Производство стекла

Кроме сортировки и калибровки стеклянную тару испытывают на испытательной станции или в цеховой лаборатории. При испытании проверяют:

- термостойкость в пределах перепада температур, установленного государственным стандартом;

- сопротивление внутреннему давлению (с помощью гидравлического пресса);

- механическую прочность (раздавливание на рычажном прессе);

- распределение стекла в изделии (путем измерения специальными щупами толщины стенок и дна);

- качество отжига стеклянной тары (с помощью полярископа или поляриметра);

- массу;

- полную вместимость по массе или объему залитой воды.

Кроме того, проверяют  предельные диаметры горла, диаметр  корпуса, высоту изделий и наличие  перекоса, радиусы закруглений венчика  горла и корпуса, общий сдвиг  венчика горла относительно корпуса.

ОТК и испытательная  станция проверяют работу сортировщиков и калибровщиков, состояние калибров у калибровщиков, качество изделий, выпущенных машиной после полной смены форм, проводят контрольную разбраковку изделий с конвейера печи отжига.

Конструкции применяемых  автоматических контрольных устройств  позволяют контролировать основные размеры изделий: максимальный и минимальный внутренний и внешний диаметры горла, высоту изделия и его горловой части, толщину стенок и дна и др.

Компактная упаковка в пакеты-поддоны. Изделия (бутылки, банки) устанавливают плотно друг к другу, между горизонтальными рядами помещают картонные или пластмассовые прокладки. Высота укладки изделий на один поддон составляет 1,1-2 м. Высота укладки, а также размеры поддонов определяются характером транспортирующих средств, размерами складских помещений, видом отгрузки и т.д. Наиболее распространены поддоны размерами 1,2x0,8 м. На верхний ряд изделий кладут жесткую крышку, после установки верхней крышки на пакет надевают рукав из термоусадочной полиэтиленовой пленки. Нижнюю часть рукава по всему периметру жестко крепят к деревянному поддону, а верхнюю часть обрезают с небольшим припуском, чтобы полностью закрепить изделия сверху. Образованный таким образом пакет помешают на 3 минуты в печь. Полиэтилен при этом сжимается, образуя жесткий пакет.

Пакеты-поддоны с помощью  автопогрузчиков вывозят на склады готовой продукции или грузят в транспортирующие средства.

 

4. Расчет состава  сырьевой смеси. Расчет материального  баланса

4.1 Расчет состава  сырьевой смеси

 

Рассчитать состав шихты  для варки тарного стекла следующего химического состава (в мас. %): SiO₂ - 72,5; Al₂O₃ - 1,5; CaO - 8,5; MgO - 3,5; Na₂O - 14,0.

Химический состав сырьевых материалов, применяемых для ввода  в состав шихты оксидов, приведен в Таблице 1.

 

Таблица 1. - Химический состав сырьевых материалов

Сырьевые материалы		Содержание в %						п.п.п. в %
		SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O
Песок	X	98,95	0,64	0,13	0,58	-	-	0,11
Сода	T	-	-	-	-	-	57,2	42,8
Мел	Q	1,47	-	0,6	53,9	-	-	43,9
Доломит	Y	3,2	2,57	0,57	27,06	19,62	-	47,77
Глинозем	Z	0,4	97,9	0,05	0,35	-	-	1,29

 

Чтобы определить необходимое  количество каждого материала в  составе шихты, составляют расчетные  уравнения, количество которых обычно равно числу оксидов в стекле. Для этого вводят обозначения: количество песка - X, доломита - Y, глинозема - Z, соды - T, мела - Q.₂ вводят в стекло с песком, причем на 100 весовых частей стекломассы с песком будет введено 0,9895*X SiO₂. Кроме того, SiO₂ будет введен в шихту с мелом (0,0147*Q), доломитом (0,032*Y) и глиноземом (0,064*Z). В 100 весовых частях стекломассы должно быть 72,5 весовой части SiO₂. Уравнение для SiO₂ имеет вид:

 

,5 = 0,9895 * X + 0,0147 * Q + 0,032 * Y + 0,004 * Z.

 

Аналогичные уравнения составляем и для других оксидов стекла:

для CaO:

 

8,5 = 0,539*Q + 0,2706*Y + 0,0058*X + 0,0035*Z;

 

для Al₂O₃:

 

1,5 = 0,979*Z + 0,0257*Y +0,0064*X;

 

для MgO:

 

3,5 = 0,1962*Y;

 

для Na₂O:

 

= 0,572*T.

 

Решая эти уравнения, находим значения неизвестных:

X = 72,49; Y = 17,84; Z = 0,59; T = 24,47; Q = 6,03.

В процессе варки улетучивается 3,2% соды, поэтому количество ее нужно соответственно увеличить: 24,47· 1,032 = 25,25 весовых частей.

