Реферат: Расчет стекловаренного цеха

2.1. Сировинні матеріали для введення SiO2.

Кварцовий пісок.

Кварцовий пісок являється основним матеріалом для введення в скло SiO2. Якість кварцового піска визначається вмістом в ньому кремнезему та домішок. Кварцові піски високої якості повинні містити 99 – 99,8% кремнезему та 1 – 0,2% домішок. Звичайно в кварцовому піску міститься домішки різноманітних мінералів: магнезиту, польового шпату, каоліну, карбонатів кальцію,  магнію та ін. Для безкольорового скла найбільш шкідливими домішками є сполучення заліза, які фарбують скло в зелений або жовтий колір. При температурах варіння скла стійкими є дві форми: Fe2O3 та FeO, при чому, їх вплив на колір скла різний. Fe2O3 надає склу жовтого кольору, а FeO надає синій. Інтенсивність відтінку, який надає двохвалентне залізо у 15 більше ніж трьохвалентне, а причиною появи зеленого кольору є те, що у склі одночасно можуть існувати обидві оксидні форми. В залежності від того, яка форма переважає скло набуває відповідного жовтувато зеленого, або синювато зеленого кольору Крім сполучень заліза пісок може містити наступні фарбуючи оксиди: Cr2O3 та ТІО2.

У виробництві різноманітних видів склотари дозволяється вміст оксидів заліза в піску (в%):для безкольорової склотари до 0,1 для напівбілої склотари до 0,3. Для виробництва склотари, особливо пофарбованої в зелений колір, вміст оксидів заліза не нормується та у зв’язку з цим часто використовуються піски, видобуток яких можна організувати неподалік від скляного заводу. Розміри зерен піску, та особливо кількісне відношення зерен по розмірам, дуже важливо враховувати при варінні скла. У випадку використання однорідних за розмірами зерен піску досягається рівномірне їх розчинення з утворенням гомогенного розплаву. У виробництві склотари бажано вживати такі кварцові піски, в яких вміст фракції розміром 0,2 – 0,5мм складає 85-90%. Бажано вживати дрібний, з гострокутною формою зерен, пісок тому, що в цьому разі значно підвищується швидкість розчинення завдяки збільшенню реакційної поверхні. Це в свою чергу прискорює процес варіння.

Хімічний склад піску(мас. %):

SiO2 – 98,64;

Al2O3 – 0,44;

Fe2O3 – 0,65;

в.п.п. – 0,21;

важка фракція – 0,54.

Пісок відповідає ДСТу 22551-77.

2.2. Сировинні матеріали для введення Al2O3.

Додавання Al2O3 в певних кількостях у склад скла сприяє зниженню КТР скла, підвищує механічну та термічну витривалість, поліпшує кристалізаційні властивості. АІ2О3 вводять у склад скла за допомогою технічного оксиду алюмінію, гідрооксиду алюмінію, польових шпатів, каолінів та ін. Крім того можна застосовувати відходи гірничо-збагачувальних фабрик, полевошпатного та нефелінового концентратів. Для введення АІ2О3 також використовують пегматити.

Пегматити уявляють собою природну суміш польових шпатів та оксиду кременю. Вміст оксиду алюмінію в них може досягати 20-22%. У вигляді супутніх домішок у пегматитах зустрічаються оксиди заліза, лужноземельних металів, титану. На різницю від польових шпатів, в пегматитах оксиди заліза містяться у вигляді крупнокристалічних включень, і легше піддаються відділенню від основної породи. Al2O3 вводимо каоліном, що відповідає ДСТу 19609,0-89.

Каолін має наступний хімічний склад(мас. %):

Al2O3 – 36,7;

Fe2O3 – 0,52;

CaO – 1,18;

MgO – 0;

SiO2 – 46,35;

в.п.п. – 14,74;

волога – 0,51.

2.3. Сировинні матеріали для ведення оксидів лужноземельних металів

Матеріали, що утримують кальцій.

Оксид кальцію прискорює реакції силікатоутворення, сприяє полегшенню варіння та освітлення, поліпшує виробку скломаси, підвищує його хімічну стійкість.

Оксид кальцію вводять у скло за допомогою вуглекислих солей CaO –1,18, MgO -0, які містять 56% СаО та 44% СО2. на підприємствах використовують мінеральні різновиди вуглекислого кальцію. Серед них крейда, вапняк, мармур та вапняковий шпат. В цих мінералах міститься до 90-98% СаСО3,а все інше –домішки.

