СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА 
СТЕКЛА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА


RU (11) 2244691 (13) C2

(51) 7 C03B1/02, C03C1/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003103813/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.02.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.02.10 
(43) Дата публикации заявки: 2004.08.27 
(45) Опубликовано: 2005.01.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 1564125 A1, 15.05.1990. SU 1717560 A1, 07.03.1992. GB 1330513 A, 19.09.1973. GB 1301928 A, 04.01.1973. EP 0020953 A, 07.01.1981. 
(72) Имя изобретателя: Фролова И.В. (RU); Крашенинникова Н.С. (RU); Верещагин В.И. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Томский политехнический университет (RU) 
(98) Адрес для переписки: 634034, г.Томск, пр. Ленина, 30, ТПУ, отдел ИПС 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано для производства тарного, листового и других видов стекол. Техническая задача изобретения - расширение сырьевой базы стекольной промышленности, повышение однородности, химической активности шихты и удешевление процесса. В состав концентрата вводят побочные продукты обогащения циркон-ильменитовых руд и природную соду в соотношении (55-65):(15-25):(15-20) соответственно. Способ получения концентрата включает дозирование, перемешивание сырьевых компонентов, увлажнение и компактирование на валковом прессе с диаметром валков 350 мм и скоростью вращения 22 об/мин. Зазор между валками в зоне прессования составляет 0,5 мм. Состав и способ получения сырьевого концентрата позволяет расширить сырьевую базу стекольного производства, не требует специальных связующих добавок на стадии компактирования, которое осуществляется при более низком давлении - 10-15 МПа и количестве вводимой в концентрат воды - 5%. Прочность крупки составляет 1,2-1,6 МПа, плотность - 2130 кг/м3. Время варки сокращается на 10-12%.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано для производства тарного, листового и других видов стекол.
Качество стекла во многом зависит от качества сырьевых материалов и способа подготовки стекольной шихты. Основные оксиды (SiO2, Аl2O3, Na 2O), входящие в состав стекла, традиционно вводятся кварцевым песком, глиноземом и кальцинированной содой. Дефицит традиционных сырьевых материалов, а также известные определенные недостатки, связанные с их использованием в стекловарении, обусловливают поиск новых сырьевых материалов и способов их подготовки.
Известен способ подготовки шихты для темно-зеленого стекла с использованием хвостов обогащения медно-колчедановой руды заключается в сухом перемешивании шихты с последующим гранулированием на тарельчатом грануляторе и сушкой гранул при температуре 100°С /Шапакидзе В.Н., Жгенти Е.А. Гранулирование стекольной шихты. Стекло и керамика, 1973, №4, с.22/. Недостатками способа являются высокая влажность гранул (15%), необходимость операции сушки, что связано с дополнительными энергозатратами.
Наиболее близким является способ (взятый за прототип) получения компактированной стекольной шихты, включающий перемешивание сырьевых материалов, увлажнение и компактирование в ленту на валковом прессе /Пат. 1564125 Россия. МПК С 03 В 1/00. Калыгин В.Г., Чехов О.С., Колесов Ю.И., Нагулевич К.В. Заявл. 30.06.88, опубл. 15.05.90. Бюл. №18/. Недостатками способа являются высокие энергозатраты и давление прессования 150-230 МПа.
Известен способ получения сырьевого концентрата путем смешения кремнезема с гидроксидами калия и натрия при соотношении их (3-4):1; упариванием смеси при температуре 100-200°С с последующей термообработкой при температуре 350-550°С. /Пат. 2152363 Россия. МПК7 С 03 В 1/00, С 03 С 1/02. Молчанов В.Н., Поляков В.Н., Демидов И.А., Скрипкин В.Е., ЗАО “Инженер”. - №99112670/03. Заявл. 18.06.99, опубл. 10.07.00. Бюл. №19/. Недостатками изобретения являются высокие энергозатраты и коррозионное воздействие гидроксида натрия на огнеупоры. Кроме того, данный способ, в случае использования в качестве сырья тонкодисперсных материалов и прежде всего каолина, не позволяет получить химически однородную шихту, так как они склонны к окомкованию, что приводит к нарушению химической однородности шихты на стадии перемешивания всех ее компонентов, которая сохраняется и после компактирования.
Задача изобретения - расширение сырьевой базы стекольной промышленности, повышение однородности и химической активности шихт, снижение трудоемкости и энергоемкости способа, уменьшение коррозионного воздействия на огнеупоры.
Поставленная задача достигается способом получения сырьевого концентрата для производства стекла путем подачи компонентов в следующей очередности: песок в количестве 55-65 мас.%, предварительно нагретый до 50-70°С, вода в количестве 5-7 мас.%, сода в количестве 15-25 мас.%, и перемешивания в течение 1-2 минут, добавления каолина в количестве 15-20 мас.%, перемешивания всей смеси 1-2 минуты и компактирования на валковом прессе в крупку размером не более 0,5 мм при давлении 10-15 МПа. Температура песка не должна превышать 70°С, так как это приводит к увеличению скорости испарения влаги и нарушению рабочего баланса концентрата по влажности. Снижение температуры песка ниже 50°С приводит к интенсивному развитию кристаллизационных процессов и ухудшению пластичности концентрата. Дробная подача компонентов сырьевого концентрата на увлажненный, предварительно подогретый до 50-70°С песок при смешении способствует более интенсивному растворению соды, увеличению объема жидкой фазы и равномерному распределению компонентов в концентрате. Пластификации сырьевого концентрата в значительной степени способствует тонкодисперсность сырьевых материалов и наличие глинистых частиц в каолине. Кроме того, медленное развитие кристаллизационных процессов, обусловленное химическим и фазовым составом природной соды и подтвержденное результатами исследований фазовых превращений в увлажненной соде методом РФА, позволяет сохранить пластические свойства концентрата вплоть до ее компактирования.
