RU2651726C1 - Способ получения однородного стекла - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу получения однородного стекла. Способ включает составление шихты, варку исходного стекла заданного состава для получения стеклогранулята, его диспергирование. В качестве стекольной шихты используют мелкодисперсный стеклогранулят, полученный в процессе варки из шихты исходного стекла и слива сваренной стекломассы на гранулят в зоне максимальных температур варки с последующим его диспергированием до размера частиц не менее 50 мкм. Полученное стекло имеет однородность не более 55 Å. Технический результат – устранение химической и термической неоднородности стекла. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Description

Предлагаемое изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве различных видов высококачественного стекла.

В связи с расширением сфер использования стекла, особенно в технических целях - космическая и авиационная техника, мобильная индустрия, волоконная оптика и другие, возрастают требования к основным физико-техническим и эксплуатационным свойствам стекла, обеспечивающим высокое качество стекла и стабильность его свойств при технологическом процессе его производства. Современная флоат-технология имеет определенные ограничения при выпуске высококачественного стекла и вызывает необходимость проведения работ в данных направлениях, особенно по повышению однородности стекла. Разброс однородности промышленных стекол, определенный по методу Видро, составляет в среднем

(Горина И.Н., Диденкова М.А., Красникова Р.И., Цепелева Т.Г. Сравнительная оценка однородности листового стекла, полученного термическим формованием на расплаве металла, методами центрифугирования и Видро // сборник трудов НПО « Техстройстекло». Москва: ВНИЭСМ, 1990. - С. 15-19).

Одним из ответственных технологических этапов формирования гомогенного силикатного расплава и повышения прочности стекла, помимо оптимизации его температурно-временных параметров варки и выработки, является подготовка сырьевых материалов для получения усредненной по гранулометрическому составу мелкодисперсной, однородной стекольной шихты. Основными недостатками традиционных стекольных шихт, препятствующими получению высококачественного однородного стекла, являются: различный химический и гранулометрический состав исходных компонентов, термическая инертность сырьевых материалов, особенно основного компонента - песка, склонность шихт к пылению и расслаиванию, что не может обеспечить получения высокооднородного стекла.

Одним из основных условий для получения качественного стекла является химическая и тепловая однородность сваренной стекломассы, при условии сохранения ее на всех технологических стадиях производства ленты стекла или стеклоизделий. Химические и физические неоднородности в стекле связаны с разными по составу микроучастками и с остаточными « скелетами» кварцевых зерен, являющимися концентраторами остаточных напряжений в его объеме и возникающими на стадии подготовки шихты и в процессе стекловарения. Одним из способов получения гомогенной стекольной шихты с повышенной реакционной способностью является механоактивация, способствующая изменению энергетического состояния и физико-химических свойств стекольной шихты или отдельных ее компонентов, подвергнутых интенсивному механическому воздействию (Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ. // Успехи химии. - 2006. - Т. 75. - №3. - С. 203-216). Основными недостатками, сдерживающими использование механохимических методов активации шихты в технологических процессах, являются: намол железа, пыление, агрегации частиц, а также высокая энергоемкость способа.

Одним из направлений исследований по повышению однородности стекла является разработка способов получения гомогенной стекломассы и однородного стекла путем введения и использования стеклобоя, являющегося ценным сырьевым материалом при производстве стекла.

Известен способ по патенту РФ №2250879, МПК C03B 1/00, C03B 3/00, в соответствии с которым для усреднения химического состава стекла предлагают использовать смесь крупной и мелкой фракций стеклобоя. Это способствует образованию усредненного стеклобоя, и при плавлении происходит образование развитой поверхности контакта и ускорение протекания диффузионных процессов. Недостатком данного способа является расслоение шихты вследствие высокой разнородности гранулометрического состава стеклобоя и компонентов шихты.

В патенте США №3291585, МПК C03B 1/00 предлагают смешивание измельченного стеклобоя с дополнительными компонентами, спекание, а затем повторное плавление спека совместно с шихтой. Недостатком этого способа является его сложность и наличие дополнительных дорогостоящих операций. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ по патенту РФ №2255908, МПК C03B 5/00, 3/02, в соответствии с которым получение высококачественной стекломассы постоянного химического состава осуществляют путем подготовки и варки стекольной шихты и стеклобоя одновременно в двух и более печах. При этом осуществляют разделение шихты на несколько частей, а подготовку стеклобоя производят дополнительно в одной или нескольких стекловаренных печах путем варки части подготовленной шихты и стеклобоя до получения стекломассы заданного состава. Выработку стеклобоя производят путем вытягивания ленты стекла заданных размеров через прокатные валы с последующим дроблением ленты стекла в интервале температур 600-1000°C в стеклянный бой или путем слива стекломассы на гранулят при температурах 1350-1150°C.

Основным недостатком данного способа является сложность сохранения химической и термической однородности стекломассы на всех стадиях производства стекла, учитывая его многостадийность и технологическую сложность раздельного проведения стадий подготовки стеклобоя и шихты, а также процесса их последующей варки. Кроме того, указанные решения не могут кардинальным образом улучшить однородность стекла, так как в заявляемых способах используется многокомпонентный шихтный состав.

