Обработка сырьевых материалов, подготовка шихты и стеклобоя

В стекольной промышленности очень большую роль играет качество сырья, используемого для изготовления конечной продукции. Материалы должны быть чистыми, иметь однородный состав. Для повышения качества производится дополнительная обработка сырья для стекла.

Подготовка песка

Кварцевый песок – основной компонент, используемый для изготовления стекла. Он должен отвечать определенным стандартам:

  • не содержать вредоносных примесей;
  • иметь фракцию нужного размера;
  • не превышать допустимый уровень влажности.

Самый чистый песок, в котором практически отсутствуют оксиды железа и алюминия, залегает пластами между слоев осадочных пород. Его добывают открытым способом. В России есть множество карьеров, поставляющих песок для нужд стеклопромышленности.

Добыча этого сырьевого материала начинается с геологической разведки. После обнаружения месторождения песка проводят анализы для того чтобы определить его химический состав. Если уровень содержания примесей соответствует норме, то начинается добыча.

Часто рядом с карьерами строят специальные обогатительные фабрики. Если же завод, для которого предназначается песок, имеет полный цикл, то его доставляют прямо с места добычи без дополнительных манипуляций.

Обработка сырьевых материалов, в том числе и песка, начинается в цехе подготовки. Там производят очистку, просеивание, сушку. Все эти процессы называют обогащением.

Очистка

На качестве стекла сильно сказывается наличие железистых веществ в песке. При их высоком содержании ухудшается светопропускание, прочность, увеличивается количество дефектов.

Для удаления или уменьшения количества примесей в песке используют очистку. Есть четыре основных метода:

  • воздушное сепарирование;
  • флотационное обогащение;
  • флотооттирочный метод;
  • электромагнитное сепарирование.

Воздушный сепаратор помогает отсеять из песка мелкие фракции доломита, мела, известняка. Этот прибор состоит из двух конусов. При подаче в них материала производится запуск лопаток, угол наклона которых регулирует тонкость отсеиваемой фракции. При их вращении легкие примеси выводят через вытяжку, а песок, осевший в нижних частях конусов, отправляют на дальнейшую переработку.

Флотационный метод – самый популярный в стекольной промышленности. Он основан на способности некоторых материалов смачиваться в воде. В песке ими являются зерна кварца.

Сырье смешивают с водой и добавляют сульфатное мыло. Зерна кварца набирают влагу, вследствие чего остаются на дне, а несмачиваемые оксиды прилипают к пузырькам воздуха и попадают в пену, которая образовывается на поверхности воды.

Флотооттирочный метод является разновидностью флотационного. Помимо описанного в предыдущем абзаце процесса производится оттирка. Она основана на том, что кварц имеют большую прочность, чем оксид железа. Это приводит к тому, что при взаимном трении зерен песка пленка оксида разрушается.

Данный метод позволяет снизить процент содержания железа с 0,11 до 0,03 – 0,04%, то есть получить песок высшего сорта.

Чтобы удалить лишнюю влагу после флотации, производится отжим песка в специальных центрифугах или вакуум-фильтрах.

Электромагнитное сепарирование основано на способности разных материалов по-разному реагировать на воздействие магнитом. Оксиды железа притягиваются к магниту. Кварц же является полностью инертным к такому воздействию.

По специальному конвейеру песок направляют к электромагниту. Зерна кварца проходят мимо этого прибора и ссыпаются в специальный отсек. Частицы оксида же под воздействием магнита меняют свою траекторию движения и отсеиваются.

Сушка

Влажный песок плохо поддается переработке: он комкается, не пересыпается. Чтобы устранить эти недостатки, его сушат.

Кроме обезвоживания в центрифугах и вакуум-фильтрах производят сушку в специальных аппаратах.

Сушилка представляет собой барабан с полками для песка. При вращении происходит частичное удаление влаги. Кроме того, через барабан пропускают газ температурой 700-800ºС.

После этого песок просеивают. Это делают для того чтобы выровнять гранулометрический состав. Для просеивания песка используют сита-бураты с 81 отверстием на 1 см².

Очищенный и обезвоженный песок отправляют в цех подготовки шихты.

Подготовка известняка

Известняк и его аналоги (доломит, мел), которые служат источником кальция, поступают на стекольные заводы в виде крупных кусков. Для того чтобы этот материал был пригодным для производства его дробят, размалывают, сушат и просеивают.

Сначала известняк попадает в специальные щековые дробилки. Они посредством механического воздействия измельчают его до кусков размером 2-3 см.

Далее известняк, мел или доломит поступает в барабанную сушилку. Тут температура в два раза меньше, чем при подготовке песка. При сушке известняка она не должна превышать 450ºС, ведь при больших показателях начинается химическое разложение этого материала.

Далее источник кальция размалывают в аэробильных мельницах и просеивают в ситах 91 отв/см2.

Подготовка соды

Обработка для производства стекла соды заключается в ее просеивании и измельчении. Они осуществляются в ситах 64 отв/см² и аэробильных мельницах соответственно.

Предварительная обработка соды наименее трудозатратна, ведь она поступает на стекольные заводы уже подготовленной.

Если вместо соды используют сульфат натрия, то также производят сушку, ведь этот материал гигроскопичен и быстро набирает влагу.

Сушат сульфат в барабанах при температуре 600-700ºС, а дробят в специальных шаровых мельницах.

Подготовка стеклобоя

Стеклобой – отход производства. Его утилизация осуществляется прямо на промышленном объекте, где он и возник.

Стекольный бой добавляют в шихту для того чтобы облегчить ее плавку. Кроме того, этот материал существенно ускоряет процесс стекловарения и сокращает необходимое для производства количество дефицитных материалов, таких как сода.

Далее производят гранулирование. Стеклобой разогревают до 100ºС, после чего обдают холодной водой. Резкая смена температуры приводит к распаду вторсырья на гранулы.

Если на производственном объекте не хватает своего стеклобоя, то его закупают «на стороне». Привозное вторсырье имеет другой состав, нежели то, которое получают на заводах. Потому стеклобой стороннего происхождения тщательно проверяют на наличие примесей камня, металлов, песка.

Обычно в шихту добавляют 25-30% стеклобоя. Повышенное содержание вторсырья может ухудшить однородность стекломассы, что приведет к возникновению дефектов.

Технология переработки стекла постоянно совершенствуется, что позволяет получать более дешевую и экологически чистую продукцию.

Приготовление шихты

После первичной обработки песка, известняка и соды происходит подготовка шихты – однородной смеси всех компонентов стекла. В зависимости от количества используемых материалов она бывает трех-, четырех-, пятикомпонентной и т. д. В стеклопроизводстве чаще всего применяют пяти- и шестикомпонентную шихту.

Подготовка шихты к плавке осуществляется в четыре этапа:

  • расчет состава;
  • взвешивание отдельных компонентов;
  • смешивание;
  • контроль качества.

Чтобы получить стекло определенного химического состава, производят предварительные расчеты и подбор материалов. При этом учитывают улетучивание и разложение определенных элементов при варке.

Расчет обычно начинают вести с компонентов, содержащих большое количество стеклообразующих оксидов.

Замер компонентов осуществляется на специальных весах. Взвешивают каждый материал по отдельности, порциями по 50-150 кг.

Далее составляющие стекла объединяют в тарельчатом смесителе и отправляют в индукционные печи, где происходит варка.

Однородность шихты имеет огромное значение. Ее нарушение приведет к остановке всего производственного цикла.

Химический состав, зернистость и однородность шихты проверяют 2-3 раза в сутки. Контроль производится при помощи специальных щупов. Если результаты анализов сходны, то шихту признают пригодной для изготовления хрупкого материала.

Подготовка шихты для стекла – один из самых важных технологических процессов, который может существенно повлиять на качество выпускаемой продукции.

«Мир Стекла»

В Москве в ЦВК «Экспоцентр» пройдет тематическая экспозиция «Мир Стекла». Организаторы данного мероприятия приглашают всех заинтересованных людей посетить выставочный комплекс.

На «Мир Стекла» приедут передовые российские и мировые стеклопроизводители. Организаторы приложили все усилия, чтобы создать наиболее благоприятные условия для хорошего времяпрепровождения и заключения договоров о деловом сотрудничестве.


Читайте другие наши статьи:

Листовое стекло
Оборудование для формования листового стекла
Производство стекла