Состава сырья и процесса ее приготовления

Сырьевые материалы, %						Вклад всего	Процесс дозиро-	Расчет рецепта
Песок	Доломит	Извест-няк	Полевой шпат	Сода	Сульфат натрия	сырья, %	вания, %	шихты,%
10 - 70	0 - 53	7 - 17	0 - 0,5	0 - 2	0 - 1,5	80	15 - 20	0,5 - 2,0

В заводских условиях анализируется не содержание каждого оксида в составе шихты, а количество компонентов в следующих группах:

- компоненты, растворимые в воде (главным образом сода);

- количество нерастворимого в воде остатка (Н.О.);

- количество остатка, нерастворимого в НСl (Н.О.);

- влага шихты.

Принцип химического анализа шихты: общее число навесок шихты для анализа - 3 шт.; вес каждой навески - 20 - 30 г; использование первой навески - определение влаги,

второй навески - определение количества компонентов

шихты, нерастворимых в воде,

третьей навески - определение количества компонентов

шихты, нерастворимых в соляной

кислоте; титрование фильтрата после обработки второй навески - определение соды; расчет количества - Н.О. в НСl; Н.О. в Н₂О

На основе этих данных рассчитывается содержание в шихте соды, суммы карбонатов кальция и магния, количество нерастворимых компонентов (песок + глиноземсодержащий материал). Сульфат натрия в шихте определяется по разности.

Точность контроля химического состава стекольной шихты составляет 0,2-0,3 %.

Таблица 26

Порядок отбора проб шихты для контроля ее качества

Параметры контроля	Текущий контроль	Периодический контроль
Цель контроля	Проверка соответ-ствия шихты задан-ному рецепту	Проверка работы смеси-теля и одно-родности шихты
Контролируемые параметры	Сода, сумма карбо-натов кальция и магния, сумма нерастворимых в соляной кислоте компонентов, суль-фат натрия, влага шихты
Место отбора пробы	На выходе из смесителя, из рас-ходных бункеров шихты, транспор-тер	Смеситель, вагонетка, бункер загруз-чика, транс-портер
Масса средней пробы, кг	до 10	2 - 10
Масса частной пробы, кг^Х	0,2	10,2
Число частных проб	4 - 6	до 10
Масса пробы для контроля, кг^Х	1,0	1,0
Масса лабораторной пробы для анализа, г^Х	100	100
Масса пробы для определения влаги шихты, г	20 - 30	20 - 30
Масса пробы для определения нерастворимых в воде компонентов, г	20 - 30	20 - 30
Масса пробы для определения нерастворимого в соляной кислоте остатка, г	25 - 30	25 - 30

^ХСокращение объема пробы производят путем ее последовательного квартования.

Соответствие шихты заданному рецепту характеризуется величиной отклонения от заданного ее состава (табл.27). Степень однородности шихты оценивают по отклонениям состава проб, взятых из отдельных точек смесителя (не менее 10), от среднего состава шихты в опробуемом объеме.

Допустимые отклонения отдельных компоненотов шихты от заданного не должны превышать 1 %. При больших отклонениях шихту считают браком. Использование такой шихты в стекловарении не допускается. Обычно отклонения составляют  (0,20,8) %. (Зарубежная норма этих отклонений составляет  0,3 %). Для более обобщенной характеристики качества шихты указанные отклонения разбивают на пять групп (категорий) (табл.27).

Таблица 27

Деление шихты на категории

Категория	Величина отклонения от заданного рецепта шихты по основным компонентам, %
I II III IV V Брак	 0,2  0,4  0,6  0,8  1,0 более 1 %

Для оценки работы составного цеха в целом по данным текущего контроля качества шихты рассчитывают величины среднеквадратичных отклонений от заданного состава шихты для каждого из перечисленных выше составляющих шихты за длительный период времени (месяц или несколько месяцев), а затем выводят среднее среднеквадратичное отклонение - одну цифру, характеризующую постоянство состава шихты.

Расчет среднеквадратичных отклонений состава шихты производится следующим образом.

Для каждого компонента шихты, т.е. нерастворимого в кислоте остатка (Н.О.), соды, СаСО₃МgСО₃ (доломита + известняка),сульфата натрия, по данным анализа (а_i) рассчитывается отклонение _i от заданного а_зад :

_i = а_зад  а_i / 6 /

Далее рассчитывается квадрат отклонения _i² по каждому компоненту и их сумма  _i².

