2. Характеристика технологической схемы производства листового полированного стекла

Листовое стекло является базовым продуктом стекольной промышленно­сти. Это бесцветное, прозрачное натрий-кальций-силикатное стекло, изготавли­ваемое флоатспособом без какой-либо дополнительной обработки поверхно­стей.

Современные технологии и оборудование позволяют получать из листо­вого стекла множество видов стекла с различными свойствами, например:

- теплосберегающее (низкоэмиссионное) стекло, применение которо­го в остеклении зданий позволяет сократить потребление теплоэнергии на 30-50%;

- закаленное стекло (сталинит), имеющее в пять раз большую, чем обычное стекло, прочность, в т.ч. термическую. При разрушении закаленного стекла образуются мелкие осколки с тупыми краями, что позволяет значительно сократить риск травмирования людей;

- многослойное стекло (в том числе строительный и автомобильный триплекс), при разбивании которого осколки не разлетаются, а ос­таются скрепленными вместе полимерной композицией, т.е. безос­колочное стекло;

- зеркальное полотно - стекло, способное отражать окружающие предметы и визуально увеличивать пространство;

- тонированное стекло, ограничивающее пропускание солнечного света и ультрафиолетового излучения, и многие другие виды стек­ла и его произ-водные.

Выпускаемое ОАО «Гомельстекло» листовое стекло успешно реализуется на территории Республики Беларусь и в десятках стран мира. Самый крупный потребитель - Центральная Европа. На экспорт ежемесячно уходит 70% изго­тав-ливаемого стекла. Товар задерживается на складе не более 2÷3 часов.

Ассортимент выпускаемого листового полированного стекла - разнооб­разнейший: от 2,5 до 19 миллиметров по толщине.

В настоящее время объемы производства листового стекла на сущест­вующей технологической линии составляют:

- суточный - 800 т/сутки;

- годовой - 273 750 т/год.

В конце 50-х годов английской фирмой «Пилкингтон бразерс Лимитед» был разработан способ получения полированного стекла методом формования лен-ты стекла на расплаве олова, получивший название флоат-процесса.

Принцип формования заключается в том, что строго дозируется количество стекломассы из выработанной части стекловаренной печи по сливному лотку сте-кает на зеркальную поверхность расплавленного олова и, растекаясь по нему, превращается в ленту равновесной толщины. Сформированная лента стекла далее продвигается по поверхности олова, постепенно охлаждается и передается в печь отжига.

В ванну расплава подается защитная атмосфера, состоящая из азота водорода, предупреждающая окисление олова. Полученная лента стекла раскра-ивается на заданные форматы и упаковывается в тару. Часть стекла направляется на промышленную переработку.

1 Характеристика и расход исходных материалов

Исходным сырьем для производства листового стекла являются стеклян­ный бой и шихта в соотношении:

- стеклянный бой −24%; - шихта−76%.

Шихта −это смесь сырьевых материалов для стекловарения.

Сырьевые материалы для стекловарения условно делятся на основные и вспомогательные.

В состав главного сырья входят основные и кислотные оксиды (основа стекол).

Вспомогательные сырьевые материалы представляют собой вещества, ко­торые вводятся в его состав для изменения характеристик стекла или ускорения стекловарения (красители, восстановители, окислители, ускорители, глушите­ли).

К основным сырьевым материалам в производстве листового стекла от­носятся:

- песок - SiO₂;

- полевой шпат – Na₂О*К₂О*А1₂О₃*6SiO₂;

- кальцинированная сода - Nа₂СО₃;

- доломит - СаСО₃*МgСО₃; - мел - СаСОз.

К вспомогательным сырьевым материалам в производстве листового стекла относятся:

- сульфат натрия - Nа₂SО₄ (осветлитель); - уголь - С (сильнейший восстановитель).

Расчеты расхода шихты и исходных сырьевых материалов для выполне­ния запланированной суточной и годовой программы по производству листово­го стекла выполнены в соответствии с технологическими нормами и приведены в таблицах 1-2.

