Получение стекловолокна

Выгрузка сыпучих и кусковых грузов из полувагонов производится самотеком через открытые люки в  приямки, расположенные по обе стороны  железнодорожного тупика. Смерзшиеся навалочные грузы рыхлят с помощью  пневмоотбойного молотка.

Для выгрузки затаренных грузов применяют  электропогрузчик и мостовой электрический  кран. На предприятии сырьевые материалы, которые в дальнейшем поступают  на обработку, проверяют в лаборатории.

Обработка сырьевых материалов осуществляется по линейной схеме в автоматическом режиме и состоит из следующих  технологических линий: подготовки эрклеза, кварцевого песка, доломита, известняка, глинозема, борной кислоты, плавикового  шпата, сульфата натрия, натрия азотнокислого  и соды кальцинированной.

1.2 Приготовление шихты

Сырьевые материалы, применяемые  для производства стеклянного волокна, делятся на основные и вспомогательные. К основным относятся материалы, посредством которых в стекло вводятся оксиды, образующие стекло, а  к вспомогательным — материалы, способствующие улучшению процесса варки стекла и его качества.

К основным материалам относятся: кварцевый песок, борная кислота, глинозем, каолин, доломит, известняк или мел, карбонат натрия.

Кварцевый песок служит для введения в стекло оксида кремния SiO₂. Чистый кварцевый песок (98 — 99,5% SiO₂) постоянного состава с небольшими примесями железа встречается в природе достаточно редко. Важным показателем качества кварцевых песков является их гранулометрический состав. Оптимальными являются зерна размером 0,2 — 0,3 мм.

Борная кислота — исходный материал для введения в стекло борного  ангидрида B₂O₃. Содержание борного ангидрида в химически чистой борной кислоте, применяемой для варки стекла, 56,45%, а 43,55% составляет вода; содержание примесей в ней незначительно.

Глинозем является материалом, посредством  которого в стекло вводится оксид  алюминия Al₂O₃. Он представляет собой белый порошок, содержащий 98,5 - 99,5% основного вещества; примеси составляют от 0,5 до 1,5%. Основной недостаток глинозема — медленное растворение при варке стекла. Каолин служит для введения в стекло оксида алюминия Al₂O₃ и оксида кремния SO₂. Состоит из минерала каолинита Al₂O₃·2SO₂·2H₂O, содержащего 39,5% Al₂O₃, 46,60% SiO₂ и 13,9% H₂O. Он должен содержать минимальное количество оксидов железа и иметь постоянный химический состав. Доломит используют для введения в стекло оксида магния MgO и оксида кальция CaO. По химическому составу представляет собой двойной карбонат кальция и магния CaCO₃·MgCO₃, содержащий 30,5% CaO и 21,9% MgO; примесями являются оксид кремния, оксид железа, алюминия. Для производства стекловолокна используют доломит, содержащий не более 0,2% Fe₂O₃. Известняком или мелом вводят в стекло оксид кальция CaO. В своем составе содержат карбонат кальция CaCO₃ (СaO — 56%, CO₂ — 44%). Основные примеси в известняке: карбонат магния, алюмосиликаты, свободный кремнезем в виде кварца и оксиды железа. Карбона кальция (сода) служит для введения в стекло оксида натрия Na₂O. Различают соду природную и искусственную. Природная сода содержит до 15% примесей в виде сульфата натрия Na₂SO₄, хлорида натрия NaCl и нерастворимого остатка. Сода, полученная искусственно, содержит только NaCl (до 0,5%), ее в основном и применяют на производстве. Влажность соды 2 — 5%.

К вспомогательным материалам относятся: осветлители, ускорители варки.

Осветлители добавляют к шихте  для улучшения условий выделения  из стекломассы газовых пузырей, а также уменьшения количества растворимых  в стекле газов. В качестве осветлителей используется сульфат натрия Na₂SO₄. Представляет собой белый порошок, склонный к комкованию. Он содержит от 98 до 99 % основного вещества и примеси: 0,03 — 0,5% NaCl и 0,02 — 1,6% MgSO₄. В шихту вводится в количестве, соответствующем в стекле 0,4 — 0,5% Na₂O. Ускорители варки — вещества, которые интенсифицируют процессы при варке стекла, сокращают продолжительность варки стекла и улучшают его качество.

Как ускоритель варки используют плавиковый шпат (флюорит) CaF₂. Он содержит в зависимости от марки от 70 до 97% CaF₂. В производстве стекловолокна применяется плавиковый шпат марки не ниже Ф-92, содержащий не менее 92% CaF₂. В шихту добавляют CaF₂ в количестве, соответствующем содержанию в стекле от 0,7 до 2,0% CaO. Фтор летуч и в стекле его остаетст я о0,2 до 0,5%.

В производстве кремнеземного волокна  в качестве ускорителя варки используют нитрат натрия (натриевую селитру) NaNO₃. Количество натриевой селитры, добавляемой в шихту, соответствует содержанию в стекле 0,5 — 0,8% оксида натрия. Все материалы, поступающие на завод, контролируются заводской лабораторией. При не соответствии материалов установленным техническим требованиям (ГОСТ, техническим условиям) использование их в производстве не допускается.

Все обработанные сырьевые материалы  проверяют на максимальный размер зерен. Это необходимо для того, чтобы  исключить попадание в шихту  зерен крупных фракций материала  в случае разрыва сеток сита. В  соответствии с таблицей 2 перечислены основные требования к составу сырьевых материалов, используемых в производстве стекловолокна.

Шихту смешивают в смесителях различных типов. Производительность смесителей различных типов составляет от 1 до 25 т/ч. Приготовленную в смесителе шихту высыпают в кюбеля или транспортируют в бункер для хранения. При транспортировке нельзя допускать пересыпания шихты с большой высоты, подвергать вибрации емкости с шихтой. Гранулометрический состав шихты проверяют просевом через контрольное сито №1. В таблице 2 представлены характеристики исходного сырья.

Таблица 2 — Характеристика исходных сырьевых материалов

Продолжение таблицы 2

Продолжение таблицы 2

Продолжение таблицы 2

1.3 Ассортимент  производимой продукции

1.3.1 Типы стекол и стеклянных волокон

При разработке составов стекол учитываются  требования к эксплуатационным характеристикам  волокна, определяемым его назначением, и технологическим свойством, обеспечивающим процесс производства. В связи  с этим синтез стекол осуществляется в разнообразных системах, позволяющих  получить в волокне качественно  различающиеся свойства.

Стекло А (нейтральное) относится к натрий-кальций силикатному стеклу. Этот состав характеризуется малой химической стойкостью к воде и щелочным средам и низкой прочностью. Его используют как наполнитель для стеклопластиков, когда к ним не предъявляются специальные требования.

Стекло  Е (электроизоляционное) применяется для изготовления конструк-ционных, электроизоляционных, радиотехнических материалов, обладающих большой тепло- и влагостойкостью, используется  так называемое бесщелочное стекло Е. Стекло типа Е — кальций алюмоборосиликатное, содержащее менее 1% R₂O. Наличие в сырьевых материалах оксида железа оказывает значительное влияние на стабильность волокнообразования, поскольку ионы железа повышают скорость инфракрасного излучения расплава, и скорость теплоотдачи при выходе стекла из фильеры стеклоплавильного сосуда возрастает. Стекла типа Е содержат до 10 % борного ангидрита.