2. Приготовление стекольной шихты

Стекольной шихтой называют однородную смесь предварительно подготовленных и отвешенных по заданному рецепту сырьевых материалов.

В настоящее время на стекольных заводах шихты приготовляют в механизированных составных цехах, в которых предусматривается полный цикл операций по подготовке и усреднению сырья.

Современный составной цех включает склад сырья с приемным

павильоном и дозировочно-смесительное отделение. Склад сырьевых материалов может состоять из ряда силосных банок, материал в которые загружается высокопроизводительным транспортным оборудованием.

Дозировочно-смесительное отделение состоит из расходных бункеров сырья, помещения распределения материалов из силосов и других мест хранения в расходные бункера у дозировочно-смесительной линии. В состав линии входят автоматические весы, смесители, транспортирующие устройства, бункера хранения шихты.

Запас шихты в крупных составных цехах обеспечивает работу завода в течение 12 часов. Это позволяет организовать двухсменную работу составного цеха. По мощности составные цеха могут быть сгруппированы следующим образом: до 100 т/сут; 100 - 300 т/сут; 300 - 500 т/сут; 500 - 800 т/сут; свыше 800 т/сут.

2.1. Дозирование компонентов стекольной шихты

Важнейшей стадией технологического процесса приготовления стекольной шихты является процесс дозирования сырья. Дозатор должен обеспечивать высокую точность дозирования при высокой производительности его работы, надежность и гибкую переналадку. Дозаторы должны обеспечивать горизонтальную и вертикальную компоновку дозировочно-смесительных линий с возможностью разгрузки материалов на ленту конвейера или непосредственно в смеситель.

Процесс дозирования в современных механизированных составных цехах осуществляется по трем основным технологическим схемам:

- линейное расположение дозаторов под расходными бункерами сырья с подачей отвесов на горизонтальный сборный транспортер (рис.5);

- линейное расположение расходных бункеров и проведение процесса дозирования в весы-тележку;

- башенное расположение расходных бункеров сырья и проведение процесса дозирования всех компонентов шихты с помощью одних весов ( данная схема на отечественных заводах практически не встречается, но широко рекламируется за рубежом).

Рис.5. Технологическая линия приготовления шихты

1- бункера сырья; 2 - дозатор; 3 - конвейер ленточный;

4 - переключатель; 5 - смеситель; 6 - шнек; 7 - элеватор;

8 - бункера шихты; 9 – электровагонетка

Рис.6. Установка для дозировки и смешивания с примыкающим

к ней дозатором боя и скиповым подъемиком для загрузки

в силосы готовой шихты

Число расходных бункеров сырья в составном цехе должно быть равно числу используемых сырьевых материалов. Часто, учитывая предельные возможности дозаторов, песок и сода дозируются сразу с помощью двух весов. Кроме того, в линию устанавливают несколько резервных весов над резервными расходными бункерами.

Малые шихтные добавки иногда размещают в бункерах небольшого объема над весовой линией и делают отвес на небольших весах. Иногда их отвешивают вне линии на обычных торговых весах. В зтом случае добавки хранят в ларях вблизи весовой линии. Среди этих добавок важнейшая роль принадлежит крокусу или какому-либо другому железосодержащему материалу, с помощью которого обеспечивается поддержание постоянства количества оксидов железа в составе стекла. Желательно для него выделять отдельный небольшой бункер и весы со шкалой до 10 кг. Иногда стекольный бой дозируют точно так же, как все компоненты шихты, как это представлено на рис. 6.

Один из вариантов схемы дозирования компонентов шихты с помощью одного дозатора представлен на рис. 7. В данном случае расходные бункера сырья сгруппированы в две группы - основные компоненты (первый участок дозирования) и малые добавки (второй участок дозирования). Особенностью схемы рис.7 является подача отвеса в своеобразные контейнеры, которые одновременно служат емкостью для смешивания шихты. Кроме того, полученная шихта транспортируется в них к стекловаренной печи.

В стекольной промышленности используются дискретные дозаторы. Принцип их работы изображен на рис.8. Из расходного бункера 1 сырьевой материал подается с помощью загрузочного питателя 2 в бункер 3, из которого отдозированный материал выбрасывается с помощью разгрузочного устройства 4 на сборный транспортер 5. Фактические массы загруженной и выгруженной доз материала фиксируются измерительным элементом 6.

В отечественной промышленности наиболее распространены весовые дозаторы ДВСТ производства Киевского завода порционных автоматов (табл.22). Кроме того, ряд стекольных заводов имеет чешские автоматические весовые дозаторы “Транспорта”, а также весы - тележки, выпуск которых в настоящее время прекращен.

