СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА


RU (11) 2255908 (13) C2

(51) 7 C03B5/00, C03B3/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.02.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003115908/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.05.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.05.27 
(43) Дата публикации заявки: 2005.01.10 
(45) Опубликовано: 2005.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 3291585 A, 13.12.1966. SU 1733409 A, 15.05.1992. КИТАЙГОРОДСКИЙ И.И., ред., “Технология стекла”, Москва, Госстройиздат, 1961, с.264, 263, 327, 335. ЕР 0812809 А2, 17.12.1997. ПОЛОХЛИВЕЦ Э.К. и др. “Причины окрашивания стекломассы при использовании максимального количества стеклобоя”, “Стекло и керамика”, 1999, № 7, с.30-32, US 5588978 A, 31.12.1996. 
(73) Патентообладатель(и): Кондрашов Дмитрий Валерьевич (RU) 
Адрес для переписки: 410018, г.Саратов, ул. Усть-Курдюмская, 7А, кв.75, Д.В. Кондрашову 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА
Изобретение относится к способам производства листового стекла и стеклянной тары. Способ включает следующие операции: подготовку шихты и стеклобоя, стекловарение и выработку стекломассы в стеклоизделия. Подготовку стеклобоя осуществляют дополнительно в одной или нескольких стекловаренных печах путем варки части подготовленной шихты и стеклобоя до получения стекломассы заданного состава и выработки стеклобоя путем вытягивания ленты заданной толщины и ширины через прокатные валы с последующим дроблением ленты стекла в интервале температур 600-100оС или путём её слива на грануляторы стекла при температурах 1350-1150оС. С увеличением количества стеклобоя от 30 до 100% в стекловаренной печи при производстве стеклоизделий производительность технологической линии увеличивается на 5-50%. Способ позволяет производить плавные корректировки химического состава и цвета стекла и получать высококачественную стекломассу, а также решает вопросы эффективной утилизации смешанного прозрачного или разноцветного стеклобоя и значительно повышает экологическую безопасность производства стекла. 1 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ производства стекла

1. Область применения.

Изобретение относится к способам производства листового стекла и стеклянной тары. Наиболее эффективно может быть использовано в комплексном производстве на всех типах линий многофункционального назначения в производстве бесцветного и окрашенного в массе листового флоат-стекла с единичной мощностью от 20 до 800 тонн стекла в сутки с высоким уровнем требований к качеству стекла при широком ассортименте выпускаемой продукции.

2. Уровень техники. 

Современные технологические способы подготовки шихты и стеклянного боя должны обеспечивать высокий уровень качества стекломассы, сваренной из них и поступающей на формование. При этом стеклянный бой является основным сырьевым компонентом в стекловарении, который позволяет эффективно влиять на качество стекла и делать его стабильным и воспроизводимым.

Известно [1], что в процессе непрерывного производства стекла образуются технологически неизбежные отходы стекла, которые являются ценным сырьем в стекловарении, так как значительно облегчают провар шихты и осветление стекломассы. На расплавление стеклобоя требуется на 30% меньше тепла, чем на провар шихты.

Благоприятное воздействие стеклобоя на варку стекла приблизительно пропорционально его добавке во всем возможном диапазоне от 0 до 100%. В этих пределах количество добавляемого стеклобоя выбирают исходя из его наличия и экономической целесообразности использования собственного заводского стеклобоя.

Недостатком известных способов производства стекла является то, что в современных высокопроизводительных технологиях производства качественной продукции собственного стеклобоя не хватает. Технологические отходы производства составляют в среднем 12-20% от выработанной стекломассы.

Другим недостатком является ограниченная возможность применения стекольного боя других стеклозаводов из-за различий по химическому составу и цвету даже в тех случаях, когда они незначительны. Утилизация сборного стеклобоя, образующегося в городских отходах и отходах перерабатывающих стекольных производств технологически, нецелесообразна не только из-за несоответствия химического состава, но и из-за чистоты стеклобоя, в котором могут быть примеси даже после тщательной сортировки, такие как бумага, керамические включения, металлы, жиры, масла и другие. Это повышает вероятность ухудшения условий стекловарения и качества стекла.

Применение только собственного технологического стеклобоя усложняет варку стекла, так как приходится уменьшать его долю в соотношении шихта: бой до 12-20%, тогда как стабильное стекловарение и высокое качество стекла обеспечивает использование более 30% стеклобоя в шихте.

В книге [2] описан известный способ производства стекла, а также представлен современный опыт по организации сбора, переработке и использованию стеклобоя.