Задачей предлагаемого изобретения является получение однородного стекла.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение химической и термической неоднородности стекла на стадии подготовки стекольной шихты из стеклопорошка путем предварительной варки стеклогранулята и его последующего диспергирования.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе получения однородного стекла, включающем составление шихты, варку исходного стекла заданного состава для получения стеклогранулята, его диспергирование, для получения химически и термически однородного стекла с однородностью не более 55

, определяемой по методу Видро, в качестве стекольной шихты используют мелкодисперсный стеклогранулят, полученный в процессе варки из шихты исходного стекла и слива сваренной стекломассы на гранулят в зоне максимальных температур варки с последующим его диспергированием до размера частиц не менее 50 мкм. Полученный для диспергирования стеклогранулят имеет однородность не более 60

, определяемую по методу Видро.

При использовании заявляемого способа достигается высокая однородность стекла - не более 55

за счет применения совокупности заявленных технологических приемов.

Вначале повышение однородности стекла не более 60

достигается за счет варки из шихты исходного стекла заданного состава и слива стекломассы на гранулят.

Слив стекломассы на гранулят в процессе варки стекла, а не проведения полного цикла варки и выработки стекла для стеклобоя позволяет избежать ухудшения качества сваренной стекломассы на стадиях ее студки и выработки. Это обусловлено тем, что при сливе происходит резкое охлаждение стекломассы и « замораживание» ее однородной структуры на стадиях варки и слива (Махнавецкий А.С. Результаты комплексного исследования силикатных стекол промышленных и опытных варок. // Сб. докладов «Производство технического и строительного стекла». Саратов: Изд.-во Объединение Полиграфист, 1977 - В. 2. - С. 15-23).

С учетом того, что по данным (Махнавецкий А.С. Особенности строения и свойств стекол промышленного происхождения. // Сб. докладов «Производство технического и строительного стекла». Саратов: Изд.-во Объединение «Полиграфист», 1972 - В. 2. - С. 4-14) наиболее технологически однородная стекломасса в процессе варки находится в зоне самых высоких температур, для дополнительного повышения однородности получаемого стеклогранулята слив стекломассы на гранулят осуществляют в зоне максимальных температур варки. Полученный стеклогранулят имеет однородность не более 60

, определяемую по методу Видро.

Затем после охлаждения стеклогранулят подвергают диспергированию до размера частиц не менее 50 мкм, что приводит к дополнительной гомогенизации стекольной шихты и повышению однородности стекла не более 55

.

Полученный по заявляемому способу стеклопорошок используется в качестве исходного сырьевого материала - стекольной шихты для получения высокооднородного стекла различного состава с применением различных методов варки и выработки, преимущественно в малотоннажном производстве.

Осуществление изобретения

Апробацию заявляемого способа проводили в условиях опытно-промышленного производства на газопламенной печи периодического действия института производительностью - 600 кг стекломассы на разных составах стекол. Максимальная температура варки определялась составом стекла. Выработку стекломассы производили в виде опытных образцов стекол размером 90×90 мм толщиной 6 мм. Однородность образцов стекла определяли по методу Видро путем отбора проб стекломассы и получения образцов как на стадии варки исходного стекла на стеклогранулят, так и при варке и выработке стекломассы из диспергированного стеклопорошка. Приведенные в примерах величины однородности - это среднее из 3-х значений.

Пример 1

Варку стекла флоат состава (мас. %): SiO2 - 71,8; B2O3 - 8,0; Al2O3 - 1,5; СаО - 8,6; MgO - 4,7; Na2O - 14; SO3 - 0,3; Fe2O3 - 0,1, осуществляли при максимальной температуре 1550° С. По достижении однородности стекломассы 57

ее сливали на гранулят. Стеклогранулят охлаждали и подвергали диспергированию до размера частиц 50 мкм. Затем осуществляли плавление мелкодисперсного стеклопорошока в качестве исходной шихты в стекловаренной печи при максимальной температуре варки 1550° С с последующей выработкой стекломассы на образцы. Однородность полученных образцов составляла 50

.

Пример 2

Варку медицинского стекла состава (мас. %): SiO2 - 74,0; B2O3 - 8,0; Al2O3 - 5,0; СаО - 1,2 ВаО - 4,0; R2O - 7,8, осуществляли при температуре 1580° С. Стекломассу сливали на гранулят при максимальной температуре варки при однородности проб 60

. Стеклогранулят охлаждали и подвергали диспергированию до размера частиц 100 мкм. Полученный мелкодисперсный стеклопорошок в качестве исходной шихты плавили в стекловаренной печи при максимальной температуре варки 1580° С с последующей выработкой на образцы. Однородность полученных образцов стекла составляла 55

.

Claims (2)

1. Способ получения однородного стекла, включающий составление шихты, варку исходного стекла заданного состава для получения стеклогранулята, его диспергирование, отличающийся тем, что для получения химически и термически однородного стекла с однородностью не более 55

, определяемой по методу Видро, в качестве стекольной шихты используют мелкодисперсный стеклогранулят, полученный в процессе варки из шихты исходного стекла и слива сваренной стекломассы на гранулят в зоне максимальных температур варки с последующим его диспергированием до размера частиц не менее 50 мкм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный для диспергирования стеклогранулят имеет однородность не более 60

, определяемую по методу Видро.