Требования, предъявляемые к шихте: шихта, загружаемая в ванную стек-ловаренную печь, должна быть однородна, не комковаться, т. е. соотношение мате-риалов в каждом участке шихты должно быть одинаковым и строго соответство-вать заданному рецепту.

На однородность стекольной шихты влияет гранулометрический состав сырьевых материалов, их химический состав, влажность, качество и продолжи-тельность перемешивания в смесителе, а также способ транспортирования.

Нарушение однородности шихты приводит к изменению условий варки, фо-рмования, плохому отжигу, повышенной хрупкости, пониженной термостойкости и прочности стекла.

Влажность шихты допускается (4,5±0,5) %. Увлажняют шихту подачей воды непосредственно в смеситель с помощью форсунок после того, как отвес предва-рительно перемешан всухую. Определенное количество влаги препятствует рас-слоению и пылению шихты. Кроме того, увлажненная шихта обладает повы-шенной теплопроводностью и реакционной способностью, быстрее прогре-вается и переходит в расплав, чем сухая шихта.

Температура увлажненной шихты должна быть не ниже 40 °C. Температура сырьевых материалов на весах при дозировании должна быть не более:

- песок кварцевый - 90°С;

- полевой шпат - 40 ºС

Контроль температуры шихты и песка кварцевого производит ПЛ.

При транспортировании отвешенных компонентов от весовых дозаторов к смесителю должны полностью исключаться потери материалов.

Для предупреждения расслаивания готовой шихты при ее транспортиро-вании от смесителей до бункеров загрузчиков ванной печи, а также при хранении шихты нельзя допускать резких сотрясений и падения с большой высоты.

Требования предъявляемые к стекольному бою: химический состав об-ратного стеклобоя должен соответствовать составу вырабатываемого стекла.

Обратный бой должен быть тщательно отсортирован. Все посторонние при-меси, куски боя с оловом, огнеупорным камнем выбрасываются в отвал.

Количество вводимого в стекловаренную печь обратного боя должно быть (15-30)% и устанавливается главным технологом.

Таблица1.

Заданный химический состав стекла

Наименование оксидов	Содержание оксидов, %	Отклонения, ±%	Примечание
SiO2	72,7	0,3	в т.ч. Fe2O3 до 0,13%
R2O7	1,2	0,2
CaO	8,6	0,2
MgO	3,6	0,2
Na2O	13,4	0,2
SO3	не более 0,5

Таблица 2. Расчет годовой потребности в шихте для производства листового стекла

с учетом введения обратного боя в количестве 24%.

№ п/п	Наименование мате­риала	Расход материала, с учетом производственных потерь
		на 1 тонну листового стекла, кг/т	суточный расход, т/сутки			годовой расход, т/год
			сущ. технол. линия 800 т/сутки	проект. технол. линия 780 т/сутки	на две ли­нии 1580 т/сутки		сущ. тех­нол. линия 273750 т/год	проект, технол. линия 255500 т/год	на две ли­нии 529250 т/год
1	Песок	504,36	403,488	393,401	796,889		138068,55	128863,98	266932,53
2	Полевой шпат	66,96	53,568	52,229	105,797		18330,3	17108,28	35438,58
3	Доломит	140,73	112,584	109,769	222,353		38524,838	35956,515	74481,353
4	Мел	38,86	31,088	30,311	61,399		10637,925	9928,73	20566,655
5	Сульфат натрия	11,99	9,592	9,352	18,944		3282,263	3063,445	6345,708
6	Сода кальцинирован­ная	165,45	132,36	129,051	261,411		45291,938	42272,475	87564,413
7	Уголь	0,7	0,56	0,546	1,106		191,625	178,85	370,475
	Всего:	929,050	743,240	724,659	1467,899		254327,439	237372,275	491699,714

Таблица 3.Расчет годовой потребности в сырьевых материалах для производства листового стекла

