Вспомогательные сырьевые материалы. Приготовление стекольной шихты
Вспомогательные материалы-добавки, улучшающие свойства стекла и улучшающие стекловарение. К ним относятся:
1. Осветлители-материалы, способствующие при высокой температуре осветлению массы, вводится 0,5-1% (Al2O3? Na2SO4 NaCl, и тд
2. Обесцвечиватели-As2O3, NaNO3. Оксид сурьмы способствует переводу FeO в Fe2O3-химическое обесцвечивание; Физическое-при вводе MnO2, NiO2
3. Красители-1-ионные 2-молекулярные 3-коллоидные,
4. Глушители- для придания матовости, основано на образовании микрокристаллических фаз в стекле.
5. Окислители и восстановители
6. Ускорители варки-аммонийные соли, фтористые соединения, оксиды B2O3, BaO
Приготовление стекольной шихты
Все сырье проходит обработку, кусковые измельчают, дробят, стеклобой промалывают и дробят, песок сушат и просеивают. Оптимальная влажность содовой шихты 4-5%, СУЛЬФАТНОЙ-4-7%. На 95% качество сваренного стекла зависит от тщательности перемешивания шихты и ее однородности. Шихта-однородная смесь предварительно подготовленных и отвешенных по заданному рецепту сырьевых материалов
9 Стекловарение и его стадии. Реакции силикатообразования в содовой шихте.
Процесс стекловарения можно поделить на 5 стадий:
1) Силикатообразование
2) Стеклообразование
3) Осветление или дегазация
4) Гомогенизация
5) Студка
Силикатообразование. В начале этой стадии изменяется физическое состояние материала, а именно:
- испаряется влага при 100-1200С
- сульфат натрия и кремнистые материалы подвергаются полиморфным превращениям
- происходят частичное улетучивание и плавление некоторых компонентов
Химические реакции зависят не только от состав шихты и стадий, но и от того каким компонентом вводят в шихту Na2O содой или сульфатом.
Силикатообразование в содовой шихте:
SiO2+Na2CO3+CaCO3
t, 0C
1) CaCO3+Na2CO3 = CaNa2(CO3)2 600
2) CaNa2(CO3)2+SiO2 = Na2SiO3+CaSiO3+2CO2 ↑ 600…830
3) Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2↑ 720…500
4) Образование и плавление эвтектики
CaNa2(CO3)2*Na2CO3 740…800
5) Плавление CaNa2(CO3)2 813
6) Плавление Na2CO3 855
7) CaCO3 = CaO+CO2 912
8) CaNa2(CO3)2↔CaO+Na2O+2CO3 960
9) CaO+SiO2=CaSiO3 1010
Суть реакции силикатообразования это образование спеков силикаитов.
Примерно к 11500С шихта представляет собой спек силикатов, пронизанный неуспевшими выделиться из него газами.
10 Стадия силикатообразования сульфатной шихте.
SiO2+Na2SO4+CaCO3
В сульфатную шихту всегда вводится восстановитель – углерод.
Основными реакциями являются: t, 0C
1) Na2SO4+2C=Na2S+2CO2 620…800
2) Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS 620…800
3) Na2CO3+CaCO3=CaNa2(CO3)2 >800
4) CaNa2(CO3)2+SiO2=Na2SiO3+CaSiO3+2CO2↑ >800
5) Na2SO4+CaS+2SiO2= Na2SiO3+CaSiO3+CO2+S 865
6) Na2SO4+ Na2S+2SiO2=2Na2SiO3+ SiO2+S 865
Заканчивается реакция в сульфатной шихте примерно 12400С, образуется сплав дающий при охлаждении стекло.
Основным отличием сульфатной шихты от содовой является восстановление Na2SO4 до NaS(1).
Если восстановитель углерод выгорит раньше времени или его окажется недостаточно, то сам по себе сульфат Na является крайне неактивным, он плохо взаимодействует с SiO2 или в виде пены или так называемого щелока всплывает на поверхность стекла. Чтобы предотвратить образование щелока уголь в сульфатную шихту, а так же саму шихту вводят в печь, прямо в зону высоких температур и кроме этого желательно поддерживатьв печи восстановительную атмосферу.
11 Основы и способы формирования широкогорлой и узкогорлой стеклотары
Любые способы формирования начинаются с питателя, и с печи по шамотному каналу стекломасса движется в чашу питателя, в некоторой расположено отверстие или очко.
Схема образования капли стекла капелным питателем.
Плунжер 1 движется вниз, выталкивая стекломассу 2 через отверстие 3 в чаше питателя 4. Образуется капля вместе пережима отрезается ножницами 8, плунжер при этом движется вверх.
1) Схема процесса прессования стекломассы.
Пресование изделия пуансоном и формовым кольцом. 1 Форма, 2 пуансон, 3 формовочное кольцо, 4 поддон-выталкиватель, 5 капля стекломассы, 6 изделие.
2) Схема выдувания.
Капля стекломассы попадает в черновую форму, расположенную горлышком вниз, сверху накладывается дутьевая головка, через которую подается сжатый воздух, под его действием стекломасса оттесняется вниз и с помощью горловых щипцов (кольца) формируется горлышко бутылки. Затем заготовка называется пулькой переделывается в чистовую форму уже расположенная горлышком вверх, сверху опять накладывается дутьевая головка и с помощью сжатого воздуха пулька раздувается до размера бутылки. Выдуванием получают узкогорлую стеклотару (внутренний диаметр не более 30 мм)
Порция стекломассы попадает из капельного питателя в пресс-форму, которая по конфигурации соответствует изготавливаемому изделию. Под действием опускающегося в форму пуансона стекломасса равномерно вдавливается во все стороны, заполняя пространство между внутренней поверхностью формы и внешней поверхностью пуансона. Под давлением пуансона стекломасса поднимается вверх, до формовочного кольца, оформляемого кромку изделия.
Прессованием изготавливают несложные изделия с простой по форме полостью: стеклоблоки, стаканы, автомобильное стекло.
3) Способ прессо-выдувания.
Им изготавливают широкогорлую стеклотару (внутренний диаметр больше 30мм).
Прессо-выдувные машины действуют по следующей схеме:
1. В черновую форму из капельного питателя подается порция стекломассы, сверху на форму налагаются горловые щипцы, формующие горлышко изделия и удерживающие заготовку в течении всего процесса формования. Пуансон при этом находится в верхнем положении.
2. Пуансон опускается вниз и формует баночку.
3. Пуансон поднимается вверх, а баночка в горловых щипцах помещается в чистовую форму.
4. Горловым щипцам поддается дутьевая головка, через нее подается сжатый воздух, выдувающий заготовку до размеров готового изделия. Затем дутьевая головка и щипцы удаляются, обе половинки чистовой формы расходятся и изделие свободно стоит на дне формы.
1,2,3 способы - штучные изделия.