Технология изготовления листового стекла

В процессе варки стекло, окрашиваемое медью, селеном, золотом и серебром, бесцветно. Лишь при температуре меньшей, чем температура выработки, когда стекло становится более вязким, начинается укрупнение частичек красителя и выделение их в виде коллоида, при этом стекло постепенно изменяет свой цвет.

Глушители

Глушение стекла, или  окраска его в молочно-белый  цвет, достигается путем распределения в стекле мельчайших частичек веществ, вызывающих рассеяние света.

Для получения молочных, глухих, стекол применяют фосфорнокислые соли (особенно соли аммония и кальция), соединения фтора (криолит, плавиковый шпат, кремнефтористый натрий), окись олова, тальк и др. С помощью этих веществ можно получить как слабо молочные, лишь слегка мутноватые (опалесцирующие), так и совершенно белые стекла.

Обесцвечиватели

Загрязнение сырьевых материалов окислами железа вызывает появление в стекле желтоватого или зеленоватого оттенка. Для обесцвечивания стекла применяют различные вещества: окись и закись никеля, селен элементарный, селенистокислый натрий, закись и окись кобальта и соединения марганца, главным образом двуокись марганца (пиролюзит).

Обесцвечивание заключается в придании стеклу очень слабой окраски каким-либо красителем так, чтобы совокупность окраски от окислов железа и от введенного красителя в результате дала бесцветное стекло.

Осветлители

Для осветления стекломассы, т. е. Получения стекла без газовых включений (пузырей), в шихту или в стекломассу (расплав) вводят вещества, способствующие удалению из нее этих включений: трехокись мышьяка, селитру и иногда аммонийные соли.

Ускорители

Большое значение для  ускорения варки стекла имеют  так называемые ускорители, введение которых в шихту в небольшом количестве значительно повышает производительность ванных печей.

Ускорителями варки  стекла являются соединения фтора, бора, хлора, фосфора и аммонийные соли.

1.3 Характеристика технологии  производства продукции

В 60-х годах во многих странах началась разработка технологического процесса производства листового стекла на основе нового способа формования с применением ванны с расплавленным металлом для огневой полировки поверхности стекла.

Листовое стекло, производимое способом термического формования на расплаве олова, характеризуется стабильной толщиной, исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Такой способ позволяет еще на стадии производства придавать стеклу необходимые свойства. Также при  термическом формовании значительно повышается производительность установок при одновременном снижении затрат на выработку стекла.

Этот способ включает следующие основные процессы:

• Обработка сырьевых материалов
• Приготовление шихты
• Варка стекла в стекловаренной печи
• Формование листового стекла на расплаве олова
• Отжиг в печи отжига
• Концевые операции, которые включают раскрой на заданные форматы, нанесение прокладочных материалов, упаковку и отгрузку.

Подготовка материалов и их хранение

Вводимые в шихту  сырьевые материалы требуют предварительной  обработки. Характер обработки сырья неодинаков зависит от его природы и назначения. В основном подготовка сырья сводится к обогащению песка, а также к сушке, измельчению и просеиванию материалов.

6. Обогащение песка.

В настоящее время  техника обогащения песка достигла высокого уровня; имеются разнообразные способы удаления железосодержащих примесей из песка. К ним относятся: отмучивание, промывка, отсеивание, отвеивание, магнитная сепарация, флотация, электросепарация, химическая обработка.

Магнитная сепарация, как  способ обезжелезивания, применяется для песков, в которых примеси железа находятся в виде минералов, обладающих магнитными свойствами (магнетит, титано-магнетит и др.).

Промывка песка применяется для обогащения песков, загрязненных преимущественно ожелезненными глинистыми примесями.

В процессе промывки песков водой вместе с глинистыми примесями удаляются не только окислы железа, но также и глинозем.

К химическим способам обогащения песка относится его обработка различными химическими реагентами. При этом нерастворимые окисные соединения железа, содержащиеся в песке, могут быть переведены в растворимые — закисные, которые легко удаляются из песка его промыванием, или в соединения, способные улетучиваться из песка при его нагревании.

