Расчет стекловаренного цеха

Міністерство освіти і науки України

Український державний хіміко – технологічний

Університет

Кафедра хімічної технології

кераміки та скла

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Тема: Проект цеху пляшкового коричневого

скла для сувенірної продукції

Виконав: студент групи 4-ТС-73 Огурцов Максим В’ячеславович

Перевірив: доцент каф. ХТКС Максимович Світлана Іллівна

Дніпропетровськ

2003 р.

Реферат

Аркушів 57 Таблиць 52 Рисунків 13

Курсова робота містить 7 розділів. У вступі розглянуто положення скляної тари на споживчому ринку, її переваги та недоліки. Розділ 1 містить характеристику та асортимент продукції стандарти на продукцію. В розділі 2 розглянуто сировинну базу підприємства, основні природні та штучні джерела отримання необхідних оксидів, наведені вимоги стандартів. Третій розділ присвячений опису технологічної схеми виробництва пляшок, підготовка сировини, її обробка, виготовлення шихти, вимоги до неї. У розділі 3 наведено технологічну схему виробництва пляшок. В розділі 4 детально розглянута технологія виготовлення склотари, а саме: процеси та стадії підготовки та обробки сировини, скловаріння, виробки скломаси, формування та відпалу виробів визначено необхідне для цього технологічне устаткування: - обладнання для обробки сировини, завантажувачі шихти, скловарна піч , живильники, склоформуючі машини, печі відпалу, а також контроль якості та пакування виробів. Розрахунок матеріального балансу міститься у розділі 5. Розділ 6 містить інформацію про контроль якості продукції. У 7 розділі наведено вибір, розрахунки та технічна характеристика устаткування.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: СКЛО, ТАРА, ПЛЯШКИ, СИРОВИНА, ПІСОК, КАОЛІН, КРЕЙДА, ДОЛОМІТ, СОДА, СУЛЬФАТ НАТРІЮ, ШИХТА, ПІЧ, ВАРІННЯ, СКЛОМАСА, ФОРМУВАННЯ, ВИРОБИ, ВІДПАЛ, ЯКІСТЬ, СКЛАД, ГРЕЙФЕРНИЙ КРАН, БУНКЕР, СТРІЧКОВИЙ КОНВЕЄР, ЕЛЕВАТОР, ЩОКОВА ДРОБАРКА, МОЛОТКОВА ДРОБАРКА.

Зміст

Вступ 8

1.Асортимент та характеристика виробів. Вимоги стандарту 9

2.Характеристика сировини 11

2.1. Сировинні матеріали для введення SiO₂ 12

2.2. Си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли для вве­ден­ня Al₂O₃ 12

2.3. Си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли для ве­ден­ня ок­си­дів лу­ж­но­зе­ме­ль­них ме­та­лів 13

2.4. Си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли для ве­ден­ня ок­си­дів лу­ж­них ме­та­лів 14

2.5. Склобій 14

3. Технологічна схема виробництва 15

4. Опис технологічного та фізико – хімічних основ процесу 16

4.1. Складування та зберігання сировини 16

4.2. Оброблення сировинних матеріалів 16

4.2.1. Лінія підготовки піску 17

4.2.2. Лінія підготовки доломіту 17

4.2.3. Лінія підготовки соди та сульфату натрію 18

4.2.4. Лінія підготовки склобою 18

4.2.5. Підготовка інших матеріалів 18

4.3. Дозування компонентів та змішування шихти 18

4.4. Завантаження шихти та склобою у скловарну піч 19

4.5. Варіння скломаси 19

4.6. Підготовка скломаси до формування 22

4.7. Формування скловиробів 23

4.8. Відпал виробів 24

4.9. Нанесення захисного покриття 25

4.10. Контроль якості виробів 26

4.11. Пакування готових виробів 26

4.12. Внутрішньозаводське транспортування готових виробів 27

4.13. Складування готових виробів 27

5. Матеріальний баланс виробництва 27

5.1. Розрахунок виробничої програми 27

5.2. Визначення загальних технологічних показників цеху, що проектується 27

5.3. Розрахунок шихти 30

5.3.1. Розрахунок необхідної кількості соди та сульфату натрію 31

5.3.2. Розрахунок необхідної кількості вугілля 31

5.3.3. Розрахунок вигоряння шихти 32

6. Контролювання якості виробів 34

7. Вибір, розрахунок, технічна характеристика устаткування 35

7.1. Розрахунок складу сировини 35

7.2. Розрахунок грейферного крану 35

7.3. Лінія піску 36

7.3.1. Розрахунок бункеру 36

7.3.2. Вибір лоткового живильника 37

7.3.3. Розрахунок стрічкового конвеєру 37

7.3.4. Розрахунок сушильного барабану 39

7.3.5. Вибір стрічкового конвеєру 40

7.3.6. Вибір сита 40

7.3.7. Розрахунок елеватора 41

7.3.8. Вибір стрічкового конвеєру 42

7.3.9. Вибір електромагнітного сепаратора 42

7.3.10. Розрахунок бункера вагової лінії 42

7.3.11. Вибір лоткового живильника 42

7.3.12. Вибір змішувача шихти 42

7.3.13. Вибір автоматичних терезів 43

7.4. Лінія каоліну 43

7.4.1. Розрахунок бункеру 43

7.4.2. Вибір лоткового живильника 43

7.4.3. Вибір стрічкового конвеєру 42

7.4.4. Вибір елеватора 44

7.4.5. Вибір сита 44

7.4.6. Розрахунок бункера вагової лінії 44

7.4.7. Вибір лоткового живильника 44

7.4.8. Вибір автоматичних терезів 44

7.5. Лінія доломіту 45

7.5.1. Вибір бункеру 45 7.5.2. Вибір лоткового живильника 45 7.5.3. Розрахунок щокової дробарки 45

