СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА


RU (11) 2107666 (13) C1

(51) 6 C03B1/00 

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

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

(14) Дата публикации: 1998.03.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 96104060/03 
(22) Дата подачи заявки: 1996.02.29 
(45) Опубликовано: 1998.03.27 
(56) Аналоги изобретения: 1. Химическая технология стекла и ситаллов./Под ред. Н.М.Павлушкина.-М.: Стройиздат, 1983, с.94-98. 2. JP, патент, 57-111230, кл. C 01B 33/30, 1982. 
(71) Имя заявителя: Курский государственный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Голубев М.Н.; Захаров И.С. 
(73) Имя патентообладателя: Курский государственный технический университет 

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА 
Изобретение относится к области строительства, в частности, к способам подготовки сырьевых материалов для произ водства стекла. Сущность изобретения: способ подготовки шихты для производства стекла осуществляют предварительным смешиванием всех компонентов шихты и водного раствора гидроксида натрия. Смесь подвергают температурной обработке при 170-200oС. После испарения воды смесь нагревают до 400-700oC. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительства, в частности к способам подготовки сырьевых материалов для производства стекла.
Известен способ подготовки шихты для производства стекла, заключающийся в измельчении, сушке и рассеве компонентов через сита 0,8-1,1 м с их последующим смешением [1].
Недостатками способа являются малая гомогенизация шихты, отсутствие физико-химического взаимодействия между компонентами, возможность расслаивания.
Наиболее близким техническим решением к предложенному способу является способ подготовки шихты для производства стекла, включающий обработку кремнезема водным раствором оксида натрия и термообработку при температуре до 200oC с последующим смешением со всеми компонентами шихты [2].
Недостатками способа являются его длительность при наличии двух стадий, а также малая гомогенизация смеси компонентов, отсутствие физико-химического взаимодействия между ними, что не исключает возможность расслаивания, значительные энергозатраты.
Задачей изобретения является сокращение длительности подготовки шихты, повышение степени гомогенизации, физико-химического взаимодействия между компонентами и уменьшение энергозатрат за счет снижения температуры обработки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе подготовки шихты для производства стекла путем обработки кварцевого песка водным раствором гидроксида натрия при 170-200oC, смешивания компонентов шихты, предварительно смешивают компоненты шихты, а после обработки водным раствором гидроксида натрия осуществляют дополнительную термообработку при 400-700oC.
Компоненты шихты после измельчения и рассева смешивают с водным раствором гидроксида натрия и подвергают температурной обработке при 170-200oC в течение 1-1,5 ч. Раствор гидроксида натрия в этих условиях кипит. В процессе кипения раствора осуществляется перемешивание компонентов шихты и ее гомогенизация. Одновременно начинается физико-химическое взаимодействие между компонентами.
После испарения воды смесь компонентов подвергается дальнейшей температурной обработке, которая заключается в подъеме температуры до 400-700oC с последующей выдержкой при этой температуре в течение 0,5 ч. В процессе температурной обработки происходит удаление химически связанной воды и физико-химическое взаимодействие между компонентами шихты. Наличие в составе шихты других химических соединений и, в частности, компонентов, содержащих алюминий и магний, которые являются составной частью большинства стекол, сдвигает процессы физико-химического взаимодействия между компонентами шихты в область пониженных температур в сравнении с температурой обработки смеси по прототипу. Это объясняется высокой химической активностью алюминия и магния и каталитическим воздействием соединений алюминия на многие физико-химические процессы. В результате образуется сыпучий порошок, в котором все компоненты шихты равномерно распределены вокруг частиц кварцевого песка, что обеспечивает отсутствие расслаиваемости при транспортировке и ускоряет процессы стеклообразования и гомогенизации в стекловаренной печи.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В качестве базового выбрали состав, примерно соответствующий наиболее массовому типу - листовому стеклу, мас.%:

SiO2 - 71,6

Al2O3 - 1,7

CaO - 6,7

MgO - 4,0

Na2O - 16,0

В качестве сырьевых компонентов использовали кварцевый песок, глинозем, мел, оксид магния и 45%-ный водный раствор гидроксида натрия. С учетом того, что оксид кальция вводится в виде мела, а оксид натрия в виде 45%-ного водного раствора гидроксида натрия, для получения 100 г стекла компоненты были взяты в следующих количествах:

Кварцевый песок - 71,6

Глинозем - 1,7

Мел (CaCO3) - 13,3

Оксид магния - 4,0

Гидроксид натрия (45%-ный раствор) - 44,0 (Na2O-16,0)

Навески компонентов помещали в тигель из нержавеющей щелочеустойчивой стали и помещали в муфельную печь, где выдерживали при 170-200oC в течение 1 ч. Затем поднимали температуру до 400oC и выдерживали при этой температуре 0,5 ч. В итоге получали сыпучий белый порошок. На этом операция подготовки шихты заканчивалась.
Из полученной шихты изготовили образец стекла. С этой целью подготовленную шихту помещали в корундовый тигель, который ставили в муфельную печь. Температуру в печи поднимали до 1350o и выдерживали тигель с шихтой в течение 0,5 ч. Содержимое тигля выливали на металлическую плиту, оно представляло собой прозрачную текучую массу. Отжиг образцов стекла проводили при 550oC в течение 1 ч.
После остывания проверяли визуально качество образцов. Каких-либо дефектов (уплотнений, непроварившихся зерен, посторонних включений) в образцах обнаружено не было. В том числе не было и мелких газовых пузырьков - "мошки", которая была обнаружена при изготовлении стекла по прототипному способу.
Пример 2. Навески компонентов, указанных в примере 1, подготовили и поместили в тигле в муфельную печь, где выдерживали при 170-200o в течение 1,5 ч. В результате этой обработки вода полностью испарялась из смеси. В дальнейшем температуру поднимали до 700oC и выдерживали при этой температуре в течение 0,5 ч.
Полученный порошок переносили в корундовый тигель и нагревали до 1450oC с последующей выдержкой при этой температуре в течение 1,0 ч. Полученный расплав выливали на металлическую плиту и получали образцы в виде дисков. Отжиг образцов стекол проводили при 550oC в течение 1,0 ч.
Визуальная оценка качества образцов показала, что стекла не имеют газовых пузырьков, уплотнений, посторонних включений, непроваренных частиц.
Таким образом, сравнивая полученные результаты подготовки шихты по известному и предлагаемому способу, можно отметить, что предлагаемый способ позволяет сократить время подготовки шихты, снизить температуру ее обработки на 100 oC, повысить качество готового стекла. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ подготовки шихты для производства стекла, включающий обработку кварцевого песка водным раствором гидроксида натрия при температуре 170 - 200oС, смешивание компонентов шихты, отличающийся тем, что предварительно смешивают компоненты шихты, а после обработки водным раствором гидроксида натрия осуществляют дополнительную термообработку при 400 - 700oС.