Способ приготовления стекольной шихты Советский патент 1983 года по МПК C03B1/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству стекла, и касается подготовки шихтовых мат ериалов к варке.

Известен способ приготовления шихты путем смешивания компонентов с водным раствором едкого натра fl.

Однако применение растворов ед ких щелочей создает повышенную опасность для обслуживающего персонала. К тому же требуется специальное оборудЬвание.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления шихты путем дозирования компонентов, смешивания двух компонентов стекольной шихты, один из .которых песок, а другой - натрийсодержащий компонент, по крайней мере частично состоящий из водного раствора едкого натра. Смесь термообрабат1деают при 200-450°С в течение 5 мин -2ч. При этом кварцевый песок реагирует с водным раствором едкого натра без прямого контакта с углекислым газом. В результате на зернах песка образуется поверхностный слой водорастворимых силн

катов. Затем зерна песка подвергаются механической обработке по крайней мере для частичного удаления с поверхности зерен образовавшихся силикатов и измельчения песка. Затем к этой смеси добавляют остальные компоненты и перемешивают их для образования гомогенной массы, . которую агломерируют р присутствии

10 5-15 вес.% воды 2 /

Недостатками указанного способа являются введение водного раствора едкого натра/ высокая прочность зе рен кварцевого песка и их низкая

15 химическая активность. Использова ние в технологии растворов едких щелочей создает повышенную опасность для обслуживающего персонала, требует специального оборудования, иск20лючак)щего контакт с углекислым газом. Высокая коррозионная активность щелочных растворов приводит к загрязнению шихты .аппаратурным металлом. Кроме того, применение раство25ра щелочи в указанном способе намного снижается при условии приготовления малощелочных шихт термостойких стекол. Термообработка при 200450 С не приводит к разупрочнению

30 кварцевого зерна. Поэтому измельчение кварцевого песка связано с боль шими механическими усилиями и за- грязнением шИхты аппаратурным матери алом, что в конечном счете снижает качество стекла. При варке подготовленных указанным способом шихт отдельных видов стекол, например м лощелочных, термостойких с большим содержанием элементов III группы периодической системы, в частности затруднено образование боле активных модификаций кремнезема, что затягивает начальный период ва ки и способствует образованию крем неземистой пены на поверхности сте ломассы . Целью изобретения является уско рение процесса варки и повышение качества стёкла. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготов ления стекольной шихты, включающему дозирование компонентов, смешивание кварцевого материала с натрий содержащим, термообработку этой смеси/ ее измельчение и смешивание с, остальными компонентами, кварцевый материал смешивают с карбонатом или нитратом натрия, взятым в количестве 0,05-2,0% от веса кварца, а термообработку ведут при 12001400°С в течение 3-5 ч. Измельченный после термообработки материал смешивают с остальными компонентами шихты за вычетом количества щелочного компонента, введенного с кварцем. Приготовленная таким образом шихта готова.к варке а также может быть подвергнута любо му виду дополнительной переработки например увлажнению, гранулированию брикетированию и т.п. Для нагревания смеси используют отходящие газы стекловаренной печи или другие виды обогрева. Проведение процесса в интервале указанных параметров позволяет получить достаточно низкую-прочность зерен.крем незема, частично представленного кристобалитом. Увеличение содержания натрийсодержащего компонента свыше 2% приводит к образованию про ного спека. При содержании щелочного компонента менее 0,05% и выдержке при 1200-1400°С разупрочнение зерен кремнезема и образование крис тобалита протекают- крайне медпенно и осуществляются с технологически оправданной скоростью при температуре значительно большей 1400°С. Термическая обработка смеси квар ца со щелочным компонентом обеспечивает его перерождение в кристобалит. Процесс кристобалитизации сопровождается образованием большого , количества микротрещин в зерне, и таким образом, значительным увели чением удельной поверхности и снижением механической прочности. Резкое снижение механической прочности зерен кремнезема позволяет произвести процесс его измельчения без больших механических нагрузок. При этом загрязнения аппаратурным материалом сводятся к минимуму. Образованная при термообработке Модификация кремнезема - кристобалит, наряду с уменьшением размера зерен способствует ускорению процессов силикато- и стекдообразования. Увлажнение шихты, а также агломерирование ее способствуют глубокому проникновечию водорастворимых компонентов в микротрещины зерен кремнезема, чтс также интенсифицирует . начал.ьные процессы варки. Ускоренное взаимодействие кремнезема с другими компонентами способствует повышению однородности стекломассы и уменьшению количества пены на поверхности стекла. Примеры осуществления способа. Пример 1. Приготавливают шихту следующего состава, г: Кварцевый песок 500 Глинозем200 Борная кислота 200 Кальций углекислый 200 Магний углекислый 25 Сода кальцинированная 25 Песок имеет следующий гранулометрический состав, %: 7 0,63 мм . 0,1 0,63-0,4 мм5,0 0,4-0,315 мм 25,1 . 0,315-0,2 мм 55,2 0,2-0,1 мм12,4 О ,1 мм2 ,20 500 г песка смешивают с 5 г соды, что составляет 0,6% окиси натрия в отношении к количеству кварца. Полученную смесь обжигают при 14СО° С в течение 3ч. По окончании термообработки смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице в течение 10 мин. Гранулометрический состав материала после помола следующий, %: 70,63 мм 0,63-0,4 мм . . 0,4-0,315 мм5,1 0,315-0,2 мм 25,1 0,2-0,1 мм.28,3 0,1 мм41,5 Из ;eльчeннyю часть шихты смешивают с остальными компонентами. Варку осуществляют при в корундовых тиглях емкостью 200 мл. По окончании выдерживания при указанной температуре в течение 1 ч стекло имеет кремнеземистую пену только по краям тигля. Толщина ее 4-5 мм. Пример 2. Приготавливают шихту состава по примеру 1. 500 г песка смешивают с 15 г соды, что составляет 1,8% окиси натрия в отношении к весу кварца. Полученную смесь обрабатывают при 1200 С в течение 5 ч. По окончании термообработки смесь подвергают измельчени в течение 10 мин в шаровой мельнице Измельченную часть шихты смешивают с-остальными компонентами. Варку осуществляют в условиях по примеру Стекло имеет кремнеземистую пену только по краям тигля. .Толщина ее 4-5 мм.

