СЫРЬЕВОЙ КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И КЕРАМИКИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

СЫРЬЕВОЙ КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И КЕРАМИКИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 


RU (11) 2197440 (13) C2

(51) 7 C03C1/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

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

(14) Дата публикации: 2003.01.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001108243/03 
(22) Дата подачи заявки: 2001.03.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.03.29 
(45) Опубликовано: 2003.01.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2152363 C1, 10.07.2000. SU 592762 A, 24.02.1978. RU 2058944 C1, 27.04.1996. GB 1330513 A, 19.09.1973. US 3753743 A, 21.08.1973. 
(71) Имя заявителя: ЗАО "Инженер" 
(72) Имя изобретателя: Молчанов В.Н.; Поляков В.Н.; Анпилогов А.И.; Демидов И.А. 
(73) Имя патентообладателя: ЗАО "Инженер" 
(98) Адрес для переписки: 305040, г. Курск, пр. Хрущева, 10, ЗАО "Инженер" 

(54) СЫРЬЕВОЙ КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И КЕРАМИКИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 
Изобретение относится к стекольной и керамической промышленности. Сырьевой концентрат содержит гранулы, включающие частицы кремнезема, покрытые силикатами натрия и калия, и боросодержащие частицы при следующем соотношении компонентов, мас. %: частицы кремнезема 90-98, боросодержащие частицы 2-10. Плотность концентрата 0,8-0,95 г/см, размер гранул до 0,2 мм. Концентрат получают смешиванием кремнезема с гидроксидами калия и натрия при соотношении (3-4): 1, сушки и термообработки до получения порошка при 573-620oС. Полученный порошок смешивают с раствором боросодержащего компонента, сушат при 100-150oС и обжигают при 250-400oС. Техническая задача изобретения - ускорение процессов варки и осветления стекломассы, увеличение ее удельного съема. 2 с.п.ф-лы, 3 ил., 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к стекольной и керамической промышленности, а именно к сырьевым материалам, используемым при производстве стекла и керамики.
Варка стекла представляет собой сложный процесс превращения механической смеси сырьевых материалов, претерпевающей сложные физико-химические взаимодействия компонентов, в расплав стекломассы.
Одной из составных частей шихты для варки стекла, кроме песка, являются оксиды натрия и калия, которые традиционно вводятся в стекломассу через кальцинированную соду и поташ. Технология стекловарения с использованием указанных материалов имеет известные определенные недостатки. Кроме того, они являются довольно дефицитными и сравнительно дорогими.
Другой составной частью шихты является борный ангидрид, который вводится в шихту через борную кислоту и буру. Борный ангидрид придает стеклу ряд ценных свойств, например повышает его термостойкость, механические и оптические свойства, улучшает осветление и скорость провара стекломассы. Однако борный ангидрид и бура являются очень летучими соединениями, что затрудняет процесс стекловарения.
Известен сырьевой концентрат и способ его приготовления, который представляет собой скопление или агломерат частиц кремнезема и крупиц других составляющих шихты, приваренных друг к другу силикатом одного или нескольких щелочных металлов (патент Великобритании 1459930, кл. С 03 В 1/00, 1976).
Способ осуществляют в кипящем слое, он требует сложного аппаратурного оформления. Контакт реагентов осуществляют при температуре не ниже 320 градусов Цельсия при соотношении SiO2/R2O=5:1 или 5:3.
Наиболее близким к предложенному сырьевому концентрату и способу его получения является концентрат для производства стекла и керамики, содержащий гранулы, включающие частицы кремнезема, покрытые силикатами натрия и калия, плотность которого составляет 0,8-0,95 г/см, а размер гранул - до 0,2 мм (патент RU 2152363, кл. С 03 В 1/00, 2000).
Сырьевой концентрат получают смешиванием кремнезема с гидроксидами натрия и калия при их соотношении (3-4):1, сушкой смеси при температуре 100-200oС с выдержкой в течение 1 часа и термообработкой при 350-550oС.
Недостатком указанного концентрата является небольшое количество компонентов, входящее в него, невозможность варки боросиликатного стекла без применения улетучивающегося борного ангидрида.
Техническим результатом изобретения является ускорение процессов варки и осветления стекломассы, увеличение ее удельного объема за счет введения борного ангидрида в состав концентрата, увеличение химической активности концентрата. Поставленная цель достигается тем, что в сырьевом концентрате для производства стекла и керамики, содержащем гранулы, включающие частицы кремнезема, покрытые силикатами натрия и калия, плотность которого составляет 0,8-0,95 г/см и размер гранул до 0,2 мм, гранулы дополнительно содержат боросодержащие частицы при следующем соотношении компонентов, мас.%: частицы кремнезема 90-98, боросодержащие частицы 2-10.
Цель достигается также тем, что в способе получения сырьевого концентрата для производства стекла и керамики путем смешивания частиц кремнезема с гидроксидами натрия и калия при их соотношении (3-4):1, сушки и термообработки до получения порошка, полученный порошок смешивают с раствором боросодержащих компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%: частицы кремнезема 90-98, боросодержащие частицы 2-10. Смесь сушат при 100-150oС и обжигают при 250-400oС, а термообработку частиц кремнезема с гидроксидами натрия и калия осуществляют при 573-620oС.
Для получения сырьевого концентрата по данному изобретению использовали чистые стекольные сырьевые материалы: кварцевый песок Раменского месторождения, борную кислоту марки "Б", применяемые на ОАО "Курский завод медицинского стекла" и натрийсодержащий компонент - гидроксид натрия технический, калийсодержащий компонент - гидроксид калия марки "Ч".
Ниже приведен конкретный пример выполнения предложенного способа и получения сырьевого концентрата.
Полученный концентрат использовали для варки медицинского стекла следующего состава, мас.%: SiО2 70-74, В2О3 4-7, Na2O 5-7, К2О 1-2.
Предварительный состав шихты для получения борно-натриево-калиевого кремнеземистого концентрата следующий, мас.%.
Кварцевый песок - 83,6

