RU2638195C1 - Method for producing charge - Google Patents
Method for producing charge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638195C1 RU2638195C1 RU2016126524A RU2016126524A RU2638195C1 RU 2638195 C1 RU2638195 C1 RU 2638195C1 RU 2016126524 A RU2016126524 A RU 2016126524A RU 2016126524 A RU2016126524 A RU 2016126524A RU 2638195 C1 RU2638195 C1 RU 2638195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- glass
- heat treatment
- calcium
- halides
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 159
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 107
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- -1 chalk Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 18
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910000500 β-quartz Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 42
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 34
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 claims description 18
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 claims description 11
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 10
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 18
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 238000010411 cooking Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005352 clarification Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 abstract description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 abstract 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 22
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 17
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 13
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 13
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 12
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 12
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 5
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 5
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 5
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N Arsenious Acid Chemical compound O1[As]2O[As]1O2 GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000006066 glass batch Substances 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004762 CaSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017625 MgSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- XUGISPSHIFXEHZ-GPJXBBLFSA-N [(3r,8s,9s,10r,13r,14s,17r)-10,13-dimethyl-17-[(2r)-6-methylheptan-2-yl]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-3-yl] acetate Chemical compound C1C=C2C[C@H](OC(C)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 XUGISPSHIFXEHZ-GPJXBBLFSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001964 alkaline earth metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Inorganic materials O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Inorganic materials [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910001922 gold oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 2
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- JPJALAQPGMAKDF-UHFFFAOYSA-N selenium dioxide Chemical compound O=[Se]=O JPJALAQPGMAKDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- JCMLRUNDSXARRW-UHFFFAOYSA-N trioxouranium Chemical compound O=[U](=O)=O JCMLRUNDSXARRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241001274216 Naso Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007926 ZrCl Inorganic materials 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Ca] Chemical compound [Na].[Ca] VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical group [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001963 alkali metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052915 alkaline earth metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011045 chalcedony Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IUYLTEAJCNAMJK-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Co+2] IUYLTEAJCNAMJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021540 colemanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000005356 container glass Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021514 lead(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Inorganic materials [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- HVTHJRMZXBWFNE-UHFFFAOYSA-J sodium zincate Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Na+].[Na+].[Zn+2] HVTHJRMZXBWFNE-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- SMWCBVIJCHHBAU-UHFFFAOYSA-L uranium sulfate Chemical compound [U+2].[O-]S([O-])(=O)=O SMWCBVIJCHHBAU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000383 uranium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005289 uranyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B1/00—Preparing the batches
- C03B1/02—Compacting the glass batches, e.g. pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/02—Pretreated ingredients
- C03C1/026—Pelletisation or prereacting of powdered raw materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Приготовление шихты в виде уплотнения шихтовых материалов в сухие или увлажненные брикеты, таблетки или гранулы увеличивает скорость варки, поскольку улучшается прогрев отдельных частиц и усиливается контакт между компонентами стекольной шихты, при взаимодействии которых образуются эвтектические расплавы. Наиболее простым является способ приготовления шихты, включающий смешивание традиционных сырьевых материалов для производства стекла, увлажнение водой (8-12% от веса шихты) и компактирование. Агломерат, полученный по этому способу, имеет низкую прочность (0,2-0,5 МПа). The preparation of the charge in the form of compaction of the charge materials into dry or moistened briquettes, tablets or granules increases the cooking speed, since the heating of individual particles is improved and the contact between the components of the glass charge is intensified, during the interaction of which eutectic melts are formed. The simplest way is to prepare the mixture, including mixing traditional raw materials for glass production, moistening with water (8-12% of the weight of the mixture) and compacting. The agglomerate obtained by this method has a low strength (0.2-0.5 MPa).
Для увеличения прочности гранул в смесь сырьевых материалов добавляют известковое молоко, известь, обожженный гипс, каустик, силикат натрия. Например, компактирование шихт с использованием связующего в виде раствора каустика позволяет получать агломерат с прочностными характеристиками до 3 МПа. To increase the strength of the granules, lime milk, lime, calcined gypsum, caustic, sodium silicate are added to the mixture of raw materials. For example, compacting a mixture using a binder in the form of a caustic solution allows one to obtain agglomerate with strength characteristics up to 3 MPa.
В патенте DE 2108656 (опубл. 21.10. 1971) «Method of forming granules» для гранулирования стекольной шихты используют смесь из кварцевого сырья, 50%-ного раствора каустика и негашеной извести. Максимальная температура сушки гранул по описанному способу составляет 150°С. In patent DE 2108656 (publ. 21.10. 1971) "Method of forming granules" for granulation of a glass charge using a mixture of quartz raw materials, a 50% solution of caustic and quicklime. The maximum drying temperature of the granules according to the described method is 150 ° C.
В изобретении US 4028131 (опубл. 06.07. 1977) «Raw materials for glass making and method of making them» предлагается способ подготовки стекольной шихты из смеси кварцевого песка, негашеной извести, кальцинированного доломита и раствора каустика, грануляции смеси при комнатной температуре и сушки гранул в интервале от 100-110°С. In the invention US 4028131 (publ. 06.07. 1977) "Raw materials for glass making and method of making them" proposes a method of preparing a glass mixture from a mixture of quartz sand, quicklime, calcined dolomite and caustic solution, granulating the mixture at room temperature and drying the granules in the range from 100-110 ° C.
Недостатками приведенных способов являются: отсутствие физико-химической активации тугоплавких компонентов шихты на стадии приготовления шихты; частичная замена натрийсодержащего компонента в виде кальцинированной соды на каустик (до 50%). Для улучшения прочности гранул используется негашеная известь, для получения которой необходимо проведение дополнительной операции прокаливания карбонатного сырья при высокой температуре 800-900°С.The disadvantages of the above methods are: the lack of physico-chemical activation of the refractory components of the mixture at the stage of preparation of the mixture; partial replacement of the sodium-containing component in the form of soda ash with caustic (up to 50%). To improve the strength of the granules, quicklime is used, to obtain which it is necessary to carry out an additional operation of calcining carbonate raw materials at a high temperature of 800-900 ° C.
В патенте US 3542534 (опубл. 11.24.1970) «Process for pelletizing glass-making materials» предлагается смесь из предварительно измельченных источника кварцевого сырья (60% менее 0,15 мм), известняка (65% менее 0,15 мм), а также кальцинированной соды и водного раствора каустика в количестве не менее 20% от содержания Na2O в составе стекла агломерировать в гранулы размером от 4 до 20 мм с последующей сушкой при начальной температуре ниже 200°С и конечном значении не выше 700°С. In the patent US 3542534 (publ. 11.24.1970) "Process for pelletizing glass-making materials" proposes a mixture of pre-ground source of quartz raw materials (60% less than 0.15 mm), limestone (65% less than 0.15 mm), and Also, soda ash and an aqueous caustic solution in an amount of at least 20% of the Na 2 O content in the glass composition should be agglomerated into granules from 4 to 20 mm in size, followed by drying at an initial temperature below 200 ° C and a final value of not higher than 700 ° C.
Недостатком предлагаемого способа является необходимость использования большей части источника кварцевого сырья и оксида кальция с гранулометрией менее 0,15 мм. В связи с частичной заменой кальцинированной соды на каустик активация тугоплавких компонентов шихты в указанном интервале температур незначительна. The disadvantage of the proposed method is the need to use most of the source of quartz raw materials and calcium oxide with particle size less than 0.15 mm In connection with the partial replacement of soda ash with caustic, the activation of refractory charge components in the indicated temperature range is insignificant.
В патенте US 4332604 (A) «Strength improvement of glass batch pellets» (опубл. 06.01.1982) предлагается способ увеличения прочности гранул стекольной шихты для стекловолокна, где основным борсодержащим компонентом является не прокаленный турецкий колеманит. В шихту добавляется хотя бы один компонент, а именно: карбонат натрия, гидроксид натрия или борная кислота с последующим компактированием образовавшегося продукта. Желаемая прочность достигается при прокалке агломерата при 1100°F (593°С). US Pat. No. 4,332,604 (A) "Strength improvement of glass batch pellets" (publ. 06/01/1982) proposes a method for increasing the strength of glass batch granules for fiberglass, where the main boron-containing component is non-calcined Turkish colemanite. At least one component is added to the charge, namely sodium carbonate, sodium hydroxide or boric acid, followed by compaction of the resulting product. The desired strength is achieved by calcining the sinter at 1100 ° F (593 ° C).
Одним из недостатков изобретения является то, что предпочтительное количество каустика 4,1 мас.% от веса шихты, используемое в рассматриваемом способе, недостаточно для полной замены натрийсодержащего компонента шихты силикатных стекол, содержание Na2O в которых более 3 мас.%. Для получения гранул используют увлажнение водой смеси сырьевых материалов в количестве от 16,8–21,7% от веса шихты, что обуславливает длительное время термообработки и улетучивание сырьевых компонентов.One of the disadvantages of the invention is that the preferred amount of caustic 4.1 wt.% By weight of the charge used in this method is not enough to completely replace the sodium-containing component of the charge of silicate glasses, the content of Na 2 O in which more than 3 wt.%. To obtain granules, water is used to moisten a mixture of raw materials in an amount of 16.8–21.7% of the weight of the charge, which leads to a long heat treatment time and volatilization of the raw materials.