Подготовленный таким образом концентрат подается в расходный бункер валкового пресса. Расстояние между валками в зоне прессования составляет 0,3-0,5 мм с учетом максимального размера частиц наиболее твердого компонента сырьевого концентрата (например, песка). Давление компактирования составляет 10-15 МПа, что значительно ниже, чем в известных способах (для сравнения: 150-230 МПа по способу-прототипу). Возможность компактирования концентрата при низких давлениях объясняется достаточно высокой его пластичностью и наличием эффективной кристаллогидратной связки. Кроме того, сравнительно “мягкие” условия компактирования обеспечивают равномерное распределение жидкой фазы в объеме компактированного концентрата и его химическую однородность (отклонение в содержании Na2CO3 составляет ±0,5%). Предлагаемые условия компактирования тонкодисперсного сырьевого концентрата позволяют обеспечить тесный контакт реагирующих компонентов, высокую прочность и плотность плитки, а также повысить химическую активность концентрата, чему в значительной степени способствует преимущественно осколочное строение частиц тугоплавких компонентов, а также наличие на их поверхности точечных дефектов и областей локализации дефектов в виде трещин и раковин (установлено методом электронной микроскопии).
Компактированный сырьевой концентрат представляет собой смесь крупки с размером частиц 0,3-0,5 мм, содержание которой составляет 50-70%, и плитки неправильной формы с размерами 10-15 мм. Такая смесь поступает в грохот на классификацию. Готовый продукт в виде крупки направляется в бункер-запасник, а плитка поступает на доизмельчение, например, в щековую дробилку и затем в бункер-запасник.
Введение сырьевого концентрата в состав промышленных стекольных шихт в виде крупки позволяет обеспечить химическую однородность шихт на стадии их подготовки и высокую химическую активность на стадии варки. Химически однородный компактированный сырьевой концентрат из смеси тонкодисперсных песка, соды и каолина в указанном соотношении позволит частично или полностью заменить традиционные сырьевые материалы в составе различных стекольных шихт с корректировкой их рецепта.
Пример 1. Сырьевые материалы, входящие в состав концентрата: песок, сода и каолин в соотношении 60:20:20 соответственно, подаются в смеситель в следующей очередности: песок, предварительно нагретый до 50°С, вода в количестве 5 масс.%, сода. Смесь перемешивают в течение 1 минуты, затем (без остановки смесителя) добавляют каолин и перемешивают еще 1 минуту. Пластифицированную таким образом смесь подают в бункер-накопитель валкового пресса со скоростью вращения валков 22 об/мин. Зазор между валками в зоне прессования составляет 0,5 мм, давление 10 МПа. Готовый продукт содержит: 52% частиц (крупки) размером менее 0,3 мм; 43% плитки с размером 310-15 мм; количество просыпи составляет 5%. Плотность плитки составляет 2130 кг/м3, прочность - 1,2 МПа. 
Полученный концентрат вводили в состав шихты для производства тарного стекла. Корректировку рецепта шихты проводили с учетом 100% замены глинозема и частичной заменой песка и соды на сырьевой концентрат. Варку осуществляли в электрической печи в корундовых тиглях при температуре 1450°С, скорость нагрева печи 5°С/мин. Установлено, что процессы силикато- и стеклообразования протекают с большей скоростью, время варки сокращается на 10-12%. Готовые изделия отвечают требованиям отраслевых стандартов.
Пример 2. Сырьевые материалы, входящие в состав концентрата: песок, сода и каолин в соотношении 65:20:15 соответственно, подают в смеситель в следующей очередности: песок, вода в количестве 7 мас.%, сода. Смесь перемешивают в течение 2 минут, затем добавляют каолин и перемешивание продолжается еще 2 минуты. Подготовленный таким образом концентрат подается в бункер-накопитель валкового пресса. Расстояние между валками 0,5 мм, давление компактирования 15 МПа. Готовый продукт содержит: 62% крупки с размером частиц менее 0,5 мм; 18% плитки с размером 8-12 мм; количество просыпи составляет 20%. Доизмельчение плитки в щековой дробилке увеличивает выход кондиционного продукта до 80-85%. Плотность плитки составляет 2100 кг/м3, прочность - 0,9-1 МПа.
Полученный концентрат вводили в состав шихты для производства тарного стекла. Корректировку рецепта шихты проводили с учетом 50% замены глинозема и частичной заменой соды и песка на сырьевой концентрат. Варку проводили по примеру 1. Время варки сокращается на 10%. Результаты исследований показали возможность использования сырьевого концентрата для замены традиционных сырьевых материалов в производстве аптечных, медицинских, тарных и других видов окрашенных стекол.
Патентуемый способ получения сырьевого концентрата позволяет расширить сырьевую базу стекольного производства за счет использования побочных продуктов обогащения руд и некондиционного природного сырья. Способ не требует введения специальных связующих добавок на стадии компактирования. Компактирование осуществляется при более низком давлении - 10-15 МПа и количестве вводимой в шихту воды - 5% (для сравнения: 150-230 МПа и 8-10% по способу-прототипу). Время варки сокращается на 10-12%.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения сырьевого концентрата для производства стекла, включающий перемешивание сырьевых компонентов, увлажнение с последующим компактированием на валковом прессе, отличающийся тем, что в начале перемешивают песок, предварительно нагретый до температуры 50-70°С в количестве 55-65 мас.%, воду в количестве 5-7 мас.% и соду в количестве 15-25 мас.% в течение 1-2 мин, затем добавляют каолин в количестве 15-20 мас.% и перемешивают всю смесь в течение 1-2 мин, концентрат компактируют в крупку размером менее 0,5 мм при давлении 10-15 МПа.



ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru