7.4.Характеристика основних етапів виробництва скляних виробів:

7.4.1.Отримання скломаси.

Споживні властивості скляних побутових виробів формуються в процесі їх виробництва, який складається в основному з трьох етапів: одержання скломаси, формування виробів та їх обробка (див. рис. 4).

Кожний із цих етапів включає в себе ряд операцій, які забезпе­чують отримання виробів з певними властивостями з урахуванням їх призначення. Технологічний цикл виробництва скляних виробів складається із наступних стадій: підготовка сировинних матеріалів, складання шихти, варка скломаси, формування виробів, відпал, обробка виробів.

Підготовка сировинних матеріалів. Різноманітні за природою і зовнішнім виглядом сировинні матеріали скловиробництва підда­ються відповідній підготовці, яка включає такі операції: збагачення, подрібнення, сушка та ін. Так, пісок звільняють від різних забруднень і домішок оксидів заліза фізичними і хімічними способами (магніто- і електросепарація, відмучування, промивка, флотація, флотовідтирання, обробка різними реагентами). Цей процес називають збагаченням піску. Кам'янисті матеріали (вапняки, доломіт, крейда та ін.) подрібнюють і розмелюють на дробилках і мельницях різного типу. Просіюють вихідні матеріали на спеціальних ситах з електромагнітами з метою видалення металевих включень.

Допоміжні матеріали вводять до складу скломаси в невеликих кількостях. Для рівномірного розподілення в загальній масі їх піддають більш тонкому помелу і просіюють через густе сито (від 490 до 6400 отворів на 1 см²). Скляний бій сортують за хімічним складом та розміром кусків, промивають, подрібнюють і пропускають також через електромагніт.

Підготовлені таким чином сировинні матеріали зважують та змішують на конусному чи тарілчаному змішувачі згідно з визначеною рецептурою, внаслідок чого одержують однорідну за складом порошкоподібну суміш — шихту.

Використання гранульованої та брикетованої шихти є більш ефективним та продуктивним в скловиробництві, ніж порошкоподібної.

Процеси підготовки сировинних матеріалів та їх змішування в однорідну шихту — відповідальні технологічні етапи виробництва скла та виробів з нього. Відхилення хімічного і гранулометричного складу компонентів скляної шихти,

20

1. Відокремлення ковпачка. 2. Оплавлення чи поліровка краю і дна.

3. Вогняне полірування поверхні виробу. 4. Декорування виробів.

Рис. 4. Схема виробництва скляних виробів

21

зниження точності їх дозування, порушення циклограми змішування і зволожування шихти призводять до появи дефектів в склі та скловиробів.

Варка скломаси — це складний фізико-хімічний процес, при якому механічна суміш сировинних матеріалів перетворюється в однорідну скломасу з певними властивостями.

Процес скловаріння умовно поділяють на такі стадії: силікатоутворення, склоутворення, освітлення, гомогенізація, охолодження.

Силікатоутворення — це хімічна взаємодія кремнезему та інших компонентів шихти, яка найбільш активно протікає при температурі 865— 1000°С. Закінчується цей процес утворенням пінистого непрозорого розплаву, який складається із силікатів типу Nа₂Sі0₃, СаSіО₃ та ін.

Склоутворення — це процес взаємного розчинення зерен піску і силікатів та утворення рідкої, прозорої, але ще з газовими та твердими включеннями скломаси. Склоутворення характеризується більш інтенсивними дифузійними процесами, ніж силікатоутворення, і протікає при температурі 1150— 1500°С.

Освітлення— найбільш складний і важливий процес для одержання якісної скломаси, який проходить при температурі 1450— 1500°С. На цьому етапі відбувається видалення великої кількості газових включень, які утворились на попередніх стадіях варіння скла шляхом введення освітлювачів, перемішуванням сирою деревиною чи продуванням стисненим повітрям (барботування).

В'язкість скломаси знижується, що також полегшує видалення газових бульбашок; в результаті просвітлювання скломаса стає прозорою і однорідною.

Гомогенізація проводиться при максимальній температурі одночасно з просвітлюванням скломаси і суть її в тривалому витримуванні скломаси з метою досягнення однорідності за хімічним складом і властивостями.

Охолодження — це процес, який доводить скломасу до в'язкості, необхідної для формування скловиробів, тобто відбувається зниження температури в печі на 200—300°С.

Варіння скла проводять в спеціальних скловарильних печах безперервної та періодичної дії, використовуючи рідке, газоподібне паливо або електроенергію. Час варіння посудного скла 16—18 годин.

Основними видами печей є так звані горщикові та ванні печі. Горщикові печі використовуються для виробництва невеликої кількості скла кришталевого, оптичного, кольорового та ін.

Кожний вид скла знаходиться в окремому шамотному горщику — тиглі, що вміщує 300—400 кг скломаси; в одну робочу камеру печі одночасно встановлюють 8—12 горщиків. Це печі періодичної дії з низьким ККД (8—10%) та низькою продуктивністю (3—6 т/ _об). Але ці печі особливо необхідні для ручного формування високохудожніх і малосерійних виробів.

22

Ванні печі є високопродуктивними печами безперервної дії і містять до 1000 т скломаси та мають довжину 30—32 м, ширину — 6—6,5 м. Паливо використовують тверде, рідке і газоподібне. Загрузка шихти проводиться автоматично за допомогою завантажника, синхронно з'єднаного з регуляторами рівня скломаси. Недоліком їх є складність регулювання і підтримки температури при використанні рідкого і твердого палива. Крім того, продукти згорання палива забруднюють скломасу.

Електропечі мають ряд переваг: коефіцієнт корисної дії в 2—3 рази вищий, ніж при звичайних ванних печах (20—25%), можливість автоматичного регулювання температури. В електропечах виплавляють спеціальне тугоплавке скло.

Електроваріння скла застосовують сьогодні досить широко, оскільки цей спосіб економічний, легко керований, дозволяє одержувати однорідну скломасу з певними властивостями, економить сировинні матеріали, особливо лугомісткі, знижує забрудненість атмосфери.

Електричне варіння — перспективний спосіб одержання скла, який відповідає сучасному автоматизованому рівню виробництва скловиробів.

Виробництво скла та скляних виробів (рис. 4) пов'язане з великими енергетичними і матеріальними витратами, тому на сучасному етапі розвитку скляної промисловості вимагається створення енергозберігаючих, економічно вигідних і екологічно чистих технологій. В технології виробництва скловиробів основний споживач енергетичних і матеріальних ресурсів — скловарильна піч, на яку припадає 40—70% енерговитрат всього виробництва в залежності від виду продукції, а матеріалоємність досягає 20-30%.

Впровадження системи автоматичного управління скловарильними печами, які використовуються на базі мікропроцесорних контролерів вітчизняного та імпортного виробництва, значно зменшує витрати топлива та сировини, підвищує надійність роботи теплових агрегатів та устаткування.