RU2638195C1 - Способ приготовления шихты - Google Patents
Способ приготовления шихты 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
Изобретение может быть использовано в стекольной, керамической и металлургической промышленности для приготовления шихт способом, предусматривающим физико-химическую активацию тугоплавких сырьевых материалов. В способе приготовления шихты, включающем термообработку исходной смеси источника кварцевого сырья и гидроксида натрия - NaOH, смешивание продукта термообработки с сырьевыми компонентами, увлажнение и компактирование, в исходную смесь добавляют сырьевые источники оксидов магния, кальция в виде известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или солей, галогенидов кальция, магния, а фазовый состав продукта термообработки исходной смеси выражен основными аморфной и кристаллическими фазами в виде низкотемпературного β-кварца, ди- и метасиликатов натрия, силикатов магния, кальция и остаточного NaOH менее 5 мас.%. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - интенсификация силикато- и стеклообразования в шихте до загрузки в печь, уменьшение максимальной температуры варки стекла, сокращение времени осветления и гомогенизации расплава, уноса и пыления летучих компонентов стекольной шихты, а также увеличение прочности агломерата. 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.).
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.
Общими недостатками приведенных способов являются:
- 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.);
- 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;
- недостаточная связанность сырьевых материалов в агломерате в виде стеклообразующих, модифицирующих, промежуточных компонентов и вспомогательных материалов стекольной шихты;
- использование сторонних источников связующего в виде раствора каустика или раствора жидкого стекла различной модульности;
- малый срок хранения агломерата при использовании каустика в качестве связующего в шихте вследствие его большого остаточного значения в агломерате.
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.
Недостатками способа являются:
- 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
CoO + 2NaOH + H2O = Na2[Co(OH)4]
требуется высококонцентрированный раствор щелочи и кипячение смеси длительное время;
- упаривание смеси водного раствора каустика, красителя и кварцевого песка способствует уменьшению как реального количества Na2O в продукте реакции, так и содержания красителя;
- активации подвергается только кварцевый песок, что ограничивает снижение максимальной температуры варки на 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.
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.
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.
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.
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].
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Под сырьевыми источниками промежуточных компонентов понимаются соединения, содержащие 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.
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.
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.
Следующей целью изобретения является уменьшение значения остаточного каустика в агломерате и точное соответствие реального содержания Na2O расчетному значению.
Одной из целей изобретения является увеличение прочности агломерата по сравнению с известными способами.
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.
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.
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%.
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.
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.
Образование кристаллических фаз силикатов магния, кальция стало возможным по вероятным реакциям:
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O,
CaCO3 + 2NaOH(тверд.) t→ Ca(OH)2 + Na2CO3,
MgCO3 + 2NaOH (тверд.) t→ Mg(OH)2 + Na2CO3,
Na2SiO3+Mg(OH)2 → MgSiO3 + 2NaOH,
Na2SiO3+Ca(OH)2 → CaSiO3 + 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.
Остаточный каустик в образцах шихт методом РФА не обнаружен, что предполагает его наличие в шихте в количестве менее 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.
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.
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.
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.
Предпочтительный размер частиц традиционных карбонатных сырьевых материалов, солей, галогенидов Ca, Mg при указанных параметрах термообработки - не более 1 мм.
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.
Ниже приведены иллюстративные примеры, поясняющие химизм процесса связывания компонентов шихты с использованием гидроксида щелочного металла в виде NaOH, но не ограничивающие представленное изобретение:
а) стеклообразующих:
- оксида бора в виде борной кислоты
4H3BO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7H2O;
- оксида бора в виде борного ангидрида (амфотерного оксида)
2B2O3 + 2NaOH = Na2B4O7 + H2O;
- оксида фосфора в виде фосфорной кислоты
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O;
- оксида фосфора в виде фосфата кальция
Ca3(PO4)2 + NaOH = Na3PO4 + Ca(OH)2,
температура плавления малорастворимого фосфата кальция более 1200°С, фосфат натрия водорастворим, гидроксид кальция имеет Тплав= 512°С;
б) модификаторов:
- оксида бария в виде сульфата бария
BaSO4+ 2NaOH = Na2SO4+Ba(OH)2;
трудно разлагаемый сульфат бария превращается в водорастворимый гидроксид;
- оксида бария в виде нитрата бария
Ba(NO3)2 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ba(OH)2;
в) промежуточных:
- оксида свинца в виде свинцового глета с образованием плюмбита натрия
PbO + 2NaOH → Na2PbO2 + H2O;
- оксида свинца в виде гидроксида свинца, растворяемого в гидроксиде натрия
Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2Pb(OH)4;
- оксида бериллия в виде амфотерного оксида бериллия
ВеО + 2NaOH = Na2[Be(OH)4],
с образованием более устойчивого гидроксобериллиата натрия по сравнению с оксидом бериллия;
- оксида цинка в виде амфотерного оксида цинка
ZnO + NaOH → Na2ZnO2 +H2O,
с образованием водорастворимого цинката натрия;
- диоксида циркония в виде хлорида циркония
ZrCl4 + 4NaOH → ZrO(OH)2 ↓+ 4NaCl + H2O;
- диоксида титана в виде хлорида титана
TiCl4 + 4NaOH = TiО(OH)2↓ + 4NaCl + H2O;
г) вспомогательных материалов-красителей:
- оксида кобальта в виде сульфата кобальта
CoSO4 + NaOH = CoOH↓ + NaSO4;
- оксида хрома в виде амфотерного оксида хрома (III)
2NaOH + Cr2O3 → 2NaCrO2 + H2O;
- оксида никеля в виде нитрата никеля
Ni(NO3)2 + 2NaOH → Ni(OH)2 ↓ + 2NaNO3;
- оксида меди в виде сульфата меди
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓+ Na2SO4;
- оксида селена в виде диоксида селена
SeO2 + 2NaOH → Na2SeO3 + H2O;
- оксида урана в виде триоксида урана с образованием ураната натрия
UO3 + 2NaOH → Na2UO4 +H2O;
- оксида урана в виде сульфата урана
2U(SO4)2 + 4NaOH → U(OH)4 ↓+ 2Na2SO4;
- оксида урана в виде любой растворимой соли уранила, например, сульфата
2UO2SO4 + 6NaOH → Na2U2O7↓+ 2 Na2SO4 + 3H2O4
- оксида золота в виде дигидрата оксида золота
Au(OH)3 + NaOH = Na [Au(OH)4];
- оксида золота в виде хлорида золота, с добавлением перекиси водорода
2AuCl3 + 3H2O2 + 6NaOH = 2Au + 3O2 + 6NaCl + 6H2O.
На втором этапе проводится увлажнение продукта термообработки исходной смеси сырьевых компонентов, полученного на первом этапе приготовления шихты, и компактирование традиционными способами прессования или грануляции.
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.
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:
Na2SiO3+Mg(OH)2 t→ MgSiO3 + 2NaOH,
Na2SiO3+Ca(OH)2 t→ CaSiO3 + 2NaOH,
а образовавшийся гидроксид натрия – с диоксидом кварца:
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O.
Возникновение в агломерате силикатных фаз Ca, Mg было подтверждено методом РФА.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Внешний вид образца агломерата, полученного по этому варианту способа, представлен на рис.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.
Сравнительный пример приготовления шихт тарного стекла с использованием красителя в виде портахрома.
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;
№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.
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.
Таблица 1. Параметры компактирования образцов шихты №2
| Тип связующего | Прочность таблеток на сжатие, МПа |
| Вода дистилл. | 3.3 |
| 0,5% р-р КCl | 4.1 |
| 2,5% р-р КCl | 4.9 |
| 5% р-р КCl | 5.7 |
| 0,5% р-р КОН | 5.2 |
| 2,5% р-р КОН | 6.4 |
| 5% р-р КОН | 8.1 |
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.
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.
На рисунках 2-5 схематично представлены варианты способа приготовления шихты.
Сырьевые материалы в виде:
- каустика в конденсированном состоянии (блок 1 - источник Na2O),
- источника кристаллического кварцевого сырья (блок 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),
- источников компонентов-стеклообразователей (блок 4 – источники оксидов B, Ge, P, As),
- источников промежуточных компонентов (блок 5 – источники оксидов Be, Zn, Al, Zr, Pb),
- вспомогательных материалов для получения стекла (блок 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).
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).
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.
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).
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).
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).
По одному из вариантов способа компактирования - на втором этапе, в виде увлажняющего раствора KOH, солей, галогенидов калия.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Claims (15)
1. Способ приготовления шихты, включающий термообработку исходной смеси источника кварцевого сырья и гидроксида натрия, смешивание продукта термообработки с сырьевыми компонентами, увлажнение и компактирование, отличающийся тем, что в исходную смесь добавляют сырьевые источники оксидов магния, кальция в виде известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или солей, галогенидов кальция, магния, а фазовый состав продукта термообработки исходной смеси выражен основными аморфной и кристаллическими фазами в виде низкотемпературного β-кварца, ди- и метасиликатов натрия, силикатов магния, кальция и остаточного NaOH менее 5 мас.%.