7.5.4. Вибір стрічкового конвеєру 46

7.5.5. Вибір елеватора 46

7.5.6. Вибір сушильного барабану 46

7.5.7. Вибір стрічкового конвеєру 46

7.5.8. Розрахунок молоткової дробарки 47

7.5.9. Вибір стрічкового конвеєру 47

7.5.10. Вибір сита 47

7.5.11. Вибір елеватора 47

7.5.12. Вибір електромагнітного сепаратора 48

7.5.13.Розрахунок бункера вагової лінії 48

7.5.14. Вибір лоткового живильника 48

7.5.15. Вибір автоматичних терезів 48

7.6. Лінія соди 48

7.6.1. Вибір бункеру 48

7.6.2. Вибір лоткового живильника 49

7.6.3. Вибір стрічкового конвеєру 49

7.6.4. Вибір елеватора 49

7.6.5. Вибір сита 49

7.6.6. Вибір дробарки 49

7.6.7. Розрахунок бункера вагової лінії 50

7.6.8. Вибір лоткового живильника 50

7.6.9. Вибір автоматичних терезів 50

7.7. Лінія сульфату натрію 50

7.7.1. Розрахунок бункеру зберігання 50

7.7.2. Вибір лоткового живильника 50

7.7.3. Вибір стрічкового конвеєру 51

7.7.4. Вибір елеватора 51

7.7.5. Вибір сита 51

7.7.6. Вибір дробарки 51

7.7.7. Розрахунок бункера вагової лінії 5

7.7.8. Вибір лоткового живильника 52

7.7.9. Вибір автоматичних терезів 52

7.8. Лінія крейди 52

7.8.1. Розрахунок бункеру зберігання 52

7.8.2. Вибір лоткового живильника 52

7.8.3. Вибір стрічкового конвеєру 52

7.8.4. Вибір елеватора 53

7.8.5. Вибір сита 53

7.8.6. Розрахунок бункера вагової лінії 53

7.8.7. Вибір лоткового живильника 53

7.8.8. Вибір автоматичних терезів 53

7.9. Лінія вугілля 54

7.9.1. Розрахунок бункеру зберігання 54

7.9.2. Вибір лоткового живильника 54

7.9.3. Вибір стрічкового конвеєру 54

7.9.4. Вибір сита 54

7.9.5. вибір елеватора 54

7.9.6. Розрахунок бункера вагової лінії 54

7.9.7. Вибір лоткового живильника 55

7.9.8. Вибір автоматичних терезів 55

7.10.Лінія склобою 55

7.10.1. Розрахунок бункерів зберігання 55

7.10.2. Вибір лоткового живильника 55

7.10.3. Вибір щокової дробарки 55

7.10.4. Вибір стрічкового конвеєру 56

7.10.5. Вибір елеватора 56

7.10.6. Вибір електромагнітного сепаратора 56

7.10.7. Розрахунок бункера вагової лінії 56

7.10.8. Вибір лоткового живильника 56

7.10.9. Вибір мірного бункеру 56

Література

ВСТУП

„Склом називають всі аморфні тіла, одержані шляхом переохолодження розплаву, незалежно від їх хімічного складу і температурної ділянки твердіння. Внаслідок поступового підвищення в‘язкості вони набувають властивості твердих тіл, при цьому процес переходу з рідкого становища у склоподібне повинен бути зворотнім.”

Скло – штучний матеріал який має такі властивості, як прозорість. Твердість хімічна стійкість, термостійкість. Крім того скло має властивості, які залежать від його прозорості. Завдяки цьому скло широко використовують майже у всіх галузях техніки, медицині, у наукових дослідженнях , та у побуті.

Скло отримують шляхом термічної обробки шихти, яка є сумішшю природних або штучних сировинних матеріалів. Шихту завантажують у піч, і при визначеній температурі та витримці, отримують розплав – скломасу. При охолодженні скломаси в‘язкість її зростає, що надає можливість формувати вироби шляхом видування, прокатки, витягування, пресування чи пресовидування.

В залежності від практичного використання скляних виробів змінюється хімічний склад скла, форма, розміри, та спосіб їх виготовлення.

Сучасна скляна промисловість виготовляє найрізноманітніші вироби – промислове та побутове листове скло, скляні труби і ізолятори, медичне та парфумерне скло, тарне та сортове скло, піноскло, скловолокно, ситали та інше.

Тарне скло займає досить велику частку від загального об‘єму продукції, що виготовляють скляні заводи. Це відбувається тому, що тарне скло використовується для фасування зберігання та транспортування різноманітних рідких пастоподібних та твердих продуктів.

Перевагами скляної тари, що обумовлюють широке її використання у різноманітних галузях промисловості та в побуті є: гігієнічність, прозорість, можливість виготовлення тари різноманітних розмірів та форми, можливість герметичного закривання та багаторазового використання, доступна ціна.

Скло не виділяє шкідливих речовин, не має запаху, забезпечує тривале зберігання продуктів, добре миється та дезінфікується, легко утилізується, має добрі декоративні можливості. Крім того, скляна промисловість забезпечена найбагатшими сировинними ресурсами.