Недостатком использования подобного способа подготовки стеклобоя является то, что его можно использовать там, где предъявляются относительно низкие требования к постоянству химического состава. Установлено, что при варке бесцветного стекла стеклобой может содержать до 1% темно-зеленого и до 10% зеленого стекла, что практически не применяется из-за сложности сортировки и дозировки и приводит к частым изменениям технологии стекловарения и формования. В производстве листового стекла с высоким постоянством светотехнических характеристик и показателей внешнего вида (“мошка”, пузыри, включения и т.п.) применение смешанного стеклянного боя в больших количествах не рекомендуется.

Известен способ утилизации смешанного цветного стеклобоя с целью получения янтарного, зеленого или бесцветного стекла по патенту №737868, Австралия, С 03 005/16, заявл. 17.12.1997г., опубл. 06.09.2001г. Для регулирования цвета стекла к смеси стеклобоя добавляют обесцвечиватели (соединения Mn, Co, Ni и селениды для физического обесцвечивания и соединения Zn, Ce, As для химического обесцвечивания и краситель, который усиливает окраску другого стекла). Смесь стеклобоя и добавок варят до получения заданного цвета стекла.

Недостатком такого способа подготовки и варки смешанного стеклобоя является ограниченная возможность его применения в непрерывных технологических процессах производства стекла из-за частых колебаний оттенка стекла, появления полос и слоев стекла другого цвета, сложности корректировки состава при непрерывной варке поступающих порций стеклобоя, каждая из которых имеет свой набор стекол, различающихся по химическому составу и цвету.

Отмечается [3] что, в России и СНГ специализированные предприятия, занимающиеся сбором и переработкой стеклобоя, практически отсутствуют. Стеклобой никто не сортирует, в основном собирают в кучи. Увеличение соотношения “шихта-бой” от 70:30 до 50:50 практически на всех заводах не улучшило качества стекла, цены на производимую продукцию значительно в 1,5-3,0 раза ниже зарубежной. Цены на покупной стеклобой в России составляют 77-100 долларов США за тонну.

Вместе с тем, превращение стеклобоя в основной компонент шихты влечет серьезные изменения в технологии стекловарения.

Введение стеклобоя до 70% приводит к снижению температуры окончания реакций силикатообразования на 60-80оС, увеличению скорости растворения кварца, в результате чего температурный интервал стеклообразования уменьшается на 250-300оС.

В связи с этим, при промышленной варке стекла с повышенным содержанием стеклобоя расход топлива рекомендуется снижать на 1-1,5% на каждые 5% боя, вводимых сверх 25%.

Также известно [4], что одним из реальных способов производства стекла является частичная или полная замена шихты стекольным боем, так как это дает возможность получить экономию сырьевых материалов, улучшить экологию путем сокращения пылевидных выбросов как на участках подготовки, дозирования, смешивания сырья, так и непосредственно при проведении варки стекломассы. 

Определена возможность получения значительных объемов качественной стекломассы в ванных печах непрерывного действия при использовании в технологическом процессе от 30 до 100% стеклобоя. 

Недостатком использования максимального количества отходов стекольного производства в виде смешанного стеклобоя является то, что вырабатываемое стекло имеет полосы и разводы различных оттенков, что ухудшает качество продукции и ограничивает сферы применения этого способа производства стекла.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ производства стекла, описанный в [5]. Известный способ включает подготовку шихты и стеклобоя. Стеклобой в виде стеклокрошки смешивают с дополнительными компонентами, прессуют и спекают, а затем повторно плавят совместно с шихтой стекла в обычной стекловаренной печи с дальнейшей переработкой в изделия. Недостатком известного способа является его сложность и дороговизна, так как он включает в себя такие сложные и дорогостоящие технологические операции, как прессование и спекание, которые не гарантируют стабильность осветления и гомогенизации стекломассы в обычных стекловаренных печах, а следовательно, и качество стеклоизделий. Так же этот способ незничительно влияет на увеличение производительности стекловаренных печей. По этим причинам способ не нашел применения до настоящего времени.

3. Сущность изобретения.

Основной задачей изобретения является достижение высокого качества стекломассы, постоянство ее химического состава, стабильные выработочные характеристики и технологически безопасная утилизация чужого и собственного стекольного боя. При этом учитывается то обстоятельство, что лимитирующим звеном по производительности в производстве флоат-стекла является ванная стекловаренная печь. Ее проектная производительность определена размерами и реально допустимым расходом топлива на процессы стекловарения и стеклообразования. Возможности другого технологического оборудования, связанного с приготовлением шихты и стеклобоя, загрузкой их в печь, формованием, отжигом, раскроем и упаковкой листового стекла всегда имеют существенные резервы по производительности и для разных действующих флоат-линий позволяют наращивать производительность в 1,3-2 раза.

