Приготовление шихты.
Шихтой называют однородную смесь компонентов, подготовленную для стекловарения. От точности и тщательности подготовки исходных материалов и их смешивания зависит качество сваренной стекломассы. Нарушение однородности шихты является причиной многих пороков стекла: полосности, плохого отжига, повышенной хрупкости, пониженной термостойкости и прочности. В результате этих пороков увеличивается бой и брак, уменьшается выход годной продукции.
На качество шихты влияют постоянство химического состава компонентов, дисперсность компонентов и их влажность, точность взвешивания, совершенство перемешивания, условия хранения и перемещения шихты к месту загрузки.
Химический состав компонентов должен отвечать требованиям правил технической эксплуатации (ПТЭ) по отклонению в концентрации основного вещества и примесей того или иного компонента.
Колебания состава песка, известняка, доломита и других компонентов должны соответствовать установленным нормам, например отклонение в содержании БЮг в песке должно составлять ±0,2 % для окон-ного стекла.
Зерна сырьевых материалов, составляющих шихту, должны иметь определенный размер, так как от этого зависит равномерность их растворения и склонность к расслоению и комкованию./Компоненты шихты должны иметь следующий зерновой состав (ПТЭ): "песок — просев сквозь сито № 08; мел — сито № 1,1; доломит и известняк — сито № 09; сульфат— сито № 1,2; сода — сито № 1,1; пегматит и полевой шпат — сито № 07; уголь древесный и каменный — сито № 09. Таким образом, наибольший размер зерен сырьевых материалов находится в пределах 0,7—1,2 мм.
Размер кусков боя должен составлять 30—60 мм. Следует отметить, что размер частиц боя, который рекомендовали применять в стекловарении на протяжении последних 50 лет, колебался в очень больших пределах — от долей миллиметра.
Размер зерен стеклобоя не влияет на ход процессов варки стекла, он может меняться от миллиметров до сантиметров, бой можно загружать раздельно от шихты, но технологически целесообразнее шихту и бой тщательно смешивать. Существует мнение, что частицы боя мешают процессу силикатообразования, так как они при плавлении захватывают пылинки соды и выводят их из сферы взаимодействия. В общем, вряд ли можно считать, что вопрос о наиболее целесообразном зерновом составе шихты окончательно и надежно решен, и это относится не только к размеру кусков боя, но и к размерам зерен других компонентов шихты. Так, например, по зарубежным данным, размер зерен доломита и известняка в шихте должен быть около 3 мм. Считают, что более крупные зерна уменьшают расслоение, их диссоциация сдвигается в область более высоких температур, а выделяющиеся при этом пузыри увлекают на поверхность высокощелочную стекломассу, которая растворяет кремнеземистый слой («кристобалитовую шубу»), если он образуется.
Влажность шихты рекомендуется поддерживать на уровне 4—5 % (содовая шихта) и 4—7 % (сульфатная шихта). Влага благоприятно влияет на однородность шихты и повышает реакционную способность кварцевых зерен.
Возможно увлажнение песка до подачи его в смеситель или непосредственное увлажнение шихты в смесителе. Предпочтительнее первый вариант, так как при этом влага равномерно распределяется вокруг зерен песка, образуя водяную пленку, в которой растворяется до 5 % соды и сульфата. В результате кварцевые зерна покрываются тонким слоем щелочей, что способствует реакциям силикатообразования и отчасти помогает фиксировать взаимное расположение частиц компонентов, препятствуя расслоению шихты. При увлажнении песка следует применять подогретую воду (50—60 °С) и подавать ее в смеситель под давлением 0,3—0,4 МПа. !
Точность взвешивания. Колебания в точности взвешивания может вызвать непоправимое различие в составах отдельных порций шихты. Ошибка дозирования на автоматических весах не должна превышать O,3 %. Такая точность отвесов определяется качеством применяемых заводами автоматических весов, но она может быть повышена до ±0,1—0,01 % при улучшении их конструкции.
Точность отвешивания следует систематически контролировать (не менее одного раза в смену). Весы и гири проверяют госповерителями в установленные сроки.
Совершенство смешивания зависит от типа смесителя и режима смешивания (длина пути, совершаемого частицами шихты, и характер их движения). Для смешивания применяют тарельчатые, барабанные и конусные смесители. Степень неоднородности шихт, полученных на смесителях, по отклонениям состава отдельных проб должно быть около ±1 %. Зарубежные нормы отклонений около ±0,3 %
При хранении и транспортировании шихты не должно быть резких сотрясений и падения с большой высоты, способствующих ее расслаиванию. Этим условиям отвечает транспортирование шихты в контейнерах и вагонетках и хранение шихты в заполненных бункерах (высота падения возрастает по мере опорожнения бункера). Не следует создавать больших запасов шихты, так как при длительном хранении она слеживается.
Опасность расслоения устраняется при брикетировании или гранулировании шихты.
Подготовка сырьевых материалов. Сырьевые материалы не всегда поступают на завод в подготовленном для составления шихты виде. В связи с этим на заводах приходится проводить разные операции, в результате которых происходит удаление вредных примесей либо превращение кусковых материалов в порошковые. Некоторые материалы подвергаются сушке, измельчению и просеву (рис. ). На стекольных заводах цехи составления шихты имеют два отделения: подготовительное и дозировочно-смесительное. По мере расширения сети обогатительных фабрик для подготовки кварцевых и известковых материалов на месте их добычи подготовительные отделения составных цехов будут закрыты и использованы для других целей.
На заводах создают запас сырьевых материалов: при работе на обогащенном сырье на 15 сут, на необогащенном сырье на 30 сут
Поступающий с обогатительных фабрик песок подвергают контроль-гному просеву и при необходимости сушке. Необогащенный песок проходит сложную обработку, главная задача которой удаление оксидов железа до установленных нормами пределов. После обогащения песок сушат, если в нем содержится более 4—-4,5 % влаги, и просеивают (сито № 08).
Известняк и доломит обычно поступают на заводы в виде кусков, которые сортируют для отделения инородных и ожелезненных кусков. Затем куски дробят и сушат при температурах, не превышающих 400 °С. Высушенные известняк и доломит размалывают и просеивают (сито № 09)
Сода поступает в готовом виде (в мешках). Ее просеивают через сито № 1,1. При длительном хранении ввиду гигроскопичности сода слеживается, образуя комки. В этом случае ее измельчают и просеивают.
Мел, поступающий в кусковом виде, сортируют, сушат при температуре не выше 400 °С, измельчают и просеивают (сито № 1,1).
Пегматит и полевой шпат поступают на заводы в готовом виде в мешках.