Способ синтеза свинцового хрусталя Российский патент 2024 года по МПК C03B5/235 C03B1/02 

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к производству свинцового хрусталя.

Известен ряд способов получения свинцового хрусталя, недостатком которых является высокая длительность технологического процесса и, как следствие, высокая его энергоемкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения свинцового хрусталя, включающий загрузку шихты и стеклобоя в печь с верхним пламенем (горшковая печь), нагрев с использованием пламени, проходящем из двух горелок над горшковой печью периодической загрузкой в интервале температур 1200-1400°С, провар при максимальной температуре 1500°С и выработку стекломассы [Шаеффер Н.А., Хойзнер К.Х. Технология стекла, Кишинев, изд-во «CTI-Print», 1998. С. 61-63 (перевод с немецкого)].

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса, и как следствие, высокая его энергоемкость.

Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса, что снижает энергоемкость.

Технический результат достигается тем, что способ получения свинцового хрусталя, включающий загрузку и плавление шихты, выработку готовой продукции, причем шихту используют в виде гранул, которые загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи, а плавление гранулированной шихты в плазменных горелочных устройствах с последующем осветлением и гомогенизацией проводят при температуре 2000±50°С.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что шихту используют в виде гранул, которые загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи, а плавление гранулированной шихты в плазменных горелочных устройствах с последующем осветлением и гомогенизацией проводят при температуре 2000±50°С.

Сопоставительный анализ предлагаемого и известного способов представлен в таблице 1.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ,
[Шаеффер Н.А., Хойзнер К.Х. Технология стекла, Кишинев, изд-во «CTI-Print», 1998. С. 61-63 (перевод с немецкого)]. Предлагаемый способ Совместная загрузка шихты и боя в горшковую печь

Плавление шихты и боя с использованием пламени, проходящем из двух горелок над горшковой печью периодической загрузкой в интервале температур 1200-1400°С

Провар шихты и боя при максимальной температуре 1500°С

Выработка стекломассы Загрузка гранулированной шихты в порошковые питатели

Подача гранулированной шихты в плазменные горелочные устройства

Плавление шихты в плазменных горелочных устройствах при температуре 2000±50°С

Транспортирование капель расплава двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелочных устройств, расположенных в своде печи

Накопление расплава в горшковой печи

Осветление и гомогенизация расплава

Выработка свинцового хрусталя

Сопоставительный анализ параметров в известном и предлагаемом способах представлен в таблице 2.

Таблица 2

Сопоставительный анализ параметров в известном и предлагаемом способах

№ Наименование Известный способ Предлагаемый способ Тип печи , количество горелочных устройств и их расположение Горшковая печь с верхним расположением двух газопламенных горелочных устройств Горшковая печь с верхним расположением двух плазменных горелочных устройств Режим варки, час 24 1,5 Максимальная температура варки, °С 1500 2000 Производительность, Т 0,5-4,0
(каждые 24 часа) 6
(каждые 1,5 часа) Энергоноситель Природный газ Аргон Агрегатное состояние шихты порошок гранулы

Пример

В качестве исходных компонентов для варки свинцового хрусталя использовали:

1) Поташ по ГОСТ 10690-73 «Калий углекислый технический (поташ). Технические условия»;

2) Сода кальцинированная техническая по ГОСТ 5100-85;

3) Борная кислота по ГОСТ 18704-78;

4) Глинозем по ГОСТ 30558-2017;

5) Сурик свинцовый по ГОСТ 19151-73;

6) Белила цинковые по ГОСТ 202-84;

7) Песок кварцевый марки ООВС-015-1.

Расчет состава шихты производили 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 свинцового хрусталя состава (масс. %): SiO₂ – 57,5; Al₂O₃ – 0,47; B₂O₃ – 1,0; Fe₂O₃ – 0,03; ZnO – 1,0; PbO – 24,0; Na₂O – 1,0; K₂O – 15,0 – был рассчитан рецепт шихты готового получения 100 кг готового продукта (таблица 3).

Таблица 3

Рецепт шихты (кг) на 100 кг свинцового хрусталя

№
п/п Наименование компонентов шихты Количество компонентов шихты, кг 1. Песок марки ООВС-015-1 57,79 2. Сода 1,71 3. Поташ 22,56 4. Борная кислота 1,78 5. Цинковые белила 1,02 6. Свинцовый сурик 24,95 ИТОГО 109,81

Компоненты шихты отвешивали в соответствии с рецептурой шихты (таблица 3) и усредняли в лабораторном смесителе. После усреднения шихту и гранулировали в лабораторные смесители. Гранулы шихты размером 2-5 мм помещали в два порошковых питателя, которые располагались в своде печи между двумя плазменными горелочными устройствами.

В два плазменных горелочных устройства подавали плазмообразующий газ - аргон под давлением 0,25 МПа с расходом на каждую плазменную горелку 0,00114 г/с и из двух порошковых питателей гранулированную шихту. Из плазменных горелочных устройств капли расплава подавались в горшковую печь в течение 1 часа. За счет высокой температуры расплава 2000±50°С происходило осветление расплава и его гомогенизация в течение 30 минут. Температура двух плазменных струй составляла 8500 К. Параметры работы двух модифицированных плазменных горелочных устройств ГН-5Р электродугового плазмотрона УПУ-8М были следующие: ток 600 А; напряжение 30 В. Расход воды на охлаждение двух плазменных горелочных устройств составлял 25 л/мин.

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.

Через 90 минут отключали плазменные горелочные устройства и осуществляли выработку свинцового хрусталя.

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

В соответствии с требованиями ГОСТ 24315-80 в свинцовом хрустале содержание оксида свинца не должно быть менее 24%.

Анализ показал наличие оксида свинца в синтезированном свинцовом хрустале, составляющее 24,05±0,02%, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 24315-80

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к производству свинцового хрусталя. Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса, что снижает энергоемкость. Технический результат достигается тем, что способ получения свинцового хрусталя включают загрузку и плавление шихты, выработку готовой продукции, причем шихту используют в виде гранул, которые загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи. Плавление гранулированной шихты в плазменных горелочных устройствах с последующим осветлением и гомогенизацией проводят при температуре 2000±50°С. 3 табл., 1 пр.

Способ получения свинцового хрусталя, включающий загрузку и плавление шихты, выработку готовой продукции, отличающийся тем, что шихту используют в виде гранул, которые загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи, причем плавление гранулированной шихты в плазменных горелочных устройствах с последующим осветлением и гомогенизацией проводят при температуре 2000±50°С.