Значительное уменьшение количества шихты в 2-3 и более раз и увеличение количества подаваемого стеклобоя, на плавление которого затрачивается почти на одну треть топлива меньше, позволяют в широких пределах варьировать увеличением производительности стекловаренной печи и более полно задействовать все технологические резервы по производительности и одновременно увеличивать производства объемы флоат-стекла повышенного качества.

Использование особо чистого стеклобоя, получаемого из предварительно сваренной части шихты в другой печи и полностью соответствующего составу и цвету вырабатываемого стекла, а также варка меньшей доли шихты в основной печи позволяет избежать многих корректировок процессов стекловарения, получать стабильно высокое качество стекла и гарантирует стабильные условия формования, отжига и раскроя ленты стекла.

Это достигается тем, чо стекловарение подготовленной шихты и стеклобоя осуществляют одновременно в двух или более стекловаренных печах путем разделения шихты на две или более частей и предварительной варки части шихты или всей шихты в одной или нескольких стекловаренных печах до полного или частичного завершения процессов осветления, гомогенизации и студки стекломассы с последующей выработкой полученной стекломассы в стеклянный бой в виде кусков и/или гранул, и/или стеклокрошки и включающий повторную переплавку полученного стеклянного боя с остальной частью шихты в различных соотношениях, включающих варку стекла из 100% стеклянного боя в ванной стекловаренной печи технологической линии непрерывного производства листового стекла, например, бесцветного или окрашенного в массе флоат-стекла, или стеклотары различного назначения, например бутылки или стеклянной банки.

Предварительная варка части шихты с чужим стеклобоем позволяет создавать собственный стеклобой, по составу и качеству максимально приближенный к производимому стеклу, четко контролировать светотехнические характеристики и цветовые оттенки стекла. Предварительная варка большей части шихты в отдельной печи позволяет перенести на нее основную долю частых корректировок технологических режимов стекловарения и таким образом избежать их отрицательного влияния в случае традиционного стекловарения в основной печи технологической линии по производству стекла.

На этой стадии возможны частые корректировки как состава той части шихты, которая идет на предварительную варку в отдельной печи, так и самого стеклобоя путем введения в него в необходимых количествах собственного технологического стеклянного боя, образующегося в процессе производства стеклопродукции или добавки стеклянного боя других производств с химическим составом с отклонениями, не выходящими за пределы, позволяющим производить ту или иную корректировку основного состава вырабатываемого стекла. 

На стадии предварительной варки части шихты со смешанным боем разных производств появляется возможность производить корректировку состава шихты по химическим элементам в составе стеклобоя, отличающихся количественно от химических элементов вырабатываемого состава, и возможность дополнительного введения новых компонентов в шихту, изменяющих окислительно-восстановительный потенциал стекла до уровня окислительно-восстановительного потенциала вырабатываемого стекла, а также возможность производить корректировку цвета вырабатываемого стекла путем добавки красителей и/или обесвечивателей.

При варке окрашенных в массе стекол из смешанного стеклобоя очень важно учитывать колебания его окислительно-восстановительного потенциала, которые в результате варки с шихтой приводят к ухудшению условий осветления стекломассы и выработке стекла с мошкой и пузырем.

Поэтому в результате предварительной варки смешанного разноцветного стеклобоя определяют по пробам стекла и стекломассы необходимые добавки для создания окислительно-восстановительных условий стекловарения и формования стекла.

Соответствующие условия достигаются путем добавления в состав шихты окислителей и восстановителей.

Варьирование количеством добавок натриевой и калиевой селитры в соединении с трехокисью мышьяка позволяет регулировать уровень окисления многих красителей и обеспечить своевременные корректировки цвета стекла.

Варьирование комплексом восстановителей, таких как углерод, олово, алюминий, магний, цинк, соединения сурьмы и трехокиси мышьяка, позволяет создавать необходимый баланс окислительно-восстановительных условий при варке цветных стекол.

При варке части шихты со смешанным стеклобоем, содержащим зеленое, янтарное и бесцветное стекло, в отдельной ванной стекловаренной печи для производства стекла янтарного цвета к смеси стеклобоя добавляют, по крайней мере, один из обесцвечивателей: из физических обесцвечивателей Se, Co, Ni, Mn, Nd, а для химического обесцвечивания соединения в разных сочетаниях и пропорциях Al, Zn, Sn, Ce, As, Sb. Это позволяет известными технологическими корректировками цвета расширить возможности утилизации разноцветного стеклобоя в ванных стекловаренных печах и получать в результате предварительной варки однородный по химическому составу и цвету стеклобой, которые легко корректируются до заданных показателей в случае незначительных отклонений при повторном плавлении в основной печи.

