Песок для производства стекла

Подготовленный песок для производства стекла, имеющий качественные характеристики, оптимальный фракционный состав сырья и заготовок и минимальное содержание влаги, способствует сокращению затрат энергетических ресурсов.

Подготовительные этапы относительно силикатного сырья представлены:

• измельчением;
• рассеванием;
• термической обработкой щелочью или натриевой солью с водой.

Песок для производства стекла сначала подвергается тепловому воздействию при барометрическом показателе 0,25-5 мегапаскалей и 30-90 градусов Цельсия. Затем температура рабочей среды поднимается до 500 и выше градусов Цельсия на время 60-90 минут при условии внесения концентрированного аммиачного раствора.

На выходе получают порошок, включающий зерна кварцевого песка в оболочках из силикатной натриевой соли. С помощью вибрационного сита сухую фазу отделяют от жидкой. Влажный песок высушивают при температуре 600-800 градусов Цельсия.

Аппаратное обеспечение технологического процесса выделения чистого кварцевого песка может быть представлено стандартной производственной оснасткой для выпуска соды.

Свойства песка для производства стекла

Белые кварцевые пески не содержат примесей, поэтому считаются наиболее качественными сортами сырья для стекольной промышленности.

Чистые производные кремнезема не нуждаются в дополнительных химических обработках перед применением в строительных процессах, реализации дизайнерских проектов. Формовочный кварцевый песок имеет мелкозернистую текстуру и в отличие от белого материала применяется для изготовления сосудов для литья.

На территории Российской Федерации месторождения кварцевого природного материала для стекольной индустрии сосредоточены в самых масштабных объемах в Томском и Ульяновском регионах по 286 миллионов и 1734 тысяч тонн соответственно.

Искусственным образом полученный кварцевый песок для производства стекла проходит стадии:

• измельчения;
• рассеивания;
• гомогенизации.

В результате удается добыть однородную, свободную от примесей, качественную фракцию молочно-белого оттенка исходного сырья стекольной шихты. Такой кварцевый песок применяется для художественного матирования стекол, производства бетонных конструкций.

Песок для свинцового хрусталя

Хрусталь свинцовый изготавливают из песков высших сортов и марок от 0BC до 10В, посуду бесцветную стекольную из материала 15В, окрашенную – из песка марки 20В. При условии превышения примесей заданных норм основной материал подвергают обогащению.

Размеры фракций песка и их соотношения в значительной степени влияют на количество времени, расходующееся на варочные процессы.

Для изготовления сортовой посуды используются материалы, в которых размеры 85% зерен находятся в диапазоне 0,1-0,5 миллиметров.

Смешивание кварцевого песка с оксидами алюминия способствует снижению термического коэффициента расширения стекла, повышению его химической стойкости, механической прочности и тугоплавкости.

Однако для того, чтобы варочные и осветляющие процессы не замедлялись, оксидов алюминия в песке шихты не должно быть больше 2%.

Особенности кварцевого песка для производства стекла

Кварцевый песок – одна из разновидностей широкого спектра минеральных зернистых материалов на основе оксида кремния. Фракционность 0.1-6мм. Основные виды примесей в породе – глинистые карбонаты, оксиды железа и полевые шпаты. Для изготовления стекла используют чистый кремнезем (SiO2) без дополнительных инертных элементов – 99,6-99-7%.

В производстве применяют как природный материал, добываемый механическим способом, так и дробленый из чистого кварца. Самым чистым считается речной песок. После добычи сырье отправляют на обогащение – промывку и химическую фильтрацию.

Причины популярности кварцевого песка:

• мономинеральность, обеспечивающая после переработки изделия с высоким коэффициентом светопроницаемости;


• грязеемкость – расстояние между песчинками, обуславливает легкость и эффективность фильтрации;


• устойчивость к механическим и химическим повреждениям, мелкодисперсный материал соответствует по своим свойствам кристаллам кварца: истираемость – 0.1, дробимость – 0.3, твердость по шкале Мооса – 7.

Основные направления применения силикатного песка:

• фильтрация воды;
• изготовление стекла;
• пескоструй;
• наливные полы;
• литейная промышленность – изготовление форм;
• спортивные и дорожные покрытия.

Кварцевый песок для производства стекла подбирают максимально чистый – даже в низкосортных марках допустимая доля примесей составляет 1% на глинистые взвеси и 1% на оксид железа. Материал обязательно просушивают до 0.5% влагосодержания.

Кварцевое стекло – основа для оконных систем, медицинского, лабораторного и электротехнического производных материалов.

Технологии обогащения и переработки кварцевых песков

Две главных особенности создания кварцевого стекла – высокие требования к чистоте породы (обязательное проведение процедур обогащения: обработка на вибростолах, гидравлическая классификация и вакуумное обезвоживание, допустимое включение оксидов железа 0.02%) и использование сверхвысоких температур.