В состав шихты на 100 весовых  частей стекломассы необходимо ввести:

песка 72,49

доломита 17,84

глинозема 0,59

соды 25,25

мела 6,03

Итого 122,2.

Определяем количество оксидов, вводимых в стекломассу (в %):

 

с песком:	с глиноземом:
SiO2 = (72,49·98,95) /100 = 71,73;	SiO2 = (0,59·0,4) /100 = 0,002
Al2O3 = (72,49·0,64) /100 =0,46	Al2O3 = (0,59·97,9) /100 = 0,577
Fe2O3 = (72,49·0,13) /100 =0,094	Fe2O3 = (0,59·0,05) /100 = 0,003
CaO = (72,49·0,58) /100 =0,42	CaO = (0,59·0,35) /100 = 0,002
с доломитом:	с мелом:
SiO2 = (17,84·3,2) /100 =0,57	SiO2 = (6,03·1,47) /100 = 0,088
Al2O3 = (17,84·2,57) /100 =0,46	Fe2O3 = (6,03·0,6) /100 = 0,036
Fe2O3 = (17,84·0,57) /100 =0,10	CaO = (6,03·53,9) /100 = 3,25
CaO = (17,84·27,06) /100 = 4,83	с содой:
MgO = (17,84·19,62) /100 = 3,50	Na2O = (25,25·57,2) /100 = 14,44

 

Окончательные составы  шихты и стекла приведены в  Таблице 2.

 

Таблица 2. - Состав шихты

Сырьевые материалы	Кол-во матер. шихте, весовых частей	Содержание %
		SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Песок	72,49	71,73	0,46	0,094	0,42	-	-	-
Доломит	17,84	0,57	0,46	0,10	4,83	3,50	-	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Глинозем	0,59	0,002	0,577	0,003	0,002	-	-	-
Сода	25,25	-	-	-	-	-	14,44	-
Мел	6,03	0,088	-	0,036	3,25	-	-	-
ИТОГО:	122,2	72,39	1,49	0,233	8,50	3,5	14,44	100,56
Состав стекла, приведенный  к 100%	-	71,98	1,49	0,23	8,45	3,48	14,35	100
Заданный состав стекла	-	72,5	1,5	-	8,5	3,5	14	-
Отклонение в содержании оксидов	-	0,52	0,01	-	0,05	0,1	0,35	-

 

Количество полученного  стекла определяют из соотношения:

,2 весовых частей шихты  - 100 весовых частей стекла

весовых частей шихты - х весовых частей стекла;

х = 100 / 100 / 122,2 = 81,83%.

Потери при стеклообразовании составляют 100 - 81,83 = 18,16%.

 

4.2 Материальный баланс

 

Годовое количество требуемой  влажной шихты: 51 068 т;

Годовое количество требуемой  сухой шихты: 48 636 т;

Годовое количество воды, содержащееся в шихте: 2 432 т;

 

Таблица 3. - Теоретический расход абсолютно сухих материалов на 100 кг стекломассы. Влажность компонентов и потери при хранении и обработке

Компонент	Расход абсолютно сухих  материалов на 100 кг стекломассы, кг	Влажность до обработки, %	Влажность после подсушивания, %	Потери при хранении и обработке, %
Песок Доломит Глинозем Сода Мел	72,49 17,84 0,59 25,25 6,09	5,0 6,0 1,0 1,5 12,0	1,0 1,0 1,0 1,5 3,0	7,0 6,0 1,0 2,0 6,0
Всего	122,26

 

Одинаковая влажность  до и после подсушивания свидетельствует  о том, что компонент не подвергается сушке и должен храниться в силосах или в надвесовых бункерах.

.2.1 Расчет материального  баланса дозировочно-смесительного  отделения

1. Определение  теоретического годового расхода  сырьевых компонентов (сухих):

Песок: т;

Доломит: т;

Глинозем: т;

Сода: т;

Мел: т;

Всего: 48 636 т

2. Определим годовой расход сырьевых компонентов с влажностью, с которой они приходят в дозировочное отделение, т.е. после подсушивания:

Песок: т;

Доломит: т;

Глинозем: т;

Сода: т;

Мел: т;

3. Определим  количество воды увлажнения которую  надо добавить, чтобы получить  шихту влажностью 4,0%:

Очевидно:

Вода увлажнения = (Вода в конечной шихте) минус (вода, которую  уже содержала шихта после  подсушивания)

Вода, содержащаяся в шихте после подсушивания равна сумме воды в отдельных ее компонентах.

