Пример 1. Расчет стекольной шихты

Заданный химический состав стекла, мас. %: SiO₂ – 62,0; Al₂O₃– 0,9; PbO – 19,5; K₂O – 14,6; Na₂O – 3,0. ∑P_i = 100; 8,0 мас. % K₂O вводится через поташ; 6,6 мас. % K₂O – через селитру.

Химический состав выбранных сырьевых материалов поле необходимых предварительных пересчетов сведен в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Химический состав сырьевых материалов, мас. %

Сырьевые материалы	Заданные оксиды					Примесные оксиды
	SiO2	Al2O3	PbO	K2O	Na2O	Fe2O3
Кварцевый песок	98,5	0,6	-	-	0,3	0,03
Технический глинозем	-	98,9	-	-	0,4	0,03
Свинцовый сурик	-	-	97,0	-	-	0,003
Поташ	-	-	-	66,8	0,3	0,001
Селитра калиевая	-	-	-	46,5	-	0,005
Сода техническая	-	-	-	-	57,6	0,005

Поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов:

SiO2	Al2O3	PbO	K2O	Na2O	Fe2O3
1,00	1,00	1,14	1,12	1,032	1,00

Вначале последовательно определяем количества каждого сырьевого материала в шихте по выражению (3.4).

Количество кварцевого песка в шихте

M₁ = (62,0 · 1,0 · 100) / 98,5 = 62,94 мас. ч

С вычисленным количеством кварцевого песка в стекло вводится

А_введ = 62,94 · (0,6 / 100) = 0,38 мас. % Al₂O₃

Следовательно, с помощью технического глинозема в стекло надо ввести Al₂O₃

А’ = 0,90 – 0,38 = 0,52 мас. % Al₂O₃

Тогда количество технического глинозема в шихте

M₂ = (0,52 · 1,0 · 100) / 98,9 = 0,53 мас. ч

Количество свинцового сурика в шихте

M₃ = (19,5 · 1,14 · 100) / 97,0 = 22,92 мас. ч

Количество поташа в шихте

M₄ = (8,0 · 1,12 · 100) / 66,8 = 13,41 мас. ч

Количество селитры калиевой в шихте

M₅ = (6,6 · 1,12 · 100) / 46,5 = 15,90 мас. ч

С вычисленным количеством кварцевого песка в стекло вводится

А_введ = 62,94 · (0,3 / 100) = 0,19 мас. % Na₂O

Следовательно, с помощью соды технической в стекло надо ввести

А’ = 3,0 – 0,19 = 2,81 мас. % Na₂O

Количество соды технической в шихте

M₆ = (2,81 · 1,032 · 100) / 57,6 = 5,03 мас. ч

Далее определяем количество оксидов, переходящих в стекло с каждым сырьевым материалом.

С кварцевым песком в стекло переходит:

Р _SiO2 = (62,94 · 98,5) / (1,0 · 100) = 62,00 мас. %

Р _Al2O3 = (62,94 · 0,6) / (1,0 · 100) = 0,38 мас. %

Р _Na2O = (62,94 · 0,3) / (1,032 · 100) = 0,19 мас. %

Р _Fe2O3 = (62,94 · 0,03) / (1,0 · 100) = 0,019 мас. %

С техническим глиноземом в стекло переходит:

Р _Al2O3 = (0,53 · 98,9) / (1,0 · 100) = 0,52 мас. %

Р _Na2O = (0,53 · 0,4) / (1,032 · 100) = 0,002 мас. %

Р _Fe2O3 = (0,53 · 0,003) / (1,0 · 100) = 0,0002 мас. %

Со свинцовым суриком в стекло переходит:

Р _PbO = (22,92 · 97,0) / (1,14 · 100) = 19,50 мас. %

Р _Fe2O3 = (22,92 · 0,003) / (1,0 · 100) = 0,0007 мас. %

С поташом в стекло переходит:

Р _K2O = (15,90 · 46,5) / (1,12 · 100) = 6,60 мас. %

Р _Fe2O3 = (15,90 · 0,005) / (1,0 · 100) = 0,0008 мас. %

С содой технической в стекло переходят:

Р _Na2O = (5,03 · 57,6) / (1,032 · 100) = 2,81 мас. %

Р _Fe2O3 = (5,03 · 0,005) / (1,0 · 100) = 0,0002 мас. %

Далее составляем сводную таблицу и определяем расчетный состав стекла (табл.3.3).

Таблица 3.3

Расчетный состав стекла

№ п/п	Сырьевые материалы	Переходят в стекло, мас. %
		SiO2	Al2O3	PbO	K2O	Na2O	Fe2O3
1	Кварцевый песок	62,0	0,38	-	-	0,19	0,19
2	Технический глинозем	-	0,52	-	-	0,002	0,0002
3	Свинцовый сурик	-	-	19,50	-	-	0,0007
4	Поташ	-	-	-	8,0	0,04	0,001
5	Селитра калиевая	-	-	-	6,6	-	0,008
6	Сода техническая	-	-	-	-	2,81	0,0003
Расчетный состав		62,0	0,90	19,50	14,6	3,042	0,029
∑расч = 100,063

Сумма компонентов в расчетном химическом составе стекле оказалась выше 100 за счет вхождения в стекло оксида натрия из технического глинозема и поташа и примесей оксида железа из всех сырьевых материалов. Теоретический состав стекла получаем путем пересчета расчетного состава по выражению (2.5) и сравниваем между собой заданный, расчетный и теоретические составы.

	Заданный	Расчетный	Теоретический
SiO2	62,0	62,0	61,95
Al2O3	0,9	0,9	0,9
PbO	19,5	19,5	19,45
K2O	14,6	14,6	14,57
Na2O	3,0	3,042	3,21
Fe2O3	-	0,029	0,2
∑	100,0	100,063	100,0

Анализ химических составов стекол, их сравнение и оценка правильности выбранных сырьевых материалов рассматриваются в разделе 2.4.

Считая теоретический состав стекла, получаемого из выбранных сырьевых материалов, приемлемым, проводим корректировку состава шихты по выражению (2.6):

МО₁ = (62,94 · 100) / 100,063 = 62,90 мас. ч.

МО₂ = (0,53 · 100) / 100,063 = 0,53 мас. ч.

МО₃ = (22,92 · 100) / 100,063 = 22,90 мас. ч.

МО₄ = (13,41 · 100) / 100,063 = 13,40 мас. ч.

МО₅ = (15,90 · 100) / 100,063 = 15,89 мас. ч.

МО₆ = (5,37 · 100) / 100,063 = 5,36 мас. ч.

Q = ∑ МО_i = 120,98 мас. ч. на 100 мас. ч. стекла.

Таким образом, состав шихты, масс. ч. на 100 мас. ч. стекла, будет следующим:

Кварцевый песок 62,90

Технический глинозем 0,53

Свинцовый сурик 22,90

Поташ 13,40

Селитра калиевая 15,89

Сода техническая 5,36

Итого: 120,98

По выражению (2.8) определяем выход стекла при стеклообразовании

В = (10⁴) / 120,98 = 82,6 %

Угар шихты по формуле (2.9) составляет:

У = 100 – 82,6 = 17,4 %