Оксид кальцію вводимо крейдою, хімічний склад якої відповідає ДСТу 12085-88.

Крейда Слав’янського родовища має наступний хімічний склад(мас. %):

ΣСаСО3*MgСО3 – 96,55;

СаСО3 – 95,51;

MgСО3 – 1,04;

Fe2O3 – 0,03;

волога – 0,07.

Крейда Бєлгородського родовища:

ΣСаСО3*MgСО3 – 96,65;

СаСО3 – 95,65;

MgСО3 – 1,00;

Fe2O3 – 0,02;

волога – 0,08.

Матеріали, що утримують магній.

Оксид магнію сприяє поліпшенню кристалізаційних властивостей скла, зниженню КТР, підвищенню механічної витривалості. При одночасному введенні Al2O3 та MgO поліпшується вироблення скла, підвищується його хімічна стійкість. В якості сировини для введення MgO звичайно використовують доломіт - СаСО3*MgСО3– природній подвійний карбонат кальцію та магнію. Доломіт це гірська порода, тому крім СаСО3 і MgСО3 уній містяться домішки SiO2, Al2O3, Fe2O3. в залежності від виду та концентрації домішок, доломіт може набувати жовтого, бурого або сірого кольору. Припустимий вміст оксидів заліза, при виготовленні тарного скла, складає не більше ніж 0,05%

У чистому вигляді доломіт містить 30,4% CaO, 21,9 MgO та 47,7% СO2. Природні доломіти завжди містять домішки піску, глинозему і заліза. Тому постійність складу та мінімальний вміст шкідливих домішок має дуже важливе значення при виготовленні безбарвної тари. У якості матеріалів за допомогою яких можна ввести MgO іноді використовують ( за умови постійності хімічного складу ) магнезит MgСО3, доломітизований вапняк та ін. MgO вводимо доломітом ДСТу23673,0-79.

Доломіт Докучаєвський(мас. %).

CaO – 34,69;

MgO – 13,64;

Al2O3 – 0,51;

Fe2O3 – 0.24;

SiO2 – 4,4.

Доломіт Новотроїцький

CaO – 37,82;

MgO – 14,75;

Al2O3 – 0,58;

Fe2O3 – 0.11;

SiO2 – 2,14.

2.4. Сировинні матеріали для ведення оксидів лужних металів

Матеріали, що містять натрій.

Основними матеріалами для введення у скло оксиду натрію є сода та сульфат. У виготовленні скла в якості основного сировинного матеріалу, що містить луги, використовують кальциновану соду, яка містить 58,5 Na2O та 41,5 СO2. температура плавлення соди 8510С. технічна сода для виготовлення скла повинна утримувати не менш ніж 95% Na2СO3 і не більш ніж 1% Na2СІ. Сульфат натрію використовують, як замісник соди тому, що він менш дефіцитний і більш дешевий. При варінні скла сульфат важко і повільно розкладається. Сульфат, що не розклався, неповністю засвоюється скломасою, і за рахунок того, що він має меншу щільність, випливає на поверхню, утворюючи луг. Для того, щоб полегшити розкладення сульфату і попередити появу лугу, в шихту вводять відновлювач (вуглець) у вигляді вугілля, коксу, антрациту, деревинного вугілля та ін.

Na2O вводять за допомогою сульфату в кількостях, які залежать від призначення та способу виготовлення склотари. Таким чином, при виготовленні забарвлених пляшок за допомогою сульфату вводиться 30% Na2O, і виготовленні напівбілих пляшок – 25% Na2O, у виробництві безбарвних пляшок – 5% Na2O.

Оксид натрію частково можна ввести за допомогою гірничих порід, які використовуються для введення інших основних оксидів, що утворюють скло, наприклад Al2O3 (нефеліни, трахіти, польові шпати, та ін.).

Оксиди лужних металів вводимо за допомогою соди ДСТу 5100-85 та частково сульфату.

Сода має наступний хімічний склад(мас. %):

Na2СO3>99,2 (після прожарення);

СІ-<0.5;

в.п.п.<0,8.

Сульфат натрію ОАО „Волжский орхиндоз”

ТУ-21-249-0020416892.

Na2SO4 – 99,4%.

Сульфат натрію ВАТ ”Черкаське хімволокно”

ТУУ 6-13697008 006-95.

Na2SO4 – 99,6%.

