книги из ГПНТБ / Производство стеклянных волокон и тканей

	ХРАНЕНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
	Сырьевые материалы на заводских складах должны храниться
в	условиях, исключающих попадание в них посторонних примесей,
а	также предотвращающих смешение различных материалов.
	Кварцевый песок, доломит, известняк, плавиковый шпат хранят

навалом в отсеках закрытого оклада, разделенных высокими плот­ ными перегородками.

Борную кислоту, борат кальция, глинозем, цирконовый и нефе­ линовый концентраты, карбонат бария, окись цинка хранят в за­ крытых неотапливаемых складах в мешках или другой таре (ба­ рабаны).

Гигроскопичные материалы (соду, сульфат натрия, нитраты калия, натрия и кальция), способные поглощать влагу, комковаться или даже оплавляться, должны храниться в сухом отапливаемом помещении, причем, например, кальциевую селитру необходимо помещать во влагонепроницаемые мешки.

Ядовитые материалы (мышьяк) хранят в специально оборудо­ ванных закрытых помещениях в металлических барабанах или бочках. В такие склады допускаются только работники, имеющие на это разрешение.

ОБРАБОТКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Основная часть поступающих на завод сырьевых материалов подвергается в составном цехе предварительной обработке, кото­ рая включает сушку, измельчение и просев. Для каждого из сырье­ вых материалов требуются свои условия обработки.

Кварцевый песок. На заводах, производящих стекло для стек­ лянного волокна, применяют песок, содержащий до 0,2% окислов железа. В таком количестве окислы железа не оказывают отрица­ тельного влияния на качество стекла и волокна. Обычно кварцевый песок сушат и просеивают через сито №063 . Чаще всего песок

сушат в сушильных барабанах		(рис. 2.1), представляющих		собой
вращающиеся металлические	цилиндры		диаметром до 1 м и	дли­
ной 5—7 м и установленных	под углом		3—5 0 к горизонту. Влаж­
ный песок загружается через	бункер 3		в барабан 1. Продукты го­
рения, образующиеся в топке 4		при сжигании в форсунках жидкого

или газообразного топлива, просасываются через барабан венти­

лятором 6	и удаляются	через циклон 7 в вытяжную	трубу 2;
в барабане	развивается	температура 600—800 °С. При	вращении

барабана песок постепенно пересыпается, передвигается к опущен­

ному концу барабана и высыпается в приемник 5. Влажность		песка
после сушки составляет не	более 0.2%. Производительность	бара­
бана при сушке песка — до	10 т/ч, а при сушке мела и доломита —
до 3—4 т/ч.

Песок можно также сушить в сушильной установке с кипящим слоем (рис. 2.2). В этом случае из бункера / через автоматический

40

питатель 4 и клапан 5 в камеру 6 поступает влажный песок; в бун­ кере имеются два указателя уровня: нижний 3 — для включения питания бункера и верхний 2— для выключения.

В нижнюю часть печи поступают нагретые до 300 °С дымовые газы, которые через отверстия в поде камеры поднимаются вверх

	Рис. 2.1. Сушильный барабан:
/ — б а р а б а н ; 2—вытяжная	труба; 3— бункер; 4 — топка; 5 — приемник; _ б — вентилятор;

7— циклон.

исоздают кипящий слой. Высушенный в кипящем слое песок уда­ ляется через сливное отверстие в разгрузочный бункер 7, имеющий регулируемое отверстие, это дает возможность создать в бункере столб песка, достаточный для герметизации печи. Из разгрузочного

бункера песок подается транспортером 8 или по течке поступает на просеивание. Для улавливания пыли служит циклон 10.

Основным преимуществом такой сушилки является ее компакт­

ность,	возможность полной	автоматизации	и механизации процес­
са сушки. Производительность установки при начальной				влажности
сырья	6,5 и конечной 0,1%	составляет 5	т/ч; расход	газов при

41

300 °С равен 3,1 м3/сек; габаритные размеры установки 3,9X2,2Х Х4,5 м.

Высушенный песок просеивается через сито №063 на сите-тря­ сучке или на сите-бурате, а затем попадает в расходный бункер для песка. Сито-трясучка представляет собой раму, обтянутую сет­ кой и вмонтированную в герметичный корпус. Сито приводится в движение от коленчатого вала, связанного через тягу с ситом. Сито-бурат представляет собой шестигранный барабан, обтянутый сеткой. Барабан вращается от электрического привода. Просеи­ ваемый материал пересыпается внутри сетчатого барабана, в ре­ зультате чего мелкая фракция проходит через отверстия в сетке в расходный бункер, а крупная остается на сите и является отсе­ вом.