В патенте US 2014274652 «Glass Batch Materials having а core-shell structure» (опубл. 18.09.2014 г.) авторами предлагается способ подготовки стекольной шихты для натрий-кальциевого стекла в виде слоистой гранулы, состоящей из ядра в виде Si, Ca компонентов и оболочки гранулы из Si и Na компонентов. Смешение шихтных материалов разделяется на две части – первая смесь содержит источник кремния и кальция, обогащенная кальцием, вторая часть – смесь источника кремния и натрия, обогащенная натрием. Первая смесь гранулируется с добавлением воды или с подбором подходящего связующего, например гидроксидов щелочных металлов, так чтобы образующиеся гранулы имели размер от 1 до 4 мм. Далее высушенные гранулы окатываются смесью, обогащенной натрием, и повторно сушатся. In the patent US 2014274652 "Glass Batch Materials having a core-shell structure" (publ. September 18, 2014), the authors propose a method for preparing a glass charge for sodium-calcium glass in the form of a layered granule consisting of a core in the form of Si, Ca components and shell granules of Si and Na components. The mixture of charge materials is divided into two parts - the first mixture contains a source of silicon and calcium, enriched with calcium, the second part is a mixture of a source of silicon and sodium, enriched with sodium. The first mixture is granulated with the addition of water or with the selection of a suitable binder, for example alkali metal hydroxides, so that the granules formed have a size of 1 to 4 mm. Next, the dried granules are poured with a mixture enriched with sodium, and re-dried.
Следует отметить оригинальность предложенного способа грануляции с получением гранул, имеющих небольшие (до 4 мм) размеры и содержащих основные компоненты в виде оксидов Na2O, SiO2, CaO. Однако химическое активирование тугоплавких компонентов стекольной шихты и предварительные процессы силикато- и стеклообразования в шихте при данном способе выражены незначительно.It should be noted the originality of the proposed granulation method to obtain granules having small (up to 4 mm) sizes and containing the main components in the form of oxides Na 2 O, SiO 2 , CaO. However, the chemical activation of the refractory components of the glass charge and the preliminary processes of silicate and glass formation in the charge with this method are slightly expressed.
Применение жидкого стекла в виде добавки в шихту до 10% (патент US 3967943 «Method of improving glass batch melting by use of waterglass», опубл. 07.06.1976 г.) улучшает осветление, уменьшает свилеобразование, повышает процент готовых к упаковке для продажи изделий. The use of liquid glass as an additive in the mixture up to 10% (patent US 3967943 "Method of improving glass batch melting by use of waterglass", published 07.06.1976) improves lightening, reduces svileobrazovanie, increases the percentage of ready-to-pack products for sale .
Использование раствора силиката щелочного металла с модулем 2,2-3,5, вводимым в количестве 2,0-3,0 мас.%, и твердыми частицами дисиликата в количестве 3,1-14,5 мас.% позволяет снизить энергозатраты при варке стекла на 39 ккал на 1 кг стекломассы при температуре варки 1350°С (патент SU 1813746 РФ «Способ получения стекольной шихты», опубл. 07.05.1993 г.). The use of an alkali metal silicate solution with a module of 2.2-3.5, introduced in an amount of 2.0-3.0 wt.%, And solid particles of a disilicate in an amount of 3.1-14.5 wt.% Allows to reduce energy consumption during cooking glass at 39 kcal per 1 kg of glass melt at a cooking temperature of 1350 ° C (patent SU 1813746 of the Russian Federation "Method for producing a glass charge", publ. 05/07/1993).
Способы с использованием растворов жидкого стекла имеют ограничение по количеству вводимого силиката щелочного металла. Известно, что использование жидкого стекла более 10 мас.% от веса шихты приводит к ухудшению осветления и гомогенизации расплава [Павлушкин Н.М. Химическая технология стекла и ситаллов. М.: Стройиздат, 1983. С.102]. Предварительная обработка кремнесодержащего компонента стекольной шихты в приведенных выше способах неэффективна.Methods using liquid glass solutions have a limitation on the amount of alkali metal silicate added. It is known that the use of water glass more than 10 wt.% Of the weight of the charge leads to a deterioration in the clarification and homogenization of the melt [Pavlushkin N.M. Chemical technology of glass and glass. M .: Stroyizdat, 1983. P.102]. Pretreatment of the silicon-containing component of the glass mixture in the above methods is ineffective.
Общими недостатками приведенных способов являются:Common disadvantages of the above methods are:
- частичная замена кальцинированной соды (не более 50%) на более химически активный гидроксид натрия и связанные с этим неэффективная активация тугоплавких компонентов шихты (кварцсодержащих, сырьевых материалов, содержащих карбонаты щелочно-земельных металлов и т.п.);- partial replacement of soda ash (not more than 50%) with more chemically active sodium hydroxide and the associated ineffective activation of refractory charge components (quartz-containing, raw materials containing alkaline-earth metal carbonates, etc.);
- при замене более 15% кальцинированной соды на каустик необходимо связать оставшийся неотреагировавший каустик хотя бы в поверхностном слое агломерата, для чего используют дополнительные технологические приемы по карбонизации, что усложняет технологию и энергетически невыгодно в связи с последующей декарбонизацией в процессе плавления; - when replacing more than 15% of soda ash with caustic, it is necessary to bind the remaining unreacted caustic at least in the surface layer of the sinter, for which additional carbonization techniques are used, which complicates the technology and is energetically disadvantageous due to subsequent decarbonization in the melting process;
- недостаточная связанность сырьевых материалов в агломерате в виде стеклообразующих, модифицирующих, промежуточных компонентов и вспомогательных материалов стекольной шихты;- lack of coherence of raw materials in the sinter in the form of glass-forming, modifying, intermediate components and auxiliary materials of the glass mixture;
- использование сторонних источников связующего в виде раствора каустика или раствора жидкого стекла различной модульности;- the use of third-party sources of binder in the form of a caustic solution or liquid glass solution of various modularities;
- малый срок хранения агломерата при использовании каустика в качестве связующего в шихте вследствие его большого остаточного значения в агломерате. - short shelf life of the agglomerate when using caustic as a binder in the charge due to its large residual value in the agglomerate.
В международной заявке WO 2004016557 РФ (опубл. 26.02.2004 г.) «Method of manufacturing coloured glass with improved uniformity of the coloring» авторами предлагается способ изготовления цветного стекла с повышенной однородностью окраски и уменьшением выгорания красителя, предусматривающий растворение красителя в растворе каустика (концентрацией 20-45%) с последующим смешиванием с кварцевым песком и термообработкой при температуре не ниже 560°С. Кремнезем предварительно измельчают или выделяют фракцию с размером от 0,02-0,8 мм. Результатом термообработки смеси является формирование красительсодержащей силикатной оболочки на кварцевом зерне. In the international application WO 2004016557 of the Russian Federation (published on February 26, 2004) “Method of manufacturing colored glass with improved uniformity of the coloring”, the authors propose a method for manufacturing colored glass with increased uniformity of color and reduced dye burnout, which involves dissolving the dye in a caustic solution ( concentration of 20-45%), followed by mixing with quartz sand and heat treatment at a temperature of at least 560 ° C. Silica is pre-crushed or a fraction with a size of 0.02-0.8 mm is isolated. The result of heat treatment of the mixture is the formation of a dye-containing silicate shell on quartz grain.
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
- использование красителей, в том числе, в виде основных оксидов и в связи с этим небольшая степень химического связывания красителя в шихте. Например, для осуществления реакции- the use of dyes, including in the form of basic oxides and, therefore, a small degree of chemical bonding of the dye in the mixture. For example, to carry out the reaction
CoO + 2NaOH + H2O = Na2[Co(OH)4]CoO + 2NaOH + H 2 O = Na 2 [Co (OH) 4 ]
требуется высококонцентрированный раствор щелочи и кипячение смеси длительное время;requires a highly concentrated alkali solution and boiling the mixture for a long time;
- упаривание смеси водного раствора каустика, красителя и кварцевого песка способствует уменьшению как реального количества Na2O в продукте реакции, так и содержания красителя;- evaporation of a mixture of an aqueous solution of caustic, dye and silica sand helps to reduce both the actual amount of Na 2 O in the reaction product and the dye content;
- активации подвергается только кварцевый песок, что ограничивает снижение максимальной температуры варки на 80-100ºС; - only quartz sand undergoes activation, which limits the decrease in the maximum cooking temperature by 80-100ºС;
- по этому методу введение калиевой щелочи в реакционную смесь из кварцевого песка, каустика и красителя с получением продукта реакции в порошкообразном виде, возможно, в количестве не более 1,5% от массы смеси.- according to this method, the introduction of potassium alkali into the reaction mixture of quartz sand, caustic and dye to obtain the reaction product in powder form, possibly in an amount of not more than 1.5% by weight of the mixture.
Близким к предлагаемому способу приготовления стекольной шихты в части активации тугоплавких компонентов стекольной шихты является изобретение RU 2291115 «Способ получения синтетического сырьевого материала (ССМ) для производства стекла» (опубл. 01.10.2007). Авторы предлагают получение материала на основе силикатов щелочного и щелочно-земельного металлов, получаемых путем взаимодействия водного раствора гидроксида щелочного металла и кварцевого сырья, преимущественно кварцевого песка фракции 0,1–0,3 мм, при температуре 130-240°С и возникающем аутогенном давлении. Получение силикатов можно проводить в присутствии элементов–стеклообразователей, красителей или модификаторов и предусматривает дополнительное введение в материал указанных материалов. В качестве элементов–модификаторов могут быть использованы соли/оксиды/гидроксиды соответствующих металлов. Close to the proposed method for the preparation of a glass charge in terms of activation of the refractory components of the glass charge is the invention RU 2291115 "A method for producing synthetic raw material (CCM) for the production of glass" (publ. 01.10.2007). The authors propose the preparation of a material based on alkali and alkaline earth metal silicates, obtained by the interaction of an aqueous solution of alkali metal hydroxide and quartz raw materials, mainly quartz sand fraction 0.1-0.3 mm, at a temperature of 130-240 ° C and the resulting autogenous pressure . The preparation of silicates can be carried out in the presence of glass-forming elements, dyes, or modifiers and provides for the additional introduction of these materials into the material. As modifier elements, salts / oxides / hydroxides of the corresponding metals can be used.