Как один из способов производства окрашенного в массе стекла при варке части шихты со смешанным стеклобоем из отходов зеленовато-голубого, зеленого, голубого, серого, янтарного, бронзового, сиреневого и розового цвета стекла в отдельной ванной стекловаренной печи, при производстве янтарного или коричневого, или серого стекла для уменьшения образования сульфидов и склонности к пенообразованию при стекловарении в смешанный стеклобой добавляют от 10 до 75% бесцветного стеклобоя. Применение бесцветного стеклобоя в составе смешанного стеклобоя позволяет производить быстрее и точнее корректировку состава стекла.

Затраты на дополнительные технологические линии по предварительной варке части шихты окупаются увеличением производительности и качества стекла, производимого на существующих линиях производства листового стекла и стеклотары. С увеличением стеклобоя в соотношении шихта : бой от 30 до 100% при производстве стеклопродукции на технологической линии появляется возможность увеличивать ее производительность на 5-50%.

Это достигается тем, что резкое уменьшение количества шихты из сырьевых материалов, идущей на стекловарение, позволяет не снижать расход топлива на 12-20%, а увеличивать производительность линии за счет плавления и варки больших количеств легкоплавкого стеклобоя.

Для того чтобы при максимальном использовании стеклобоя в варочной части основной ванной стекловаренной печи сократить размер зоны покрытой пеной, через ее дно в районе квельпункта устанавливают электроды системы дополнительного электронагрева стекломассы, через которую в расплав стекломассы вводится от 5 до 30% тепла, расходуемого на стекловарение. В связи с тем, что при уменьшении количества шихты в соотношении шихта : бой от 70% до 0% очень значительно изменяются условия варки, так как площадь поверхности расплава стекломассы, занятая шихтой и стеклобоем, уменьшается в 1,5-3,0 раза, зато начинает увеличиваться зона, покрытая пеной. Это является следствием изменения мощности конвекционных потоков стекломассы и в первую очередь ослаблением продольных потоков сыпочного цикла. Перетекание пены через квельпункт характеризует ослабление квельпункта. Он становится “размытым” и не инициирует продольные конвекционные потоки. Включение электронагрева в районе квельпункта, например, с помощью молибденовых электродов диаметром 40-50 мм, установленных через дно печи, позволяет разогреть большой объем расплава стекломассы и создать усиленную конвекцию сыпочного цикла, которая значительно уменьшает возможность перетекания варочной пены через квельпункт. При этом увеличивается приток тепла под шихту и стеклобой, обеспечивается их более быстрый провар. В свою очередь сокращение варочной зоны увеличивает размер зоны горячего кондиционирования за квельпунктом, что ускоряет процессы гомогенизации стекломассы на 15-30%. Создаются возможности для дальнейшего увеличения объемов выпускаемой продукции.

При варке шихты со смешанным стеклобоем в отдельной печи и варке остальной части шихты с большим количеством стеклобоя для ускорения процессов усреднения химического состава стекла, достижения однородного цвета и осветления стекломассы производят бурление стекломассы газообразными или жидкими реагентами через барботажные сопла, устанавливаемые через дно печи в районе куч шихты и стеклобоя. При этом, применяя для бурления различные реагенты, можно в небольших пределах регулировать окислительно-восстановительные условия варки стекла и влиять на окраску стекла и его светопропускание. 

Предварительно сваренную стекломассу в отдельной ванной стекловаренной печи вырабатывают путем вытягивания ленты стекла заданной толщины и ширины через прокатные валы с последующим дроблением прокатываемой ленты стекла в интервале температур 600-100єС в стеклянный бой. Если прокатную ленту стекла сразу прокатных валов и дополнительных тянущих валов рольного стола подвергнуть газовоздушной или жидкостной закалке с ее последующим разрушением на мелкие куски, можно получить стеклянный бой с температурой стекла свыше 500єС и организовать его подачу сразу в основную печь. Таким образом экономится топливо на переплавку стеклобоя и снижаются затраты на весь технологический процесс. При этом способе дробления ленты стекла получаем примерно равные куски стекла заданной толщины (толщину прокатного стекла для закалки можно изменять от 4,0 до 10 мм). Требования к качеству поверхности и разнотолщинности прокатного стекла не нормируются. Процесс экономически выгоден, так как прокатная линия для производства стеклянного боя не содержит печь отжига, узлы раскроя и съема листов стекла.

Закалочное оборудование предельно упрощено, так как его основная функция - закалить стекло до саморазрушения. Жидкостная закалка может осуществляться распылением воды на нижнюю и верхнюю поверхности ленты стекла.

