На главную страницу Стеклосоюз
   

Пользователь:

Логин: 
  Пароль: 

ВНИМАНИЕ

Стекло и современные технологии-ХХI

Лидер стекольной отрасли - 2019

Господдержка

Рабочая группа

Антикризисный Штаб

Новое в законодательстве

1. О внесении изменений в Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» >>


2. 2 марта Правительством РФ внесен в Государственную Думу проект федерального закона № 113578-7 "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" >>


3. В марте представители ТПП РФ предложили меры налогового стимулирования повышения экономического роста страны >>


4. Новый порядок уплаты штрафов за нарушения в области таможенного дела позволит экономить >>


5. ТПП РФ предлагает упростить процедуру повторной регистрации и аккредитации участников закупок >>


6. Об оценке соответствия продукции требованиям технических регламентов Евразийского экономического союза >>


6. Об оценке соответствия продукции требованиям технических регламентов Евразийского экономического союза >>


Новости Технического регулирования

GOST

Случайное фото

Стекольные выставки

СтеклоСоюз

СтеклоСоюз


Новая технология получения мелкодисперсной стекольной шихты и способ варки из неё стекла.


В.Ф. Солинов , Ю.М. Шершнев

Одним из ответственных технологических этапов производства стекла является подготовка сырьевых материалов для получения однородной шихты, а существенным фактором, влияющим на ее качество, является смешивание компонентов шихты.

Кроме традиционного, известен способ приготовления шихты, заключающийся в предварительном смешивании компонентов шихты и последующей обработке водным раствором гидроксида натрия и дополнительной термообработке.

Недостатком этого способа является неоднородность компонентов по гранулометрическому составу и расслоение шихты.

Другие способы приготовления стекольной шихты для производства стекла, включающие для исключения неоднородности и расслоения шихты гидротермальную обработку, а затем сушку и гранулирование в печи "кипящего слоя", дают комковатость за счет разного взаимодействия компонентов шихты с влагой и сам процесс с применением автоклава сложен, и дает спекание компонентов в диаметре более 5мм.

Нами разработан измельчитель с необходимыми свойствами, и при этом ему не нужны мелющие тела. В измельчителе в одну стадию можно размолоть шихту фракции до 5 мкм. Такой тонкий помол можно получить в традиционных мелющих устройствах, но в несколько стадий, измельчитель же размалывает материалы по твердости до 8 единиц по МООС. Сегодня в горнообагатительной, топливной, химической, строительной и других отраслях промышленности устанавливают громоздкие агрегаты, чаще многоступенчатые. Энергии они потребляют много, но не менее важная проблема мелющие тела: шары, билы, валки, жернова и расходуются они быстро, нагрузки в мельницах таковы, что даже мягкий размалываемый материал истирает их. К этому прибавьте расход броневой облицовки внутренней поверхности мельниц.

Струйные мельницы, работающие без мелющих тел, где материал с двух сторон мощными струями воздуха или воды подаются в камеру, там соударяются и размалывают друг друга, тут расхода мелющих тел никакого. Но сколько энергии надо затратить на такое соударение? Идея измельчать, хороша, но очень дорого обходится пневмотранспорт. А, что если, пневмотранспорт заменить центробежной силой: мы взяли два диска с полостями внутри и подвели материалопроводы. Поставили эти диски друг против друга и заставили их вращаться с большой скоростью в противоположных направлениях; материал поступает в диски, разгоняется под действием центробежных сил, прижимается к периферии дисков, а затем через отверстия вылетает мелкодисперсная струя. На разработанном измельчителе установленная мощность 27 кВт при производительности от 1 тонны в час (и выше на менее твердых материалах).

Отличительные особенности и преимущества измельчителя.

Нетрадиционный способ измельчения.

Способ измельчения заключается в механическом разгоне материала и его самоизмельчении без воздействия размольных органов, что обеспечивает минимальные затраты энергии на измельчение, малый износ рабочих деталей измельчителя и практически исключает засорение готового продукта металлом. Измельчитель малогабаритен.