1. Асо­р­ти­мент та ха­ра­к­те­ри­с­ти­ка ви­ро­бів

Скля­ну та­ру кла­си­фі­ку­ють:

по роз­мі­ру ший­ки;

по ко­льо­ру скла;

по ти­пу ший­ки;

по при­зна­чен­ню.

По роз­мі­ру ший­ки роз­рі­з­ня­ють ви­ро­би з ву­зь­кою ший­кою ( вну­т­рі­шній ді­а­метр го­р­ли­ч­ка ме­н­ше ніж 30 мм ) і ви­ро­би з ши­ро­кою ший­кою ( вну­т­рі­шній ді­а­метр го­р­ли­ч­ка бі­ль­ше ніж 30 мм).

Та­ра з ву­зь­кою ший­кою ви­ко­ри­с­то­ву­єть­ся, як пра­ви­ло для роз­ли­ву, збе­рі­ган­ня і транс­по­р­ту­ван­ня вин (в то­му чи­с­лі й ша­м­пан­сь­ких), лі­ке­ро – го­рі­л­ча­ної про­ду­к­ції, пи­ва, без­ал­ко­го­ль­них на­по­їв, мі­не­ра­ль­них вод, соків. Виготовляють ви­ро­би з ву­зь­кою ший­кою мі­с­т­кі­с­тю від 50 до 1000 мл. В ра­зі ви­ни­к­нен­ня по­тре­би мо­ж­ли­ве ви­го­то­в­лен­ня та­ри з ву­зь­кою ший­кою ін­шої мі­с­т­ко­с­ті, ніж вка­за­ні. Для ви­го­то­в­лен­ня ви­ко­ри­с­то­ву­ють без­ко­льо­ро­ве, на­пів­бі­ле, те­м­но – зе­ле­не, і жо­в­то­га­ря­че скло. В пля­ш­ках ви­го­то­в­ле­них з без­ко­льо­ро­во­го скла при­пу­с­ка­єть­ся сла­б­кі ко­льо­ро­ві від­ті­н­ки: зе­ле­ну­ва­тий, бла­ки­т­ний, жо­в­ту­ва­тий та сі­ру­ва­тий. В пля­ш­ках ви­го­то­в­ле­них з на­пів­бі­ло­го скла при­пу­с­ка­ють­ся зе­ле­ні, бла­ки­т­ні і жо­в­ту­ва­ті від­ті­н­ки. Та­ра з ши­ро­кою ший­кою ви­ко­ри­с­то­ву­єть­ся для роз­фа­со­ву­ван­ня, збе­рі­ган­ня та транс­по­р­ту­ван­ня рі­д­ких, па­с­то­по­ді­б­них та тве­р­дих ре­чо­вин. Ши­ро­ко ви­ко­ри­с­то­ву­єть­ся у ха­р­чо­вій та хі­мі­ч­ній про­ми­с­ло­во­с­ті. Ви­го­то­в­ля­ють ви­ро­би з ши­ро­кою ший­кою мі­с­т­кі­с­тю 500,700,1000,1500,2000,3000,5000 мл, а та­кож мі­с­т­кі­с­тю 10, 15, 20 лі­т­рів. Для ви­го­ту­ван­ня та­ри з ши­ро­кою ший­кою ви­ко­ри­с­то­ву­ють без­ко­льо­ро­ве та на­пів­бі­ле скло.

Пля­ш­ка – це спо­жи­в­ча та­ра, най­ча­с­ті­ше - ци­лі­н­д­ри­ч­ної фо­р­ми, з пле­с­ку­ва­тим або уві­гну­тим дном, зі зву­же­ною ший­кою, ді­а­метр якої зна­ч­но ме­н­ше ніж ді­а­метр ко­р­пу­са

Пляшки для харчових продуктів виготовляють великими партіями, якщо виготовляються стандартні серійні вироби. Найчастіше вони є багато обертовими, тобто, багато разів проходять цикл використання: розфасовка, зберігання продукту, продаж продукту, повернення тари на повторне використання. Цей цикл проходить між підприємствами харчової промисловості та торговими організаціями. Скляні пляшки призначені для харчових рідких продуктів відповідають ДСТу 10117-91

Таблиця 1.1 – типи, основні параметри і розміри скляних пляшок для харчових рідин [1]

тип пляшки	колір скла пляшки	номінальна місткість, см3	тип вінчику горловини
І	Зелений, коричневий напівбілий, безкольоровий	700, 200	К
ІІ	Зелений, безкольоровий	740, 400	Ш або КПШ
ІІІ	Безкольоровий	500, 200, 100	К К А або В1
ІV	Безкольоровий, напівбілий	500, 250	К
V	Безкольоровий	330	КП
VI	Коричневий	700	В
VII	Безкольоровий, напівбілий, зелений	775	КП або В
ІХ	Безкольоровий, напівбілий, зелений, коричневий	544	К або В
Xа	Безкольоровий, напівбілий, зелений, коричневий	500	КП
Xб	Зелений, коричневий	330	КП
XI	Безкольоровий, напівбілий, коричневий	200	КП
XII	Безкольоровий, зелений,	750, 500	К або В
XIII	Безкольоровий,	750	В

Таблиця 1.2 – параметри пляшки типу ІІІ [1]

місткість, см3		Розміри, мм
Номінальна	повна	Н	D	D1	h1	h2	h3	h4	d	d0	R1	R2	Маса , г
500	535±10	278±2	68,5±1,5	46	150	5	74	23	33	25.5	55	50	430
250	270±10	219,5±1,5	55±1	35	114	3	56	20	28	25.5	52	55	260

а) б)

а – пляшка для харчових рідин типу ІІІ;

б – стандартний тип вінчику для пляшки типу ІІІ.