Рис.7. Технологическая схема составного цеха

1 - подача бункеров; 2 - первый весовой участок (основные

компоненты); 3 - нефелин-сиенит; 4- бой опалового стекла;

5 - бой опалового сортового стекла; 6 - распределительный

щит; 7 - второй весовой участок; 8 - ручной ввод малых

добавок; 9, 11 - подача бункера вилочным загрузчиком; 10-

смесительная установка; 12 - щит управления на площадке

Рис. 8. Функциональная схема дозатора

Таблица 22

Техническая характеристика автоматических весов

для дозирования компонентов шихты

Показатели	Марки весов
	ДВСТ-5	ДВСТ-10	ДВСТ-40	ДВСТ-70	ДВСТ-150	ДВСТ-300
Пределы взвешивания, кг	2 - 5	4 - 10	15 - 40	35 - 70	50 - 150	120 - 300
Полезный объем ковша, м^3	0,028	0,02	0,07	0,16	0,27	0,27
Цикл взвешивания, сек	45	45	20	180	180	180
Вес агрегата, кг	420	420	445	880	880	880

Большая разнородность марок весов в промышленности привела к тому, что допуска на точность дозирования приняты большими, чем возможности новых весов ДВСТ, и они составляют 0,3 %. Для весов старых марок допускается точность дозирования 0,5 %. При замене питателей на более современные она может быть повышена до 0,1-0,2%.

Питатели дозаторов имеют различную конструкцию. Применяются вибрационные, барабанные, винтовые и гравитационные питатели.

Вибрационные питатели имеют большую производительность, однако на них иногда происходит срыв материала в бункер весов. Питатели роторного типа снабжены барабанными ячейками, рассчитанными так, чтобы каждая из них соответствовала бы допустимой точности дозирования. Их недостатком является износ лопастей ротора.

Винтовой питатель хорошо работает при постоянной скорости потока материала, чему препятствует наличие пустот в материале. Кроме того, процесс дозирования может нарушаться из-за налипания материала на лопасти винта. Современные винтовые питатели для обеспечения высокой точности дозирования имеют двух и трехступенчатое регулирование скорости их вращения.

Рис.9. Дозатор с барабанными Рис.10. Дозатор с питателями

питателями диафрагменного типа

1 - бункер весов; 2 - ротор- 1 - бункер весов; 2 - голов-

ный питатель; 3 - сбороч- ка весов; 3 - сборочный

ный конвейер; 4 - головка конвейер; 4 - питатель

весов диафрагменного типа;

5 - диафрагма грубой

засыпки; 6 - диафрагма

точной засыпки; 7 - пнев-

моцилиндры; 8 - эластич-

ный рукав

В последнее время вибрационные питатели стали заменять на барабанные (для доломита, соды, известняка, сульфата натрия) (рис.9) и диафрагменные (для песка и полевого шпата) (рис.10). Поэтому их следует описать более подробно.

Барабанный питатель осуществляет заполнение емкости весов путем объемного роторного дозирования. Для этого ротор барабанного питателя разделен на секторные ячейки. Объем каждой ячейки обеспечивает минимально возможное время загрузки весов. После достижения заданного показания весов количество ссыпаемого материала из оставленного зазора не превышает объема одной секторной ячейки барабана.

Объем секторных ячеек барабана для каждых конкретных весов подбирается таким образом, чтобы время заполнения весов было близко среднему времени заполнения остальных весов данной весовой линии. Поэтому для каждого компонента шихты объемы ячейки бывают различными. Точное дозирование материалов обеспечивается быстрой остановкой питателя в любом положении ячеек путем электромеханического торможения двигателя. В этом случае высыпание материала объемом более одной ячейки исключено, так как при таком торможении сектора поворачиваются назад на 15 - 20 ^О. Тогда освободившиеся от сырья ячейки устанавливаются против разгрузочного отверстия, что обеспечивает плотное закрытие затвора дозатора. Роторный питатель обеспечивает погрешность дозирования 0,3 %.

Принцип работы дозатора диафрагменного типа (рис.10) состоит в регулировании скорости истечения материала. Для этого материал заполняет бункер весов через два калиброванных отверстия. Через отверстие большего диаметра обеспечивается быстрое заполнение весов. В конце заполнения это отверстие закрывается диафрагмой, а материал ссыпается через меньшее отверстие для более точного дозирования. Сигналы на каждую диафрагму подаются по мере продвижения стрелки по шкале весов до отметок “грубо” и “точно”.

Система измерения массы материала проходит непрерывную эволюцию. Наиболее простой является рычажная система, в которой механическое перемещение, вызванное изменением массы подаваемого в бункер материала, через рычаги передается на стрелку весов. Недостаток такой системы - низкая точность измерения и невозможность дистанционного управления. В самых лучших современных конструкциях систем измерения массы материала применяются тензорезисторные датчики, преобразующие информацию о массе в непрерывный электрический сигнал. С помощью этой системы на передовых западных фирмах достигнута точность дозирования 0,1 %. Для сравнения следует подчеркнуть, что лучшие отечественные составные цеха работают с точностью 0,3 % при среднепромышленном уровне 0,5 % . Дальнейшая эволюция систем дозирования будет основываться на использовании волоконной оптики.