2. Что такое шихта? Изготовление шихты.

Шихтой называют однородную смесь предварительно подготовленных и отвешенных по заданному рецепту сырьевых материалов. В зависимости от количества входящих в шихту сырьевых материалов различают одно-, двух-, трехкомпонентную и т. д. шихту. Большинство промышленных стекол получают из пяти- или шестикомпонентных шихт.

Для правильного приготовления шихты необходимо применять обогащенные и подготовленные материалы; точно отвешивать сырьевые материалы по рассчитанному составу шихты; тщательно перемешивать сырьевые материалы до полной однородности; подавать и загружать шихту, исключая возможность ее расслаивания.

В подготовку шихты входят следующие операции: расчет состава шихты; взвешивание отдельных компонентов; смешивание компонентов; контроль качества шихты. Расчет и подбор состава шихты. Для того чтобы получить стекло заданного химического состава, шихты рассчитывают. При расчетах учитывают, что сырьевые материалы во время варки разлагаются, причем влага и газы улетучиваются. Шихту обычно рассчитывают на 100 масс. ч. стекла. Это дает возможность делать пересчеты на требуемое количество стекломассы. Рассмотрим пример расчета шихты методом подбора сырьевых материалов на 100 кг стекла применительно к составу листового стекла. Химический состав стекла, % по массе: SiO2...........72,5 Al2O3 .............1,5 СаО.............8,5 MgO.............3,5 Na2O...........14,0 В качестве сырьевых материалов используют песок, доломит, мел, соду и технический глинозем. Расчет обычно начинают вести с компонентов, содержащих большое количество стеклообразующих окислов.

Скорость варки стекла во многом зависит от вида сырьевых материалов, которые используются для составления шихты. Так, например, большое значение имеет, в каком количественном соотношении применяется сода и сульфат натрия для введения  Na2O. Сульфатсодержащая шихта быстрее проваривается и лучше осветляется. Однако слишком большое содержание его в шихте приводит к тому, что часть сульфата не успевает разложиться при нагревании и он всплывает на поверхность стекломассы, образуя неоднородности. В производстве оконных и тарных стекол рекомендуется вводить  Na2O посредством сульфата в количестве 5—20% от массы окиси натрия. Остальное количество  Na2O вводят через соду. Также имеет значение, каким видом сырья вносится в шихту Al2O3. Рекомендуется использовать полевой шпат, каолин, пегматиты, глины. В производстве тарных стекол часто используют горные породы: трахиты, вулканический пепел, нефелиновые сиениты. Для ввода окиси магния рекомендуется использовать главным образом доломит и доломитизированные известняки. Однако доломитизированные известняки не

отличаются постоянством химического состава и при их применении следует проводить дополнительные химические анализы сырья. 

Взвешивание компонентов шихты. Для взвешивания компонентов применяют весы с ручным и с  автоматическим  управлением. Автоматические весы ДСТ (рис. 12) предназначены для взвешивания компонентов шихты порциями от 50 до 150 кг. Устанавливают их под каждым бункером с ротовым материалом. На станине 1 весов сверху установлен приемный бункер 11 и аэрационный питатель 12, представляющий собой наклонный желоб, дно которого выстлано микропористыми плитами. Под дном имеется полость для подвода воздуха. Величина щели для основной засыпки материала регулируется винтом 2. Величину досыпочной щели изменяют с помощью досыпочной заслонки 10. На передней раме весов установлен счетчик количества отвесов 9. В весовом шкафу 13 находятся два коромысла: весовое 6, снабженное тарным грузом, большой и малой гирями, и тарное 4 с тарными грузиками 7 и 8. На весовом и тарном коромыслах установлены ртутные выключатели. Весовое коромысло тарируется самостоятельно — без тарного коромысла, которое выключается с помощью арретира 5 с отключенными ртутным выключателем. Тарное коромысло тарируется при пустом ковше с отключенным ртутным выключателем. Чтобы не произошло следующего отвеса, пока не будет полностью опорожнен ковш, в весовом шкафу установлен электромагнит, который автоматически выключается после окончания взвешивания. Точность взвешивания регулируют величиной досыпочной щели, а также двумя грузиками 7, перемещаемыми по  винтовому стержню, длительность грубого взвешивания или досыпки — перемещением грузика 8. Полный цикл взвешивания состоит из следующих операций: включения весов и основной засыпки, досыпания и отвешивания, высыпания материала.

Рис. 12. Автоматические весы ДСТ-150: 1 — станина. 2, 3 — винты, 4 — тарное коромысло, 5 — арретир, 6 — весовое коромысло. 7, 8 — грузики, 9 — отвес, 10 — досыпочная заслонка, 11 — бункер, 12 — аэрационный питатель, 13 — весовой шкаф, 14 — выключатель, 15 — штанга

Смешивание компонентов. Дозированные по заданному рецепту компоненты шихты сборочным ленточным конвейером подаются в смеситель, где они смешиваются и увлажняются. Время смешивания шихты – согласно циклограмме. Вода для увлажнения подается на песок. Включение и выключение насосов для подачи воды производится автоматически в соответствии с циклограммой и заданной влажностью шихты. По истечении времени смешивания в соответствии с циклограммой производится разгрузка смесителя. Из смесителя готовая шихта с помощью винтовых конвейеров и элеваторов подается в бункер-накопитель шихты.  Из бункера-накопителя шихта подается в загрузочные карманы ЛТФ-1,2,4 по ленточным конвейерам с автоматическим дозированием обработанного стеклобоя. В процессе транспортировки шихта подвергается очистке от металлических включений с помощью электромагнитных сепараторов. Ритмичность загрузки смеси шихта-стеклобой в загрузочные карманы ванных печей ЛТФ-1,2,4 регулируется датчиками управления уровнем смеси шихта-стеклобой.

Контроль качества шихты. Химическую однородность шихты контролируют два-три раза в сутки. Для этого щупом отбирают три пробы и каждую подвергают химическому анализу. Если результаты анализов сходны между собой, то шихту признают однородной. При нарушении однородности шихты затормаживается процесс стеклообразования. В неоднородной шихте могут быть участки, обедненные содержанием щелочных и щелочноземельных компонентов и с повышенным содержанием тугоплавких окислов. При таких условиях большая часть песка останется непрореагировавшей и не связанной в более легкоплавкие силикаты. Для получения однородной шихты необходимо строго следить за отклонениями составляющих компонентов в разных ее участках и строго придерживаться установленных норм. Допустимые отклонения компонентов в шихте, % по массе: Кварцевый песок..............    1 Мел, известняк и доломит..........    0,5 Сода и сульфат натрия............    1

Для контроля химического состава шихты из разных ее участков отбирают пробы. Среднюю пробу подвергают химическому анализу на содержание основных компонентов: песка, известняка, доломита, соды и сульфата. На скорость протекания процессов стекловарения оказывает влияние и химический состав газов шихты. От их состава во многом зависит скорость осветления стекломассы. Могут оказать влияние на скорость стекловарения примеси, содержащиеся в сырьевых материалах. Некоторые из них могут оказаться тугоплавкими и для их растворения может потребоваться большее время. Зерновой состав компонентов влияет как на склонность шихты к расслаиванию, так и на скорость протекания процессов силикатообразования и стеклообразования. Шихта с пересушенным кварцевым песком при транспортировании расслаивается. Поэтому пески при составлении шихты увлажняют. В чистые пески вводят 1 % воды, в пески, содержащие глинистые примеси, до 4—5% от массы песка.