№ п/п	Наименование материала	Расход материала, с учетом производственных потерь
		на 1 тонну листового стекла, кг/т	суточный расход, т/сутки			годовой расход, т/год
			сущ. технол. линия 800 т/сутки	проект. техн.. линия 780 т/сутки	на две ли­нии 1580 т/сутки		сущ. тех- нол. линия 273750 т/год	проект. технол. линия 255500 т/год	на две ли­нии 529250 т/год
1	Песок	592,98	474,384	462,524	936,908		162328,275	151506,39	313834,665
2	Полевой шпат	67,31	53,848	52,502	106,35		18426,113	17197,705	35623,818
3	Доломит	156,84	125,472	122,335	247,807		42934,95	40072,62	83007,57
4	Мел	46,75	37,4	36,465	73,865		12797,813	11944,625	24742,438
5	Сульфат натрия	12,11	9,688	9,446	19,134		3315,113	3094,105	6409,218
6	Сода кальцинирован.	166,29	133,032	129,706	262,738		45521,888	42487,095	88008,983
7	Уголь	0,78	0,624	0,608	1,232		213,525	199,29	412,815
8	Стеклобой	240	192	187,2	379,2		65700	61320	127020
	Всего:	1283,060	1026,448	1000,786	2027,234		351237,677	327821,830	679059,507

Описание технологического процесса

В настоящее время основными производственными участками, задейст­вованными в производстве листового стекла, являются:

- открытый склад песка;

- составной цех с силосными складами соды и доломита;

- цех производства полированного стекла способом термического формования;

- открытый склад готовой продукции.

Составной цех предназначен для получения шихты, являющейся полу­фабрикатом для варки листового стекла (подробнее составной цех будет рассмотрен ниже).

В составе составного цеха предусмотрены следующие производственные участки:

- закрытый склад сырьевых материалов;

- силосный склад соды;

- силосный склад доломита;

- отделение обработки;

- дозировочно-смесительное отделение.

Открытый склад песка является промежуточным складом для приема и хранения песка. Доставка песка на склад осуществляется железнодорожным транспортом. Площадь склада − 8000 м² . С открытого склада песок транспорт­ными средствами перевозится в закрытый склад составного цеха и загружается в отсеки на хранение.

Доставка всех сырьевых материалов осуществляется железнодорожным транспортом:

Хранение сырьевых материалов предусмотрено:

- доломита и соды - в силосных банках;

- сульфата натрия, угля, полевого шпата - в отдельных отсеках закрытого склада составного цеха;

- мел хранится затаренным в бумажных мешках.

Обработка сырья для приготовления шихты в настоящее время осуществ­ляется по следующей схеме:

- песок - сушка, просев;

- сода- просев;

- полевой шпат - сушка, просев;

- мел - дробление, просев;

- сульфат натрия - просев;

- доломит - дробление, помол, просев;

- уголь - помол, просев.

В качестве технологического оборудования для обработки исходного сы­рья используются сушильные барабаны, работающие на природном газе, виб­росита, сито-бураты, элеваторы, дробилки.

Хранение обработанного сырья предусмотрено в отдельных расходных бункерах.

Производство шихты в составном цехе осуществляется на дозировочно-смесительной линии, которая состоит из автоматических весовых дозаторов, сборного конвейера и двух смесителей.

Обработанные компоненты шихты из расходных бункеров взвешиваются на весах-дозаторах и по транспортерной ленте подаются в смесители, где тща­тельно перемешиваются.

Далее подготовленная шихта по ленточному транспортеру из составного цеха поступает в цех производства полированного стекла способом термиче­ского формования и подается в бункер над загрузчиком шихты в печь ЛТФ. Сюда же по другому транспортеру подается стеклянный бой, компоненты пе­ремешиваются.

Загрузка сырья из бункера в загрузочные карманы стекловаренной печи, осуществляется посредством механических толкателей.

В качестве топлива в существующей стекловаренной печи используется природный газ.

Процесс варки стекла постепенно продвигается в центр печи и темпера­тура расплава повышается до 1560°С. При варке стекла происходит химическая реакция между компонентами шихты: разложение солей, образование двойного карбоната, силикатов натрия и кальция, сернистого натрия и т.д.