2.5. Склобій

Раніше існувала думка, що для поліпшення процесу варіння та підвищення якості скла необхідним є введення у шихту певної кількості склобою, але це уявлення не знайшло достатнього практичного підтвердження. Тому тепер кількість бою, що вводиться у шихту, визначається лише кількістю відходів. Разом з цим, введення склобою більше ніж 40% звареної скломаси, є недоцільним, тому, що змінюються деякі властивості скла, пов’язані з його тепловим минулим. Склобій повинен точно відповідати заданому хімічному складу скла, не повинен містити забруднюючи домішки. Розмір кусків склобою повинен бути не більше 80-100 мм [3].

4. Опис технологічного процесу та фізико – хімічних основ процесу

4.1. Складування та зберігання сировини[4]

Кожен вид сировини повинен зберігатися в умовах, котрі виключають його забруднення або змішування різних матеріалів. Склади сировинних матеріалів і складальні цехи розташовуються в одній будівлі, яка складається з трьох приміщень:                                                                                 скла­ду ма­те­рі­а­лів, що пе­ре­во­зять­ся в та­рі;                                                                                         складу матеріалів, що перевозяться навалом;                                                                       складального цеху з відділеннями, підготовки компонентів і приготування шихти.

Склад ма­те­рі­а­лів, що під­во­зять­ся на­ва­лом, об­ла­д­на­ний грей­фе­р­ним кра­ном та за­лі­з­ни­ч­ною ко­ліє­ю. Си­ро­ви­ну роз­ва­н­та­жу­ють за до­по­мо­гою ме­ха­ні­ч­них завантажувачів у тра­н­шею скла­ду.

Склад роз­ді­ле­ний під­пі­р­ни­ми сті­на­ми на від­сі­ки по чи­с­лу си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів. Грей­фе­р­ними кра­нами ма­те­рі­а­ли пе­ре­мі­щу­ють­ся з тра­н­шеї у від­сік скла­ду або без­по­се­ре­д­ньо у від­по­ві­д­ний при­йма­ль­ний бу­н­кер.

Склад ма­те­рі­а­лів, що по­ста­в­ля­ють­ся у та­рі є про­до­в­жен­ням скла­ду ма­те­рі­а­лів, що по­ста­в­ля­ють­ся на­ва­лом. Під­ло­га скла­ду роз­та­шо­ва­на на рі­в­ні за­лі­з­ни­ч­них ре­йок, що вве­де­на у при­мі­щен­ня скла­ду. Мі­ш­ки роз­ва­н­та­жу­ють­ся і укла­дуть­ся в шта­бе­лі за до­по­мо­гою ме­ха­ні­ч­но­го на­ва­н­та­жу­ва­ча. Ви­со­та укла­дан­ня мі­ш­ків до­рі­в­нює 5 м. Пло­ща скла­ду роз­ра­хо­ва­на на мі­ся­ч­ний за­пас  кожного виду сировини, крім піску (14 діб), си­ро­ви­ни [4].

4.2. Оброблення сировинних матеріалів [4]

Потужність сучасних складальних цехів може становити близько 400-500 т шихти за добу. Звичайно цех складається з відокремлених ділянок: механізованого складу сировинних матеріалів з встановленим в ньому устаткуванням для їх обробки та дозувально – змішувального відділення, у якому розташовано бункери вагової лінії з підготовленими сировинними матеріалами, автоматичні терези для дозування сировинних матеріалів, збірний стрічковий конвеєр, на який висипаються зважені компоненти шихти, змішувач, та проміжні бункери запасні бункери для шихти. Сировинні матеріали підвозять залізничною колією, що проходить всередині складу.

За­пас під­го­то­в­ле­них си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ста­но­вить: пі­сок – 2 ти­ж­ні; ка­о­лін – 1 мі­сяць; со­да – 1 мі­сяць; су­ль­фат на­трію – 1 мі­сяць;до­ло­міт – 1 мі­сяць; крей­да – 1 мі­сяць. Висота укладення піску та кускових сировинних матеріалів становить 7-7,5 м , мішків з сипучими матеріалами – 5 м.

Про­цес об­ро­б­ки си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів та при­го­ту­ван­ня ши­х­ти вклю­чає на­сту­п­ні ос­но­в­ні опе­ра­ції: при­йман­ня, збе­рі­ган­ня, об­ро­б­ку си­ро­ви­ни, до­зу­ван­ня, зво­ло­жен­ня, пе­ре­мі­шу­ван­ня доз ком­по­не­н­тів ши­х­ти.

