
- •Основы печных технологий
- •Часть I Конспект лекций Предназначен для студентов специальности 110300 "Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей"
- •Санкт-петербург
- •1. Введение
- •2. Энергообеспечение печных технологических процессов
- •3. Сушка дисперсных материалов и изделий
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Теоретические основы процесса сушки
- •3.3. Схема устройства и принцип действия сушилок для дисперсных материалов
- •3.4. Сушка изделий.
- •3.5. Термическое разложение солевых растворов и суспензий.
- •4. Коксохимическое и химическое производства
- •4.1. Пиролиз углей
- •4.2. Производство фосфора и карбида кальция.
- •5. Производство некоторых строительных материалов
- •5.1. Производство цемента
- •5.2. Производство стекла
- •5.3. Производство строительных керамических изделий
- •5.4 Производство воздушной извести
- •5.5 Производство минераловатных изделий
- •6. Нагрев слитков металлов
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Схемы устройства, описание конструкции и работы нагревательных печей
- •6.3. Непечные установки электронагрева
- •Рекомендательный библиографический список
5.2. Производство стекла
Стекло представляет собой затвердевший неметаллический расплав в виде аморфного, изотропного, хрупкого, в той или иной степени прозрачного тела. При нагревании оно постепенно размягчается и переходит в тягучее состояние, а по мере повышения температуры нагрева – в жидкое состояние. При определенных температурных условиях стекло обнаруживает склонность к кристаллизации.
Стекольная промышленность выпускает различную продукцию из стекла: листовое строительное и архитектурно-строительное стекло; стеклотару; стекла специального назначения (оптическое, закаленное и др.), стекловолокно и т.д.
Основным сырьем для получения стекла является чистый кварцевый песок, содержащий не менее 99% SiO2, в зернах размером 0,15-0,4мм. В стекольную шихту входят также Na2CO3, Na2SO4, K2CO3, CaCO3, MgCO3 и др. При варке смеси чистого SiO2 и Na2CO3 образуется полупрозрачная стекловидная масса силиката натрия (Na2SiO3), растворяющаяся в воде. Благодаря введению в шихту СаО в виде СаСО3 или доломита стекло становится нерастворимым в воде.
Помимо указанных компонентов в шихту вводят ряд других соединений, придающих стеклу специальные свойства: глинозем (Al2O3) – повышает механическую прочность, термическую и химическую стойкость стекла; ZnO – понижает температурный коэффициент расширения стекла и т.д. Кроме этого, в шихту вводят красители при получении цветных стекол, обесцвечивающие вещества, осветлители и т.д.
Примерный химический состав строительного силикатного стекла,%: SiO2 – 71-73; Na2O – 13-15; CaO – 8-10,5; MgO – 1-4; Al2O3 – 0,5-1; Fe2O3 – 0,1; K2O до 1; SO3 – 0,3-0,7.
Технология производства стекла состоит из следующих основных операций:
- измельчение, обогащение и очистка тех сырьевых материалов, для которых эти операции требуются, и их шихтовка;
- варка стекольной массы;
- формование, отжиг и некоторые дополнительные операции (механическая, термическая обработка готовых изделий и т.д.).
Варку стекла осуществляют в печах различных конструкций двух типов: горшковых и ванных. Процессы, идущие в печи, складываются из собственно варки стекла, осветления его и охлаждения (студки). В процессе варки стекла сначала, начиная с 800-900оС, проходят процессы силикатообразования, которые идут еще в твердой фазе. Шихта при 800-900оС превращается в спекшуюся массу, называемую фриттой. Затем по мере повышения температуры проходит стадия стеклообразования, завершающаяся при 1200-1240оС. Масса становится прозрачной, но в ней еще много газовых пузырей. Дегазация заканчивается при 1400-1500оС. К концу ее масса освобождается от газовых пузырей, свилей и становится однородной, достаточно подвижной (вязкость около 10 Па.с). Для достижения необходимой для формования рабочей вязкости температуру массы снижают на 200-300оС (студка). Стекломасса из текучеподвижной переходит в пластическое состояние.
В горшковых печах стеклянная масса варится в огнеупорных шамотных горшках емкостью 100-1500 кг. Выработка стекла производится периодически. Цикл варки длится 24-48 час. Число горшков в печи 2, 4, 6, 8 и более.
Ванные печи – это агрегаты непрерывного действия. Эти агрегаты состоят из ванны (бассейна) для варки стекла и пламенного пространства. Ванна делится на зоны: варки стекла, его осветления, охлаждения и выработки. Студочная часть ванны часто совмещается с выработочной. Площадь зеркала ванны варочных печей для листового стекла 80-350м2. Глубина ванны 1,2-1,5м. Обогрев печей газовый (может быть использовано и жидкое топливо) и электрический.
Изготовление стеклянных изделий из стекломассы производится с использованием стеклоформовочных машин методом вытягивания, прессования, прессовыдувания, выдувания и прокатки.