					газы
Рис. 2.2. Сушильная установка					с кипящим	слоем:
/ — бункер;	2 — верхний	указатель	уровня;		3 — нижний	указатель уровня;
4 — п и т а т е л ь ;	5 — к л а п а н ;	б — камера;	7—	разгрузочный бункер; 8 — транспор ­
	тер;	9 — вентилятор;		10 — циклон.

При варке тугоплавких стекол, используемых для получения некоторых видов непрерывного стеклянного волокна, кварцевый песок измельчается в вибро- и струйных мельницах. В этих мель­ ницах помол песка совмещен с рассевом молотого песка на части­ цы необходимых размеров. На рис. 2.3 показана вибрационная мельница непрерывного действия. Песок из приемного бункера 2 поступает через дозатор / в вибрационную мельницу 6. Вентилято­ ром 4 молотый песок затягивается в классификатор 3, где разде­ ляется на мелкую и крупную фракции. Крупные частицы попада­ ют снова в мельницу, мелкие — в циклон 5, а из него в расходный бункер. Основной недостаток вибрационных мельниц — их низкая производительность.

42

Вместо вибрационных мельниц для помола песка уже широко

применяют струйные мельницы, в которых частицы		песка сжатым
воздухом (избыточное давление 5—8 кгс/см2)	или перегретым па­
ром разгоняются и, двигаясь друг другу навстречу,		измельчаются
при столкновениях. На рис. 2.4 показана	схема	противоточной

Рис. 2.3. Вибрационная			мельни­	Рис. 2.4.	Схема	противоточной	струйной
ца непрерывного действия:						мельницы:
/ — д о з а т о р ;	2 — бункер;	3 — класси­		/ — бункер;	2 — классификатор;		3 циклон;
фикатор; 4	— вентилятор;		5 — ци­	• приемник; 5 •		разгонная трубка; 6 — питатель.
клон; 6 — вибрационная		мельница.

струйной мельницы. Кварцевый песок из бункера 1 через пита­ тель 6 подается в разгонную трубку (камеру) 5. Сюда же подво­ дится с двух сторон сжатый воздух. Измельченный песок по цент­ ральной трубе попадает в классификатор 2, из которого крупные частицы песка попадают по боковым трубам снова в разгонную трубку, а мелкие подаются в циклоны 3. É циклонах мелкая фрак­ ция пескаотделяется от пыли и затем поступает в приемник 4, откуда периодически высылается в бункер. Изменением режима работы классификатора можно широко варьировать степень из­ мельчения песка (от 20 до 200 мкм), при этом, естественно, будет изменяться и производительность мельницы.

Струйные мельницы удобны в эксплуатации; недостатком их является быстрый износ футеровки разгонной камеры.

Производительность струйных мельниц 300—1000 кг/ч; мини­ мальный размер частиц измельченного песка 50—60 мкм.

Кусковые материалы (доломит, известняк). Обработка этих материалов в составном цехе включает дробление, сушку, помол и просев.

43

Дробление производится в щековых дробилках. Одна щека таікой дробилки жестко прикреплена к корпусу, а другая эксцент­ риковым механизмом приводится в колебательное движение, в результате чего крупные куски материала раздавливаются на более мелкие, которые просыпаются через отверстие в приемный бункер. Производительность щековых дробилок 2—15 м3/ч.

После дробления доломит и известняк поступают в сушильный барабан, где сушатся до влажности 0,1—0,2% при температуре не выше 500 °С во избежание термического разложения. Высушенный дробленный материал измельчается в шаровой или кулачковой мельнице. Шаровая мельница представляет собой металлический барабан, расположенный с уклоном к горизонту для выхода мо­ лотого продукта. Внутри мельницы размещаются стальные шары, которые при вращении барабана пересыпаются, разбивая и рас­ тирая куски материала. Иногда тонкое измельчение доломита и известняка возможно на бегунах. После тонкого измельчения до­ ломит и известняк просеиваются через сито № 07.

Сыпучие материалы (глинозем, сода, селитры, карбонат бария, борная кислота, мел и т. д.) в большинстве случаев не требуется предварительно измельчать; их сразу просеивают через сито № 07. Однако из-за склонности некоторых материалов к слеживанию при хранении, а также необходимости более полного использования сырья (отсевов) сыпучие материалы (соду, селитру, борную кис­ лоту) иногда измельчают, чаще всего в валковых дробилках или дезинтеграторах.