Следует отметить, что гидротермальный способ получения силиката натрия при использовании кремнесодержащего источника в кристаллической форме требует технологически неоправданных высоких значений температуры и давления (Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. М., 1956. С. 122). Технологически приемлемое значение размера частиц кварцевого песка в этом случае должно составлять менее 0,01 мм и предполагает проведение дополнительной операции по получению/выделению тонкодисперсной фракции кварцевого стекольного песка. Предположительно, при приведенных значениях температуры и давления, а также фракции кварцевого песка, указанных в изобретении, время полного растворения кварцевого песка будет длительным, и поэтому данный способ получения ССМ более применим к аморфным разновидностям кварцевого сырья. It should be noted that the hydrothermal method for producing sodium silicate using a silicon-containing source in crystalline form requires technologically unjustified high values of temperature and pressure (Grigoriev PN, Matveev MA Soluble glass. M., 1956. S. 122). The technologically acceptable value of the particle size of silica sand in this case should be less than 0.01 mm and involves an additional operation to obtain / isolate a fine fraction of silica glass sand. Presumably, at the given temperature and pressure, as well as the quartz sand fractions specified in the invention, the time for complete dissolution of quartz sand will be long, and therefore this method of producing CCM is more applicable to amorphous varieties of quartz raw materials.
Использование нерастворимых солей щелочно-земельных металлов в качестве элементов-модификаторов по данному способу затруднительно в связи с их малой реакционной способностью при приведенных в изобретении технологических параметрах синтеза ССМ: использование водного раствора каустика (концентрацией до 50%), проведение синтеза при низких температурах (130-240°С), недостаточных для полного или частичного разложения солей. The use of insoluble salts of alkaline earth metals as modifier elements in this method is difficult due to their low reactivity with the technological parameters of SSM synthesis described in the invention: the use of an aqueous caustic solution (concentration up to 50%), synthesis at low temperatures (130 -240 ° C), insufficient for complete or partial decomposition of salts.
Например, температура разложения MgCO3, в зависимости от дисперсности карбоната, начинается от 300°С с максимумом 620°С, для CaCO3 – начало разложения 415°С с максимумом 915°С [Павлушкин Н.М. Химическая технология стекла и ситаллов. М.: Стройиздат, 1983. С.107].For example, the decomposition temperature of MgCO 3 , depending on the dispersion of carbonate, starts from 300 ° С with a maximum of 620 ° С, for CaCO 3 - the beginning of decomposition of 415 ° С with a maximum of 915 ° С [Pavlushkin N.M. Chemical technology of glass and glass. M .: Stroyizdat, 1983. P.107].
Наиболее близким к раскрываемому способу является изобретение DE 2413923 «Method of forming discrete pieces or pellets from meltable glass-producing mixtures» , в котором авторами предлагается способ гранулирования стекольной шихты, состоящий из двух основных стадий: 1 – термообработка смеси кварцевого песка и раствора каустика с целью формирования силикатной оболочки на кварцевом зерне; 2 – смешивание продукта реакции с кальцийсодержащими компонентами шихты (мелом), предпочтительно с негашеной известью, с последующим увлажнением смеси водой или водяным паром и агломерацией смеси известными методами. Силикатная оболочка образуется в процессе термообработки смеси кварцевого песка и водного раствора каустика концентрацией 30-75% при температуре от 350-400°С в течение 5-60 минут. В исходную смесь может быть добавлен глинозем с последующей реакцией образования алюмината натрия. Closest to the disclosed method is the invention DE 2413923 "Method of forming discrete pieces or pellets from meltable glass-producing mixtures", in which the authors propose a method for granulating a glass charge, consisting of two main stages: 1 - heat treatment of a mixture of quartz sand and caustic soda solution the purpose of forming a silicate shell on quartz grain; 2 - mixing the reaction product with calcium-containing components of the mixture (chalk), preferably with quicklime, followed by moistening the mixture with water or steam and agglomerating the mixture by known methods. The silicate shell is formed during the heat treatment of a mixture of quartz sand and an aqueous solution of caustic in a concentration of 30-75% at a temperature of 350-400 ° C for 5-60 minutes. Alumina may be added to the starting mixture followed by the formation of sodium aluminate.
По заявлению авторов способ позволяет заменить частично или полностью кальцинированную соду на каустик, провести активацию кварцевого песка, а также химическое связывание глинозема при добавлении его в состав исходной смеси. В качестве связующего используются образующаяся водорастворимая силикатная оболочка на кварцевых зернах, что исключает использование стороннего источника. According to the authors, the method allows to replace partially or fully soda ash with caustic, to activate quartz sand, as well as chemical bonding of alumina when it is added to the composition of the initial mixture. The resulting water-soluble silicate shell on quartz grains is used as a binder, which eliminates the use of an external source.
Однако при использовании данного способа грануляции обеспечить точное соответствие реального содержание Na2O в гранулированной шихте и стекле расчетному значению затруднительно вследствие летучести гидроксида натрия, тем более в случае упаривания водного раствора каустика. Использование водного раствора каустика (предпочтительной концентрации 50%) способствует увеличению времени синтеза силикатной оболочки и неоправданным энергетическим затратам. However, when using this granulation method, it is difficult to ensure that the real Na 2 O content in the granular charge and glass corresponds to the calculated value due to the volatility of sodium hydroxide, especially in the case of evaporation of an aqueous caustic solution. The use of an aqueous solution of caustic (preferred concentration of 50%) helps to increase the synthesis time of the silicate shell and unjustified energy costs.
Вызывает сомнение утверждение авторов об отсутствии остаточного каустика в продукте. Проведенные исследования показали, что содержание NaOH в продукте при указанных технологических параметрах синтеза (по данным рентгено-фазового анализа) составляет более 5%, что предполагает проведение дополнительных технологических операций по связыванию остаточного кустика, например карбонизации. Описанный выше способ позволяет провести предварительную обработку только источника кристаллического кварцевого сырья и глинозема. The authors' claim that there is no residual caustic in the product is doubtful. Studies have shown that the NaOH content in the product at the indicated technological synthesis parameters (according to x-ray phase analysis) is more than 5%, which involves additional technological operations to bind the residual bush, for example, carbonization. The method described above allows the preliminary processing of only the source of crystalline quartz raw materials and alumina.
В раскрываемом изобретении под сырьевыми источниками стеклообразующих компонентов понимаются: кристаллический кварц в виде кварцевого песка; горный хрусталь; жильный кварц; скрытокристаллический халцедон; агат; кремний; соединения, содержащие B, Ge, P, As.In the disclosed invention, the raw materials of glass-forming components are understood to mean: crystalline quartz in the form of quartz sand; rhinestone; vein quartz; cryptocrystalline chalcedony; agate; silicon; compounds containing B, Ge, P, As.
Под сырьевыми источниками компонентов-модификаторов понимаются соединения, содержащие: Li; K в виде оксида или гидроксида, солей, галогенидов; Na в виде гидроксида; Ca, Mg в виде известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технического карбоната и/или в виде соли, галогенида, оксида, гидроксида; Ba; Cr; Cd.Raw materials of modifier components are understood to mean compounds containing: Li; K in the form of oxide or hydroxide, salts, halides; Na as a hydroxide; Ca, Mg in the form of limestone, chalk, magnesite, dolomitic limestone, dolomite, industrial carbonate and / or in the form of salt, halide, oxide, hydroxide; Ba; Cr; Cd.
Под сырьевыми источниками промежуточных компонентов понимаются соединения, содержащие Be, Zn, Al, Ti, Zr, Pb.Under the raw materials of intermediate components refers to compounds containing Be, Zn, Al, Ti, Zr, Pb.
Под вспомогательными сырьевыми источниками для производства стекла понимаются: соединения в качестве красителей, содержащие Mn, Co, Ni, Cu, Fe, редкоземельные металлы, Ag, Au, Se, Cd, U, Sb, S, V, W, Мо, Cr и другие; соединения в качестве осветлителей – нитарты щелочных и щелочно-земельных металлов, оксид мышьяка (III), оксид сурьмы (III), диоксид церия, сульфат натрия, фтористые и аммонийные соли, хлорид натрия; глушители – соединения фтора, фосфора, олова, сурьмы, циркония; обесцвечиватели в виде селена, оксида кобальта (II), оксида никеля (II), оксиды неодима, церия, нитраты щелочных и щелочно-земельных металлов, оксид мышьяка (III), оксид сурьмы (III) и другие.Auxiliary raw materials for glass production are: dye compounds containing Mn, Co, Ni, Cu, Fe, rare earth metals, Ag, Au, Se, Cd, U, Sb, S, V, W, Mo, Cr and others; compounds as clarifiers - alkalit and alkaline earth metal nitrates, arsenic (III) oxide, antimony (III) oxide, cerium dioxide, sodium sulfate, fluoride and ammonium salts, sodium chloride; silencers - compounds of fluorine, phosphorus, tin, antimony, zirconium; decolorizers in the form of selenium, cobalt (II) oxide, nickel (II) oxide, neodymium oxides, cerium, alkali and alkaline earth metal nitrates, arsenic (III) oxide, antimony (III) oxide and others.
Целью изобретения является способ приготовления шихты, позволяющий получать агломерат, отличающийся большей степенью физико-химической связности сырьевых источников, прочностью и способностью к хранению по сравнению с известными способами.The aim of the invention is a method of preparation of the mixture, which allows to obtain agglomerate, characterized by a greater degree of physico-chemical connectivity of raw materials, strength and storage ability compared with known methods.