Борная кислота - 12,2

Натрийсодержащий компонент - 22,1

Калийсодержащий компонент - 2,5

В соответствии с предложенным составом шихты получен натриево-калиево-кремнеземистый концентрат. Способ и параметры получения приведены в таблице 1. Температура обжига 600oС обусловлена полиморфным переходом низкотемпературного кварца в высокотемпературный кварц при 573oС. При нагревании материала до 600oС, изотермической выдержке при этой температуре и последующем охлаждении происходит растрескивание кварцевого зерна, что дополнительно увеличивает его активность.
Дериватографические исследования проведены на дериватографе ОД-фирмы "МОМ"(Венгрия). Навеску материала в количестве 0,4-0,8 г тщательно измельчали и засыпали, при незначительном уплотнении, в платиновый или корундовый тигель. В качестве инертного вещества использовали а-А12О3, предварительно прокаленную при 1250oС в течение 3 часов. Температуру в печном пространстве измеряли Pt/Pt-Rh термопарами. Подъем температуры проводили со скоростью 10oС/мин.
Проведенные дериватографические исследования показали, что при нагревании натриево-калиево-кремнеземистого концентрата от 20 до 600oС происходит уменьшение массы на 8%. Эндоэффект с максимумом при температуре 190oС характеризует удаление влаги из концентрата. Слабые эндотермические эффекты в интервале температуры 250-374oС соответствуют плавлению щелочных компонентов, присутствующих в концентрате. Кривые дифференциально-термического и термогравиметрического анализа, натриево-калиево-кремнеземистого концентрата, представлены на фиг.1.
Гранулометрический состав концентрата приведен в табл. 2. Для сравнения приведен Гранулометрический состав исходного кварцевого песка, который применяется в производстве стекла Курским заводом медицинского стекла. С целью доказательства растрескивания зерен кварца при нагревании - охлаждении произведено определение гранулометрического состава кварцевого песка, выделенного из натриево-калиевого концентрата.
Как видно из таблицы 2, в кварцевом песке, выделенном из концентрата, снижено содержание фракции от 0,315 мм до 0,63 мм и увеличено количество более мелких фракций, что подтверждает разрушение зерен кварца при нагревании-охлаждении.
Рентгено-фазовый анализ был проведен на дифрактометре ДРОН 2,0 (НПО "Буревестник", Ленинград), методом порошков. Условия съемки: антикатод - медный, излучение - Ка, фильтр - Ni, первая щель, ограничивающая рентгеновский пучок - 10х1 мм, вторая - 6х1 мм, щель у счетчика 0,25х10 мм, вращение счетчика - 4 град. /мин, протяжка диаграмной ленты - 1440 мм/час.
На второй стадии получен боро-натриево-калиево-кремнеземистый концентрат. Способ получения и состав концентрата приведен в таблице 3.
По данным рентгено-фазового анализа минералогический состав натриево-калиево-кремнеземистого и боро-натриево-калиево-кремнеземистого концентрата представлен низкотемпературной модификацией кварца. В боро-натриево-калиево-кремнеземистом концентрате присутствует стекловидная фаза. Рентгеновские порошковые дифрактограммы обоих концентратов представлены на фиг.2 и 3.
Расчетный химический состав концентрата приведен в таблице 4.
Плотность сырьевого концентрата 0,85 г/см, размер гранул - до 0,2 мм. В результате получения боро-натриево-калиево-кремнеземистого концентрата снижается летучесть борного ангидрида из стекломассы, концентрат является однородным, нетоксичным, негигроскопичным продуктом.
При получении концентрата происходит растрескивание зерен кварца, что приводит к увеличению его химической активности. При обжиге шихты концентрата происходит уменьшение содержания фракции кварцевого песка менее 0,14 мм, что обуславливает агрегацию мелких частиц в более крупные и положительно сказывается на технологии варки стекла. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Сырьевой концентрат для производства стекла и керамики, содержащий гранулы, включающие частицы кремнезема, покрытые силикатами натрия и калия, плотность которого составляет 0,8-0,95 г/см и размер гранул до 0,2 мм, отличающийся тем, что гранулы дополнительно содержат боросодержащие частицы при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Частицы кремнезема - 90-98

Боросодержащие частицы - 2-10

2. Способ получения сырьевого концентрата для производства стекла и керамики путем смешивания частиц кремнезема с гидроксидами натрия и калия при их соотношении (3-4): 1, сушки и термообработки до получения порошка, отличающийся тем, что полученный порошок смешивают с раствором боросодержащих компонентов при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Частицы кремнезема - 90-98

Боросодержащие частицы - 2-10

сушат при 100-150oС и обжигают при 250-400oС, а термообработку частиц кремнезема с гидроксидами натрия и калия осуществляют при 573-620oС.


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