Технология основана на плавке минерального песка в электропечах, оборудованных нагревателями из угля или графита, при температуре до 2 000^оС.

После достижения однородности (требуется 60 – 270 минут), материал остужают на 350-450^оС и запускают процесс формовки, который может происходить как непосредственно в печи (для емкостей), так и далее на специализированном оборудовании.

Следующий этап производства – отжиг для закалки и механическая обработка – резка, шлифовка, полировка.

Все работы производятся на специализированных станках с алмазными резцами и дисками. Описанные выше особенности характерны для производства матового стекла с пониженной светопроницаемостью. Полностью прозрачный продукт еще более требователен к сырью.

Гранулированный кварц и горный хрусталь могут разбавляться всего одной тысячной долей примесей. Наплавка производится в индукционных, газовых или вакуум-компрессионных печах.

Последний вариант наиболее распространен в промышленности, т.к. позволяет эффективно удалить из состава пузыри воздуха и обеспечивает дополнительное уплотнение материала за счет обязательной выдержки под атмосферным давлением.

Газовый метод необходим для производства чистой оптики и лабораторной посуды. В обоих случаях конечный результат – блок кварцевого стекла массой до 25 кг. Виды последующей обработки до получения конечного изделия – моллирование, прессовка, механическое воздействие.

Способы обработки стекольного песка

Стекольные пески являются основным сырьем для шихты. Как и другие материалы, они предварительно подготавливаются к смешиванию и плавлению.

Однако песок требует наиболее сложной и длительной обработки. Для этого может применяться до 6 различных методов очистки, которые позволят не только очистить его от пыли и грязи, но и от различных примесей.

Стекольный песок используется при изготовлении всех разновидностей стекла и всегда проходит тщательную очистку.

Для начала стекольный песок промывается. Это позволяет очистить его от пыли и глины после того, как его достали из карьера. Для этого используются специальные гидромеханические классификаторы и конусы, а также иные установки, в которых он может быть промыт в потоке воды.

Следующий этап – удаление окиси металлов и различных примесей.

Для этого могут использоваться различные способы обработки стекольного песка:

1. Химическое обезжелезивание. Этот метод предусматривает воздействие на песок специальных химических реагентов. Этот метод является достаточно дорогостоящим и трудным, поэтому используется только там, где необходимо достичь высокой чистоты сырья. К примеру, при изготовлении оптического стекла.


2. Оттирка. Производит очищение зерен песка от пленки гидроокислов железа с помощью их трения друг об друга. Этот процесс происходит в водной среде с помощью специальных мешалок и контактных чанов. При этом песочная масса интенсивно перемешивается. После завершения процесса оттирки необходимо провести дополнительную промывку сырья с использованием кальцинированной соды.


3. Флотация. Этот метод позволяет произвести очистку стекольного песка от примесей глинистых и железосодержащих, которые имеют низкую плотность. Кроме того, он подходит для удаления из сырья тяжелых минералов. Для этого используются флотационные установки, состоящие из ряда специальных камер, через которые проходит песочная пульпа. На первом этапе она интенсивно перемешивается и насыщается воздухом. После этого к пульпе добавляются пенообразователи, которые повышают устойчивость образованных пузырьков, а также органические реагенты для флотации – они снижают смачиваемость удаляемых примесей и способствуют их удалению из песка. С помощью пузырьков воздуха, они поднимаются на поверхность воды, образуя пену, которая непрерывно удаляется гребками. Остальная пульпа переносится в следующую камеру, где очистка продолжается.


4. Флотооттирка. Представляет собой комбинацию трех методов очистки: флотации, оттирки и промывки. При этом сырье очищается от тяжелых минералов, глинистых примесей и гидроокислов железа, плёнкой покрывающих зерна песка. Этот метод позволяет снизить содержание железа на более чем 60%. Благодаря высокой эффективности она получила широкое распространение в стекольной промышленности.


5. Магнитная сепарация. Этот метод используется для очистки песка от минералов со слабыми и сильными магнитными свойствами. Данная технология предусматривает использование специальных сепараторов. В них создается определенное магнитное поле, напряженность которого выбирается исходя из свойств железосодержащих примесей. Этот метод часто используется в сочетании с другими для обеспечения лучшего эффекта.

Технологии добычи стекольного песка на выставке

После завершения обработки стекольный песок сушится и просеивается. Для этого также используется специальное оборудование, которое позволяет производить эту работу качественно и быстро.

Более подробно о способах очистки и обработки песка можно узнать на отраслевой выставке «Мир стекла», которая пройдет в ЦВК «Экспоцентр».

На этом мероприятии освещаются наиболее эффективные и современные технологии и методы, которые применяются в стекольной промышленности.

Также будут представлены инновационные разработки и новое оборудование от ведущих отечественных и иностранных производителей.

Больше об особенностях песка при производстве стекла также можно узнать на ежегодной выставке «Мир стекла».