Главным отличительным признаком изобретения является комплексная активация сырьевых источников, включающая образование исходной смеси кварцсодержащего сырья, гидроксида натрия в качестве источника оксида натрия в составе стекла, сырьевых источников оксидов магния, кальция, источников стеклообразующих, модифицирующих, промежуточных компонентов, вспомогательных материалов для производства стекла и термообработку исходной смеси. Фазовый состав продукта активации исходной смеси, получаемого в порошкообразном, рассыпчатом виде, представлен аморфной и кристаллическими фазами в виде низкотемпературного β-кварца, силикатов натрия, магния, кальция и промежуточных продуктов физико-химических реакций, что способствует образованию низкотемпературных эвтектик и снижению максимальной температуры варки шелочесиликатного стекла с использованием способа приготовления шихты, представленного в изобретении, в зависимости от состава стекла и вида сырьевых источников, на 150-200°С. The main distinguishing feature of the invention is the complex activation of raw materials, including the formation of an initial mixture of quartz-containing raw materials, sodium hydroxide as a source of sodium oxide in glass, raw materials of magnesium oxides, calcium, sources of glass-forming, modifying, intermediate components, auxiliary materials for glass production and heat treatment the original mixture. The phase composition of the activation product of the initial mixture obtained in powdery, friable form is represented by amorphous and crystalline phases in the form of low-temperature β-quartz, silicates of sodium, magnesium, calcium and intermediate products of physicochemical reactions, which contributes to the formation of low-temperature eutectics and a decrease in the maximum cooking temperature silica-glass using the method of preparation of the mixture presented in the invention, depending on the composition of the glass and the type of raw materials, 15 0-200 ° C.
Следующей целью изобретения является уменьшение значения остаточного каустика в агломерате и точное соответствие реального содержания Na2O расчетному значению. The next objective of the invention is to reduce the value of the residual caustic in the agglomerate and the exact correspondence of the real Na 2 O content to the calculated value.
Одной из целей изобретения является увеличение прочности агломерата по сравнению с известными способами.One of the objectives of the invention is to increase the strength of the agglomerate in comparison with known methods.
В процессе исследований было обнаружено, что использование водных растворов каустиков различных концентраций (от 20 до 75%) для физико-химической активации кристаллического кварцевого сырья приводило к уменьшению реального содержания Na2O в шихте и стекле по сравнению с расчетным и невозможности корректировки содержания Na2O путем увеличения количества используемого водного раствора каустика указанного диапазона концентраций. Увеличение количества водного раствора каустика по сравнению с расчетным значением приводило к увеличению времени термообработки (до 60 минут), необходимого для удаления избыточной влаги и формирования силикатной оболочки на кварцевых зернах, что способствовало улетучиванию Na2O и необходимости дошихтовки натрийсодержащим компонентом, например кальцинированной содой. In the process of research, it was found that the use of aqueous solutions of caustics of various concentrations (from 20 to 75%) for the physicochemical activation of crystalline quartz raw materials led to a decrease in the actual Na 2 O content in the charge and glass compared to the calculated one and the impossibility of adjusting the Na 2 content O by increasing the amount of aqueous caustic solution used in the indicated concentration range. An increase in the amount of an aqueous caustic solution compared with the calculated value led to an increase in the heat treatment time (up to 60 minutes), which was necessary to remove excess moisture and form a silicate shell on quartz grains, which contributed to the volatilization of Na 2 O and the need for sintering with a sodium-containing component, for example, soda ash.
Было установлено, что гидроксид натрия, используемый для полной замены кальцинированной соды и физико-химической активации компонентов шихты, необходимо использовать в конденсированном виде с поправочным коэффициентом 1,021 при расчете рецепта шихты, а минимальными значениями синтеза силикатной оболочки в виде ди- и метасиликатов натрия на кварцевых зернах является температура 325°С в течение 1 минуты. It was found that sodium hydroxide, used to completely replace soda ash and physico-chemical activation of the charge components, should be used in condensed form with a correction factor of 1.021 when calculating the charge recipe, and the minimum values of silicate synthesis in the form of sodium di- and metasilicates on quartz grains is a temperature of 325 ° C for 1 minute.
Использование каустика в конденсированном состоянии с указанным значением поправочного коэффициента позволило сократить время термообработки и обеспечило реальное содержание Na2O в соответствии с расчетным с отклонением ± 0,1%. The use of caustic in the condensed state with the indicated value of the correction coefficient made it possible to reduce the heat treatment time and provided a real Na 2 O content in accordance with the calculated one with a deviation of ± 0.1%.
В результате проведенных экспериментов также было установлено, что при термообработке смесей NaOH(тверд.)+CaCO3+MgCO3+SiO2 температуры разложения карбонатного сырья сдвигались вниз приблизительно на 200°С по сравнению со смесями Na2CO3+CaCO3+MgCO3+SiO2.As a result of the experiments, it was also found that during heat treatment of mixtures of NaOH (solid) + CaCO 3 + MgCO 3 + SiO 2, the decomposition temperatures of carbonate raw materials shifted down by approximately 200 ° C compared with mixtures of Na 2 CO 3 + CaCO 3 + MgCO 3 + SiO 2 .
Фазовый состав термообработанного при 550°С в течение 1 минуты образца шихты листового стекла из исходной смеси, содержащей NaOH в конденсированном виде, кварцевый песок марки ВС-030-В, технические карбонаты магния и кальция, представлял аморфную и кристаллические фазы в виде низкотемпературного β-кварца, ди- и метасиликата натрия, силикатов магния, кальция. В следовом количестве обнаружились соединения, вероятные для CaCO3, Mg(OH)2 и Na2CO3. The phase composition of a sample of sheet glass batch heat treated at 550 ° C for 1 minute from the initial mixture containing condensed NaOH, silica sand of the BC-030-B grade, technical magnesium and calcium carbonates, represented amorphous and crystalline phases in the form of low-temperature β- quartz, di- and metasilicate of sodium, silicates of magnesium, calcium. In trace amounts were found compounds likely for CaCO 3 , Mg (OH) 2 and Na 2 CO 3 .
Образование кристаллических фаз силикатов магния, кальция стало возможным по вероятным реакциям:The formation of crystalline phases of magnesium silicates, calcium became possible by probable reactions:
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O,2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O,
CaCO3 + 2NaOH(тверд.) t→ Ca(OH)2 + Na2CO3,CaCO 3 + 2NaOH (solid) t → Ca (OH) 2 + Na 2 CO 3 ,
MgCO3 + 2NaOH (тверд.) t→ Mg(OH)2 + Na2CO3, MgCO 3 + 2NaOH (solid) t → Mg (OH) 2 + Na 2 CO 3 ,
Na2SiO3+Mg(OH)2 → MgSiO3 + 2NaOH,Na 2 SiO 3 + Mg (OH) 2 → MgSiO 3 + 2NaOH,
Na2SiO3+Ca(OH)2 → CaSiO3 + 2NaOH.Na 2 SiO 3 + Ca (OH) 2 → CaSiO 3 + 2NaOH.
В случае замены карбонатов магния и кальция в шихте на доломит, после термообработки образца шихты при указанных выше значениях, помимо низкотемпературного β-кварца, ди- и метасиликата натрия, силикатов магния, кальция, обнаружилось остаточное присутствие доломита, однако интенсивность дифракционных пиков, характеризующих его наличие, была в несколько раз ниже по сравнению с образцом шихты на традиционных сырьевых материалах, обработанным при тех же температурно-временных значениях. In the case of replacing magnesium and calcium carbonates in the charge with dolomite, after heat treatment of the charge sample at the above values, in addition to low-temperature β-quartz, sodium di- and metasilicate, magnesium silicates, calcium, a residual presence of dolomite was found, however, the intensity of the diffraction peaks characterizing it the presence was several times lower in comparison with the charge sample on traditional raw materials processed at the same temperature-time values.
Остаточный каустик в образцах шихт методом РФА не обнаружен, что предполагает его наличие в шихте в количестве менее 5%.No residual caustic was found in the charge samples by XRD, which suggests its presence in the charge in an amount of less than 5%.
Способ приготовления стекольной шихты в соответствии с описанием предлагаемого изобретения состоит из двух основных этапов. По одному из вариантов раскрываемого изобретения приготовление шихты проводится в один этап. A method of preparing a glass charge in accordance with the description of the invention consists of two main stages. In one embodiment of the invention, the preparation of the charge is carried out in one step.
На первом этапе проводится формирование силикатной водорастворимой оболочки на зернах кварцсодержащего источника, являющейся связующим для компактирования, а также активация источников стеклообразующих, модифицирующих, промежуточных компонентов и вспомогательных материалов для получения стекла. Этап включает смешивание сырьевых источников кристаллического кварцевого сырья, каустика в конденсированном виде, стеклообразующих, модифицирующих, промежуточных компонентов, вспомогательных материалов и термообработку исходной смеси с получением продукта в порошкообразном, рассыпчатом виде.At the first stage, a silicate water-soluble shell is formed on the grains of a quartz-containing source, which is a binder for compacting, as well as activation of sources of glass-forming, modifying, intermediate components and auxiliary materials for producing glass. The step includes mixing raw materials of crystalline quartz raw materials, condensed caustic, glass-forming, modifying, intermediate components, auxiliary materials and heat treatment of the initial mixture to obtain the product in powdery, friable form.
Сырьевые источники щелочно-земельных оксидов-модификаторов CaO, MgO вводятся на первом этапе компактирования шихты в виде традиционных карбонатных сырьевых материалов: известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или в виде, солей, галогенидов Ca, Mg. Raw materials of alkaline-earth oxide-modifiers CaO, MgO are introduced at the first stage of compacting the mixture in the form of traditional carbonate raw materials: limestone, chalk, magnesite, dolomitic limestone, dolomite, industrial carbonates and / or in the form of salts, Ca, Mg halides.