  • Простота и удобство в работе.
    Размол в измельчителе осуществляется в интенсивном непрерывном режиме без применения сжатого воздуха, дорогостоящих и быстроизнашивающихся мелющих тел (валков, молотков, шаров и бронефутеровки), изготовляемых обычно из специальных, высоколегированных и дорогостоящих сталей. Отсюда следуют небольшие габариты и масса измельчителя, подкупающая простота конструкции, удобство в обслуживании и малый шум в работе. В конструкции измельчителя предусмотрена возможность регулирования, как производительности, так и тонкости помола.
  • Надежность.
    Измельчитель обладает высокими показателями надёжности: безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью. Не требуется никаких специальных приспособлений, для ремонта и профилактических работ. Буквально минуты требуются для того, чтобы подготовить к осмотру разгонные диски и внутренние поверхности корпуса. Основные узлы и детали измельчителя рассчитаны на повышенные сроки службы.
  • Экономичность.
    В измельчителе обеспечивается низкий среди известных измельчающих устройств (шаровые, валковые, молотковые и др. мельницы) удельный расход электроэнергии на размол даже при получении очень тонкого помола. Измельчитель требует самых минимальных площадей на объектах её использования и низкие расходы на изготовление, и эксплуатацию по сравнению с другими типами измельчителей. Данная технология позволяет получать механическим путем гомогенную шихту практически на молекулярном уровне.

    Это достигается тем, что традиционно приготовленная шихта подвергается диспергированию до измельчения всех компонентов шихты до размера частиц не менее 5 мкм, причем во время диспергирования шихта насыщается добавками до 30%. При механическом измельчении компонентов шихты образуются свободные радикалы (некомпенсированные связи). При совместном измельчении всех компонентов шихты эту роль выполняют добавки, являясь при этом временным химическим элементом, соединяющим другие компоненты шихты между собой, тем самым, создает условия получения материала без свободного радикала, и однородностью, соответствующей дисперсности частиц смеси. Такая шихта не является уже активной для внешней среды. Таким образом, добавки выполняют, до спекания компонентов шихты, роль компенсатора валентных зарядов. Такая шихта имеет гомогенно-равновесный состав на молекулярном уровне.

    Следует отметить, что при использовании такой гомогенной мелкодисперсной шихты стадия силикатообразования и полная гомогенизация смеси составных компонентов происходит в стекловаренной печи практически за время до 1 часа.

Принцип работы.

Смесь компонентов шихты от 0,5 до 1,6 мм через бункерный питатель поступает в измельчитель состоящий из двух дисков, вращающихся навстречу друг другу. Смесь измельчается с высокой скоростью в вихревом потоке в присутствии воды. В ходе такого совместного измельчения всех компонентов вместе с водой и получается гомогенная шихта.

Преимущества предлагаемой технологии заключаются в том, что при стекловарении исключается процесс гомогенизации стекломассы, резко на 100-150°С снижается температура стекловарения, что удлинит кампанию печи, поскольку процесс силикатообразования начинается в сухом виде в процессе диспергирования шихты, а также за счет мелкой фракции кварцевого песка.

На сегодняшний день уровень развития стекловарения сегодня находится в состоянии, когда резервы прочности стекла за счет модификации поверхности или создания сжимающих напряжений в ней уже практически исчерпаны - на первый план выходит проблема получения бездефектной и однородной стекломассы.

К сожалению, влияние структуры стекла, макро- и микроструктурных неоднородностей на его прочность изучено значительно меньше, так как в силу сложности изучения любой технологический передел в производстве стекла, начиная от состава и способа приготовления шихты, количества обратного боя, огнеупоров печи, ее конструкции, температуры варки и т.д. (можно еще дальше продолжать этот перечень), может влиять на качество стекломассы.

Прежде чем перейти к нашему предложению нового направления в стеклопроизводстве, будет полезно вспомнить известные представления о стекловарении.