Помимо прокатки стеклянной ленты и ее дробления на куски стеклянного боя существует множество способов получения стеклянного боя из стекломассы в виде шариков, гранул, крупки и т.п. Наиболее дешевым способом является получение стеклянного гранулята, когда стекломассу сливают при температурах 1350-1150oС на грануляторы стекла, например, тарельчатого типа и по известной технологии за счет резкого охлаждения горячей струи стекломассы водой разрушают эту струю на мелкие куски, пригодные для повторной варки и получения высококондиционной стекломассы.

Существует множество вариантов осуществления способа производства стекла. Ниже приведены примеры с использованием предлагаемого способа.

4. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

В примерах показаны варианты осуществления способа при производстве бесцветного и окрашенного в массе листового флоат-стекла различного функционального назначения. 

За основу взяты существующие способы производства флоат-стекла на современном технологическом оборудовании с широко изменяемыми в технологии стекловарения в печах различной производительности соотношениями шихта: стеклобой.

Во всех примерах показаны возможности замены части шихты увеличенными количествами стеклобоя вплоть до 100%.

Пример 1.

На флоат-линии производительностью 150 т/сутки производится теплопоглощающее стекло бронзового цвета. Соотношение шихта: стеклобой до использования предлагаемого способа 80:20. Стеклобой - отходы собственной технологической флоат-линии, подготовленные в соответствии с нормативными техническими требованиями. 

В табл. 1 в строках 1, 2 и 3 показаны варианты возможной замены шихты стеклобоем до ее полного исключения из процесса стекловарения при проектной производительности П=150 т/сут.

Эти варианты были бы возможны только при покупке вторичного боя соответствующей чистоты и химического состава. Собственного стеклобоя более 20% нет. Найти соответствующий стеклобой, когда из всех существующих в мире, примерно, 250 флоат-линий, лишь 20-30 выпускают бронзовое флоат-стекло, нереально, тем более что самим заводам-производителям не хватает подобного стеклобоя. 

Экономия топлива при соотношении шихта : бой - 30:70 могла бы достигнуть 12-15%. Но это незначительно влияет на себестоимость стекла и поэтому увеличение стеклобоя экономически нецелесообразно, особенно за счет увеличения отходов стекла на самой линии

В табл. 1 в строках с 4 по 9 показаны варианты повышения производительности линии до 180 т/сут и 200 т/сут путем снижения количества шихты, участвующего в стекловарении при производительности 150 т/сут, а именно 142 т/сут до значимо меньших значений. Необходимым условием является перераспределение подаваемого количества теплоты на стекловарение в зависимости от изменения границ зон варки, осветления, гомогенизации и студки при проектном расходе топлива.

Таким условием при П=180 т/сут удовлетворяют соотношения шихта : стеклобой начиная с 50:50 (крайнее значение). Оптимальные соотношения 40:60 и 30:70.

При этом, если общий вес загружаемых в печь материалов при П=150 т/сутки составляет 172 т/сут - (80:20), то при П=180 т/сут (30:70) - 190 т/сут, то есть производительность увеличивается на 30 т/сут, а количество загружаемого сырья только на 18 т/сут Количество шихты уменьшается со 142 т/сут до 64 т/сут, а стеклобоя увеличивается от 30 т/сут до 126 т/сут.

Стекловарение при этих соотношениях протекает стабильно и ненапряженно. Запаса шихты 30-40% хватает для дополнительных плавных технологических корректировок на соответствие химического состава стекломассы заданному составу стекла и его цвету. По условиям эксплуатации ванных стекловаренных печей также целесообразно, чтобы шихта экранировала поверхность расплава стекломассы в районе загрузочного кармана до первой пары горелок.

Способ производства листового флоат-стекла производится следующим образом.

В составном цехе весь ежесуточный объем приготовленной шихты для производства бронзового флоат-стекла делится на две части, из которых, например, 70% шихты направляется на предварительное стекловарение и производство стеклобоя, а другая часть - 30% участвует в процессах стекловарения в производстве бронзового флоат-стекла.

Увеличение производительности до 200 т/сут без изменения расхода топлива возможно при соотношении шихта: стеклобой - 40:60, но оптимально при значениях в интервале соотношений 30:70 и 20:80. Общий вес загружаемых в печь материалов увеличивается по сравнению с П=150 т/сут (80:20) на 35 т/сут (20:80), а производительность на 50 т/сут. Количество шихты уменьшается в 2-3 раза, а количество стеклобоя возрастает от 30 т/сут до 140 - 160 т/сут.

На основной технологической линии благодаря уменьшению улетучивания шихты при стекловарении значительно улучшается экологическая производственная обстановка, повышаются сроки эксплуатации ванной стекловаренной печи за счет меньшего износа огнеупоров и кладки регенераторов печи.

Из табл. 1 видно, что для обеспечения собственным стеклобоем при П=200 т/сут, с учетом 40 тонн стеклобоя из отходов технологической линии, необходимо создать производственную линию для подготовки собственного стеклобоя производительностью, примерно, 160-180 т/сут (с небольшим запасом). 