Дезинтегратор состоит из двух роторов, представляющих собой стальные диски, на которых по концентрическим окружностям закреплены в два или несколько рядов стальные пальцы-била. Противоположные концы пальцев для жесткости соединены между собой кольцами из листовой стали. Роторы при работе дезинтегра­ тора вращаются навстречу друг другу. Материал подается на била

из бункера и под действием центробежной силы, а также вследст­
вие удара	пальцев передвигается от центра к периферии через
все ряды	пальцев.

Благодаря ударам пальцев материал измельчается, собирается внизу под дезинтегратором, откуда поступает на просев. Произво­ дительность дезинтеграторов 1750—6000 кг/ч.

Трехокись мышьяка. Трехокись мышьяка поступает на заводы в обработанном виде; не требуется даже ее просеивания.

Нитрат кальция (кальциевая селитра) является очень гигро­ скопичным материалом и поэтому очень трудно поддается помолу и просеиванию. В отличие от всех сырьевых материалов кальциевая селитра добавляется в шихту в виде водного раствора в момент увлажнения шихты или кварцевого пеока. Обработка ее сводится к растворению в воде. Обычно кальциевую селитру растворяют в

эмалированном реакторе	емкостью 100—150 л при перемешивании.
Концентрация раствора	кальциевой селитры, как правило, 0,4—
0,5 кг/л.

44

КОНТРОЛЬ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Все материалы, поступающие на завод, за исключением трехокиси мышьяка, контролируются заводской лабораторией. При несоответствии материалов установленным техническим требова­ ниям (ГОСТ, техническим условиям) использование их в производ­ стве не допускается и забракованные материалы возвращаются заводу или предприятию-поставщику.

После обработки готовые сырьевые материалы вторично конт­ ролируются на содержание в них основного вещества. Это связано с тем, что некоторые материалы могут изменять влажность при хранении, а также иметь переменную влажность после обработки.

Кроме того, все обработанные сырьевые материалы проверяют на максимальный размер зерен. Это необходимо для того, чтобы

исключать	попадание в шихту зерен крупных фракций	материала
в случае	разрыва сеток сита. В табл. 2.1 перечислены	основные

требования к составу сырьевых материалов, используемых в про­ изводстве стеклянного волокна, виды химического анализа и пе­ риодичность контроля сырьевых материалов.

РАСЧЕТ ШИХТЫ

Состав стекла выражается в процентном содержании входя­ щих в него окислов. Для варки стекла очень редко используют в качестве сырьевых материалов чистые окислы. Как правило, при­ меняемые для приготовления шихты сырьевые материалы пред­ ставляют собой сложные соединения, часть из которых при варке стекла переходит в него, а другая улетучивается в виде газов. Так, в процессе варки стекла из шихты удаляется гигроскопическая и кристаллизационная влага, двуокись углерода, двуокись серы, кислород. Кроме того, при варке стекла некоторые компоненты шихты, например, борная кислота, плавиковый шпат, сода, час­ тично улетучиваются. Поэтому при расчете шихты вводится соот­ ветствующая поправка.

Все составные части материалов шихты, которые выделяются

при варке стекла и не переходят в	стекло,	образуют	так называе­
мый угар шихты; количество угара	зависит	от вида	применяемых
материалов и их влажности.
Рассмотрим в качестве примера	расчет шихты для		алюмоборо-

силикатного бесщелочного стекла следующего состава: Si02 —54%; А12 03 —14,5%; В 2 0 3 — 8 % ; СаО—18%; MgO—4,5%; Na 2 0 — не более 0,5%; F2 —не более 0,5%.

Химический состав сырьевых материалов приведен в табл. 2.2 Расчет состава шихты на 100 кг стекломассы проводится по упро­ щенной 'Схеме применительно к заводским условиям. В соответст­

вии	с этой схемой принимаем, что двуокись		кремния вводится
в стекло главным образом с кварцевым		песком,	плавиковым шпа­
том	и доломитом: окись а л ю м и н и я — с	глиноземом, а — в малых

45

	Т а б л и ц а 2.1.	Химический контроль сырьевых	материалов
			Контроль обработанных сырьевых материалов
	Содержание компонентов, %	Обязательные определения
Материал		сырьевых материалов,		обязательные определения
		поступающих на склад*	периодичность

Кварцевый песок

Si02 ,

не менее

98

1. Полный

химический анализ

Fe2 03 , не более 0,2

для

новых видов

песка;

Si0 2 ,

R2 0**,

не более 0,2

А1 2 0 3 , F e 2 0 3 — д л я песка

из­

вестного

месторождения

СаО,

не менее 52

2.

Потери

при прокаливании

Мел, известняк

1.

Нерастворимый в кислоте

ос­

Нерастворимые,

не более 3

таток; СаО, MgO

2.