П р и м е-р 3 (для сравнения) Приготавливают шихту состава по примерам 1 и 2. 500 г песка помещают в шаровую мельницу и подвергают измельчению в течение 10 мин. Гранулометрический состав материала после 10 мин помола.следующий, %:

г 0,63 мм ,- ОД 0,63-0,4 мм3,5

0,4-0,315 мм24,9

0,315-0,2 мм54,3

0,2 мм - О,1 мм 13,0 0,1 мм-4,4

Из.eльчeнный песок смешивают с остальными компонентами шихты. Варку осуществляют в условиях по примерам 1 и 2. Стекло, получейное. после часовой выдержки при 1400 С, имеет кремнеземистую пену толщиной 6-7 мм по .всей поверхности стекломассы. Провар, сравнимый с указанны в примерах 1 и-2, наступает только после двухчасовой выдержки при указанной температуре.

П р им е р 4. 200 г кварцевого песка I с размером зерен 0,3150,2 мм и с содержанием .окиси натрия 0,05% подвергают термообработке при 1400°С в течение 5 ч в корундовом тигле. Зерна термообработанного песка со средним размером 0,3 мм разрушаются При воздействии статической нагрузки в 0,40 кг. В то же время частицы необработанного кварцевого песка того же разме-. ра разрушаются при воздействии статической нагрузки кг.

Сравнение примеров 1 и 2 с примером 3 показывает, что предлагаемый способ приготовления шихты ускоряет варку, что выражается в бот лее быстром исчезновении кремнеземистой пены. В то же время происходит более равномерное распределение кремнезема в объеме стекломассы. Анализ гранулометрии кварцевого песка, приведенный в примерах 1 и 3, показывает, что помол термообработанного материала происходит более эффективно. Снижение энергетических затрат на измельчение подтвержс дается также примером4.

Использование предлагаемого способа приготовления стекольной шихты обеспечивает по сравнению с су- ществующими способами следующие преимущества. Отпадает необходимость

0 введения в шихту раствора едких щелочей. Низкая прочность термообработанного песка (зерно разрушает-, ся при статической нагрузке 0,4 кг) позволяет вести измельчение с отно5сительно небольшими механическими усилиями. В результате этого- снижается загрязнение шихты аппаратурным железом и в конечном счете пoвышa ется качество стёкла. Измельчение

0 в комплексе с кристобалитизацией ускоряет процесс варки, так, например, если в известном способе при стеклообразовани.е проходит в течение 90 мин, то для кристобалитовой - в течение 70-72 минут. Та5ким образом, процесс варки стёкла, в шихту которого введен кремнезем в виде кристобалита, при этой температуре ускоряется на 17-20%.

30

Формула изобретения

Способ приготовления стекольной шихты, включающий дозирование компонентов, смешивание кварцевого материала с натрийсодержаЩйм, термообработку этой смеси, ее нзмельчение и смеишвание с остальными компонентами, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью ускорения проЦесса варки и повышения качества стекла, кварцевый материал смешивают с карбонатом или нитратом натрия, взятым в количестве 0,05-2,0% от веса кварца, а термообработку ведут, при 1200-1400°С в течение 3-5 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2231629, кл. С 03 В 1/00, опублик. 1979.

2..Патент США № 3956446, кл. 264-117, опублик. 1976.