Таким условиям отвечают наиболее экономичные регенеративные ванные стекловаренные печи с подковообразным направлением пламени. Они экономичнее на 25%, чем регенеративные ванные стекловаренные печи с поперечным направлением пламени. Печи с подковообразным направлением пламени имеют максимальную производительность до 300 т/сут и применяются не только в производстве стеклотары, но и в производстве прокатного листового стекла.

Предварительная варка основной части шихты осуществляется в печи с подковообразным направлением пламени в различных экономически и технологически целесообразных соотношениях шихта:стеклобой и вырабатывается через валы прокатной машины в виде ленты толщиной 5-10 мм. Прокатная лента поступает с рольного стола в камеру для жидкостной или газовоздушной закалки, после чего либо сама разрушается на мелкие куски стеклобоя, либо ее разрушают принудительно. Температура кусков стеклобоя может достигать 500°С и более. Собранный горячий или остывший до заданной температуры стеклобой дозируется и загружается в контейнеры, из которых выгружается по мере потребности в загрузочное устройство основной ванной стекловаренной печи и подается загрузчиками в печь. Часть стеклобоя или весь стеклобой смешивается с шихтой. Это происходит либо при подготовке шихты в смесителях, либо в расходных бункерах шихты, из которых смесь шихты и стеклобоя либо только стеклобоя поступает через загрузчики печи на стекловарение.

На печи предварительной варки шихты может применяться собственный стеклобой с флоат-линии и/или смешанный стеклобой с других заводов в разных пропорциях и сочетаниях. При этом необходимо соблюдение следующего условия. Любой смешанный стеклобой других стеклозаводов должен иметь в своем составе такой набор компонентов стекла, при котором существует реальная возможность корректировки известными способами состава шихты или стеклобоя при наличии в их составе отклонений химического состава до уровня химического состава выпускаемого стекла.

Пример 2.

В производстве бесцветного флоат-стекла работают две флоат-линии производительностью каждая по 500 т/сут (Могут быть варианты: одна линия 400 т/сут, а другая 600 т/сут или 300 т/сут. и 700 т/сут и др.) Общая производительность - 1000 т/сут

В табл. 2 показано:

- в строках 1, 2, 3 - проектные показатели расхода шихты и стеклобоя (80:20) и возможные варианты работы линий при образовании больших количеств технологических отходов листового стекла на флоат-линиях;

- в строках 4, 5, 6 и 7, 8, 9 показаны варианты повышения суммарной производительности обеих линий до П1,2=1200 т/сут и П1,2=1300 т/сут;

- значительное уменьшение количества шихты при П 1,2=1200 т/сут начинается при соотношении шихта: стеклобой 50:50, а для П1,2=1300 т/сут - с 40:60.

Оптимальный интервал соотношений 30:70-20:80. Максимальное количество стеклобоя, необходимое при П1,2=1300 т/сут (20:80), составляет ежесуточно 1040 тонн.

Для производства такого количества стеклобоя с учетом собственного стеклобоя из технологических отходов флоат-линий, примерно, 260 т/сут, на который можно уменьшить долю стеклобоя, потребуется дополнительно сварить стекломассу для выработки 780 т/сут., а с резервом по производительности, примерно, 900 т/сут.

Для производства такого количества стекла можно использовать три печи с подковообразным направлением пламени производительностью 300 т/сут каждая или две регенеративные шестигорелочные ванные стекловаренные печи производительностью по 450 т/сут каждая или варианты из печей с поперечным и подковообразным направлением пламени.

Каждая печь для предварительной варки стекла снабжается одной, двумя или тремя прокатными машинами, так как максимальная производительность одной прокатной машины не превышает 250 т/сут.

Прибавление производительности двух флоат-линий на 300 т/сут равнозначно строительству одной флоат-линии производительностью 300 т/сут стоимостью 50-60 млн. долларов США. Стоимость отдельных печей для варки и производства стеклобоя методом прокатки, включая закалочное оборудование, составит 10-16 млн. долларов США. Окупаемость добавленной технологии варки шихты в отдельных печах составит 1,5-2,0 года.

Пример 3.

На флоат-линии производительностью П=30 т/сут производится специальное листовое стекло из состава фотохромных или термохромных стекол.

Соотношение шихта:бой - 70:30 до использования предлагаемого способа.

Стеклобой - только отходы собственной флоат-линии. Чужой стеклобой исключается.

В табл. 3 показано: 

- в строках 1, 2, 3 - показатели расхода шихты и стеклобоя при изменении их соотношений до 100% стеклобоя при производительности П=30 т/сут;

- в строках 4, 5, 6 и 7, 8, 9 то же при производительности П=36 т/сут и П=45 т/сут.