Обработка песка различными растворителями применяется для  обогащения песков, в которых соединения железа находятся в виде пленки из лимонита (2Fe₂O₃^. ЗН₂О), плотно обволакивающей кварцевые зерна.

Среди железосодержащих примесей в песках большое распространение имеет пленка, обволакивающая кварцевые зерна (песчинки) и состоящая главным образом из гидроокислов железа. Исходя из того, что твердость железистой пленки меньше твердости кварца, возможно удаление такой пленки методом, основанным на взаимном трении частиц песка друг о друга, т. е. Путем оттирки.

Данный способ обогащения песков предполагает обязательную последующую после оттирки промывку песка водой, так как частицы пленки при оттирке превращаются в шлам, подлежащий удалению. Для повышения эффективности процесса оттирки песка полезно применять добавку понизителей твердости в виде кальцинированной соды.

Наибольшее распространение  получил флотооттирочный метод  обогащения песков, предусматривающий проведение последовательно трех процессов обогащения песка: флотацию, оттирку пленки и промывку. Таким образом, при флотооттирочном методе удаляются три группы примесей — тяжелые минералы, пленки гидроокислов железа и глинистые частицы.

2. Сушка материалов.

В производстве стекла сушке  подвергают главным образом песок, мел, известняк, доломит, а иногда сульфат. Песок сушат, если содержание влаги в нем превышает 4%. Если из песка не удалить излишнюю влагу, то он слипается, сбивается в комки, дает неравномерно перемешанную шихту и недоброкачественное стекло с пороками (с неразварившимися песчинками, камешками и т. п.).

Сушат указанные материалы  на стекольных заводах в сушилках разнообразных конструкций — периодического и непрерывного действия, отапливаемых газом, жидким и твердым топливом.

При сушке песка выполняется  еще обогатительная функция, так как вместе с песчаной пылью уносится много глинистой пыли, которая является главным носителем окислов железа.

3. Измельчение материалов.

Мел, известняк, доломит и некоторые другие материалы, как правило, прибывают на стекольные заводы в виде крупных кусков. Первой операцией обработки таких материалов является их дробление. Раздробленный материал поступает в сушку и лишь затем на помол в порошок (окончательное измельчание), так как влажный материал, особенно мел, невозможно размолоть ни в каком аппарате. Будучи же грубо раздробленными, указанные материалы легко высушиваются не только в периодически работающих печах, но и в непрерывно действующих сушильных барабанах.

Для окончательного измельчения  твердых материалов на стекольных заводах применяют различные аппараты — бегуны, молотковые и вальцовые дробилки, дезинтеграторы, аэробильные мельницы, шаровые мельницы, а также вибрационные мельницы.

4. Просеивание материалов.

Измельченный материал, красящие вещества и обесцвечиватели  просеивают с целью удаления из него крупных неразмолотых частиц.

На современных заводах  просеивание ведется механическим способом, для чего применяют разные аппараты. Наиболее совершенными из них являются сита-бураты и вибрационные сита. Вибрационное сито имеет ряд преимуществ перед буратным ситом: большая производительность, малый расход энергии, небольшие габариты и высокое качество просева.

5. Подготовка стекольного  боя.

Бой стекла сортируют, собирают в отдельные, предназначенные для каждого сорта стекла закрытые хранилища. При сортировке боя из него удаляют куски стекла, содержащие железистые частицы, в частности окалину и прочие посторонние примеси. Кроме того, бой разделяют по величине кусков на крупный и мелкий. Наиболее крупные куски, неудобные для загрузки в печь и трудно развариваемые, должны быть измельчены. На крупных механизированных заводах стекольный бой, кроме того, промывают водой.

Приготовление стекольной шихты

Приготовление шихты  для варки стекла сводится к получению  однородной смеси сырьевых материалов, взятых в строго определенном соотношении. Практически для этого необходимо произвести расчет состава шихты, отвешивание отдельных ее компонентов, их смешивание и транспортирование готовой шихты к бункерам для хранения или непосредственно в печь.