В случае использования традиционных карбонатных сырьевые материалов и/или солей, галогенидов Ca, Mg температурно-временной интервал обработки исходной смеси составляет от 450°С до 700°С, временной интервал от 1-15 минут. Предпочтительными значениями являются термообработка смеси при 550°С в течение 1 минуты.In the case of using traditional carbonate raw materials and / or salts, Ca, Mg halides, the temperature-time interval for processing the initial mixture is from 450 ° C to 700 ° C, and the time interval is from 1-15 minutes. Preferred values are heat treatment of the mixture at 550 ° C for 1 minute.
Предпочтительный размер частиц традиционных карбонатных сырьевых материалов, солей, галогенидов Ca, Mg при указанных параметрах термообработки - не более 1 мм. The preferred particle size of traditional carbonate raw materials, salts, Ca, Mg halides with the specified heat treatment parameters is not more than 1 mm.
Источники стеклообразующих, модифицирующих, промежуточных компонентов и вспомогательных материалов вводятся в исходную смесь на первом этапе раскрываемого способа в реакционном для взаимодействия с гидроксидом щелочного металла виде: амфотерных оксидов, амфотерных гидроксидов, галогенидов, солей, неметаллов, металлов, кислот. Sources of glass-forming, modifying, intermediate components and auxiliary materials are introduced into the initial mixture at the first stage of the disclosed method in the reaction form for interaction with alkali metal hydroxide: amphoteric oxides, amphoteric hydroxides, halides, salts, non-metals, metals, acids.
Ниже приведены иллюстративные примеры, поясняющие химизм процесса связывания компонентов шихты с использованием гидроксида щелочного металла в виде NaOH, но не ограничивающие представленное изобретение:The following are illustrative examples illustrating the chemistry of the process of binding the components of the mixture using alkali metal hydroxide in the form of NaOH, but not limiting the invention:
а) стеклообразующих: a) glass-forming:
- оксида бора в виде борной кислоты- boron oxide in the form of boric acid
4H3BO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7H2O; 4H 3 BO 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O;
- оксида бора в виде борного ангидрида (амфотерного оксида)- boron oxide in the form of boric anhydride (amphoteric oxide)
2B2O3 + 2NaOH = Na2B4O7 + H2O;2B 2 O 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + H 2 O;
- оксида фосфора в виде фосфорной кислоты- phosphorus oxide in the form of phosphoric acid
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O;H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O;
- оксида фосфора в виде фосфата кальция - phosphorus oxide in the form of calcium phosphate
Ca3(PO4)2 + NaOH = Na3PO4 + Ca(OH)2, Ca 3 (PO4) 2 + NaOH = Na 3 PO 4 + Ca (OH) 2 ,
температура плавления малорастворимого фосфата кальция более 1200°С, фосфат натрия водорастворим, гидроксид кальция имеет Тплав= 512°С;the melting point of poorly soluble calcium phosphate is more than 1200 ° C, sodium phosphate is water soluble, calcium hydroxide has a T melt = 512 ° C;
б) модификаторов: b) modifiers:
- оксида бария в виде сульфата бария- barium oxide in the form of barium sulfate
BaSO4+ 2NaOH = Na2SO4+Ba(OH)2;BaSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Ba (OH) 2 ;
трудно разлагаемый сульфат бария превращается в водорастворимый гидроксид; hardly decomposable barium sulfate turns into a water-soluble hydroxide;
- оксида бария в виде нитрата бария- barium oxide in the form of barium nitrate
Ba(NO3)2 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ba(OH)2;Ba (NO 3 ) 2 + 2NaOH = 2NaNO 3 + Ba (OH) 2 ;
в) промежуточных:c) intermediate:
- оксида свинца в виде свинцового глета с образованием плюмбита натрия- lead oxide in the form of lead lead with the formation of sodium plumbite
PbO + 2NaOH → Na2PbO2 + H2O;PbO + 2NaOH → Na 2 PbO 2 + H 2 O;
- оксида свинца в виде гидроксида свинца, растворяемого в гидроксиде натрия- lead oxide in the form of lead hydroxide soluble in sodium hydroxide
Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2Pb(OH)4;Pb (OH) 2 + 2NaOH = Na 2 Pb (OH) 4 ;
- оксида бериллия в виде амфотерного оксида бериллия- beryllium oxide in the form of amphoteric beryllium oxide
ВеО + 2NaOH = Na2[Be(OH)4],BeO + 2NaOH = Na 2 [Be (OH) 4 ],
с образованием более устойчивого гидроксобериллиата натрия по сравнению с оксидом бериллия; with the formation of more stable sodium hydroxoberillate compared with beryllium oxide;
- оксида цинка в виде амфотерного оксида цинка- zinc oxide in the form of amphoteric zinc oxide
ZnO + NaOH → Na2ZnO2 +H2O, ZnO + NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O,
с образованием водорастворимого цинката натрия;with the formation of water-soluble sodium zincate;
- диоксида циркония в виде хлорида циркония - zirconium dioxide in the form of zirconium chloride
ZrCl4 + 4NaOH → ZrO(OH)2 ↓+ 4NaCl + H2O;ZrCl 4 + 4NaOH → ZrO (OH) 2 ↓ + 4NaCl + H 2 O;
- диоксида титана в виде хлорида титана- titanium dioxide in the form of titanium chloride
TiCl4 + 4NaOH = TiО(OH)2↓ + 4NaCl + H2O;TiCl 4 + 4NaOH = TiO (OH) 2 ↓ + 4NaCl + H 2 O;
г) вспомогательных материалов-красителей:d) auxiliary materials, dyes:
- оксида кобальта в виде сульфата кобальта- cobalt oxide in the form of cobalt sulfate
CoSO4 + NaOH = CoOH↓ + NaSO4;CoSO 4 + NaOH = CoOH ↓ + NaSO 4 ;
- оксида хрома в виде амфотерного оксида хрома (III)- chromium oxide in the form of amphoteric chromium oxide (III)
2NaOH + Cr2O3 → 2NaCrO2 + H2O;2NaOH + Cr 2 O 3 → 2NaCrO 2 + H 2 O;
- оксида никеля в виде нитрата никеля- nickel oxide in the form of nickel nitrate
Ni(NO3)2 + 2NaOH → Ni(OH)2 ↓ + 2NaNO3;Ni (NO 3 ) 2 + 2NaOH → Ni (OH) 2 ↓ + 2NaNO 3 ;
- оксида меди в виде сульфата меди- copper oxide in the form of copper sulfate
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓+ Na2SO4;CuSO 4 + 2NaOH → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 ;
- оксида селена в виде диоксида селена- selenium oxide in the form of selenium dioxide
SeO2 + 2NaOH → Na2SeO3 + H2O;SeO 2 + 2NaOH → Na 2 SeO 3 + H 2 O;
- оксида урана в виде триоксида урана с образованием ураната натрия- uranium oxide in the form of uranium trioxide with the formation of sodium uranate
UO3 + 2NaOH → Na2UO4 +H2O;UO 3 + 2NaOH → Na 2 UO 4 + H 2 O;
- оксида урана в виде сульфата урана- uranium oxide in the form of uranium sulfate
2U(SO4)2 + 4NaOH → U(OH)4 ↓+ 2Na2SO4;2U (SO 4 ) 2 + 4NaOH → U (OH) 4 ↓ + 2Na 2 SO 4 ;
- оксида урана в виде любой растворимой соли уранила, например, сульфата- uranium oxide in the form of any soluble salt of uranyl, for example, sulfate
2UO2SO4 + 6NaOH → Na2U2O7↓+ 2 Na2SO4 + 3H2O42UO 2 SO 4 + 6NaOH → Na 2 U 2 O 7 ↓ + 2 Na 2 SO 4 + 3H 2 O4
- оксида золота в виде дигидрата оксида золота- gold oxide in the form of gold oxide dihydrate
Au(OH)3 + NaOH = Na [Au(OH)4];Au (OH) 3 + NaOH = Na [Au (OH) 4 ];
- оксида золота в виде хлорида золота, с добавлением перекиси водорода- gold oxide in the form of gold chloride, with the addition of hydrogen peroxide
2AuCl3 + 3H2O2 + 6NaOH = 2Au + 3O2 + 6NaCl + 6H2O.2AuCl 3 + 3H 2 O 2 + 6NaOH = 2Au + 3O 2 + 6NaCl + 6H 2 O.
На втором этапе проводится увлажнение продукта термообработки исходной смеси сырьевых компонентов, полученного на первом этапе приготовления шихты, и компактирование традиционными способами прессования или грануляции. At the second stage, the product of heat treatment of the initial mixture of raw materials obtained at the first stage of preparation of the mixture is humidified, and compacted by traditional methods of pressing or granulation.
В случае использования сырьевых источников в не реакционной форме с NaOH проводится их смешивание с продуктом термообработки исходной смеси, полученном на первом этапе приготовления, с последующим увлажнением и компактированием.In the case of using raw sources in a non-reactive form with NaOH, they are mixed with the heat treatment product of the initial mixture obtained in the first stage of preparation, followed by moistening and compacting.