Отличительной особенностью повышенного производства специального стекла является то, что с уменьшением количества шихты в основном производстве, а желательно 100% исключение шихты из процесса подготовки стекломассы к выработке специальных стекол, уменьшается риск производства продукции, не соответствующей техническим показателям функциональных характеристик.

Характерные функциональные свойства специальных стекол наводятся в флоат-ванне только на базе постоянного и стабильного качества стекломассы. Малейшие нарушения в составе шихты, которые сложно установить известными методами контроля, приводят в процессе стекловарения к браку продукции во время формования.

Предварительная варка из шихты и собственного стеклобоя стекломассы соответствующего состава и обладающая необходимыми специальными характеристиками после ее выработки в стеклянный бой позволяет четко определить возможности ее повторной переплавки и внести коррективы в процесс предварительной варки в случае отклонений.

Стеклобой можно повторно использовать в процессах предварительной варки и скорректировать выявленные отклонения химического состава в структуре стекла. 

При производительности 45 т/сут и 100% применении стеклобоя необходима печь производительностью 50 т/сут предварительной варки шихты и стеклобоя, например, в соотношении 70:30. Для варки специальных видов стекол используется электрическая стекловареннная печь, которая позволяет экономить дорогостоящие добавки в шихту, так как при электроварке улетучивание большей части компонентов шихты сокращается в несколько раз.

Пример 4.

На флоат-линии производительностью 800 т/сут производится зеленовато-голубое теплопоглощающее листовое флоат-стекло.

Соотношение шихта:бой до использования предлагаемого способа 85:15.

Стеклобой - только отходы собственной флоат-линии.

В связи с тем что для флоат-линии такой высокой производительности начинают действовать ограничения по производительности процессов формования, отжига, раскроя и съема листового стекла, возможность увеличения производительности всего производственного цикла составляет примерно 10-15%, что составит 80-120 т/сут стекла.

Предварительная варка шихты с собственным или смешанным стеклобоем позволяет решить задачу обеспечения собственным чистым стеклянным боем работу ванной стекловаренной печи с технологически выгодным соотношением шихта:стеклобой в пределах 70:30-60:40. Для обеспечения такого количества стеклобоя достаточно одной стекловаренной печи с подковообразным направлением пламени производительностью 300 т/сут.

Производство собственного особо чистого стеклобоя путем предварительной варки части шихты или всей шихты в отдельных высокопроизводительных стекловареннных печах делает производство и качество выпускаемой стекольной продукции независимым не только от вторичного стекольного боя и от конъюнктуры цен на него, но и от колебаний химического состава и качества сырьевых материалов: песке, меле, доломите, соде и других компонентах шихты.

Предварительная варка шихты позволяет на стадии ее приготовления и стекловарения производить частые корректировки состава и цвета стекла, производство однородного стеклянного боя. Исследование качества и химического состава стеклянного боя позволяет вносить коррективы в процесс окончательного стекловарения перед выработкой в стекольную продукцию. Возможность двойной корректировки состава и цвета стекла позволяет гарантировать стабильность производства и воспроизводство вырабатываемой продукции. 

При смене цвета вырабатываемого стекла большое количество соответствующего стеклянного боя позволяет в 1,5-2,0 раза ускорить переходные процессы с цвета на цвет или иной оттенок.

Только предварительная варка позволяет снизить риск в стекловарении и в больших объемах использовать вторичный стеклянный бой из городских отходов и отходов производств по переработке стекла. 

Для технологических производств с широким ассортиментом продукции в процессе формования стекла данный способ позволяет уверенно организовать сбыт своей продукции на длительный период времени и сократить площади складских помещений.

Источники информации

1. Гоэрк Г. Производство тянутого листового стекла. - М.: Стройиздат, 1976 г. - c.74,102,110-111.

2. Мелконян Р.Г. Аморфные горные породы и стекловарение. - М.: “НИА-Природа”. - 2002. - с.210-219.

3. Минько Н.И., Болотин В.Н., Жерновая Н.Ф. Технологические, энергетические и экономические аспекты проблемы сбора и использования стеклобоя./ Стекло мира. - 1999. - №3. - с. 17-20.

4. Полохливец Э.К., Киян В.И., Аткарская А.Б. Причины окрашивания стекломассы при использовании максимального количества стеклобоя / Стекло и керамика. - 1999. - №7. - с.30-32. 

5. Патент США US 3291585, кл. С 03 В 1/00, опубл. 13.12.1966. 

