СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАРНОГО СТЕКЛА Российский патент 2024 года по МПК C03B5/04 

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к производству тарного стекла.

Известен ряд способов получения тарного стекла, недостатками которых являются длительность технологического процесса и высокая энергоемкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения тарного стекла, включающий загрузку шихты в ванну стекловаренной печи, варку стекломассы путем нагрева несколькими газопламенными горелками в зависимости от требуемых условий, представленными в четном количестве и расположенными противоположно друг другу в боковых стенках стекловаренной печи, а также выработку стекломассы [Шаеффер Н.А., Хойзнер К.Х. Технология стекла, Кишинев, изд-во «CTI-Print», 1998. – 280 с. (с. 69-71)].

Недостатками данного способа являются длительность технологического процесса и высокая энергоемкость.

Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса при снижении энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что способ получения тарного стекла, включающий загрузку шихты в ванну стекловаренной печи, варку стекломассы путем нагрева несколькими горелками в зависимости от требуемых условий, представленными в четном количестве и расположенными противоположно друг другу в боковых стенках стекловаренной печи, а также выработку стекломассы, причем используют гранулированную шихту размером 2-5 мм, а нагрев стекломассы осуществляют горелками плазменного типа, кроме того дополнительно применяют нечетное количество плазменных горелок, расположенных в своде печи в соотношении одна плазменная горелка в своде печи на две плазменные горелки в боковых стенках стекловаренной печи.

Предложенный способ отличатся от прототипа тем, что используют гранулированную шихту размером 2-5 мм, а нагрев стекломассы осуществляют горелками плазменного типа, кроме того дополнительно применяют нечетное количество плазменных горелок, расположенных в своде печи в соотношении одна плазменная горелка в своде печи на две плазменные горелки в боковых стенках стекловаренной печи.

Сопоставительный анализ предлагаемого и известного способов представлен в таблице 1 и 2.

Таблица 1

Сопоставительный анализ технологических параметров известного и предлагаемого способов

Известный способ
(Шаеффер Н.А., Хойзнер К.Х. Технология стекла, Кишинев,
изд-во «CTI-Print», 1998. – 280 с.
(с. 69-71)) Предлагаемый способ Загрузка шихты в ванну
стекловаренной печи
↓
Варка стекломассы путем нагрева несколькими газопламенными горелками, в зависимости от требуемых условий, представленными в четном количестве и расположенными противоположно друг другу в стекловаренной печи
↓
Выработка стекломассы Загрузка шихты в ванну стекловаренной печи
↓
Варка стекломассы путем нагрева стекломассы несколькими горелками плазменного типа, в зависимости от требуемых условий, представленными в четном количестве и расположенными противоположно друг другу в стекловаренной печи, а также дополнительно применяют нечетное количество плазменных горелок, расположенных в своде печи в соотношении 1 плазменная горелка в своде печи: 2 плазменные грелки в боковых стенках стекловаренной печи.
↓
Выработка стекломассы

Таблица 2

Сопоставительный анализ технологических параметров известного и предлагаемого способов

№ Наименование Известный способ Предлагаемый способ Тип печи Стекловаренная печь с газопламенными горелками Стекловаренная печь с плазменными горелками Режим варки, час 24 2 Максимальная температура варки, °С 1500 2000 Производительность, тонн в сутки 20-40 4
(каждые 2 часа) Энергоноситель Природный газ Аргон Срок службы печи, год 3 5 Агрегатное состояние шихты порошок гранулы

Применение горелок плазменного типа ускоряет процесс стекловарения в 3 раза при снижении энергозатрат на получение 1 кг стекла в 2,5 раза. Расположение плазменных горелок одновременно в своде и в боковых стенках с противоположных сторон существенно ускоряет процесс стекловарения за счет нагрева стекломассы до 2000 К, что снижает энергозатраты. Причем противоположно расположенные плазменные горелки обеспечивают провар шихты, а плазменная горелка, расположенная в своде печи, обеспечивает гомогенизацию и осветление стекломассы.

Пример

В качестве исходных компонентов для варки тарного текла использовали: соду кальцинированную техническую (ГОСТ 5100-85), доломит (ГОСТ 23672-2020), песок кварцевый марки ВС-050-1, сульфат натрия (ГОСТ5644-75), полевошпатовый концентрат ПШС-Н-20 (ГОСТ-23034-78).