Сырьевые источники щелочно-земельных оксидов CaO, MgO в виде оксидов или гидроксидов Ca, Mg вводятся на втором этапе приготовления шихты в продут термообработки исходной смеси, после чего осуществляют компактирование и дополнительную термообработку агломерата в температурно-временном интервале 120-550°С в течение 1-3 минут. Термообработка исходной смеси по этому варианту проводится в интервале 325-450°С в течение 1-5 мин, с предпочтительными значениями термообработки 325°С в течение 1 мин. Силикат натрия, образованный на первом этапе, вступает в реакцию с гидроксидом магния, кальция с образованием силикатов Ca, Mg:Raw materials of alkaline-earth oxides CaO, MgO in the form of oxides or hydroxides Ca, Mg are introduced at the second stage of preparation of the mixture into the product of heat treatment of the initial mixture, after which the agglomerate is compacted and further heat treated in the temperature-time range of 120-550 ° С for 1 -3 minutes. The heat treatment of the initial mixture according to this embodiment is carried out in the range of 325-450 ° C. for 1-5 minutes, with preferred heat treatment values of 325 ° C. for 1 minute. The sodium silicate formed in the first stage reacts with magnesium hydroxide, calcium hydroxide with the formation of silicates Ca, Mg:
Na2SiO3+Mg(OH)2 t→ MgSiO3 + 2NaOH,Na 2 SiO 3 + Mg (OH) 2 t → MgSiO 3 + 2NaOH,
Na2SiO3+Ca(OH)2 t→ CaSiO3 + 2NaOH, Na 2 SiO 3 + Ca (OH) 2 t → CaSiO 3 + 2NaOH,
а образовавшийся гидроксид натрия – с диоксидом кварца:and the resulting sodium hydroxide - with quartz dioxide:
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O. 2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O.
Возникновение в агломерате силикатных фаз Ca, Mg было подтверждено методом РФА.The appearance of Ca, Mg silicate phases in the agglomerate was confirmed by XRD.
В ходе исследований процессов активации кварцсодержащего сырья с использованием KOH, смесей KOH + NaOH, галогенидов, солей калия с NaOH было установлено, что максимальное значение, при котором возможно получить в сыпучем виде продукт термообработки реакционной смеси кристаллического источника кварцевого сырья, гидроксида натрия и/или гидроксида, галогенидов, солей калия, являлось значение до 1,5 мас.% указанных источников калия от веса смеси. При значениях более 1,5 мас.% продукт термообработки представлял собой твердый спек, плохо отделяющийся от стенок корундового тигля.In the course of studies of the activation processes of quartz-containing raw materials using KOH, mixtures of KOH + NaOH, halides, potassium salts with NaOH, it was found that the maximum value at which it is possible to obtain in bulk the heat-treated product of the reaction mixture of a crystalline source of quartz raw materials, sodium hydroxide and / or hydroxide, halides, potassium salts, was a value of up to 1.5 wt.% of these sources of potassium by weight of the mixture. At values of more than 1.5 wt.%, The heat treatment product was a solid cake, poorly separated from the walls of the corundum crucible.
Исследования показали, что при использовании водного раствора гидроксида, галогенидов, солей калия для увлажнения и последующего компактирования смеси из активированных с использованием NaOH источников стеклообразующих, модифицирующих компонентов и вспомогательных материалов наблюдалось увеличение прочности агломерата по сравнению с увлажнением дистиллированной водой. Studies have shown that when using an aqueous solution of hydroxide, halides, potassium salts to moisten and then compact the mixture from sources of glass-forming, modifying components and auxiliary materials activated using NaOH, an increase in the strength of the agglomerate was observed compared to moisturizing with distilled water.
Возможным объяснением увеличения прочности является вероятное возникновение полищелочного эффекта в процессе компактирования шихты, связанного с увеличением плотности упаковки структурных элементов при наличии щелочных ионов различного размера, рост кристаллизационных контактов частиц уплотненной шихты при наличии в увлажненной смеси для компактирования щелочных компонентов в виде KOH, галогенидов, солей калия, ди– и метасиликатов натрия, силикатов кальция, магния и остаточных Na2CO3, NaOH, Mg(OH)2.A possible explanation for the increase in strength is the likely occurrence of a multi-alkaline effect in the process of compacting the charge, associated with an increase in the packing density of structural elements in the presence of alkaline ions of various sizes, the growth of crystallization contacts of the particles of the compacted charge in the presence of a moistened mixture for compacting alkaline components in the form of KOH, halides, salts potassium, di– and sodium metasilicates, calcium silicates, magnesium silicates and residual Na2CO3, NaOH, Mg (OH)2.
Увеличение прочности агломерата наблюдалось, например, при использовании водного раствора гидроксида калия, карбоната калия, сульфата калия, хлорида калия концентрации 0,5-10% в количестве от 5 до 15 мас.% от веса увлажняемой смеси. An increase in the strength of the agglomerate was observed, for example, when using an aqueous solution of potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium sulfate, potassium chloride, a concentration of 0.5-10% in an amount of 5 to 15 wt.% By weight of the wetted mixture.
Эксперименты показали, что при использовании источника оксида калия в шихте в виде гидроксида, галогенидов, солей калия в случае, если содержание K2O в заданном составе стекла не превышает количество К2О, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, добавление источника оксида калия целесообразно проводить на первом этапе компактирования шихты.The experiments showed that when using a source of potassium oxide in the mixture in the form of hydroxide, halides, potassium salts, if the content of K 2 O in a given glass composition does not exceed the amount of K 2 O introduced up to 1.5 wt.% Source of potassium oxide from the weight of the initial mixture, the addition of a source of potassium oxide is advisable to carry out at the first stage of compacting the mixture.
В случае, если содержание K2O в заданном составе стекла превышает количество К2О, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, источник оксида калия добавляют на втором этапе приготовления шихты, а полученный агломерат термообрабатывают: при использовании оксида или гидроксида калия - в диапазоне от 325 до 360°С, предпочтительно при 325°С, при использовании галогенидов, солей калия - в диапазоне 360-700°С в течение 1-3 минут.If the content of K 2 O in a given glass composition exceeds the amount of K 2 O introduced up to 1.5 wt.% By the source of potassium oxide based on the weight of the initial mixture, the source of potassium oxide is added at the second stage of preparation of the mixture, and the resulting agglomerate is heat treated: when using potassium oxide or hydroxide in the range from 325 to 360 ° C, preferably at 325 ° C, when using halides, potassium salts in the range of 360-700 ° C for 1-3 minutes.
По одному из вариантов приготовления шихты в случае, если содержание K2O в заданном составе стекла превышает количество К2О, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, источник оксида калия в виде гидроксида, галогенидов, солей калия смешивают с компонентами стекольной шихты в виде источника кварцевого сырья, гидроксида натрия, источниками оксидов Ca, Mg, стеклообразующих, промежуточных, модифицирующих компонентов и вспомогательных материалов стекольной шихты в количествах, необходимых для получения силикатного стекла заданного состава, смесь компактируют известными способами, а полученный агломерат термообрабатывают в температурном диапазоне от 370 до 700°С в течение 1-3 минут. According to one of the options for the preparation of the mixture, if the content of K 2 O in a given glass composition exceeds the amount of K 2 O introduced up to 1.5 wt.% Source of potassium oxide based on the weight of the initial mixture, the source of potassium oxide in the form of hydroxide, halides, salts potassium is mixed with the components of the glass mixture in the form of a source of quartz raw materials, sodium hydroxide, sources of oxides of Ca, Mg, glass-forming, intermediate, modifying components and auxiliary materials of the glass mixture in the quantities necessary to obtain silicate with flowing of a given composition, the mixture is compacted by known methods, and the resulting agglomerate is heat treated in the temperature range from 370 to 700 ° C for 1-3 minutes.
По этому варианту источник оксида калия предпочтительно использовать в виде гидроксида калия, а стеклообразующие, промежуточные, модифицирующие компоненты, а также вспомогательные материалы стекольной шихты - в виде амфотерных оксидов, амфотерных гидроксидов, галогенидов, солей, неметаллов, металлов, кислот. In this embodiment, the source of potassium oxide is preferably used in the form of potassium hydroxide, and glass-forming, intermediate, modifying components, and auxiliary materials of the glass mixture in the form of amphoteric oxides, amphoteric hydroxides, halides, salts, non-metals, metals, acids.
Внешний вид образца агломерата, полученного по этому варианту способа, представлен на рис.1.The appearance of the agglomerate sample obtained according to this variant of the method is shown in Fig. 1.
Фазовый состав агломерата шихт стекол, полученного в соответствии с изобретением, содержащих K2O в большем количестве, чем вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса смеси, выражен аморфной и основными кристаллическими фазами в виде низкотемпературного β-кварца, силикатов натрия, калия, магния, кальция и промежуточных продуктов физико-химических реакций. The phase composition of the sinter mixture of glass mixtures obtained in accordance with the invention, containing K 2 O in a larger amount than the up to 1.5 wt.% Source of potassium oxide, based on the weight of the mixture, is expressed as amorphous and basic crystalline phases in the form of low-temperature β-quartz, silicates sodium, potassium, magnesium, calcium and intermediate products of physical and chemical reactions.
Сравнительный пример приготовления шихт тарного стекла с использованием красителя в виде портахрома.A comparative example of the preparation of container glass blends using a dye in the form of portochrome.
Шихты готовили по рецептам, мас.%: №1 - кварцевый песок ВС-030-В – 67.62, полевошпатный концентрат ПШС-0,20-21 – 7.2, доломит молотый ТУ 5743-02-0285132 – 22.98, сода кальцинированная техническая (марка Б,ГОСТ 5100 - 85) – 21.64, заводской портахром А38( партия 31) – 0.58;Blends were prepared according to recipes, wt.%: No. 1 - silica sand BC-030-V - 67.62, feldspar concentrate PShS-0.20-21 - 7.2, dolomite powder TU 5743-02-0285132 - 22.98, technical soda ash (grade B, GOST 5100 - 85) - 21.64, factory porthole A38 (lot 31) - 0.58;
№2 - кварцевый песок – 67.90, ПШК – 7.24, доломит – 22.53, гидроксид натрия чешуированный ч.д.а. (ГОСТ 2263-79) – 15.68, портахром – 0.58.No. 2 - quartz sand - 67.90, PShK - 7.24, dolomite - 22.53, sodium hydroxide, flaky analytical grade. (GOST 2263-79) - 15.68, portachrome - 0.58.