Начальной стадией варки силикатных стекол является процесс протекания химических реакций между входящими в состав стекольной шихты материалами - силикатообразование. На первом этапе нагревания шихты, при температуре около 300°С, еще до вступления в химическое взаимодействие между собой, компоненты шихты претерпевают ряд физических изменений: из шихты испаряется влага, идут процессы обезвоживания гидратов и термического разложения некоторых солей, происходят переходы в другие кристаллические модификации. Далее, по мере повышения температуры, в химическое взаимодействие вступают кварцевый песок и глиноземсодержащие материалы, образующие с солями различные силикаты, в результате чего появляется так называемый первичный расплав. При наличии расплава химическое взаимодействие компонентов шихты значительно ускоряется. Дальнейшее повышение температуры приводит к плавлению силикатов. При температуре порядка 800°С твердые остатки шихты, не перешедшие в расплав, но пропитаные расплавом образовавшихся силикатов и эвтектик, образуют плотную массу - спек. При нагреве большинства составов промышленных стекол до температуры 1200°С спекшиеся массы шихты расплавляются, а все процессы силикатообразования полностью завершаются.

Растворение остаточного кварца в первичном расплаве, приводящее к образованию более высокомодульных силикатов, с постепенно возрастающим содержанием кремнезема и одновременным взаимным растворением силикатов друг в друге представляет собой стадию стеклообразования. Эта стадия варки протекает существенно медленнее, чем силикатообразование. Время, необходимое для полного завершения стеклообразования при варке промышленных стекол, составляет не менее 50% от общей длительности стекловарения. Это объясняется малой скоростью растворения зерен остаточного кварца в высоковязком силикатном расплаве, так как на поверхности растворяющихся зерен образуется насыщенная кремнеземом пленка высоковязкого расплава, замедляющая диффузионные процессы. Поэтому наиболее эффективным фактором ускорения стеклообразования являются процессы, приводящие к нарушению пленки вокруг зерен кварца. К ним относятся: воздействие потоков движущейся стекломассы, а также перемешивание, бурление или вращение расплава. При повышении температуры на каждые 10°С до уровня 1550°С ускорение стеклообразования составляет в среднем 5%. В интервале же 1550-1600°С рост скорости стеклообразования на каждые 10°С составляет около 10%.

Освобождение расплава от видимых газовых включений - осветление стекломассы является условно следующей за стеклообразованием стадией варки стекла. Процесс осветления расплава интенсифицируют за счет поддержания температуры расплава на максимально возможном уровне. При этом не только снижается степень пресыщения расплава растворенными газами, но и существенно снижается его вязкость, что облегчает подъем пузырей к поверхности расплава и выход из стекломассы.

Наиболее эффективно стадия гомогенизации расплава происходит в процессе его движения. При этом пограничные пленки разнородных ячеек растягиваются в тончайшие слои и нити с высоко развитой удельной поверхностью контакта. Это облегчает взаимную диффузию на контакте микроячеек, тем самым, уменьшая различие в их химическом составе. Такую гомогенизирующую расплав работу выполняют потоки движущейся стекломассы, как организованные (выработочный поток, перемешивание, барботирование), так и самопроизвольные (естественная конвекция, подъем газовых пузырей к поверхности).

Заключительной пятой стадией подготовки осветленной и гомогенизированной стекломассы к выработке является ее охлаждение - стадия студки. В результате постепенного охлаждения стекломасса достигает температуры, обеспечивающей вязкость, необходимую для выработки стеклоизделий. При этом требуется высокая термическая однородность поступающего на выработку потока стекломассы.

В промышленных стекловаренных печах разделение процесса варки стекла на отдельные стадии является условным понятием, так как выделяемые стадии варки протекают в определенной мере одновременно, однако в каждом микрообъеме загружаемой в печь шихты процесс постепенного превращения в стекломассу проходит через все пять стадий варки.