Рисунок 1.1. – пляшка типу ІІІ

Вимоги стандарту

Стандарти визначають тип, розміри виробів, технічні умови виробництва та методи випробувань. Вимоги стандартів нерозривно пов’язані з можливостями промисловості, та потребами споживачів – харчової та хімічної промисловості. Так випуск склотари стандартних розмірів дозволяє використовувати універсальні фасувальні машини, машини для закупорки пляшок та банок. Було з’ясовано, що банки, які розколюються або тріскаються по швах при закупорці мають відхилення від встановлених стандартом меж. Розміри тари повинні враховуватися машинобудівниками при проектуванні склоформуючих машин і обладнання харчових виробництв, при використанні склотари на підприємствах харчової промисловості і у торгівлі. Таким чином, стандартизація склотари має міжгалузевий характер.

Розміри склотари різноманітні. Для пива, мінеральних вод, безалкогольних напоїв і соків використовують пляшки різної форми. Вони відрізняються граничними максимальними розмірами (по діаметру корпуса та по висоті) показниками номінальної і повної місткості і ваги. Пляшки для харчових рідин випускають за вимогами ДСТу – 21-6-74 , ДСТу 10117-91, ТУ - 21-23-45-74, ТУ - 21-23-49-74, ТУ – 18-23-13-74, ТУ - 21-23-68-75, ТУ - 21-23-10.63-75, та іншим галузевим стандартам і технічним умовам.

Технічні умови і методи випробування скляних пляшок визначаються ДСТу – 13906-68 „Пляшки для харчових рідин. Технічні умови”, ДСТ – 21-6-74 „ пляшки для горілки, лікеро-горілчаних виробів і шампанських вин, що постачаються на експорт, стандартом СЕВ „Банки і пляшки скляні для консервів. Технічні умови”.

Пляшки класифікують за призначенням у стандартах, що визначають їх тип і розмір.

Скло для пляшок повинно бути прозорим і мати той колір, який визначений стандартом. В пляшках із безбарвного скла припускаються слабкі кольорові відтінки: зеленуватий, блакитний, жовтий. Забарвлені пляшки можуть мати слабкі відмінності по кольору за рахунок різнотовщинності стінок та дна пляшки. Оцінка кольору може проводитися по еталонам, що узгодження між постачальником та покупцем.

Дефекти скла пляшок.

На поверхні і у товщі скла не допускаються: звилина, яка відчувається на дотик; прохідні посічки; приливи скла; ріжучі шви і задирки; щербини і відколи; частки закристалізованого скла; сторонні включення, які мають навколо себе посічки та тріщини або навколо яких вони можуть виникати при легкому постукуванні по включенням металевим стрижнем; відкриті бульбашки та бульбашки, які можна продавити всіх розмірів; лужні бульбашки, які вкриті зсередини білуватим нальотом; плями змащення форм, що не змиваються; „мошка» у вигляді скупчень.

Дефекти виробки.

Не допускаються на зовнішній поверхні пляшок різко виражені: зморшки, покованість поверхні, потертості, сліди відрізу ножицями і подвійні шви. Поверхня повинна бути гладкою. На внутрішній поверхні пляшки допускається незначна хвилястість, яка непомітна при заповненні пляшки водою.

Якість відпалу.

Якість відпалу, яка оцінюється по кількості залишкових внутрішніх напружень та по їх розподіленні у виробі, визначає експлуатаційну надійність скляної тари. Поганий відпал приводить до зниження термостійкості і механічної міцності тари, а часто до її самовільного руйнування без зовнішнього впливу.

Термостійкість.

Скляні пляшки повинні витримувати перепади температури, які виникають підчас використання. Склотара повинна втримувати перепади температур до 45-60⁰.

Хімічна стійкість.

Показники водостійкості пляшок, при дослідженні поверхні пляшок методом вилужування поверхні, не повинні перевищувати зазначених в ДСТ 13906-68. Склад тарного скла загального призначення відносяться по хімічній стійкості до ІІІ гідролітичного класу; скло до якого пред’являються підвищенні вимоги, відносяться до ІІ гідролітичного класу. Скло медичного призначення звичайно відноситься до І гідролітичного класу.

Прозорість скла споживчої тари оцінюється у більшості стандартів тільки якісно.

В ряді вимог, що висуваються до склотари з точки зору якості її виробки особливе значення мають вимоги до точності виконання геометричних розмірів. При чому точними розмірами повинні бути ті, від яких залежить робота миючих машин та машин для наповнення та закупорки.

Стандарти які діють на території СНД відрізняються від діючих у Європі.

2. Характеристика сировини

Скляна тара має різноманітне призначення, тому до скла, з якого вона виготовляється пред’являються певні вимоги. Комплекс фізико – хімічних властивостей, необхідних для склотари, задовольняється, в основному при використанні скла лужносилікатного складу. Окремі види склотари медичного призначення виготовляють з боросилікатного скла.

Склад тарного скла призначеного для механізованого вироблення масових виробів, по вмісту основних компонентів можна вважати стабілізованим. Деякі відмінності складів скла пов’язані з видом склотари, способом її виготовлення та призначенням. Можливим є застосування добавок деяких оксидів або зміна їх сполучення для поліпшення експлуатаційних і технологічних властивостей скла.

