Способ получения хрустального стекла Российский патент 2025 года по МПК C03B5/06 C03B5/235 C03B3/02 

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к производству хрустальных стекол, в частности свинцового хрусталя.

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

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, проходящего из двух горелок над горшковой печью периодической загрузкой в интервале температур 1200-1400°С, провар при максимальной температуре 1500°С и выработку стекломассы [Шаееффер 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 энергоемкость.

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

Технический результат достигается тем, что способ получения свинцового хрусталя, включающий загрузку и плавление шихты, выработку готовой продукции, причем шихту используют в виде гранул, которую загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, расположенных в своде горшковой печи, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи, плавление гранулированной шихты проводят при температуре 2000±50°С, после чего подают капли расплава в горшковую печь, расплав гомогенизируют с помощью барботажа отходящими плазмообразующими газами через два сопла, установленными в поде печи, а затем осуществляют выработку готовой продукции.

Сопоставительный анализ предлагаемого и известного способов представлен в таблице 1.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ [Шаееффер 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

Нагрев шихты и боя с использованием пламени, проходящего из двух горелок над горшковой печью периодической загрузкой в интервале температур

Провар шихты и боя при максимальной температуре

Выработка стекломассы Загрузка гранулированной шихты в два порошковых питателя

Подача гранулированной шихты в два плазменных горелочных устройства

Плавление шихты в плазменных горелочных устройствах

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

Накопление расплава в горшковой печи

Гомогенизация расплава барботажем отходящими плазмообразующими газами через два сопла

Выработка свинцового хрусталя

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что шихту используют в виде гранул, которую загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, расположенных в своде горшковой печи, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи, плавление гранулированной шихты проводят при температуре 2000±50°С, после чего подают капли расплава в горшковую печь, расплав гомогенизируют с помощью барботажа отходящими плазмообразующими газами через два сопла, установленными в поде печи, а затем осуществляют выработку готовой продукции.

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 и нижним рас положением сопел для барботажа Режим варки, час 24 1,25 Максимальная температура варки, °С 1500 2000 Производительность, Т 0,5-4,0
(каждые 24 часа) 8
(каждые 1,25 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.

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 располагался в своде печи между двумя плазменными горелочными устройствами.

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

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 температуря расплава 2000 К происходило осветление расплава и его гомогенизация отходящим потоком плазмообразующего газа двумя соплами, расположенными в поде печи в течении 0,25 часа. 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 -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.

После 75 минут отключали плазменные горелочные устройства и сопла 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 составляло 24,05±0,02%, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 24315-80.

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к производству хрустальных стекол, в частности свинцового хрусталя. Способ получения свинцового хрусталя включает загрузку и плавление шихты, выработку готовой продукции. При этом шихту используют в виде гранул, которые загружают в два порошковых питателя и подают в плазменные горелочные устройства, расположенные в своде горшковой печи. Осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи. Плавление гранулированной шихты проводят при температуре 2000±50°С. После чего подают капли расплава в горшковую печь. Расплав гомогенизируют с помощью барботажа отходящими плазмообразующими газами через два сопла, установленные в поде печи. Затем осуществляют выработку готовой продукции. Техническим результатом является ускорение технологического процесса при снижении энергоемкости. 3 табл.

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, расположенные в своде горшковой печи, где осуществляют термообработку двумя потоками плазмообразующего газа из двух плазменных горелок, расположенных в своде печи, плавление гранулированной шихты проводят при температуре 2000±50°С, после чего подают капли расплава в горшковую печь, расплав гомогенизируют с помощью барботажа отходящими плазмообразующими газами через два сопла, установленные в поде печи, а затем осуществляют выработку готовой продукции.