Приготовление шихты №1 включало: смешивание сырьевых материалов, увлажнение 5% от веса смеси подогретой до 35°С дистиллированной водой, таблетирование с использованием ручного пуансона и сушку при комнатной температуре; шихты №2 – смешивание сырьевых компонентов, термообработку смеси при 550°С в течение 1 минуты, увлажнение смеси 5% от веса смеси одной из жидкостей в виде дистиллированной воды, раствора хлорида калия или раствора гидроксида калия, перемешивание, прессование с использованием ручного пуансона и сушку при комнатной температуре до значения остаточной влажности агломерата 0,5–1%. Полученные таблетки шихты № 2 имели параметры, приведенные в табл.1. The preparation of the charge No. 1 included: mixing raw materials, moistening 5% of the weight of the mixture with distilled water heated to 35 ° C, tableting using a manual punch and drying at room temperature; mixture No. 2 - mixing of raw materials, heat treatment of the mixture at 550 ° C for 1 minute, moistening the
Таблица 1. Параметры компактирования образцов шихты №2Table 1. The compaction parameters of the samples of the mixture No. 2
Образцы шихт №№ 1, 2 в виде таблеток термообрабатывали. Возникновение зеленоватой окраски, соответствующей красителю – портахрому в таблетках шихты №1 фиксировалось при температуре обработки 800°С в течение часа, когда как таблетки шихты №2, полученные по предлагаемому способу, имели зеленоватую окраску уже на стадии получения агломерата, при термообработке 800ºС окраска таблеток была более интенсивной, а сами таблетки оплавлялись в отличие от таблеток шихты №1.Samples of the charges No. 1, 2 in the form of tablets were heat treated. The appearance of a greenish coloration corresponding to the dye - portchrome in charge No. 1 tablets was recorded at a treatment temperature of 800 ° C for an hour, when, as charge mixture No. 2 tablets obtained by the proposed method, they had a greenish color already at the agglomerate production stage, with heat treatment 800 ° C the color of the tablets was more intense, and the tablets themselves were melted, in contrast to the tablets of charge No. 1.
Возникновение окраски, соответствующей введенному в состав шихты красителю в образцах шихты №2, приготовленных в соответствии с раскрываемым изобретением, стало возможным вследствие раннего образования жидкой фазы и энергетически предпочтительного внедрения ионов красителя в образовавшийся расплав низкотемпературных эвтектик.The appearance of a color corresponding to the dye introduced into the charge in the charge samples No. 2 prepared in accordance with the disclosed invention became possible due to the early formation of the liquid phase and the energy preferable introduction of dye ions into the formed melt of low-temperature eutectics.
На рисунках 2-5 схематично представлены варианты способа приготовления шихты. Figures 2-5 schematically show variants of a method for preparing a charge.
Сырьевые материалы в виде:Raw materials in the form of:
- каустика в конденсированном состоянии (блок 1 - источник Na2O), - caustic in a condensed state (block 1 - source of Na 2 O),
- источника кристаллического кварцевого сырья (блок 2), - a source of crystalline quartz raw materials (block 2),
- источников компонентов-модификаторов (блок 3, 31 – сырьевые источники оксидов Mg, Ca; блок 32 – сырьевые источники Li, K; блок 33 – источники оксидов Ba, Cr, Cd), - sources of modifier components (
- источников компонентов-стеклообразователей (блок 4 – источники оксидов B, Ge, P, As), - sources of glass-forming components (block 4 - sources of oxides B, Ge, P, As),
- источников промежуточных компонентов (блок 5 – источники оксидов Be, Zn, Al, Zr, Pb), - sources of intermediate components (block 5 - sources of oxides Be, Zn, Al, Zr, Pb),
- вспомогательных материалов для получения стекла (блок 6) - auxiliary materials for producing glass (block 6)
смешиваются в количествах, необходимых для обеспечения выбранного состава силикатного стекла в смесителе 8. Реакционная смесь сырьевых источников из смесителя 8 поступает в реактор 9 либо источники смешиваются в реакторе 9, оснащенном перемешивающим устройством, где проводится термообработка смеси и получение продукта термообработки в порошкообразном сыпучем виде. Полученный продукт увлажняется одним из растворов в виде воды, KOH, галогенидов, солей калия (блок 7) и компактируется известными способами прессования или гранулирования (блок 10).they are mixed in the quantities necessary to ensure the selected composition of silicate glass in the
Сырьевые источники (блок 31), содержащие Mg, Ca в виде традиционных карбонатных сырьевых материалов: известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или в виде солей, галогенидов Ca и Mg, вводятся в реакционную смесь на первом этапе приготовления шихты. Термообработка исходной смеси по этому варианту проводится при предпочтительных значениях 550°С в течение 1 мин (рис.2).Raw materials (block 31) containing Mg, Ca in the form of traditional carbonate raw materials: limestone, chalk, magnesite, dolomitic limestone, dolomite, industrial carbonates and / or in the form of salts, Ca and Mg halides, are introduced into the reaction mixture at the first stage preparation of the charge. The heat treatment of the initial mixture according to this option is carried out at preferred values of 550 ° C for 1 min (Fig. 2).
По одному из вариантов (рис.3), при использовании источников компонентов-модификаторов, содержащих Mg, Ca в виде оксидов, гидроксидов, исходная смесь, не содержащая источников Mg, Ca, термообрабатывается при 325°С в течение 1 мин, а указанные источники Mg, Ca вводятся на втором этапе приготовления шихты. Полученный агломерат подвергается дополнительной термообработке (блок 11) в температурном интервале 110-550°С в течение 1-5 мин.According to one of the options (Fig. 3), when using sources of modifier components containing Mg, Ca in the form of oxides, hydroxides, the initial mixture, which does not contain Mg, Ca sources, is heat treated at 325 ° C for 1 min, and the indicated sources Mg, Ca are introduced in the second stage of preparation of the mixture. The resulting agglomerate is subjected to additional heat treatment (block 11) in the temperature range of 110-550 ° C for 1-5 minutes.
Остальные сырьевые источники, входящие в состав шихты силикатного стекла в качестве стеклообразователей, промежуточных, модифицирующих компонентов и вспомогательных материалов, в реакционном с NaOH виде вводятся на первом этапе приготовления (путь а) или в любом виде - на втором этапе (путь б, рис.2-4). The remaining raw materials that are part of the silicate glass mixture as glass-forming agents, intermediate, modifying components and auxiliary materials are introduced in the reaction with NaOH at the first stage of preparation (path a) or in any form at the second stage (path b, Fig. 2-4).
По одному из вариантов осуществляют предварительную обработку (блок 12) в стехиометрическом соотношении, в реакционном виде с гидроксидом щелочного металла сырьевых источников шихты силикатного стекла в виде стеклообразователей, промежуточных, модифицирующих компонентов, вспомогательных материалов частью от общего содержания щелочного металла в шихте (путь д, рис.4).According to one of the options, preliminary processing (block 12) is carried out in a stoichiometric ratio, in a reactive form, with alkali metal hydroxide of raw materials of silicate glass charge in the form of glass-forming agents, intermediate, modifying components, auxiliary materials, part of the total alkali metal content in the charge (path d, fig. 4).
В случае если содержание K2O в заданном составе стекла не превышает количество К2О, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, то сырьевой материал, содержащий K2O, предпочтительно вводится на первом этапе компактирования в виде конденсированных KOH, галогенидов, солей калия (путь в, рис.2-4). If the content of K 2 O in a given glass composition does not exceed the amount of K 2 O introduced up to 1.5 wt.% By a source of potassium oxide based on the weight of the initial mixture, then the raw material containing K 2 O is preferably introduced at the first stage of compaction into in the form of condensed KOH, halides, and potassium salts (path c, Fig. 2-4).
По одному из вариантов способа компактирования - на втором этапе, в виде увлажняющего раствора KOH, солей, галогенидов калия. According to one of the options of the method of compaction - in the second stage, in the form of a moisturizing solution of KOH, salts, potassium halides.
Если содержание K2O в составе стекла превышает количество К2О, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, то сырьевой материал, содержащий K2O, используется на втором этапе компактирования в виде KOH, галогенидов, солей калия в количестве, необходимом для обеспечения химического состава силикатного стекла (путь г). Продукт термообработки исходной смеси смешивается с источником, содержащим K2O, компактируется известными способами и термообрабатывается для придания агломерату прочности (блок 11). If the content of K 2 O in the glass composition exceeds the amount of K 2 O introduced up to 1.5 wt.% By the source of potassium oxide by weight of the initial mixture, then the raw material containing K 2 O is used in the second stage of compaction in the form of KOH, halides, potassium salts in the amount necessary to ensure the chemical composition of silicate glass (path g). The heat treatment product of the initial mixture is mixed with a source containing K 2 O, compacted by known methods and heat treated to give the agglomerate strength (block 11).
По одному из вариантов, представленном на рис.5, если содержание K2O в составе стекла превышает количество К2О, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, то приготовление шихты проводят в одну стадию, где сырьевой материал, содержащий K2O, преимущественно в виде гидроксида калия, вводится в исходную смесь сырьевых материалов с последующими компактированием и термообработкой агломерата. According to one of the options shown in Fig. 5, if the content of K 2 O in the glass composition exceeds the amount of K 2 O introduced up to 1.5 wt.% By the source of potassium oxide based on the weight of the initial mixture, then the preparation of the charge is carried out in one stage, where the raw material containing K 2 O, mainly in the form of potassium hydroxide, is introduced into the initial mixture of raw materials with subsequent compaction and heat treatment of the agglomerate.