Песок: Вода увлажнения = 29128,4 - 28837,1 = 291,3 т;

Доломит: Вода увлажнения = 7168,6 - 7096,9 = 71,7 т;

Глинозем: Вода увлажнения = 237,1 - 234,7 = 2,4 т;

Сода: Вода увлажнения = 10197,5 - 10044,6 = 152,9 т;

Мел: Вода увлажнения = 2497,6 - 2422,7 = 74,9 т;

Итого: Вода увлажнения = 291,3+71,7+2,4+152,9+74,9 = 593,2 т;

Вода увлажнения: 2432 - 593,2 = 1838,8 т

4. На  основании полученных данных  составляем годовой материальный баланс дозировочно-смесительного отделения:

 

Таблица 4. - Годовой материальный баланс дозировочно-смесительного  отделения

Приход	Влажность, %	Количество, т	Расход	Количество, т
Песок Доломит Глинозем Сода Мел Вода увлажнения	1,0 1,0 1,5 1,5 3,0	29128,4 7168,6 237,1 10197,5 2497,6 1838,8	Шихта с влажностью  4%	51 068
Всего		51 068

4.2.2 Расчет  материального баланса отделения  подсушивания

Переходим к расчету  материального баланса отделения  обработки материалов. Если нет заводских  данных по потерям при хранении и обработке материалов, воспользуемся справочными данными, где эти потери даны суммарно, разбив их примерно в соотношении ј.

 

Таблица 5. - Потери материалов при хранении и обработки

Компонент	Потери при хранении и обработке, %	Из них потери
		При хранении на складе, % (0,2)	При обработке, % (0,8)
Песок Доломит Глинозем Сода Мел	7 6 1 2 6	1,4 1,2 0,2 0,4 1,2	5,6 4,8 0,8 1,6 4,8

 

1. Определим  требуемое годовое количество  материалов, которое должно приходить  на обработку, в состоянии складской  влажности, то есть влажности до обработки:

Песок: т;

Доломит:

Глинозем: Не сушится

Сода: Не сушится

Мел: т;

2. Определим  количество воды, которое испарится  из материалов при сушке:

Песок: 31007,6 - 29128,4 = 1879,2 т;

Доломит: 7549,9 - 7168,6 = 381,3 т;

Мел: 2577,3 - 2497,6 = 79,7 т;

Всего: 1879,2 + 381,3 + 79,7 = 2340,2 т.

3. Определим  требуемое годовое количество  материалов, которое должно приходить  на обработку с учетом потерь  на обработку:

Песок: т;

Доломит: т;

Глинозем: т;

Сода: т;

Мел: т;

4. Потери  материалов при обработке:

Песок: 32639,6 - 31007,6 = 1632 т;

Доломит: 8031,8 - 7549,9 = 481,9 т;

Глинозем: 239,5 - 237,1 = 2,4 т;

Сода: 10352,8 - 10197,5 = 155,3 т;

Мел: 2928,75 - 2577,3 = 351,4 т;

Всего: 1632 + 481,9 + 2,4 + 155,3 + 351,4 = 2623,0 т.

5. На  основании полученных данных  составляем материальный баланс  отделения обработки:

 

Таблица 6. - Материальный баланс отделения обработки материалов

Приход	Влажность	Количество, т	Расход	Влажность	Кол-во, т
Песок Доломит Глинозем Сода Мел	5,0 6,0 1,0 1,5 12,0	32 639,6 8 031,8 239,5 10 352,8 2 928,7	Песок Доломит Глинозем Сода Мел Вода испаренная Потери при обработке	1,0 1,0 1,5 1,5 3,0	29 128,4 7 168,6 237,1 10 197,5 2 497,6 2 340,2  2 623,0
Всего		54 192,4			54 192,4

4.2.3 Расчет  материального баланса склада  сырья

1. Определим  количество материалов складской  влажности (до обработки), приходящих на склад, с учетом потерь при хранении:

Песок: т;

Доломит: т;

Глинозем: т;

Сода: т;

Мел: т;

Потери материалов при  хранении:

Песок: 33103 - 32639,6 = 463,4 т;

Доломит: 8129,3 - 8031,8 = 97,5 т;

Глинозем: 240 - 239,5 = 0,5 т;

Сода: 10394,4 - 10352,8 = 41,6 т;

Мел: 2964,3 - 2928,7 = 35,6 т;

Сумма потерь: 638,6 т

2. Годовой  материальный баланс склада сырья:

 

Таблица 7. - Годовой материальный баланс склада сырья

Приход	Влажность, %	Количество, т	Расход	Влажность, %	Кол-во, т
Песок Доломит Глинозем Сода Мел	5,0 6,0 1,0 1,5 12,0	33103 8129,3 240 10394,4 2964,3	Песок Долмит Глинозем Сода Мел Потери сырья	1,0 1,0 1,5 1,5 3,0	32639,6 8031,8 239,5 10352,8 2928,7 638,6
Всего		54831,0			54831,0