Потери

при прокаливании

3.

Влажность

Доломит

MgO,

не менее

19,5

То же

Нерастворимые,

не более 3,5

Глинозем

А1 2 0 3 ,

не менее

98,3

1. Потери

при прокаливании

2. В случае необходимости—пол­

ный

химический

анализ

Борная

кислота

Н3ВО3,

не менее 98,5

Н 3 В 0 3 , влажность

Борат

кальция

B 2 U 3 ,

не менее

38

В 2 0 3 , СаО

В 2 0 3

СаО 1,18—1,25

Сода

Na2 C03

не менее 96

Na2 C03

Нефелиновый

кон­

А 1 2 0 3 ,

не менее 29

А 1 2 0 3 ,

Fe2 03 , Si0 2

центрат

Fe2 03 ,

не более 0,4

Na2 0,

К 2 0

Цирконовый

кон­ ZrÖ2 ,

не менее 63

Z r 0 2 ,

Si0 2

центрат

Карбонат бария

ВаС0 3 ,

не менее 90

ВаС0 3

Марганцевая

руда

Окислы марганца (в пересчете

Окислы марганца;

Si0 2

Плавиковый

шпат

на

М п 3 0 4 ) , не менее 62

CaF2 ;

влажность

CaF2 , не менее 92

Кальциевая

селитра

СаО,

не менее 26

СаО

Калиевая селитра

К 2 0 ,

не менее 45

К 2 0 ,

влажность

Ежесменно	Влажность
»	Нерастворимый в кислоте
	остаток; СаО, MgO
	Влажность
»	»
»	»
Ежедневно	н 3 в о 3	—
—
Ежесменно	Na2 C03	; влажность
—.		—
—		-
—		—
—		—
Ежедневно	Влажность
Каждая заготов­ СаО, MgO
ка раствора
Ежедневно	Влажность

* Контролю подлежит каждая партия сырьевых материалов, поступающих на склад. '* R—металл.

Т а б л и ц а		2.2. Химический состав (в %) сырьевых материалов
Сырьевые материалы			в2 о3							Потери
		S i 0 2		А 1 2 0 3	СаО	MgO	F e 2 O s	N a 2 0	F 2	при прока­
										ливании
Песок		98,65	55,6	0,64	0,58	0,2	0,13	0,1		0,11
Борная кислота		—								44,4
Глинозем		0,4	—	97,8	0,25	—	0,05	0,3	—	1,20
Мел		1,47	_	—	53,9	—	0,4	0,2	—	44,03
Доломит		3,20	—.	2,57	27,06 19,62		0,33	0,2	—	47,02
Плавиковый	шпат	5,4	—	0,30	48,4	—	—	—	45,8	0,10
Кальциевая	селитра	—	—	—	27,1	—	—	—	—	72,90

количествах — с доломитом и песком; окись					магния — с		доломи­
том; окись	кальция — с		доломитом, мелом,		плавиковым		шпатом
и кальциевой селитрой;			борный	ангидрид — с		борной	кислотой;
фтор — с плавиковым		шпатом. На основании практических данных
принимаем,	что угар	борного		ангидрида при		варке составляет

10%. Количество добавляемого в шихту плавикового шпата опре­ деляется из расчета введения с ним в стекло 1% СаО, а количест­ во кальциевой селитры — из расчета введения 0,4% СаО. Количе­ ство добавляемой трехокиси мышьяка принимаем равным 0,3%

(сверх	100%		от массы сваренного стекла, или 0,3 кг						AS2O3 на
100 кг	сваренного стекла).
Для	того		чтобы ввести в стекло 0,4%					СаО, необходимо доба­
вить в шихту			селитры:
				0,4-100
			- 2 7 7 ] — = 1,47 К а
где 27,1 — процентное содержание СаО в селитре (см. табл. 2.2).
Для введения в стекло 1 % СаО необходимо в шихту									добавить
плавикового			шпата:
				1,0-100
				48,4		= 2 - 0 7	œ
где 48,4 — процентное содержание СаО в плавиковом шпате.
Вместе		с плавиковым		шпатом		в стекло		войдет (см. табл. 2.2) :
	Si0 2	=	2,07-5,4		кг;	,	2,070,3		кг
			• - 1 0 0 — = 0 , 1 1			А 1	2 0 3 =	1 Q Q — = 0,006
			2,07-45,8
	F 2 =		joo" = 0 , 9 5		кг (с учетом 60%			угара — 0,375 кг)
Для введения в стекло—				4,5% MgO необходимо добавить в ших­
ту доломита:
				4,5-100		_
					19,62	_ 2 3	к г