Известно, что эффективность процесса плавки непосредственно связана с диффузией продуктов реакции на границе раздела кварц - жидкость и определяется вязкостью эвтектической жидкой фазы. По мере плавления жидкая фаза обогащается кремнеземом, происходит увеличение вязкости и уменьшение скорости растворения зерен кварцевого песка, что влияет на длительность этапа осветления и гомогенизации расплава. Проведенные исследования образцов щелочесиликатных стекол наиболее распространенных составов с использованием ИК-спектроскопии показали, что физико-химическая активация компонентов шихт щелочесиликатных стекол наиболее распространенных составов с использованием гидроксида натрия способствовала увеличению количества гидроксильных групп, структурно связанных с кремнекислородным каркасом экспериментальных стекол. Увеличение количества групп ОН-, вероятно, повлияло на уменьшение вязкости и, как следствие, – на быстрое растворение тугоплавких компонентов шихты, сокращение времени осветления и гомогенизации на 40–70% расплава агломерата шихт щелочесиликатных стекол, полученного в соответствии с изобретением. It is known that the efficiency of the melting process is directly related to the diffusion of reaction products at the quartz-liquid interface and is determined by the viscosity of the eutectic liquid phase. As it melts, the liquid phase is enriched with silica, an increase in viscosity and a decrease in the dissolution rate of silica sand grains occur, which affects the duration of the clarification and homogenization of the melt. The studies of alkali silicate glass samples of the most common compositions using IR spectroscopy showed that the physicochemical activation of the components of alkali silicate glass mixtures of the most common compositions using sodium hydroxide contributed to an increase in the number of hydroxyl groups structurally related to the silicon-oxygen skeleton of the experimental glasses. Increasing the number of OH groups - probably affected the reduction in viscosity and, as a consequence - on the fast dissolution of the refractory components of the charge, reducing the time of clarification and homogenization of the melt to 40-70% of the agglomerate batches schelochesilikatnyh glasses obtained according to the invention.
Сравнительные варки таблеток шихт тарного, листового, медицинского стекла и хрусталя, полученных по известному способу, включающему смешивание традиционных сырьевых материалов, увлажнение водой и таблетирование, и таблеток шихт с использованием представленного способа показали, что физико-химическое связывание компонентов шихты, уменьшение температуры варки стекол и сокращение времени, необходимого для осветления и гомогенизации расплава, способствовали уменьшению улетучивания компонентов стекла. Comparative boiling tablets of containers, sheet, medical glass and crystal, obtained by a known method, including mixing traditional raw materials, moistening with water and tabletting, and tablets of mixtures using the presented method showed that the physico-chemical bonding of the components of the mixture, reducing the temperature of glass melting and the reduction in the time required for clarification and homogenization of the melt, helped to reduce the volatilization of the glass components.
По данным оптической спектроскопии экспериментальных образцов окрашенных флоат-стекол, использование уплотненных шихт, содержащих красители, по способу, представленному в изобретении, позволило сократить улетучивание красителей на 80% по сравнению с образцами стекол на основе традиционных шихт. According to optical spectroscopy of experimental samples of stained float glasses, the use of compacted batches containing dyes by the method described in the invention allowed to reduce the volatilization of dyes by 80% compared with glass samples based on traditional batches.
Сравнительная варка образцов шихт медицинского стекла состава НС-3 при использовании в равных количествах борной кислоты для введения B2O3 показала, что по данным химического анализа образцов улетучивание B2O3 в образцах стекол на основе шихт, приготовленных по предлагаемому способу, было на 60% меньше по сравнению с образцами стекол на основе шихты, приготовленной по известному способу.Comparative cooking of samples of blends of medical glass with the composition НС-3 using equal amounts of boric acid for the introduction of B 2 O 3 showed that, according to the data of chemical analysis of the samples, the volatilization of B 2 O 3 in glass samples based on burdens prepared by the proposed method was 60% less in comparison with glass samples based on a mixture prepared by a known method.
Компактированные образцы приготовленных в соответствии с изобретением шихт наиболее распространенных состав щелочесиликатных стекол сохраняют форму и прочностные характеристики при хранении при комнатной температуре более года.The compacted samples prepared in accordance with the invention of the charges of the most common composition of alkali silicate glasses retain their shape and strength characteristics when stored at room temperature for more than a year.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126524A RU2638195C1 (en) | 2016-07-03 | 2016-07-03 | Method for producing charge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126524A RU2638195C1 (en) | 2016-07-03 | 2016-07-03 | Method for producing charge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638195C1 true RU2638195C1 (en) | 2017-12-12 |
Family
ID=60718766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126524A RU2638195C1 (en) | 2016-07-03 | 2016-07-03 | Method for producing charge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638195C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2692715C1 (en) * | 2018-10-14 | 2019-06-26 | ООО "Сферастек" | Method of dispersed melting of glass |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3542534A (en) * | 1969-03-10 | 1970-11-24 | Junnosuke Yamamoto | Process for pelletizing glassmaking materials |
| DE2108656A1 (en) * | 1970-04-01 | 1971-10-21 | Eirich G | Process for the preparation of batches |
| DE2413923A1 (en) * | 1973-05-30 | 1974-12-19 | Pelltec Sa | PROCESS FOR MAKING GLASS MELT BODIES IN PIECES |
| US3967943A (en) * | 1974-10-30 | 1976-07-06 | Anchor Hocking Corporation | Method of improving glass batch melting by use of water glass |
| US4028131A (en) * | 1968-01-23 | 1977-06-07 | Saint-Gobain Industries | Raw materials for glass making and method of making them |
| US4332604A (en) * | 1980-12-22 | 1982-06-01 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Strength improvement of glass batch pellets |
| RU2058944C1 (en) * | 1990-10-05 | 1996-04-27 | Научно-производственное предприятие "Силиколл" | Method for production of glass mixture for alkaline silicate glasses |
| WO2004016557A1 (en) * | 2002-08-16 | 2004-02-26 | Vladimir Nikolaevich Molchanov | Method of manufacturing coloured glass with improved uniformity of the colouring |
| RU2250879C2 (en) * | 2003-06-05 | 2005-04-27 | Кондрашов Дмитрий Валерьевич | Method of making clear glass and colored iron-containing glass from broken glass |
| RU2291115C1 (en) * | 2005-05-26 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" | Method of production of synthetic raw material for glass making |
| US20140274652A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass Batch Materials Having A Core-Shell Structure |
-
2016
- 2016-07-03 RU RU2016126524A patent/RU2638195C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4028131A (en) * | 1968-01-23 | 1977-06-07 | Saint-Gobain Industries | Raw materials for glass making and method of making them |
| US3542534A (en) * | 1969-03-10 | 1970-11-24 | Junnosuke Yamamoto | Process for pelletizing glassmaking materials |
| DE2108656A1 (en) * | 1970-04-01 | 1971-10-21 | Eirich G | Process for the preparation of batches |
| DE2413923A1 (en) * | 1973-05-30 | 1974-12-19 | Pelltec Sa | PROCESS FOR MAKING GLASS MELT BODIES IN PIECES |
| US3967943A (en) * | 1974-10-30 | 1976-07-06 | Anchor Hocking Corporation | Method of improving glass batch melting by use of water glass |
| US4332604A (en) * | 1980-12-22 | 1982-06-01 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Strength improvement of glass batch pellets |
| RU2058944C1 (en) * | 1990-10-05 | 1996-04-27 | Научно-производственное предприятие "Силиколл" | Method for production of glass mixture for alkaline silicate glasses |
| WO2004016557A1 (en) * | 2002-08-16 | 2004-02-26 | Vladimir Nikolaevich Molchanov | Method of manufacturing coloured glass with improved uniformity of the colouring |
| RU2250879C2 (en) * | 2003-06-05 | 2005-04-27 | Кондрашов Дмитрий Валерьевич | Method of making clear glass and colored iron-containing glass from broken glass |
| RU2291115C1 (en) * | 2005-05-26 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" | Method of production of synthetic raw material for glass making |
| US20140274652A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass Batch Materials Having A Core-Shell Structure |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2692715C1 (en) * | 2018-10-14 | 2019-06-26 | ООО "Сферастек" | Method of dispersed melting of glass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW422823B (en) | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production | |
| EP3277641B1 (en) | Glass precursor gel | |
| HUE027869T2 (en) | Lithium silicate glass ceramic and lithium silicate glass comprising a monovalent metal oxide | |
| IE52048B1 (en) | Process for producing metal silicates from solutions of alkali metal silicates and use thereof in glass making | |
| CN110997579B (en) | Production of glass from a mixture comprising calcium oxide, and glass furnace | |
| US4612292A (en) | Lead/alkaline earth metal silicates and vitrescible compositions comprised thereof | |
| KR20200066047A (en) | Non-cement binder composition and manufacturing method of the same | |
| EP3095765A1 (en) | Glass batch pelletizing method using activated cullet | |
| CA2214363C (en) | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production | |
| RU2638195C1 (en) | Method for producing charge | |
| JPS5926912A (en) | Amorphous zirconium phosphosilicate and its production method | |
| CN1307115C (en) | Method of manufacturing glass and compositions therefore | |
| Lavrov et al. | A novel method for preparing a batch of silicate glasses using sodium and potassium hydroxides | |
| WO2007100512A2 (en) | Methods for producing glass compositions | |
| US5422320A (en) | Alkaline earth metal silicate compositions for use in glass manufacture | |
| US3630673A (en) | Source composition for alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides | |
| US2793933A (en) | Method of producing lithium salts from lithium minerals | |
| RU2291115C1 (en) | Method of production of synthetic raw material for glass making | |
| US1166547A (en) | Method of obtaining titanic oxid and the resulting product. | |
| US1314831A (en) | Process of making opaquing and enameling compounds and product | |
| EP2075236A1 (en) | Protecting granules | |
| RU2291114C2 (en) | Method of production of synthetic raw material for manufacture of glass | |
| US1327781A (en) | Process of extracting potassium from potash-bearing silicate minerals | |
| US10364176B1 (en) | Glass precursor gel and methods to treat with microwave energy | |
| JPH0143696B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200704 |