Вспомогательные сырьевые материалы. Приготовление стекольной шихты

Вспомогательные материалы-добавки, улучшающие свойства стекла и улучшающие стекловарение. К ним относятся:

1. Осветлители-материалы, способствующие при высокой температуре осветлению массы, вводится 0,5-1% (Al2O3? Na2SO4 NaCl, и тд

2. Обесцвечиватели-As2O3, NaNO3. Оксид сурьмы способствует переводу FeO в Fe2O3-химическое обесцвечивание; Физическое-при вводе MnO2, NiO2

3. Красители-1-ионные 2-молекулярные 3-коллоидные,

4. Глушители- для придания матовости, основано на образовании микрокристаллических фаз в стекле.

5. Окислители и восстановители

6. Ускорители варки-аммонийные соли, фтористые соединения, оксиды B2O3, BaO

Приготовление стекольной шихты

 

Все сырье проходит обработку, кусковые измельчают, дробят, стеклобой промалывают и дробят, песок сушат и просеивают. Оптимальная влажность содовой шихты 4-5%, СУЛЬФАТНОЙ-4-7%. На 95% качество сваренного стекла зависит от тщательности перемешивания шихты и ее однородности. Шихта-однородная смесь предварительно подготовленных и отвешенных по заданному рецепту сырьевых материалов

 

9 Стекловарение и его стадии. Реакции силикатообразования в содовой шихте.

Процесс стекловарения можно поделить на 5 стадий:

1) Силикатообразование

2) Стеклообразование

3) Осветление или дегазация

4) Гомогенизация

5) Студка

Силикатообразование. В начале этой стадии изменяется физическое состояние материала, а именно:

- испаряется влага при 100-120⁰С

- сульфат натрия и кремнистые материалы подвергаются полиморфным превращениям

- происходят частичное улетучивание и плавление некоторых компонентов

Химические реакции зависят не только от состав шихты и стадий, но и от того каким компонентом вводят в шихту Na₂O содой или сульфатом.

Силикатообразование в содовой шихте:

 

SiO₂+Na₂CO₃+CaCO₃

t, ⁰C

1) CaCO₃+Na₂CO₃ = CaNa₂(CO₃)₂ 600

2) CaNa₂(CO₃)₂+SiO₂ = Na₂SiO₃+CaSiO₃+2CO₂ ↑ 600…830

3) Na₂CO₃+SiO₂ = Na₂SiO₃+CO₂↑ 720…500

4) Образование и плавление эвтектики

CaNa₂(CO₃)₂*Na₂CO₃ 740…800

5) Плавление CaNa₂(CO₃)₂ 813

6) Плавление Na₂CO₃ 855

7) CaCO₃ = CaO+CO₂ 912

8) CaNa₂(CO₃)₂↔CaO+Na₂O+2CO₃ 960

9) CaO+SiO₂=CaSiO₃ 1010

Суть реакции силикатообразования это образование спеков силикаитов.

Примерно к 1150⁰С шихта представляет собой спек силикатов, пронизанный неуспевшими выделиться из него газами.

 

10 Стадия силикатообразования сульфатной шихте.

SiO₂+Na₂SO₄+CaCO₃

В сульфатную шихту всегда вводится восстановитель – углерод.

Основными реакциями являются: t, ⁰C

1) Na₂SO₄+2C=Na₂S+2CO₂ 620…800

2) Na₂S+CaCO₃=Na₂CO₃+CaS 620…800

3) Na₂CO₃+CaCO₃=CaNa₂(CO₃)₂ >800

4) CaNa₂(CO₃)₂+SiO₂=Na₂SiO₃+CaSiO₃+2CO₂↑ >800

5) Na₂SO₄+CaS+2SiO₂= Na₂SiO₃+CaSiO₃+CO₂+S 865

6) Na₂SO₄+ Na₂S+2SiO₂=2Na₂SiO₃+ SiO₂+S 865

Заканчивается реакция в сульфатной шихте примерно 1240⁰С, образуется сплав дающий при охлаждении стекло.

Основным отличием сульфатной шихты от содовой является восстановление Na₂SO₄ до NaS(1).

Если восстановитель углерод выгорит раньше времени или его окажется недостаточно, то сам по себе сульфат Na является крайне неактивным, он плохо взаимодействует с SiO₂ или в виде пены или так называемого щелока всплывает на поверхность стекла. Чтобы предотвратить образование щелока уголь в сульфатную шихту, а так же саму шихту вводят в печь, прямо в зону высоких температур и кроме этого желательно поддерживатьв печи восстановительную атмосферу.

 

11 Основы и способы формирования широкогорлой и узкогорлой стеклотары

Любые способы формирования начинаются с питателя, и с печи по шамотному каналу стекломасса движется в чашу питателя, в некоторой расположено отверстие или очко.

Схема образования капли стекла капелным питателем.

Плунжер 1 движется вниз, выталкивая стекломассу 2 через отверстие 3 в чаше питателя 4. Образуется капля вместе пережима отрезается ножницами 8, плунжер при этом движется вверх.

1) Схема процесса прессования стекломассы.

 

 

Пресование изделия пуансоном и формовым кольцом. 1 Форма, 2 пуансон, 3 формовочное кольцо, 4 поддон-выталкиватель, 5 капля стекломассы, 6 изделие.

2) Схема выдувания.

 

 

Капля стекломассы попадает в черновую форму, расположенную горлышком вниз, сверху накладывается дутьевая головка, через которую подается сжатый воздух, под его действием стекломасса оттесняется вниз и с помощью горловых щипцов (кольца) формируется горлышко бутылки. Затем заготовка называется пулькой переделывается в чистовую форму уже расположенная горлышком вверх, сверху опять накладывается дутьевая головка и с помощью сжатого воздуха пулька раздувается до размера бутылки. Выдуванием получают узкогорлую стеклотару (внутренний диаметр не более 30 мм)

Порция стекломассы попадает из капельного питателя в пресс-форму, которая по конфигурации соответствует изготавливаемому изделию. Под действием опускающегося в форму пуансона стекломасса равномерно вдавливается во все стороны, заполняя пространство между внутренней поверхностью формы и внешней поверхностью пуансона. Под давлением пуансона стекломасса поднимается вверх, до формовочного кольца, оформляемого кромку изделия.

Прессованием изготавливают несложные изделия с простой по форме полостью: стеклоблоки, стаканы, автомобильное стекло.

3) Способ прессо-выдувания.

Им изготавливают широкогорлую стеклотару (внутренний диаметр больше 30мм).

Прессо-выдувные машины действуют по следующей схеме:

1. В черновую форму из капельного питателя подается порция стекломассы, сверху на форму налагаются горловые щипцы, формующие горлышко изделия и удерживающие заготовку в течении всего процесса формования. Пуансон при этом находится в верхнем положении.

2. Пуансон опускается вниз и формует баночку.

3. Пуансон поднимается вверх, а баночка в горловых щипцах помещается в чистовую форму.

4. Горловым щипцам поддается дутьевая головка, через нее подается сжатый воздух, выдувающий заготовку до размеров готового изделия. Затем дутьевая головка и щипцы удаляются, обе половинки чистовой формы расходятся и изделие свободно стоит на дне формы.

1,2,3 способы - штучные изделия.