Об­ро­б­ка си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ви­ко­ну­єть­ся на са­мо­стій­них тех­но­ло­гі­ч­них лі­ні­ях.

За­ле­ж­но від ви­ду, си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли під­да­ють відповідній об­ро­б­ці: роз­та­рю­ван­ня, дро­б­лен­ня, сушіння, помел, про­сі­ван­ня. Скло­бій мо­же під­ля­га­ти ма­г­ні­т­ній се­па­ра­ції, помелу, мо­к­ро­му або су­хо­му очи­щен­ню, про­сі­ван­ню [2].

Роз­та­рю­ван­ня та роз­пу­шен­ня. Для роз­та­рю­ван­ня си­ро­ви­ни, що по­сту­пає в мі­ш­ках , ви­ко­ри­с­то­ву­ються не­ста­н­да­р­т­ні уста­но­в­ки для роз­та­рю­ван­ня з од­но­ча­с­ним руй­ну­ван­ням. Для руй­ну­ван­ня ма­те­рі­а­лів, що зле­жу­ють­ся та гру­д­ку­ють­ся (со­да, се­лі­т­ра та ін.) ви­ко­ри­с­то­ву­ють дез­ін­те­г­ра­то­ри, про­ти­ра­ль­ні ма­ши­ни.

Дро­б­лен­ня та по­мел. Дро­б­лен­ню та по­ме­лу під­да­ють: до­ло­міт, скло­бій.

Для гру­бо­го помелу ви­ко­ри­с­то­ву­ють що­ко­ві дро­ба­р­ки.

Рисунок 4.1. – щокова дробарка

Для тон­ко­го по­ме­лу ви­ко­ри­с­то­ву­ють молоткові дробарки та куль­ові мли­ни.

                          а                                  б

  а – молоткова дробарка                                                                                                                                        б–схема кульового млина.

Рисунок 4.2. – устаткування для помелу.

Су­шін­ня. Су­шін­ню під­да­ють пі­сок, крей­ду, ва­п­няк, до­ло­міт, су­ль­фат на­трію, при умо­ві, що їх во­ло­гість бі­ль­ша, ніж по­трі­б­но для скла­дан­ня ши­х­ти.

Те­м­пе­ра­ту­ри су­шін­ня рі­з­них ма­те­рі­а­лів від­рі­з­ня­ю­ть­ся. Те­м­пе­ра­ту­ра су­шін­ня пі­с­ка ста­но­вить 700-8000С. Те­м­пе­ра­ту­ра су­шін­ня крей­ди, до­ло­мі­ту та ва­п­ня­ку не по­ви­нна пе­ре­ви­щу­ва­ти 4000С то­му, що при більш ви­со­ких те­м­пе­ра­ту­рах по­чи­на­єть­ся те­р­мі­ч­на ди­со­ці­а­ція цих ма­те­рі­а­лів. Ма­те­рі­а­ли ва­п­ня­ко­вої гру­пи су­шать­ся гі­р­ше ніж пі­сок, то­му про­ду­к­ти­в­ність су­шиль­них при­стро­їв в яких їх су­шать зна­ч­но ме­н­ше.

Зво­ло­же­ний су­ль­фат на­трію ча­с­то ви­су­шу­ють за­со­бом до­ба­в­ки со­ди, яка по­гли­нає і зв’я­зує гі­г­ро­ско­пі­ч­ну во­ло­гу су­ль­фа­ту. Як­що во­ло­гість су­ль­фа­ту пе­ре­ви­щує 20%, то йо­го су­шін­ня ду­же ва­ж­ке то­му, що при 32.40С мі­ра­бі­літ роз­пла­в­лю­єть­ся у вла­с­ній кри­с­та­лі­за­цій­ній во­ді і цей роз­плав при­ли­пає до сті­нок су­ша­рень. То­му йо­го по­да­ють в зо­ну з те­м­пе­ра­ту­ра­ми 650-7000С, то­ді по­ве­р­х­не­вий шар зе­рен шви­д­ко ви­су­шу­єть­ся і во­ни не при­ли­па­ють до сті­нок су­ша­рень.

Рисунок 4.3. - прямоточний сушильний барабан

Про­сі­ван­ня. Всі си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли про­сі­ю­ють. ви­ко­ри­с­то­ву­ють си­та-­бу­ра­ти, ві­б­ра­цій­ні гро­хо­ти.