В отечественной и мировой практике на промышленных стекловаренных печах традиционно эксплуатируется один и тот же способ варки силикатного стекла, основанный на плавлении загружаемых в печь шихты и стеклобоя с реализацией стадий силикатообразования, стеклообразования, осветления и гомогенизации на поверхности расплавленной стекломассы в отапливаемом бассейне. Традиционный способ варки промышленных стекол предопределяет высокий уровень энергозатрат на стекловарение (из-за значительных непроизводительных затрат теплоты на поддержание температуры большого объема расплава, постоянно находящегося в бассейне печи) и капитальных вложений на сооружение печей ввиду крупнотоннажной вместимости их бассейнов.

Помимо этого, недостатком такой технологии является большая длительность процессов стеклообразования, гомогенизации и осветления расплава, наличие мощных паразитных конвекционных потоков стекломассы, приводящих к переносу значительных количеств теплоты из варочной в студочную часть бассейна, необходимость поддержания высоких температур варки, в ряде случаев превышающих возможности современных огнеупоров.

С учетом перечисленных недостатков можно сформулировать основные требования по совершенствованию технологии стекловарения:

  1. Снижение удельных энергозатрат. Этого можно добиться путем:
    - выноса из печи и среды высоковязкого расплава реакций взаимодействия между компонентами шихты,
    - сокращения объема инертной части расплава, требующей для своего поддержания до 80-90%. подводимого тепла.
  2. Создание наилучших условий для протекания всех стадий стекловарения в каждом микрообъеме активной части расплава с возможностью их регулировки.
  3. Наиболее близким к выдвинутым требованиям является способ варки стекла путем плавления шихты на наклонном лотке, стеклообразования в тонком перегретом слое и усреднения расплава при принудительном перемешивании, предложенный в авторском свидетельстве СССР №48551. Однако идея ускорения гомогенизации за счет перемешивания в тонком слое трудно осуществима, а перегрев расплава неизбежно способствовет образованию вторичных газовых пузырей, что замедляет процесс осветления.

    Новая технология получения мелкодисперсной стекольной шихты и способ варки из неё стекла.

    Коллективом авторов ОАО "НИИТС" г. Москва, ОАО "СИС" г. Саратов, ЗАО "Стромизмеритель" г. Н. Новгород, ООО "Наукоемкие технологии" г. Орёл предложен способ, показанный на схеме, при котором осуществляется получение однородной бездефектной стекломассы в прямом монооднородном тонком потоке. На схеме видно, что традиционная исходная шихта поступает из бункера в механический диспергатор, затем прессуется в пластину и поступает в установку стекловарения, а затем - во флоат ванну.

    Явление механоактивации твердых веществ известно. Интенсивно измельченный ударными воздействиями тонкодисперсный порошок охотнее вступает в твердофазные реакции с другими измельченными веществами, благодаря высокоразвитой контактной поверхности, содержащей ненасыщенные химические связи и активные радикалы. Известен также способ гидротермального синтеза стеклообразных и кристаллических материалов, существует "золь-гель-технология", основанные на предварительном получении суспензий или коллоидных растворов сырьевых компонентов.

    Применение этих способов подготовки сырья снижает температуру протекания последующих термических процессов, необходимых для получения конечного материала.

    Нами предложена технология приготовления шихты из традиционно подготовленных и смешанных компонентов, в том числе и стеклобоя, особенностью, которой является последующее супертонкое измельчение смеси при добавке специальных временных реагентов. Такая подготовка шихты обеспечивает ее гомогенность и протекание начальных стадий реакций силикатообразования уже при смешении, т.е. вне печи, и быстрое их завершение в начальной зоне варочного устройства. Рассчитана тепловая мощность, подаваемая на 1 м2 зоны плавления шихты и реакционно-осветлительной зоны в зависимости от шихтовой загрузки, соотношение между шириной фронта загрузки и длиной реакционно-осветлительной зоны. Проведены эксперименты, подтверждающие расчеты модельно-стендовые испытания варочного устройства, экспериментальные варки с использованием специально подготовленной шихты, которые показали преимущества новой технологии, а именно:

    1. Отсутствие в печи зоны гомогенизации стекломассы.
    2. Снижение тепловой инерционности и энергоемкости процесса за счет снижения общей массы расплава и повышения удельного веса активной части расплава, участвующей в процессах стекловарения.
    3. Снижение температуры высокотемпературных стадий процесса на 150-200°С.
    4. Ускорение всех стадий процесса за счет организации единого выработочного потока и ликвидации самопроизвольных обратных потоков стекломассы.
    5. Интенсификация процесса стекловарения за счет двухстороннего подвода тепла к расплаву (газовый нагрев сверху и электрический нагрев снизу).
    6. Возможность локальной тепловой регулировки на каждой из стадий поточного процесса.
    7. Возможность регулировки окислительно-восстановительной атмосферы в пределах варочного пространства.
    8. Возможность облегченной переналадки агрегата при изменении толщины и ширины ленты стекла или его химического состава.

    Предложенные процессы могут быть использованы, прежде всего, для производства специальных стекол, для выпуска накладного стекла, в том числе фотохромного и теплопоглощающего. Дальнейшее развитие окажет существенное влияние на производство массовых видов стекла.

    Возможность получения стекла на основе предложенной технологии изменяет и развивает наши представления о стадиях стекловарения и их последовательности. В частности, мы видим, что стадия силикатообразования разделяется на 2 этапа. Предварительный этап - осуществляется вне стекловаренной печи при тонком измельчении, механоактивации, смешении и увлажнении шихты, что обеспечивает протекание твердофазных реакций силикатообразования, учитывая, что в зоне помола температура шихты доводится до 150 градусов. Заключительный этап силикатообразования протекает уже в расплаве. То же относится и к стадии гомогенизации, так как тщательное перемешивание шихтовых компонентов уже на первом (внепечном) этапе в значительной степени обеспечивает повышенную однородность будущего расплава, достигаемую в печи.

    Экспериментальные варки стекла проводились с шихтой следующей тонины помола:

    №1 - традиционная;
    №2 - помол шихты до фракции 100-150 мкм;
    №3 - помол шихты до фракции 5 мкм.

    В таблице представлены данные о состоянии шихты от температуры варки:

    Температура, градус С
    800 1000 1200 1300 1400
    3 Начало стеклообразования Конец стеклообразования Конец осветления Стекло Стекло
    3 Конец силикатообразования (спекания) Середина стеклообразования Осветление Конец осветления Стекло
    1 Начало силикатообразования Начало стеклообразования Конец стеклообразования Осветление Стекло

    Помол компонентов шихты в значительной степени повлиял на продолжительность варки. Визуальное наблюдение в процессе варки стекла за поведением составов при всех прочих равных условиях в случаях использования дисперсной шихты оказало повышение интенсивности составов №1 и №2. Интенсивность варки данных составов была выражена в сильном вспенивании, что приводило к значительному увеличению объема шихты.

    Преимущество предлагаемого способа варки стекла это создание принципиально нового способа варки, благодаря чему радикально снижаются энергозатрыты на процесс стекловарения, повышается удельный съем стекломассы, снижаются капитальные затраты на строительство установок для получения стекломассы за счет принудительной стабилизации технологических условий процесса варки стекла. Очень серьезный вопрос снижение аппаратного железа в шихте. При диспергировании все поверхности контакта шихты футерованы изделиями из керамики на основе Al2O3.

    Другое направление, которое полностью снимает проблему загрязнения шихты металлами заключается в том, что в шихту в небольших количествах вводятся добавки, которые выделяют газообразный хлористый водород. Хлористый водород взаимодействует с адсорбированными и абсорбированными кварцем оксидами железа и других металлов, в результате чего образуются летучие хлориды железа и металлов, которые активно возгоняются из реакционной массы. Кроме того, происходит окисление двухвалентного железа до трехвалентного. Незначительный объем поверхностного слоя силиката натрия по сравнению с содержанием титана в объеме поверхностных примесей блокирует образование нерастворимых силикатов кальция, что в свою очередь обеспечивает прозрачность кварцевых зерен (данный метод патентуется).