Основні оксиди, що утворюють скло (при виготовленні тари), містяться в ньому в наступних кількостях, (мас. %)

Таблиця 2.1 – хімічний склад забарвленого скла[3].

	SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО+MgО	Na2O	SO3	Cr2O3
зелене	71,2	1,8	0,3	12,2	14,2	0,3	0,15
оливкове	71,2	1,8	0,3	12,2	14,2	0,3	0,1
коричневе	71,2	2,8	0,5	11	14,2	0,3	0
відхилення, %	±0,5	±0,5	±0,04	±0,2	±0,2	±0,02	±0,02

Вміст лужних оксидів збільшується при виробленні на видувних автоматичних машинах дрібної склотари місткістю до 200 мл, а також склотари з дрібною різьбою на горлі під гвинтовий ковпачок.

Іноді при формуванні вузькогорлої склотари зменшують вміст MgO до 0,8 – 1,5%. Зменшення вмісту MgO до 0,8 – 1,5% у складі скла знижує схильність скломаси до кристалізації в температурному інтервалі формування, що особливо відчувається в складі скла з підвищеним вмістом Al₂O₃.

При варінні безкольорового скла доречно замінити частину Na₂O (до 3%) на К₂О, що широко використовується на провідних підприємствах. Це утворює у склі ефект двох лугів, який дозволяє отримати підвищення хімічної стійкості скла та поліпшити технологічні властивості при підвищеному вмісті лужних оксидів.

2.1. Сировинні матеріали для введення SiO₂.

Кварцовий пісок.

Кварцовий пісок являється основним матеріалом для введення в скло SiO₂. Якість кварцового піска визначається вмістом в ньому кремнезему та домішок. Кварцові піски високої якості повинні містити 99 – 99,8% кремнезему та 1 – 0,2% домішок. Звичайно в кварцовому піску міститься домішки різноманітних мінералів: магнезиту, польового шпату, каоліну, карбонатів кальцію, магнію та ін. Для безкольорового скла найбільш шкідливими домішками є сполучення заліза, які фарбують скло в зелений або жовтий колір. При температурах варіння скла стійкими є дві форми: Fe₂O₃ та FeO, при чому, їх вплив на колір скла різний. Fe₂O₃ надає склу жовтого кольору, а FeO надає синій. Інтенсивність відтінку, який надає двохвалентне залізо у 15 більше ніж трьохвалентне, а причиною появи зеленого кольору є те, що у склі одночасно можуть існувати обидві оксидні форми. В залежності від того, яка форма переважає скло набуває відповідного жовтувато зеленого, або синювато зеленого кольору Крім сполучень заліза пісок може містити наступні фарбуючи оксиди: Cr₂O₃ та ТІО₂.

У виробництві різноманітних видів склотари дозволяється вміст оксидів заліза в піску (в%):для безкольорової склотари до 0,1 для напівбілої склотари до 0,3. Для виробництва склотари, особливо пофарбованої в зелений колір, вміст оксидів заліза не нормується та у зв’язку з цим часто використовуються піски, видобуток яких можна організувати неподалік від скляного заводу. Розміри зерен піску, та особливо кількісне відношення зерен по розмірам, дуже важливо враховувати при варінні скла. У випадку використання однорідних за розмірами зерен піску досягається рівномірне їх розчинення з утворенням гомогенного розплаву. У виробництві склотари бажано вживати такі кварцові піски, в яких вміст фракції розміром 0,2 – 0,5мм складає 85-90%. Бажано вживати дрібний, з гострокутною формою зерен, пісок тому, що в цьому разі значно підвищується швидкість розчинення завдяки збільшенню реакційної поверхні. Це в свою чергу прискорює процес варіння.

Хімічний склад піску(мас. %):

SiO₂ – 98,64;

Al₂O₃ – 0,44;

Fe₂O₃ – 0,65;

в.п.п. – 0,21;

важка фракція – 0,54.

Пісок відповідає ДСТу 22551-77.

2.2. Сировинні матеріали для введення Al₂O₃.

Додавання Al₂O₃ в певних кількостях у склад скла сприяє зниженню КТР скла, підвищує механічну та термічну витривалість, поліпшує кристалізаційні властивості. АІ₂О₃ вводять у склад скла за допомогою технічного оксиду алюмінію, гідрооксиду алюмінію, польових шпатів, каолінів та ін. Крім того можна застосовувати відходи гірничо-збагачувальних фабрик, полевошпатного та нефелінового концентратів. Для введення АІ₂О₃ також використовують пегматити.

Пегматити уявляють собою природну суміш польових шпатів та оксиду кременю. Вміст оксиду алюмінію в них може досягати 20-22%. У вигляді супутніх домішок у пегматитах зустрічаються оксиди заліза, лужноземельних металів, титану. На різницю від польових шпатів, в пегматитах оксиди заліза містяться у вигляді крупнокристалічних включень, і легше піддаються відділенню від основної породи. Al₂O₃ вводимо каоліном, що відповідає ДСТу 19609,0-89.

Каолін має наступний хімічний склад(мас. %):

Al₂O₃ – 36,7;

Fe₂O₃ – 0,52;

CaO – 1,18;

MgO – 0;

SiO₂ – 46,35;

в.п.п. – 14,74;

волога – 0,51.

2.3. Сировинні матеріали для ведення оксидів лужноземельних металів

Матеріали, що утримують кальцій.

