печи. Слив стекломассы осуществляют через выработочный канал ванны лабораторной стекловаренной печи. 3 табл., 1 пр.

Способ получения силикатного стекла, включающий дозирование, усреднение и смешивание компонентов шихты, гранулирование шихты, подачу гранулированной шихты, плавление шихты, непрерывную выработку расплава, транспортировку диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи и слив стекломассы, отличающийся тем, что подача гранулированной шихты осуществляется непрерывно в питатель плазменного реактора и затем в плазменный реактор, плавление шихты выполняется в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа, транспортировка диспергированного расплава в ванну стекловаренной печи осуществляется отходящим потоком плазмообразующего газа плазменной струи при мощности работы плазмотрона 14-16 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0-2,2 м³/ч, а слив стекломассы выполняется через выработочный канал ванны лабораторной стекловаренной печи.