Затем определяют дисперсию:

_ср.ш² =  _i² / n , / 7 /

где n - число результатов, взятых для расчета в течение суток или нескольких суток. На основе дисперсии _ср.ш² рассчитывают среднеквадратичное отклонение _ср.ш :

_ср.ш =  _ср.ш² / 8 /

Эта величина для лучших составных цехов находится в пределах 0,2-0,3. В среднем по отечественной стекольной промышленности она равна 0,5. Среднее отклонение (_ср.ш²) состава шихты от заданного может быть представлено в виде следующей суммы составляющих дисперсий:

_ср.ш² = _c² + _а² + _д² + _см² , / 9 /

где _c - отклонение состава сырья; _а - ошибка анализа; _д - погрешность дозирования; _см - погрешность смешения.

В свою очередь:

_а² = _отб² + _пр² + _с.а² , / 10 /

где _отб - ошибка при отборе пробы сырья со склада; _пр - ошибка при отборе пробы для анализа; _с.а - ошибка собственно анализа отобранной пробы.

Ошибка при отборе пробы возникает вследствие отличия состава этой пробы от среднего состава данного материала. Ошибка при подготовке пробы для анализа возникает в процессе обработки пробы материала до величины навески, необходимой для анализа. Ошибка собственно анализа возникает непосредственно при анализе. Для ее уменьшения проводят параллельные анализы двух или более проб.

Приводимые выражения могут быть использованы для оценки среднеквадратичных отклонений в шихте (_ср.ш²), если известны колебания в составе сырья, ошибки анализов, ошибки дозирования, ошибки в расчете рецепта шихты. Например, если принять колебания в составе сырья  (0,1 - 0,15) % , ошибки дозирования  0,1 % , погрешность анализа проб сырья  0,1 % и неоднородность шихты при смешивании  0,2 % , то общая неоднородность шихты (_ср.ш²) составит:

_ср.ш² = 0,12 ² + 0,1 ² + 0,1 ² + 0,2 ² = 0,27

Учитывая, что односторонние отклонения в составе шихты, длящиеся в непрерывном производстве более 8 часов, могут оказать влияние на изменение протяженности зоны варки, в дополнение к указанным пределам при контроле качества шихты должно соблюдаться требование недопустимости односторонних по знаку многочасовых отклонений в составе шихты от заданного по указанным выше составляющим.

Поскольку на высокопроизводительных печах в условиях интенсивного усреднения стекломассы с помощью конвекционных потоков один или два некачественных отвеса шихты не могут оказать значительного влияния на качество выпускаемого стекла, то в последнее время на ряде заводов приступили к контролю крупных партий шихты, поступающих в печь, которые могут привести к ухудшению качества стекла во всем объеме стекловаренной печи.

Такой подход означает, что допустимые отклонения в составе шихты должны быть тесно связаны с их продолжительностью. Если регламенты допускают, что единичные пробы шихты не должны иметь отклонений от заданного состава по каждому из контролируемых компонентов  1 % , то среднесуточные допустимые отклонения ограничиваются величиной  0,5 % , а средние пятисуточные -  ( 0,2 - 0,3 ) % . Для этого по данным единичных анализов по приводимым выше выражениям рассчитывается среднее отклонение по перечисленным выше компонентам шихты за одни сутки и за 5 - 6 суток (табл.28).

Значительные трудности при контроле качества шихты возникают при использовании шихты, смешенной с боем. Достаточно приемлемым для заводских ЦЗЛ является вариант анализа, при котором от пробы шихты отсеиваются все частицы боя. Далее анализ проводится обычным методом. В этом случае пылевидная фракция боя определяется вместе с нерастворимыми компонентами шихты, завышая их количество. Поэтому очень важно, чтобы количество пылевидной фракции боя было минимальным.

Наиболее прогрессивным методом контроля шихты является рентгеноспектральный анализ. Он позволяет получать информацию о содержании в шихте отдельных оксидов с точностью 0,2 - 0,3 % в течение 30 мин, в то время как проведение такого анализа химическим методом может составлять от 45 мин до 1,5 ч.

Таблица 28

Допустимые отклонения состава шихты от заданного состава

при различной продолжительности

	Отклонения от заданного состава, %
Компоненты шихты	текущий контроль	средние отклонения
		за 1 сутки	за 5 суток
Нерастворимые	 1	 0,6	 0,25
Сода	 1	 0,5	 0,2
Сумма карбонатов щелочноземельных металлов	 1	 0,5	 0,2
Влага	 0,5	 0,4	 0,3

Таким образом, основными факторами, определяющими стабильность выдерживания заданного рецепта шихты, являются соблюдение требуемой точности дозирования и своевременная корректировка рецепта шихты при изменении состава сырьевых материалов. В противном случае не обеспечивается стабильность выработочных и физико-химических свойств стекла и изделий из него. Поэтому до 60 % брака в производстве стекла связано с неоднородностью состава шихты.