Лабораторная работа №1. Расчет состава шихты для получения стекловаты

Сырьевые материалы: кварцевый песок, известняк, кальцинированная сода, и др. А1₂О₃ вводится в виде нефелинового концентрата или каолина.

Многокомпонентную шихту рассчитывают методом составления и решения системы уравнений, исходя из химического состава каждого компонента.

Пример расчета:

Задается желаемый химический состав стеклянной ваты, %, (например, табл.1)

Таблица 1

SiO2	А12О3	СаО	MgO	Na2O	B2Q3	TiO2
58,5	4,0	16,0	6.0	11,5	3,5	0,5

Этот состав предполагает подбор компонентов и их химический состав, приведенный в таблице 2.

Таблица 2 Химический состав компонентов шихты, %

Сырье	SiO2	А12О3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	П.п.п.
Песок	98.6	0.73	0.08	0.16	0.08	---	---
Глинозем	0.25	97.9	0.05	---	---	0.6	1.2
Известняк	5.97	0.69	1.33	48.15	3.66	---	39.5
Доломит	---	---	0.02		19.9	---
Сода	---	---	---	---	---	57.2	42.8

Обозначив количество песка, глинозема, известняка, доломита и соды соответственно X, Y, Z, t и S составляют пять уравнений для определения содержания оксидов SiO₂, А1₂О₃., CaO. MgO и Na₂O (проценты переведены в единицы).

0,986x+0,0025y+0,0597z = 58.5 (1)

0,0073x+0,979y+0,0069z = 4 (2)

0,0016x+0,4815z+0,32t = 16 (3)

0,0008x+0,0366z+0,199t = 6 (4)

0,572s+0,006y = 11,5 (5)

Выражая уравнения (1) и (2) через у получаем

(6)

Далее, преобразуя уравнение (6), приравнивают его к нулю:

23396-394,5х-23,9z = 0 (7)

Выражая уравнения (3) и (4) через t и далее х через z аналогичным путем получаем уравнение

х = 19849- 1310z (8)

Подставляя выражение х из (8) в (7) находим, что х = 53,7; z = 15,11. Подставляя х и z в (1), (3), (5), находим, что у = 3,58; t = 27,04; S = 20,1.

Таким образом, на 100 частей по массе расплава расходуется 119,53 ч. по массе шихты, состав которой, %:

песок 45, известняк 12,7; доломит 22,6; глинозем 3 и сода 16,7.

Пример пересчета для расхода песка:

119.53 ----- 53,7

100 ----- X

принимаем Х = 45.

Дополнительно на 100кг стекломассы вводится 0,5кг TiO₂ и 6,2 кг борной кислоты.

Пригодность шихты определяют по трем важнейшим показателям: модулю кислотности Мк, модулю вязкости Мв и показателю водостойкости Пв.

, где SiO, Al₂O₃,CaO, MgO – содержание оксидов в шихте в долях единицы или процентах.

Для минеральной ваты высшего качества Мк >1.5, для минеральной ваты первой категории Мк>1.2.

M_SiO2+2M_Al2O3

Мв = 2M_Fe2o₃ + M_Fe0 + М_СaO+ M_MgO + 2М_K2O + 2M_Na2O

где M_SiO2 и другие мольные доли оксидов. При этом учитывается значение мольных масс: SiO₂ = 58.5; А1₂О₃ = 4; СаО = 16; MgO = 6; Na₂O = 11,6;В₂О₃ =3.5: ТiO₂ = 0.5;

Показатель водостойкости Пв определяется экспериментально по рН раствора, полученного при растворении измельченной минеральной ваты в разбавленном растворе НС1.

Пв можно определить теоретически по соотношению процентного содержания (в долях единицы) оксидов по формуле:

Пв = -0.121 SiO₂ + 0,581 А1₂О₃ + 0.171 Fe₂O₃ + 0.240 СаО + 0.932 MgO - -0.00405 SiO₂ А1₂О₃ - 0.00266 SiO₂Fe₂O₃ + 0.002098 SiO₂ СаО - 0.00833 SiO₂ MgO + 0.00697 A1₂O₃ Fe₂O₃ - 0,0146 A1₂O₃ CaO - 0.0327 A1₂O₃ MgO –

-0.00457 Fe₂O₃ CaO -0.00852 Fe₂O₃ MgO - 0.00411 CaO MgO

В формулу вводятся значения содержания в шихте окислов в долях единицы. Чем ниже значение Пв, тем больше водостойкость минеральной. Пв не должен превышать 5. Данные для расчета шихты приведены в таблице заданий в приложении. Необходимо рассчитать состав шихты, определить его модули и показатель водостойкости. Сделать выводы и рекомендации по корректировке шихты.

Дата добавления: 2015-07-11