47

Вместе с доломитом в стекло войдет (см. табл. 2.2):

Si0	2 =	23-3	2	А 1 2 0 3	=	23-2 57	= 0,59 кг
		1 0 0 '	= 0,735 кг;			щ—
„ Л	23-27,06		_	^ _		23-0,33
СаО =		щ—	= 6 , 3 5 / « ;	Fe 2 0 3	=	щ—=	0,076 кг
			23	0,2
			Na2 0 =	= 0,046 кг

С учетом того, что Si0 2 введено в стекло с доломитом и плави­ ковым шпатом, остается ввести Si02 ;

54,0— (0,735 + 0,11) = 53,155 кг

Для этого в шихту необходимо ввести кварцевого песка:

53,15-100

98,65 = 5 3 , 9 к г

Вместе с песком в стекло войдет (см. табл. 2.2):

А 1 2 0 3 =	53,90,64		53,90,58		=0,31 3 кг
	jQQ^— = 0,345 кг;	CaO =		1 Q Q
MgO =	53,9-0,2	Fe 2 0	53,90,13		= 0,07 кг
	— = 0 , 1 0 8 кг;		3 =	щ—
	53,9-0,1
	Na2 0 =	t q q — = 0,054 кг

С учетом того, что А1 2 0 3 введен в стекло с другими компонен­ тами шихты, необходимо ввести А12 0з:

14,5 —(0,006 + 0,59 + 0,345) = 13,56 кг

Для этого нужно в шихту ввести глинозема:

13,56-100

9 7 8 — = 13,88 кг

Вместе с глиноземом в стекло войдет (см. табл. 2.2) :

Si0 2	=	13,880,4		СаО =	13,880,25		= 0,035 кг
		jQQ— = 0,056 кг;
„ Л		13,88-0,05			13,880,3
Fe2 Os	=	щ-1	= 0,007 кг;	Na 2 0	=	1 Q Q	= 0,042 кг

С учетом того, что СаО введен в стекло с другими компонента­ ми шихты, с мелом необходимо ввести СаО:

С а О = 18,0 — ( 0 , 4 + 1,0 + 6,35 + 0,313 + 0,035) = 9,902 кг

Для этого необходимо в шихту добавить мела:

9,902-100

53,9 = 1 8 ' 4 к г

48

Вместе с мелом в стекло войдет:

SiOj =	18,4-1,47	л о	кг;	Fe 2 0 3 =	18,40,4	0 - 0 7 4 **
	jTjQ— =	0,27			j ^ T
	Na2 0 =		18,40,2	= 0,037	кг
			1 0 0

Для введения в стекло борного ангидрида необходимо доба­ вить борной кислоты (с учетом 10% угара в процессе варки стекла):

	Т а б л и ц а		2.3. Расчетный состав (в %) стекла
	из сырьевых материалов известного состава
Сырьевые	материалы	S i 0 2		в2 о3	А 1 2 0 3	СаО	MgO	F e 2 0 3	N a 2 0	F 2
Песок		53,150			0,345	0,313	0,108	0,070	0,054	_
Борная кислота			.—.	8,00	—	—	—	—	—	—
Глинозем		0,056		—	13,560	0,035	—	0,007	0,042	—
Мел		0,270		—	—	9,902	—	0,074	0,037	—
Доломит		0,735		—	0,590	6,350	4,500	0,076	0,046	—
Плавиковый	шпат	0,11		—.	0,006	1,000	—	—	—	0,375
Кальциевая	селитра		—	—	—	0,400	—		—
И то го*		54,32		8,00	14,50	18,10	4,61	0,23	0,18	0,38
* Полученный расчетный		состав	стекла	при отклонении в пределах 1% приводится к 100%.

В результате расчета получаем теоретический состав стекла, ко­ торый приведен в табл. 2.3.

ВЗВЕШИВАНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Подготовленные сырьевые материалы после повторного конт­ роля на содержание в них основного вещества хранят в бункерах готовых материалов; небольшие количества хранят в ларях. Для составления шихты материалы отвешивают в соответствии с ре­ цептурой; используют весы следующих типов:

1)подвижные весы, на которых все материалы отвешиваются поочередно (весы-тележка, весы на монорельсе) ;

2)стационарные полуавтоматические весы, на которых все ма­ териалы также отвешиваются поочередно;

3)автоматические весы, устанавливаемые под каждым бунке­ ром готового материала.

При взвешивании на автоматических весах получают самые точные результаты. Установка для автоматического взвешивания состоит из весов, расположенных под каждым бункером, реле для

4—1277

49