2. Способ приготовления шихты по п. 1, отличающийся тем, что гидроксид натрия используют в конденсированном состоянии с применением коэффициента при расчете рецепта шихты равного 1,021.
3. Способ приготовления шихты по п. 1, отличающийся тем, что термообработку исходной смеси источника кварцевого сырья, гидроксида натрия, источников оксидов магния, кальция в виде известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или солей, галогенидов осуществляют в температурном диапазоне от 550-700°С в течение 1-10 мин, предпочтительно при 550°С в течение 1 мин.
4. Способ приготовления шихты по п. 1, отличающийся тем, что размер частиц источников оксидов магния, кальция в виде известняка, мела, магнезита, доломитизированного известняка, доломита, технических карбонатов и/или солей, галогенидов не превышает 1 мм.
5. Способ приготовления шихты по п. 1, отличающийся тем, что в исходную смесь источника кристаллического кварцевого сырья, гидроксида натрия, источников оксидов магния, кальция добавляют источники стеклообразующих, промежуточных, модифицирующих компонентов и вспомогательные материалы для производства стекла в виде амфотерных оксидов, амфотерных гидроксидов, галогенидов, солей, неметаллов, металлов, кислот в количествах, необходимых для получения силикатного стекла заданного состава, полученную смесь термообрабатывают, а продукт термообработки исходной смеси увлажняют и компактируют.
6. Способ приготовления шихты по п. 1, отличающийся тем, что источники стеклообразующих, промежуточных, модифицирующих компонентов и вспомогательные материалы для производства стекла смешивают с продуктом термообработки исходной смеси, увлажняют и компактируют.
7. Способ приготовления шихты по одному из пп. 5, 6, отличающийся тем, что предварительно осуществляют взаимодействие в стехиометрическом соотношении части щелочесодержащего компонента в виде гидроксида щелочного металла и количества, необходимого для обеспечения состава стекла, стеклообразующих, промежуточных, модифицирующих компонентов, вспомогательных материалов стекольной шихты в виде амфотерных оксидов, амфотерных гидроксидов, галогенидов, солей, металлов, неметаллов, кислот.
8. Способ приготовления шихты по одному из пп. 1, 3, отличающийся тем, что источники оксидов магния, кальция в виде соответствующего оксида, гидроксида добавляются в продукт термообработки исходной смеси источника кварцевого сырья и гидроксида натрия, полученный агломерат термообрабатывают в интервале 110-550°С в течение 1-5 мин, а термообработанный агломерат имеет фазовый состав в виде основных аморфной и кристаллических фаз из низкотемпературного β-кварца, ди- и метасиликатов натрия, силикатов магния, кальция и остаточного NaOH менее 5 мас.%.
9. Способ приготовления шихты по п. 8, отличающийся тем, что термообработку исходной смеси осуществляют при 325-450°С в течение 1-5 мин, с предпочтительными значениями термообработки 325°С в течение 1 мин.
10. Способ приготовления шихты по п. 5, отличающийся тем, что источник K2O в виде оксида, гидроксида, галогенидов, солей калия в конденсированном состоянии добавляют в исходную смесь, если содержание K2O в заданном составе стекла не превышает количество K2O, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси.
11. Способ приготовления шихты по п. 10, отличающийся тем, что источник K2O в качестве компонента стекла в виде оксида, гидроксида, галогенида, солей калия добавляют в продукт термообработки исходной смеси, если содержание K2O в составе стекла превышает количество K2O, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, а после компактирования осуществляют термообработку агломерата.
12. Способ приготовления шихты по п. 11, отличающийся тем, что при содержании K2O в составе стекла, превышающем количество K2O, вводимое до 1,5 мас.% источником оксида калия от веса исходной смеси, проводят смешивание компонентов стекольной шихты в виде источников кварцевого сырья, гидроксида натрия, источников оксидов кальция, магния, источника оксида калия в виде оксида, гидроксида, галогенидов, солей калия, а также источников стеклообразующих, промежуточных, модифицирующих компонентов и вспомогательных материалов в количествах, необходимых для получения силикатного стекла заданного состава, компактирование и термообработку агломерата.
13. Способ приготовления шихты по одному из пп. 11, 12, отличающийся тем, что термообработка агломерата проводится в случае использования оксида или гидроксида калия в диапазоне от 325 до 360°С, предпочтительно при 325°С, при использовании солей, галогенидов калия - в диапазоне 360-700°С, предпочтительно при 550°С, в течение 1-3 мин.