Таблица 1 

Ежесуточный расход шихты и стеклобоя. 
№п/п Наименование Единица измерения Соотношение шихта:стеклобой, % 
80/20 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90 100 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 
Производительность флоат-линии П=150 т/сут. 
1. Шихта т 142 124 106 89 71 53 35 18 - 
2. Стеклобой т 30 45 60 75 90 105 120 135 150 
3. Общий вес т 172 169 166 164 161 158 155 153 150 
П=180 т/сут. 
4. Шихта т - - - 106 85 64 42 21 - 
5. Стеклобой т - - - 90 108 126 144 162 180 
6. Общий вес т - - - 196 193 190 186 183 180 
П=200 т/сут. 
7. Шихта т - - - - 94 71 47 23 - 
8. Стеклобой т - - - - 120 140 160 180 200 
9. Общий вес т - - - - 214 211 207 203 200 


Примечание: во всех расчетах потери на “угар” шихты составляют 18%.

Таблица 2 

Ежесуточный расход шихты и стеклобоя. 
№ п/п Наименование Единица измерения Соотношение шихта:стеклобой, % 
80/20 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90 100 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 
Общая производительность 2-х флоат-линий П 1,2=1000 т/сут. 
1. Шихта т 944 826 708 590 - - - - - 
2. Стеклобой т 200 300 400 500 - - - - - 
3. Общий вес т 1144 1126 1108 1090 - - - - - 
П 1,2=1200 т/сут. 
4. Шихта т - - - 708 566 425 283 142 - 
5. Стеклобой т - - - 600 720 840 960 1080 1200 
6. Общий вес т - - - 1308 1286 1265 1243 1222 1200 
П 1,2=1300 т/сут. 
7. Шихта т - - - - 614 460 307 153 - 
8. Стеклобой т - - - - 780 910 1040 1170 1300 
9. Общий вес т - - - - 1394 1370 1347 1323 1300 


Примечание: во всех расчетах потери на “угар” шихты составляют 18%.

Таблица 3 

Ежесуточный расход шихты и стеклобоя. 
№ п/п Наименование Единица измерения Соотношение шихта:стеклобой,% 
70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90 100 
Производительность флоат-линии П=30 т/сут. 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
1. Шихта т 25 21,3 17,8 14,2 10,7 7,1 3,5 - 
2. Стеклобой т 9 12 15 18 21 24 27 30 
3. Общий вес т 34 33,3 32,8 32,2 31,7 31,1 30,5 30 
П=36 т/сут. 
4. Шихта т - - 21,3 17,1 12,8 8,5 4,3 - 
5. Стеклобой т - - 18 21,6 25,2 28,8 32,4 36 
6. Общий вес т - - 39,3 38,7 38 37,3 36,6 36 
П=45 т/сут. 
7. Шихта т - - - 21,3 16 10,7 5,3 - 
8. Стеклобой т - - - 27 31,5 36 40,5 45 
9. Общий вес т - - - 48,3 47,5 46,7 45,8 45 


Примечание: расчеты выполнены с учетом “угара” шихты -18,6%. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ производства стекла путем подготовки шихты и стеклобоя, стекловарения и выработки стекломассы в листовое флоат-стекло или стеклотару, отличающийся тем, что стекловарение подготовленной шихты и стеклобоя осуществляют одновременно в двух или более печах путем разделения шихты на две или более частей, а подготовку стеклобоя производят дополнительно в одной или нескольких стекловаренных печах путем варки части подготовленной шихты и стеклобоя до получения стекломассы заданного состава и выработки стеклобоя путем вытягивания ленты стекла заданных толщины и ширины через прокатные валы с последующим дроблением ленты стекла в интервале температур 600-100 оС в стеклянный бой или путем ее слива на грануляторы стекла при температурах 1350-1150оС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатанную ленту стекла подвергают газовоздушной или жидкостной закалке с последующим ее разрушением на мелкие осколки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что часть дробленых кусков и осколков стекла, получаемых после закалки прокатной ленты стекла, подают в стекловаренную печь при сохранении их температур 550-300оС отдельно от шихты, например, через крайние загрузчики.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что варку стекла для получения стеклянного боя для повторной переплавки в стекловаренной печи или в стекловаренных печах осуществляют с частичным завершением процессов осветления и гомогенизации стекломассы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уменьшении количества шихты и увеличении стеклянного боя от 30 до 100% в стекловаренных печах при производстве стеклоизделий увеличивают производительность технологической линии на 5 -50%. 

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при варке части шихты со смешанным стеклянным боем из отходов зеленовато-голубого, зеленого, голубого, синего, сиреневого, янтарного, бронзового и розового цвета стекла в отдельной стекловаренной печи при производстве коричневого или серого стекла для уменьшения образования сульфидов и пенообразования при стекловарении в смешанный стеклобой добавляют от 10 до 75 % бесцветного стеклобоя.



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