Решающим фактором, влияющим на процесс стеклообразования, является размер зерен материалов шихты. Материалы стекольной шихты необходимо измельчать так, чтобы получать зерна одинакового размера для каждого вида сырья, ибо использование зерен различной крупности вызывает образование пороков в стекле.

Зерна материалов неправильной формы несколько предпочтительней, чем округленные, окатанные, так как в первом случае достигается лучшее взаимное сцепление частиц, что увеличивает плотность шихты и способствует сохранению ее однородности; окатанные зерна легче выпадают из шихты, что нарушает ее однородность.

Большое влияние на механическую однородность шихты оказывает также влажность материала. По исследованиям И. И. Китайгородского сухой песок, не содержащий влаги, неблагоприятно влияет на механическую однородность шихты. Влага способствует обволакиванию зерен кварцевого песка частицами других материалов шихты (соды, сульфата, поташа и т. п.) и повышает его реакционную способность, так как на влажной поверхности кварцевых зерен происходит частичное растворение содовых, сульфатных и других растворимых компонентов шихты (до 5%). Поэтому реакции плавления шихты с влажным песком по сравнению с сухим идут значительно быстрее. В среднем для различных стекольных шихт оптимальная влажность составляет 4%.

Малая реакционная способность  кварца в хорошо подготовленной шихте повышается под влиянием частичек соды, распределенных по всей его поверхности. Известняк или мел при этом заполняет промежутки между частицами песка. При какой-либо иной структуре шихты использование реакционной способности соды не будет столь эффективным. Только из однородной шихты указанного вида можно сварить хорошее стекло. Наличие в шихте комков материалов, слоев, гнезд и т. п. Вызывает образование в стекле разных пороков (камней, свили и др.).

6. Расчет состава шихты.

Состав стекольной шихты  рассчитывается по заданному составу стекла, при этом необходимо знать химический состав применяемого сырья, а также учитывать примеси, имеющиеся в сырье, и потери, зависящие от физико-химических свойств отдельных материалов.

2. Взвешивание материалов  шихты.

Отмеривание материалов согласно рецепту является весьма ответственной операцией. Наиболее точным способом отмеривания материалов для шихты является весовой. Для этой цели применяют стационарные весы, отвешивающие только один компонент шихты, и весы, отвешивающие все компоненты поочередно.

3. Смешивание материалов шихты.

Смешивание материалов производится в смесителях, в которые  засыпаются предварительно отвешенные порции отдельных составных частей шихты.

Широкое распространение  на стекольных заводах получили смесители  периодического действия барабанного типа, корпус которых выполнен в виде барабана цилиндрической, конической формы или в виде параллелепипеда, тарельчатый смеситель периодического действия.

Выбор типа смесителя зависит от ряда факторов и главным образом от особенностей технологического процесса данного производства. Например, если надо приготовить в одном смесителе несколько разных по составу шихт, то более других подходит тарельчатый смеситель, который легко и быстро очищается.

На рис. 1.1 показана схема составного цеха механизированного производства стекла. Такая схема обеспечивает непрерывность и точность технологии за счет рационального расположения оборудования и механизированного транспортирования материалов. Взвешенные в строго определенном порядке материалы (сульфат, сода, известняк, доломит, песок) высыпают в смеситель одновременно. Для компонентов шихты устанавливаются бункера с суточным запасом, а для шихты предусматривается запас на несколько часов.

 

 

Варка стекла в стекловаренной печи

Процесс варки стекла представляет собой целый комплекс физических, физико-химических и химических явлений, происходящих в шихте, затем в неоднородном расплаве силикатов и, наконец, в стекломассе.

К физическим явлениям относят: нагревание шихты, испарение влаги, улетучивание и плавление компонентов шихты.

К химическим явлениям, происходящим при варке стекла, относят: расщепление гидратов, удаление химически связанной воды, разложение карбонатов, сульфатов и других веществ, образование силикатов.