Применение гранулированной шихты позволяет решить одну из важнейших задач стекольного производства - создание энергосберегающей и экологически чистой технологии.
Многочисленные научные публикации, посвященные вопросам разработки технологии гранулирования обычной стекольной шихты, условно можно разделить на 2 группы. К первой относятся статьи, в которых сообщается о возможности использования различного связующего для гранулирования, а других - способа гранулирования.
Данных о гранулировании шихты, имеющей в своем составе стеклобой, нет, несмотря на то, что важность и перспективность использования в стекловарении стекольного боя, как одного из компонентов шихты в качестве плавня, хорошо известна. В вопросах о преимуществе введения в печь до 30% боя в литературе и практике царит полное согласие. В то же время относительно влияния размера частиц стеклобоя, используемого для процесса стекловарения, на ход и скорость варки стекла, в литературе высказываются различные точки зрения [2,3].
На основании этих данных разработка технологии процесса гранулирования стекольной шихты, содержащей в своем составе стеклобой, представляет особый интерес, что и явилось целью исследований.
Для расчета шихты был взят химический состав бесцветного тарного стекла по ГОСТ 19808-86, используемый на действующем ОАО "Астраханьстекло" (мас.%): . SiO2 - 72,0; Al2O3+Fe2O3 - 2,1; CaO +MgO - 11,50; Na2O - 13.90; SO3 - <0,5. Для исследования возможности гранулирования в состав шихт вводили стеклобой листового стекла.
В качестве связующего, на основании данных [4] использовалась подогретая до 60ºС вода.
Для получения информации о влиянии количества стеклобоя и его дисперсности на качество полученных гранул использован метод планирования полного двухфакторного эксперимента. Исследуемыми параметрами являлись плотность и прочность гранул. При этом независимыми переменными были среднеповерхностный диаметр частиц стеклобоя и его количество в составе шихты (табл. 1).
Таблица 1. Интервал варьирования переменных
|
|
dсрпов |
х1 |
Содержание, % |
х2 |
|
Основной |
0,505 |
0 |
30 |
0 |
|
Интервал |
0,37 |
|
10 |
|
|
Верхний уровень |
0,875 |
1 |
40 |
1 |
|
Нижний уровень |
0,135 |
-1 |
20 |
-1 |
Была составлена матрица планирования двухфакторного эксперимента, в соответствии с которой были изготовлены гранулы.
Полученные гранулы подвергались сушке, которая проходила в 2 этапа: вначале при температуре 90ºС, а затем при 140ºС, проведенный ситовой анализ показал, что правильно подобранные параметры процесса гранулирования позволяют получить достаточно высокий выход гранул диаметром 10-15 мм до 90% при дисперсности стеклобоя в шихте 0,08-0,25 и 0,4-0,63 мм и 80% при дисперсности боя в шихте 0,8-1,25 мм.
В результате математической обработки результатов эксперимента получены уравнения регрессии, описывающие зависимость плотности и прочности гранул на раскол от содержания и дисперсности боя:
ρгран.=1548+29,5Х1+28,5Х2-58,2Х12-112Х22+23,8Х1Х2
σраск.=0,419+0,005Х1+0,013Х2-0,028Х12-0,053Х22-0,02Х1Х2
где ρгран - плотность гранул, кг/м3; σраск. - прочность гранул на раскол, МПа;
х1 и х2 - кодированные переменные.
Кодированные переменные рассчитываются по следующим формулам:
Х1 =(dсрп-0,505)/0,37
Х2=(С-30)/10
где dсрп - среднеповерхностный диаметр частиц боя, мм; С - содержание боя, %.
Графический анализ уравнений регрессии свидетельствует о наличии области максимальных значений плотности и прочности гранул. Области максимальной плотности гранул (1550 кг/м3) соответствует размер частиц боя 0,55-0,7 мм при его содержании от 28 до 32 %. Наибольшему значению прочности гранул на раскол соответствует размер частиц боя от 0,45 до 0,6 мм при его содержании от 29 до 34 %.
Таким образом, оптимальным размером частиц боя для получения более плотных и прочных гранул, является бой фракции 0,4-0,63 мм.
Результаты варки гранул с наибольшей плотностью и прочностью показали, что реакции силикатообразования в гранулированной шихте протекают быстрее, чем в стандартной сыпучей шихте. Качество стекла, а именно, наименьшее количество непровара в объёме стекломассы, достигается при варке гранул с содержанием 30% боя дисперсностью 0.08-0.25 мм.
Таким образом, проведенные лабораторные исследования позволяют сделать вывод о том, что возможно получить гранулы, содержащие в своем составе стеклобой, обладающие достаточной прочностью, необходимой для транспортирования без разрушения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Назаров В.И., Мелконян Р.Г., Калыгин В.Г. Техника уплотнения стекольных шихт.-М.: Легпромбытиздат,- 1985.-121 с.
- Г.Гоэрк Производство тянутого листового стекла.-М.: Стройиздат,- 1972.
- Х.Бах, Ф.Г.Баукке, Р.Брюкнер и др. Виды брака в производстве стекла.-М.: Стройиздат, 1986.-648с.
- Шаеффер Н.А., Хойзнер К.Х. Технология стекла. Перевод с немецкого. Под общ. ред. Минько Н.И.- Кишинев: CTI Print, 1998.-280 с.