14. Способ приготовления шихты по одному из пп. 1, 5, 6, отличающийся тем, что увлажнение проводят с использованием раствора гидроксида, солей, галогенидов калия концентрацией 0,5-10% в количестве от 5 до 15 мас.% смеси.
15. Способ приготовления шихты по одному из пп. 1, 10, отличающийся тем, что введение источника K2O осуществляется на стадии увлажнения при содержании K2O в составе стекла, не превышающем количество K2O, вводимое до 1,5 мас.% от веса исходной смеси, раствором гидроксида, солей, галогенидов калия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126524A RU2638195C1 (ru) | 2016-07-03 | 2016-07-03 | Способ приготовления шихты |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126524A RU2638195C1 (ru) | 2016-07-03 | 2016-07-03 | Способ приготовления шихты |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638195C1 true RU2638195C1 (ru) | 2017-12-12 |
Family
ID=60718766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126524A RU2638195C1 (ru) | 2016-07-03 | 2016-07-03 | Способ приготовления шихты |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638195C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2692715C1 (ru) * | 2018-10-14 | 2019-06-26 | ООО "Сферастек" | Способ дисперсионной варки стекла |
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 (de) * | 1970-04-01 | 1971-10-21 | Eirich G | Verfahren zur Aufbereitung von Gemengensatzen |
| DE2413923A1 (de) * | 1973-05-30 | 1974-12-19 | Pelltec Sa | Verfahren zum stueckigmachen von glasschmelzgemengen |
| 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 (ru) * | 1990-10-05 | 1996-04-27 | Научно-производственное предприятие "Силиколл" | Способ приготовления стекольной шихты для щелочно-силикатных стекол |
| WO2004016557A1 (fr) * | 2002-08-16 | 2004-02-26 | Vladimir Nikolaevich Molchanov | Procede de fabrication de verre colore ayant une meilleure uniformite de coloration |
| RU2250879C2 (ru) * | 2003-06-05 | 2005-04-27 | Кондрашов Дмитрий Валерьевич | Способ варки бесцветных и цветных железосодержащих стекол из стеклянного боя |
| RU2291115C1 (ru) * | 2005-05-26 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" | Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла |
| 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/ru 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 (de) * | 1970-04-01 | 1971-10-21 | Eirich G | Verfahren zur Aufbereitung von Gemengensatzen |
| DE2413923A1 (de) * | 1973-05-30 | 1974-12-19 | Pelltec Sa | Verfahren zum stueckigmachen von glasschmelzgemengen |
| 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 (ru) * | 1990-10-05 | 1996-04-27 | Научно-производственное предприятие "Силиколл" | Способ приготовления стекольной шихты для щелочно-силикатных стекол |
| WO2004016557A1 (fr) * | 2002-08-16 | 2004-02-26 | Vladimir Nikolaevich Molchanov | Procede de fabrication de verre colore ayant une meilleure uniformite de coloration |
| RU2250879C2 (ru) * | 2003-06-05 | 2005-04-27 | Кондрашов Дмитрий Валерьевич | Способ варки бесцветных и цветных железосодержащих стекол из стеклянного боя |
| RU2291115C1 (ru) * | 2005-05-26 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" | Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла |
| 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 (ru) * | 2018-10-14 | 2019-06-26 | ООО "Сферастек" | Способ дисперсионной варки стекла |
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 containing a monovalent metal oxide | |
| IE52048B1 (en) | Process for producing metal silicates from solutions of alkali metal silicates and use thereof in glass making | |
| CN110997579B (zh) | 由包含氧化钙的混合物生产玻璃，和玻璃熔炉 | |
| US4612292A (en) | Lead/alkaline earth metal silicates and vitrescible compositions comprised thereof | |
| KR20200066047A (ko) | 무시멘트계 결합재 조성물, 및 이의 제조 방법 | |
| EP3095765A1 (en) | Glass batch pelletizing method using activated cullet | |
| CA2214363C (en) | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production | |
| RU2638195C1 (ru) | Способ приготовления шихты | |
| JPS5926912A (ja) | 無定形ジルコニウムリンケイ酸塩及びその製造法 | |
| CN1307115C (zh) | 玻璃的生产方法及其所用的组合物 | |
| 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 (ru) | Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла | |
| 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 (ru) | Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла | |
| US1327781A (en) | Process of extracting potassium from potash-bearing silicate minerals | |
| US10364176B1 (en) | Glass precursor gel and methods to treat with microwave energy | |
| JPH0143696B2 (ru) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200704 |