Транс­по­р­ту­ван­ня. Для транс­по­р­ту­ван­ня си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ви­ко­ри­с­то­ву­ють ко­в­шо­ві еле­ва­то­ри, скі­по­ві пі­ді­йма­чі, кон­ве­є­ри стрі­ч­ко­ві. Технологія одержання пляшки включає наступні технологічні процеси: підготовка сировинних матеріалів, дозування компонентів та змішування шихти, завантаження шихти у скловарну піч, варіння скломаси, вироблення скломаси та формування виробів, поверхневе зміцнення, відпал, контроль якості отриманих виробів, пакування та транспортування до складу готової продукції.

Розглянемо процес підготовки сировини більш докладніше.

4.2.1. Лінія підготовки піску

Пісок поступає на склад у залізничних вагонах. Вагони розвантажують за допомогою механічного розвантажника, та переміщують грейферним краном у відділення його зберігання. З цього відділення пісок поступає на сушіння до сушильного барабану. Температура газів на вході в барабан, для сушіння піскутемпература ення пісок поступає на сушіння до сушильного барабану. трічковий конвеєр, аякий висипают ньому устаткуванням для  становить 800-9000С, а на виході – 160-2000С. Відпрацьовані гази відсмоктуються ексгаустером через розвантажувальну камеру у мультициклон, де осаджується пил. На виході з барабану пісок має температуру близько 900С, і для його подальшого транспортування його охолоджують у трубчастих холодильниках. Після просушування пісок подається на просіювання, та магнітну сепарацію, а потім у бункери вагової лінії.

4.2.2. Лінія підготовки доломіту

З відповідних відсіків складу крупно кусковий доломіт поступає у приймальний бункер щокової дробарки. Куски матеріалу після дроблення мають розмір 4-7 см. Подрібнений доломіт поступає на сушіння у сушильний барабан, де він висушується до остаточної вологості 0,1-1%.  Для запобігання термічної дисоціації доломіту його сушать при температурах не вище 4000С. Для помелу доломіту можна використовувати молоткові дробарки. Після помелу матеріал поступає на контрольний просів та магнітну сепарацію, а потім у бункери вагової лінії.

4.2.3. Лінія підготовки соди та сульфату натрію

Сода та сульфат натрію розвантажуються, транспортуються, зберігаються та оброблюються за однаковою схемою, тому, що на цей день переважно використовуються синтетичні матеріали, які мають практично постійні показники якості. Сода та сульфат натрію поступають на завод у паперових мішках або навалом у критих вагонах. Якщо матеріали поступають фасованими, то їх розтарюють за допомогою нестандартних машин. З цих машин соду та сульфат натрію елеваторами подають у відповідні силосні банки. З силосних банок соду та сульфат натрію елеватором подають на просів у сита-бурати, які розташовано над бункерами вагової лінії.

4.2.4. Лінія підготовки склобою

Під час виробництва склотари утворюється 10-15% бою, який повторно використовують під час варіння скломаси. Бой скла, що утворюється на різних ділянках технологічного процесу, збирають у бункери та після відповідної обробки використовують для варіння скла.

Обробка склобою включає промивку, подрібнення у щоковій дробарці

4.2.5. Підготовка інших матеріалів

Підготовка каоліну, вугілля зводиться до завантаження у приймальні бункери, контрольного просіву та завантаження до бункерів вагової лінії.

4.3. Дозування компонентів та змішування шихти

Поточні лінії дозувально - змішувальної ділянки включають:

1) розташовані по горизонтальній осі бункери з готовими до змішування сировинними матеріалами;

2) розташовані під бункерами автоматичні терези з пристроями для завантаження та вивантаження відважених компонентів шихти у відповідності з заданим рецептом;

3) збірний стрічковий конвеєр, який розташовано під терезами, на який висипаються відважені порції сировинних компонентів, призначений для подавання їх у змішувач;

4) змішувач періодичної дії;

5) транспортуючі пристрої для подавання готової шихти до ванної печі.

Для виготовлення шихти використовують підготовлені сировинні матеріали.

Зважування сировинних матеріалів виконують на окремих вагових лініях. Шихту складають з сировинних матеріалів, які повинні відповідати певним вимогам стандартів.

Пісок кварцовий ДСТу 22551-77;

Сода кальцинована ДСТу 5100-85;

Сульфат натрію ДСТу 6318-77;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13