Расчет состава шихты проводили по стандартной методике [Онищук В.И., Жерновая Н.Ф., Минько Н.И. Контроль производства и качества листового стекла и стеклоизделий. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. 2005. 165 с.].

Для получения бесцветного тарного стекла состава (масс. %): SiO₂ – 71,0; Al₂O₃ – 3,0; Fe₂O₃ – 0,1; Na₂O – 14,0; MgO – 4,7; CaO – 7,2 – был рассчитан рецепт шихты готового получения 100 кг готового стекла, представленный в таблице 3.

Таблица 3

Рецепт шихты (кг) на 100 кг свинцового хрусталя

№
п/п Наименование компонентов шихты Количество компонентов шихты, кг Песок марки ВС-050-1 63,43 Сода 22,25 Доломит 9,0 Сульфат натрия 6,48 Полевошпатовый концентрат 12,77 ИТОГО 123,19

Компоненты шихты отвешивали в соответствии с рецептурой шихты (таблица 3), усредняли в промышленном смесителе, а зачем гранулировали в промышленном грануляторе. Гранулы шихты размером 2-5 мм помещали в бункер со шнековым питателем экспериментальной стекловаренной печи. В плазменные горелки подавали плазмообразующий газ аргон под давлением 0,25 МПа с расходом на каждую плазменную горелку 0,00114 г/сек. В стекловаренной печи в течение нескольких секунд устанавливался турбулентный газовый поток. Температура плазменных струй составляла 9000 К. Параметры работы плазменных горелок ГН-5Р электродугового плазмотрона УПУ-8М были следующие: ток 600 А; напряжение 30 В. Расход воды на охлаждение плазменных горелок 35 л/мин.

Был произведен расчет оптимальной производительности шнекового питателя, подающего гранулированную шихту в стекловаренную печь. На получение 100 кг тарного стекла необходимо 123,19 кг шихты. Для стекловаренной печи производительностью 2000 кг необходимо 2463,80 кг гранулированной шихты. Полный цикл стекловарения, экспериментально определенный, составляет 2 часа. В течение 60 минут происходит непрерывная подача шихты в стекловаренную печь, где происходят процессы спекания шихты. Производительность шнекового питателя определяли по выражению:

Включали шнековый питатель и подавали гранулированную шихту в стекловаренную печь с производительностью 68 г/сек.

Высокие температуры плазменных струй позволяли разогревать силикатный расплав до 2000±50°С. Температуру расплава контролировали оптическим пирометром «ПРОМИНЬ». Высокие температуры силикатного расплава существенно снижали его вязкость до 3-5 Па⋅с. Это интенсифицировало конвективные потоки в расплаве по объему печи и ускоряло по сравнению с известным способом, стадии осветления и гомогенизации.

После 2 часов (160 минут) проваренную стекломассу в количестве 200 кг направляли на выработку.

Контроль качества тарного стекла производили с использованием рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре APL 9900 Thermo scientific. Параметры излучения установки были следующие: кобальтовый анод и K_α – излучение, напряжение 60 кВт.

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к производству тарного стекла. Техническим результатом является ускорение технологического процесса при снижении энергозатрат. Заявлен способ получения тарного стекла, включающий загрузку шихты в ванну стекловаренной печи, варку стекломассы путем нагрева несколькими горелками в зависимости от требуемых условий, представленными в четном количестве и расположенными противоположно друг другу в боковых стенках стекловаренной печи, а также выработку стекломассы. При этом используют гранулированную шихту размером гранул 2-5 мм, а нагрев стекломассы осуществляют горелками плазменного типа. Дополнительно применяют нечетное количество плазменных горелок, расположенных в своде печи в соотношении одна плазменная горелка в своде на две плазменные горелки в боковых стенках стекловаренной печи. 3 табл.

Способ получения тарного стекла, включающий загрузку шихты в ванну стекловаренной печи, варку стекломассы путем нагрева несколькими горелками в зависимости от требуемых условий, представленными в четном количестве и расположенными противоположно друг другу в боковых стенках стекловаренной печи, а также выработку стекломассы, отличающийся тем, что используют гранулированную шихту размером гранул 2-5 мм, а нагрев стекломассы осуществляют горелками плазменного типа, кроме того, дополнительно применяют нечетное количество плазменных горелок, расположенных в своде печи в соотношении одна плазменная горелка в своде печи на две плазменные горелки в боковых стенках стекловаренной печи.