Сваренная стекломасса поступает в ванну расплава на жидкий слой оло­ва, в которую, для предотвращения окисления металла, подается газообразные азот и водород. В ванне расплава формуется лента стекла. К ванне примыкает шлаковая камера. Для защиты нижней поверхности стеклоленты от налипания олова, для упрочнения ленты стекла, повышения его химической стойкости в шлаковую камеру вводится сернистый ангидрид.

Полированное стекло на ленточных транспортерах нарезается в размер, упаковывается и отправляется на склад готовой продукции, расположенный на открытой территории предприятия, в непосредственной близости от здания це­ха.

Таким образом производство листового полированного стекла можно представить в виде схем:

Технологическая схема производства

Т ранспортировка шихты

Загрузка шихты и стеклобоя в ванную стекловаренную печь

Стекловарение

Ф ормование на расплаве металла

Отжиг

Программная резка ленты стекла

Резка стекла на резных столах

Т ехнологическая схема производства с расстановкой технологического оборудования

Бункер готовой шихты
Ш ихта
Бункер стеклобоя	С теклобой	С истема дозирования	Система равномерного распределения шихты и стеклобоя над бункерами загрузчиков
			Загрузчики стольного типа
			В анная стекловаренная печь
			В анна расплава
			Печь отжига
	Б ункер стеклобоя №1
			Аварийная резка стекла
			К абина визитажа
	Б ункер стеклобоя №2
			Программная резка стекла
			Продольная резка стекла
			Отломка листов стекла
	Б ункер стеклобоя №3
			О тломка бортов
	Б ункер стеклобоя №4
	Б ункер стеклобоя №5
	Бункера стеклобоя у резных столов		Раскрой и разломка листов стекла на резных столах
	Б ункер стеклобоя №6
			Упаковка стекла
	Б ункер стеклобоя №7
			Склад стекла

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от источников их выделения, расположенных в цеху полированного стекла представлены в таблице 4.

Таблица 4.

№ источника выбросов*	Источник выделения	Определяемое вещество			ППериодичность контроля		Норматив допустимых выбросов			Лаборатория, осуществляющая контроль
		класс опасности	наименование	г/с			мг/м3 при н.у.
201	Печь ЛТФ	2	Азота диоксид	1раз в месяц		67,3977		22,94	Производственная лаборатория предприятия
		3	Азота оксид	1раз в месяц		10,9587		373
		3	Ангидрид сернистый	1раз в месяц		15,6008		531
		4	Углерода оксид	1раз в месяц		15,6302		640
		3	Пыль неорганич. <70% SiO2	1раз в месяц		5,1121		174
202	Вытяжка из шлаковой камеры	3	Ангидрид сернистый	2 раза в год		0,0115		8,58
		4	Углерода оксид	2 раза в год		0,302		22,5
		2	Азота диоксид	2 раза в год		0,0051		3,84
203	Транспортер боя	3	Пыль неорганич. <70% SiO2	2 раза в год		0,0407		94,6
204	Лента загрузки шихты	2	Азота диоксид	2 раза в год		0,0016		2,05
		4	Углерода оксид	2 раза в год		0,0615		0,003
		3	Пыль неорганич. <70% SiO2	2 раза в год		0,0362		45,3
205	Вытяжка от загрузочного кармана	2	Азота диоксид	2 раза в год		0,0983		56,8
		3	Ангидрид сернистый	2 раза в год		0,0049		2,86
		4	Углерода оксид	2 раза в год		0,0238		13,75
		3	Пыль неорганич. <70% SiO2	2 раза в год		0,21197		127
		3	Азота оксид	2 раза в год		0,016		9,23
206	Вытяжка от загрузочного кармана	2	Азота диоксид	2 раза в год		0,1939		131
		3	Азота оксид	2 раза в год		0,0315		21,3
		3	Ангидрид сернистый	2 раза в год		0,0042		2,86
		4	Углерода оксид	2 раза в год		0,0148		10
		3	Пыль неорганич. <70% SiO2	2 раза в год		0,225		153
335	Камера дожига	4	Углерода оксид	2 раза в год		0,006		8,75