Оксид кальцію прискорює реакції силікатоутворення, сприяє полегшенню варіння та освітлення, поліпшує виробку скломаси, підвищує його хімічну стійкість.

Оксид кальцію вводять у скло за допомогою вуглекислих солей CaO –1,18, MgO -0, які містять 56% СаО та 44% СО₂. на підприємствах використовують мінеральні різновиди вуглекислого кальцію. Серед них крейда, вапняк, мармур та вапняковий шпат. В цих мінералах міститься до 90-98% СаСО₃,а все інше –домішки.

Оксид кальцію вводимо крейдою, хімічний склад якої відповідає ДСТу 12085-88.

Крейда Слав’янського родовища має наступний хімічний склад(мас. %):

ΣСаСО₃*MgСО₃ – 96,55;

СаСО₃ – 95,51;

MgСО₃ – 1,04;

Fe₂O₃ – 0,03;

волога – 0,07.

Крейда Бєлгородського родовища:

ΣСаСО₃*MgСО₃ – 96,65;

СаСО₃ – 95,65;

MgСО₃ – 1,00;

Fe₂O₃ – 0,02;

волога – 0,08.

Матеріали, що утримують магній.

Оксид магнію сприяє поліпшенню кристалізаційних властивостей скла, зниженню КТР, підвищенню механічної витривалості. При одночасному введенні Al₂O₃ та MgO поліпшується вироблення скла, підвищується його хімічна стійкість. В якості сировини для введення MgO звичайно використовують доломіт - СаСО₃*MgСО₃– природній подвійний карбонат кальцію та магнію. Доломіт це гірська порода, тому крім СаСО₃ і MgСО₃ уній містяться домішки SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃. в залежності від виду та концентрації домішок, доломіт може набувати жовтого, бурого або сірого кольору. Припустимий вміст оксидів заліза, при виготовленні тарного скла, складає не більше ніж 0,05%

У чистому вигляді доломіт містить 30,4% CaO, 21,9 MgO та 47,7% СO₂. Природні доломіти завжди містять домішки піску, глинозему і заліза. Тому постійність складу та мінімальний вміст шкідливих домішок має дуже важливе значення при виготовленні безбарвної тари. У якості матеріалів за допомогою яких можна ввести MgO іноді використовують ( за умови постійності хімічного складу ) магнезит MgСО₃, доломітизований вапняк та ін. MgO вводимо доломітом ДСТу23673,0-79.

Доломіт Докучаєвський(мас. %).

CaO – 34,69;

MgO – 13,64;

Al₂O₃ – 0,51;

Fe₂O₃ – 0.24;

SiO₂ – 4,4.

Доломіт Новотроїцький

CaO – 37,82;

MgO – 14,75;

Al₂O₃ – 0,58;

Fe₂O₃ – 0.11;

SiO₂ – 2,14.

2.4. Сировинні матеріали для ведення оксидів лужних металів

Матеріали, що містять натрій.

Основними матеріалами для введення у скло оксиду натрію є сода та сульфат. У виготовленні скла в якості основного сировинного матеріалу, що містить луги, використовують кальциновану соду, яка містить 58,5 Na₂O та 41,5 СO₂. температура плавлення соди 851⁰С. технічна сода для виготовлення скла повинна утримувати не менш ніж 95% Na₂СO₃ і не більш ніж 1% Na₂СІ. Сульфат натрію використовують, як замісник соди тому, що він менш дефіцитний і більш дешевий. При варінні скла сульфат важко і повільно розкладається. Сульфат, що не розклався, неповністю засвоюється скломасою, і за рахунок того, що він має меншу щільність, випливає на поверхню, утворюючи луг. Для того, щоб полегшити розкладення сульфату і попередити появу лугу, в шихту вводять відновлювач (вуглець) у вигляді вугілля, коксу, антрациту, деревинного вугілля та ін.

Na₂O вводять за допомогою сульфату в кількостях, які залежать від призначення та способу виготовлення склотари. Таким чином, при виготовленні забарвлених пляшок за допомогою сульфату вводиться 30% Na₂O, і виготовленні напівбілих пляшок – 25% Na₂O, у виробництві безбарвних пляшок – 5% Na₂O.

Оксид натрію частково можна ввести за допомогою гірничих порід, які використовуються для введення інших основних оксидів, що утворюють скло, наприклад Al₂O₃ (нефеліни, трахіти, польові шпати, та ін.).

Оксиди лужних металів вводимо за допомогою соди ДСТу 5100-85 та частково сульфату.

Сода має наступний хімічний склад(мас. %):

Na₂СO₃>99,2 (після прожарення);

СІ^-<0.5;

в.п.п.<0,8.

Сульфат натрію ОАО „Волжский орхиндоз”

ТУ-21-249-0020416892.

Na₂SO₄ – 99,4%.

Сульфат натрію ВАТ ”Черкаське хімволокно”

ТУУ 6-13697008 006-95.

Na₂SO₄ – 99,6%.

2.5. Склобій

Раніше існувала думка, що для поліпшення процесу варіння та підвищення якості скла необхідним є введення у шихту певної кількості склобою, але це уявлення не знайшло достатнього практичного підтвердження. Тому тепер кількість бою, що вводиться у шихту, визначається лише кількістю відходів. Разом з цим, введення склобою більше ніж 40% звареної скломаси, є недоцільним, тому, що змінюються деякі властивості скла, пов’язані з його тепловим минулим. Склобій повинен точно відповідати заданому хімічному складу скла, не повинен містити забруднюючи домішки. Розмір кусків склобою повинен бути не більше 80-100 мм [3].

