Применяемое сырье, его характеристика, обоснование химического состава и расчет шихты

В качестве сырьевых материалов применяются главные и вспомогательные. К главным относятся те, с помощью которых в состав стекла вводят стеклообразующие и модифицирующие оксиды. SiO2- от 55 до 75 %. Вводится с помощью кварцевого песка, горного хрусталя, жильного кварца и кварцитов. Качество кварцевого песка определяется содержанием оксида кремния, а также количеством примесей. Наиболее вредными являются оксиды железа, которые окрашивают стекло. В двухвалентной форме придает голубой оттенок стеклу, в трехвалентной- желтый. Содержание в армированном стекле- не более 0.1 %. Для введения оксида алюминия в состав стекла используют: глинозем, пегматит, полевые шпаты. Na2O- в состав стекла вводится с помощью кальцинированной соды. Кроме того, применяется сульфат натрия. Существует природный и искусственный сульфат натрия. Природные разновидности: тенардит и мирабелит. Также может применятся натриевая селитра. К2O- вводится в состав стекла с помощью калиевой селитры, а также карбоната калия. Для введения CaO используется мел, может применяться

доломит. Оксид магния может вводится с помощью магнезита. В качестве вспомогательных материалов применяются: осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, ускорители, окислители, восстановители. Для производства армированного стекла, применяемого для остекления лифтовых шахт, вводится следующий химический состав, в массовых %: SiО2- 71; Al2O3- 0,7; CaO- 11,1; MgO- 3; Na2O- 13,5; Fe2O3-0,08; SO3- 0,5. Произведем расчет состава шихты. Приведем состав стекла к 100 %, исключая компоненты SO3 и Fe2O3: m(i)= (M(i)*100%)/сумма M(i), где M(i)- содержание i-го компонента в составе стекла; сумма М(i)- суммарное содержание i-х компонентов в составе стекла без учета содержания SO3 и Fe2O3. Определим количество SiO2 в приведенном к 100 % составе стекла:

m_SiO2=71·100 %/99,3=71,5 %

m_Al2O3=0,7·100 %/99,3=0,7 %

m_CaO=11,1·100 %/99,3=11,18 %

m_MgO=3·100 %/99,3=3,02 %

m_Na2O=13,5·100 %/99,3=13,6 %

Таким образом, состав стекла, приведенный к 100%, будет содержать, масс.%: SiO₂-71,5; Al₂O₃-0,7; CaO-11,18; MgO-3,02; Na₂O-13,6.

Выбираем сырье для введения компонентов в состав стекла:

- для SiO₂ используется кварцевый песок Добрушского ГОКа (x₁)

- для СаО – мел Волковысского месторождения (х₂)

- для Al₂O₃ – полевой шпат(х₃)

- доломит (х₄)

для Na₂O – сода кальцинированная (х₅).

5% от общего содержания Na₂O в составе стекла вводим через сульфат натрия, который является осветлителем.

Количество Na₂O вводимое через сульфат натрия:

0,05*13,6=0,68 %

13,6-0,68=12,92 %

Количество SiO₂ вводимого

с кварцевым песком: 99,59·х₁/100=0,9959·х₁

с мелом: 1,63·х₂/100=0,0163·х₂

с доломитом: 1,38·х₄/100=0,0138·х₄

с содой кальцинированной: 58,4·х₅/100=0,584·х₅

с сульфатами: 43,74·х₆/100=0,4374·х₆

Всего в состав стекла нужно ввести 71,5% SiO₂, составим уравнение баланса:

SiO₂: 0,9959х₁+0,0163х₂+0,6085х₃+0,0138х₄= 71,5 %

Аналогичным образом составляем уравнения баланса на оставшиеся оксиды:

СаО: 0,521х₂+0,321х₄=0,7

Al₂O₃: 0,0023х₁+0,0025х₂+0,2259х₃+0,0086х₄=11,18

MgO: 0,00239х₂+0,205х₄=3,02

Na₂O через кальцинированную соду и полевой шпат:

0,1541х₃+0,584х₅=12,92

0,4374х₆=0,68

Таким образом состав шихты на 100 мас. ч. стекла в мас. ч. содержит:

Кварцевый песок………………………………………………………....70,36

Мел…………………………………………………………..…………….12,47

Полевой шпат……………………………………………………………….1,69

Доломит……………………………………………………………………14,59

Сода кальцинированная…………………………………………………...21,71

Сульфат натрия……………………………………………………………1,55

Определим содержание соды кальцинированной и сульфата натрия с учетом улетучивания:

Х₅^/=20,7827·1,03=22,351масс.ч

Х₆^/=1,5489·1,03= 1,597 масс.ч

Тогда количество угля, необходимое для восстановления сульфата натрия составит:

Х₇^/= Х₆^/·0,06=1,5954·0,06=0,096 масс.ч

Определим рассчитанный состав стела на основе состава шихты и сырьевых материалов:

С кварцевым песком в состав стекла войдут следующие оксиды:

SiO₂ 70,36·0,9959=70,07 %.

Al₂O₃ 70,36·0,0023=0,116 %.

Fe₂O₃ 70,36·0,0006=0,6 %.

Аналогичным образом проводим расчеты для других сырьевых материалов.

Таблица 3

Состав стекла

Состав шихты	Содержание оксидов
Сырьевые материалы	Обозначение	Масс. %	SiO2	CaO	MgO	Na2O	Al2O3	Fe2O3
Песок кВ.	X1	70,36	70,07				0,16	0,06
Мел	X2	12,47	0,2	6,497	0,0298		0,03
Полевой шпат	X3	1,69	1,028			0,26	0,38	0,001
Доломит	X4	14,59	0,201	4,68	2,99		0,125	0,012
Сода кальцинир.	X5	21,71				12,68
Сульфат натрия	X6	1,55				0,68
Уголь	X7	0,096
Масса шихты		122,466
Рассчит. Состав шихты			71,5	11,18	3,02	13,6	0,7	0,073
Заданный состав шихты			71,5	11,18	3,02	13,6	0,7	0,08
Отклонение расчетного состава от заданного								0,007

Угар шихты составляет:

У= 100-10000\122,466=18,4 %

Дата добавления: 2015-07-12