    Способ мелкодисперсного приготовления стекольной шихты и способ варки стекла из этой шихты защищены Евразийскими патентами №004463, №004516, 2004 г.

Реклама

Новые члены "СтеклоСоюза"

Поздравления

Поздравляем с Днем Рождения, желаем здоровья, счастья, экономического процветания Вам и Вашим семьям


2 июля. Киргизов В.П.
БИЙСКИЙ ЗАВОД ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

3 июля. Siurbis A.-.
Президент "СтеклоСоюза Литвы"

4 июля. Горшков П.А.
СтеклоСоюз России

5 июля. Савельев А.В.
ОАО "ГОК "Мураевня"

8 июля. Дробышевская О.В.
СтеклоСоюз России

9 июля. Керимоглу О.Э.
ООО "Этипродактс"

12 июля. Дзюзер В.Я.
д.т.н., профессор, зав. каф. оборудования и автоматизации силикатных производств УрФУ

15 июля. Тверитинов Г.В.
ОАО "Уральские стекольные заводы"

18 июля. Гумеров Ф.Н.
ОАО "Салаватстекло"

23 июля. Мелешкин О.Н.
"ОгнеупорЭнергоХолдинг"

24 июля. Капустин Н.И.
ГУСЕВСКИЙ СТЕКОЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ.

27 июля. Блинов Е.В.
ООО «Глассикер»


Видео

Видео стекольной промышленности от «СтеклоСоюза» России!

Мероприятия ССР

В середине марта 2019 года, в рамках выставки «Batimat Russia 2019», Общественной организацией «Опора России» было проведено расширенное заседание комитета по строительству.
В мероприятии приняли участие руководители «Опоры России», Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ, Федеральных отраслевых Ассоциаций, строительных компаний и производителей строительных материалов.
 >>


«Применение стекла в строительстве. Промышленная переработка листового стекла, технологии, оборудование, комплектующие и материалы»
В декабре 2018 года на Форуме руководителей стекольной отрасли «Стекло и современные технологии» ежегодно проводимого Ассоциацией «СтеклоСоюз», было принято Решение поручить Ассоциации СтеклоСоюз России организовать системное взаимодействия между производителями стекла и светопрзрачных конструкций и строительным сообществом. А также, регулярное информирование предприятий стекольной отрасли, архитекторов, проектировщиков и строителей о расширяющихся возможностях применения изделий и конструкций на основе стекла.
 >>


Совместное заседание Рабочей группы СтеклоСоюза России
«Листовое стекло. Промпереработка. Безопасное и противопожарное стекло» и Общественного координационного Совета по планированию, разработке и внедрению нормативных документов по тематике подкомитета ПК 24 «Блоки оконные, дверные и воротные. Комплектующие изделия и материалы» ТК 465
«Строительство»
 >>


18 февраля 2019 года в Торгово-промышленной палате Российской Федерации (ТПП РФ) состоялось совместное заседание Комитета ТПП РФ по техническому регулированию , стандартизации и качеству продукции, Комитета РСПП по техническому регулированию , стандартизации и оценке соответствия, Комитета ООО "Деловая Россия" по техническому регулированию и промбезопасности. Были привлечены органы исполнительной власти РФ, профильные министерства. Соорганизатором заседания является АНО "Научный центр евразийской интеграции".
 >>


29 января 2019 года в рамках выставки «Отечественные строительные материалы» состоялось плановое общее собрание членов Национального Партнёрства Ассоциаций и Союзов предприятий промышленности строительных материалов (далее Объединение Ассоциаций и Союзов ПСМ).
 >>


>> все мероприятия ССР >>

Стекольные музеи мира

Стекольные музеи мира

Стекло и современный мир

Стекло и современный мир

Статистика

free counters

English version

© «СтеклоСоюз Роcсии» 2003 - 2017

Разработка движка сайта - alteq.ru

p

. .

      Яндекс.Метрика   Яндекс цитирования