4. Опис технологічного процесу та фізико – хімічних основ процесу

4.1. Складування та зберігання сировини[4]

Кожен вид сировини повинен зберігатися в умовах, котрі виключають його забруднення або змішування різних матеріалів. Склади сировинних матеріалів і складальні цехи розташовуються в одній будівлі, яка складається з трьох приміщень: скла­ду ма­те­рі­а­лів, що пе­ре­во­зять­ся в та­рі; складу матеріалів, що перевозяться навалом; складального цеху з відділеннями, підготовки компонентів і приготування шихти.

Склад ма­те­рі­а­лів, що під­во­зять­ся на­ва­лом, об­ла­д­на­ний грей­фе­р­ним кра­ном та за­лі­з­ни­ч­ною ко­ліє­ю. Си­ро­ви­ну роз­ва­н­та­жу­ють за до­по­мо­гою ме­ха­ні­ч­них завантажувачів у тра­н­шею скла­ду.

Склад роз­ді­ле­ний під­пі­р­ни­ми сті­на­ми на від­сі­ки по чи­с­лу си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів. Грей­фе­р­ними кра­нами ма­те­рі­а­ли пе­ре­мі­щу­ють­ся з тра­н­шеї у від­сік скла­ду або без­по­се­ре­д­ньо у від­по­ві­д­ний при­йма­ль­ний бу­н­кер.

Склад ма­те­рі­а­лів, що по­ста­в­ля­ють­ся у та­рі є про­до­в­жен­ням скла­ду ма­те­рі­а­лів, що по­ста­в­ля­ють­ся на­ва­лом. Під­ло­га скла­ду роз­та­шо­ва­на на рі­в­ні за­лі­з­ни­ч­них ре­йок, що вве­де­на у при­мі­щен­ня скла­ду. Мі­ш­ки роз­ва­н­та­жу­ють­ся і укла­дуть­ся в шта­бе­лі за до­по­мо­гою ме­ха­ні­ч­но­го на­ва­н­та­жу­ва­ча. Ви­со­та укла­дан­ня мі­ш­ків до­рі­в­нює 5 м. Пло­ща скла­ду роз­ра­хо­ва­на на мі­ся­ч­ний за­пас кожного виду сировини, крім піску (14 діб), си­ро­ви­ни [4].

4.2. Оброблення сировинних матеріалів [4]

Потужність сучасних складальних цехів може становити близько 400-500 т шихти за добу. Звичайно цех складається з відокремлених ділянок: механізованого складу сировинних матеріалів з встановленим в ньому устаткуванням для їх обробки та дозувально – змішувального відділення, у якому розташовано бункери вагової лінії з підготовленими сировинними матеріалами, автоматичні терези для дозування сировинних матеріалів, збірний стрічковий конвеєр, на який висипаються зважені компоненти шихти, змішувач, та проміжні бункери запасні бункери для шихти. Сировинні матеріали підвозять залізничною колією, що проходить всередині складу.

За­пас під­го­то­в­ле­них си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ста­но­вить: пі­сок – 2 ти­ж­ні; ка­о­лін – 1 мі­сяць; со­да – 1 мі­сяць; су­ль­фат на­трію – 1 мі­сяць;до­ло­міт – 1 мі­сяць; крей­да – 1 мі­сяць. Висота укладення піску та кускових сировинних матеріалів становить 7-7,5 м , мішків з сипучими матеріалами – 5 м.

Про­цес об­ро­б­ки си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів та при­го­ту­ван­ня ши­х­ти вклю­чає на­сту­п­ні ос­но­в­ні опе­ра­ції: при­йман­ня, збе­рі­ган­ня, об­ро­б­ку си­ро­ви­ни, до­зу­ван­ня, зво­ло­жен­ня, пе­ре­мі­шу­ван­ня доз ком­по­не­н­тів ши­х­ти.

Об­ро­б­ка си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ви­ко­ну­єть­ся на са­мо­стій­них тех­но­ло­гі­ч­них лі­ні­ях.

За­ле­ж­но від ви­ду, си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли під­да­ють відповідній об­ро­б­ці: роз­та­рю­ван­ня, дро­б­лен­ня, сушіння, помел, про­сі­ван­ня. Скло­бій мо­же під­ля­га­ти ма­г­ні­т­ній се­па­ра­ції, помелу, мо­к­ро­му або су­хо­му очи­щен­ню, про­сі­ван­ню [2].

Роз­та­рю­ван­ня та роз­пу­шен­ня. Для роз­та­рю­ван­ня си­ро­ви­ни, що по­сту­пає в мі­ш­ках , ви­ко­ри­с­то­ву­ються не­ста­н­да­р­т­ні уста­но­в­ки для роз­та­рю­ван­ня з од­но­ча­с­ним руй­ну­ван­ням. Для руй­ну­ван­ня ма­те­рі­а­лів, що зле­жу­ють­ся та гру­д­ку­ють­ся (со­да, се­лі­т­ра та ін.) ви­ко­ри­с­то­ву­ють дез­ін­те­г­ра­то­ри, про­ти­ра­ль­ні ма­ши­ни.

Дро­б­лен­ня та по­мел. Дро­б­лен­ню та по­ме­лу під­да­ють: до­ло­міт, скло­бій.

Для гру­бо­го помелу ви­ко­ри­с­то­ву­ють що­ко­ві дро­ба­р­ки.

Рисунок 4.1. – щокова дробарка

Для тон­ко­го по­ме­лу ви­ко­ри­с­то­ву­ють молоткові дробарки та куль­ові мли­ни.

а б

а – молоткова дробарка б–схема кульового млина.

Рисунок 4.2. – устаткування для помелу.

Су­шін­ня. Су­шін­ню під­да­ють пі­сок, крей­ду, ва­п­няк, до­ло­міт, су­ль­фат на­трію, при умо­ві, що їх во­ло­гість бі­ль­ша, ніж по­трі­б­но для скла­дан­ня ши­х­ти.

Те­м­пе­ра­ту­ри су­шін­ня рі­з­них ма­те­рі­а­лів від­рі­з­ня­ю­ть­ся. Те­м­пе­ра­ту­ра су­шін­ня пі­с­ка ста­но­вить 700-800⁰С. Те­м­пе­ра­ту­ра су­шін­ня крей­ди, до­ло­мі­ту та ва­п­ня­ку не по­ви­нна пе­ре­ви­щу­ва­ти 400⁰С то­му, що при більш ви­со­ких те­м­пе­ра­ту­рах по­чи­на­єть­ся те­р­мі­ч­на ди­со­ці­а­ція цих ма­те­рі­а­лів. Ма­те­рі­а­ли ва­п­ня­ко­вої гру­пи су­шать­ся гі­р­ше ніж пі­сок, то­му про­ду­к­ти­в­ність су­шиль­них при­стро­їв в яких їх су­шать зна­ч­но ме­н­ше.

Зво­ло­же­ний су­ль­фат на­трію ча­с­то ви­су­шу­ють за­со­бом до­ба­в­ки со­ди, яка по­гли­нає і зв’я­зує гі­г­ро­ско­пі­ч­ну во­ло­гу су­ль­фа­ту. Як­що во­ло­гість су­ль­фа­ту пе­ре­ви­щує 20%, то йо­го су­шін­ня ду­же ва­ж­ке то­му, що при 32.4⁰С мі­ра­бі­літ роз­пла­в­лю­єть­ся у вла­с­ній кри­с­та­лі­за­цій­ній во­ді і цей роз­плав при­ли­пає до сті­нок су­ша­рень. То­му йо­го по­да­ють в зо­ну з те­м­пе­ра­ту­ра­ми 650-700⁰С, то­ді по­ве­р­х­не­вий шар зе­рен шви­д­ко ви­су­шу­єть­ся і во­ни не при­ли­па­ють до сті­нок су­ша­рень.

Рисунок 4.3. - прямоточний сушильний барабан

Про­сі­ван­ня. Всі си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли про­сі­ю­ють. ви­ко­ри­с­то­ву­ють си­та-­бу­ра­ти, ві­б­ра­цій­ні гро­хо­ти.

Транс­по­р­ту­ван­ня. Для транс­по­р­ту­ван­ня си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ви­ко­ри­с­то­ву­ють ко­в­шо­ві еле­ва­то­ри, скі­по­ві пі­ді­йма­чі, кон­ве­є­ри стрі­ч­ко­ві. Технологія одержання пляшки включає наступні технологічні процеси: підготовка сировинних матеріалів, дозування компонентів та змішування шихти, завантаження шихти у скловарну піч, варіння скломаси, вироблення скломаси та формування виробів, поверхневе зміцнення, відпал, контроль якості отриманих виробів, пакування та транспортування до складу готової продукції.

Розглянемо процес підготовки сировини більш докладніше.

4.2.1. Лінія підготовки піску

Пісок поступає на склад у залізничних вагонах. Вагони розвантажують за допомогою механічного розвантажника, та переміщують грейферним краном у відділення його зберігання. З цього відділення пісок поступає на сушіння до сушильного барабану. Температура газів на вході в барабан, для сушіння піскутемпература ення пісок поступає на сушіння до сушильного барабану. трічковий конвеєр, аякий висипают ньому устаткуванням для становить 800-900⁰С, а на виході – 160-200⁰С. Відпрацьовані гази відсмоктуються ексгаустером через розвантажувальну камеру у мультициклон, де осаджується пил. На виході з барабану пісок має температуру близько 90⁰С, і для його подальшого транспортування його охолоджують у трубчастих холодильниках. Після просушування пісок подається на просіювання, та магнітну сепарацію, а потім у бункери вагової лінії.

4.2.2. Лінія підготовки доломіту

З відповідних відсіків складу крупно кусковий доломіт поступає у приймальний бункер щокової дробарки. Куски матеріалу після дроблення мають розмір 4-7 см. Подрібнений доломіт поступає на сушіння у сушильний барабан, де він висушується до остаточної вологості 0,1-1%. Для запобігання термічної дисоціації доломіту його сушать при температурах не вище 400⁰С. Для помелу доломіту можна використовувати молоткові дробарки. Після помелу матеріал поступає на контрольний просів та магнітну сепарацію, а потім у бункери вагової лінії.

4.2.3. Лінія підготовки соди та сульфату натрію

Сода та сульфат натрію розвантажуються, транспортуються, зберігаються та оброблюються за однаковою схемою, тому, що на цей день переважно використовуються синтетичні матеріали, які мають практично постійні показники якості. Сода та сульфат натрію поступають на завод у паперових мішках або навалом у критих вагонах. Якщо матеріали поступають фасованими, то їх розтарюють за допомогою нестандартних машин. З цих машин соду та сульфат натрію елеваторами подають у відповідні силосні банки. З силосних банок соду та сульфат