Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра технологии стекла и керамики

Химическая технология

стекла и ситаллов

Программа, методические указания

и контрольные задания для студентов

специальности 1-48 01 01 «Химическая технология

неорганических веществ, материалов и изделий»

специализации 1-48 01 06 «Технология стекла и ситаллов» заочной формы обучения Минск 2007 1 УДК 666.11 (075.4) ББК 35.41 Х 46 Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционноиздательским советом университета Составитель кандидат технических наук, доцент Л. Ф. Папко Рецензент кандидат технических наук, доцент А. А. Сакович По тематическому плану изданий учебно-методической литературы университета на 2007 год. Поз. 148.

Для студентов специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий»

специализации 1-48 01 06 «Технология стекла и ситаллов» заочной формы обучения.

УО «Белорусский государственный технологический университет»,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью дисциплины «Химическая технология стекла и ситаллов» является создание у студентов базы знаний по теоретическим основам стеклообразования, строению стеклообразных веществ, теории фазового разделения, технологическим и физическим свойствам стекол, влиянию различных факторов на свойства стекол, основам стекловарения, формования и обработки стекла, основам получения ситаллов.

Изучение дисциплины «Химическая технология стекла и ситаллов» направлено на создание фундаментальной базы углубленной подготовки по специализации.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать основы теории строения стекол с различными стеклообразователями; теоретические основы фазового разделения в стеклах – ликвации, кристаллизации; характеристики технологических и физико-химических свойств стекол; влияние оксидов на свойства стекол; основные и вспомогательные сырьевые материалы для синтеза стекол и требования к ним; основы управления процессами стекловарения; методы формования стекла;

методы механической, термической и химической обработки стекла; теоретические основы ситаллообразования.

Студент должен изучить методику расчета шихты по заданному составу стекла; методику прогнозирования свойств стекол по химическому составу; принципы анализа технологических процессов, выбора сырьевых материалов и основных технологических параметров при синтезе стекол;

технологические основы синтеза ситаллов и навыки прогнозирования их фазового состава и свойств. На основе изучения учебной литературы, рекомендуемой по программе курса, данных научно-технической и нормативнотехнической документации (стандартов, технических условий, технологических регламентов) студент должен овладеть навыками составления рациональной технологической схемы производства стеклоизделий.

В соответствии с учебным планом студент обязан:

1) выполнить и защитить контрольную работу (9-й семестр);

2) выполнить лабораторный практикум (9-й и 10-й семестр);

3) выполнить и защитить курсовую работу (10-й семестр);

4) сдать экзамен по программе курса (10-й семестр).

История развития стеклоделия. Этапы развития стеклотехники.

Стекольная промышленность Республики Беларусь и перспективы ее развития.

1.1. Теоретические основы стеклообразования Стеклообразное состояние. Определение стекла. Классификация стекол по химическому составу. Характеристика различных типов стекол. Общие свойства веществ в стеклообразном состоянии.

Понятие о температурном интервале стеклования. Влияние скорости охлаждения расплава на свойства стекол. Кинетика стеклования.

Понятие о фиктивном равновесии. Расчет времени релаксации.

Термическое последействие.

Координационное состояние ионов кремния в силикатном стекле. Строение основной структурной группы. Соединение кремнекислородных групп друг с другом. Понятие о непрерывной беспорядочной структурной сетке. Склонность оксидов к стеклообразованию.

Строение кварцевого стекла. Различие в структурах кристаллического и стеклообразного кремнезема.

Строение щелочно-силикатных стекол. Изменение структуры и свойств стекол при введении щелочных оксидов. Расположение щелочных катионов в структуре стекла. Понятие о мостиковых и немостиковых кислородных ионах. Структурные параметры Стевелса и их расчет по химическому составу стекла. Фактор связности структуры, влияние этого показателя на свойства стекол.

Строение щелочно-алюмосиликатных стекол. Координационное состояние ионов алюминия в стекле и способы его встраивания в кремнекислородную структурную сетку стекла. Изменение роли щелочных ионов в присутствии оксида алюминия. Условия перехода алюминия в 4-координированное состояние.

Строение боратных и щелочно-боратных стекол. Координационное состояние бора и влияние его на свойства щелочно-боратных стекол. Строение щелочно-алюмоборосиликатных стекол. Оценка координационного состояния алюминия и бора по составу стекла.

Алюмоборный эффект.

Кристаллизация стекол. Гомогенное зародышеобразование.

Понятие о критическом радиусе зародыша. Спонтанная кристаллизация. Кривые Таммана. Гетерогенная кристаллизация.

Поверхностная и объемная кристаллизация. Кристаллизация стекол и расплавов. Параметры, определяющие кристаллизационную способность стекол.

Ликвация в расплавах и стеклах. Термодинамические основы ликвационных явлений. Бинодальный и спинодальный механизмы ликвации. Стабильная и метастабильная ликвация. Формы проявления ликвации. Общая схема фазового разделения в стеклах.

1.3. Технологические свойства стекол Вязкость стекол. Динамическая и кинематическая вязкость.

Температурная зависимость вязкости. Уравнение Френкеля-Андраде.

Нормальные и структурированные жидкости. Технологическая шкала вязкости. Влияние химического состава стекол на вязкость силикатных стекол. Методы расчета вязкости.

Поверхностное натяжение расплавов и стекол. Влияние температуры. Действие сил поверхностного натяжения на различных стадиях технологического процесса. Поверхностно-неактивные и поверхностно-активные оксиды. Смачивающая способность. Краевой угол смачивания.

Плотность стекол и мольный объем. Влияние состава на плотность стекол. Расчет молярной массы стекла по химическому составу.

1.4. Физико-химические свойства стекол Механическая прочность стекол. Теоретическая и техническая (реальная) прочность. Теория прочности Гриффитса.

Механизм разрушения стекла. Коэффициент интенсивности напряжений. Статистическая теория прочности. Распределение значений прочности при различном состоянии поверхности листового стекла. Влияние длительности нагружения на прочность стекла.

Масштабный фактор. Конструкционная прочность. Влияние химического состава и температуры. Методы упрочнения стекла.

Травление поверхности. Ионный обмен. Закалка стекла.

Упругость стекол. Модуль Юнга. Пределы изменения модуля упругости силикатных стекол. Закаленные и отожженные стекла.

Твердость стекол. Методы определения твердости. Микротвердость.

Хрупкость стекол. Диаграмма деформации хрупкого и пластичного материала. Ударная вязкость.

Теплофизические свойства стекол. Термическое расширение.

Зависимость удлинения стекла от температуры. Влияние состава стекла на температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР). Термостойкость стекол. Коэффициент термостойкости.

Деление стекол на классы по термостойкости. Теплоемкость. Влияние химического состава на теплоемкость. Теплопроводность. Влияние химического состава на теплопроводность.

Электрические свойства стекол. Электропроводность. Носители тока в силикатных стеклах. Температурная зависимость электропроводности. Влияние химического состава на электропроводность. Полищелочной эффект. Поверхностная проводимость. Диэлектрическая проницаемость. Три вида поляризации. Абсолютная и относительная диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические потери. Виды потерь. Влияние частоты электрического поля. Электрическая про-чность. Пробивное напряжение.

Оптические свойства стекол. Оптические постоянные и оптические характеристики. Показатель преломления и дисперсия.

Средние, частные и относительные дисперсии. Кроны и флинты.

Диаграмма Аббе. Температурная зависимость показателя преломления. Аберрация оптических систем. Отражение. Связь коэффициента отражения с показателем преломления. Просветление оптики. Зеркальное отражение. Явление полного внутреннего отражения. Поворотные призмы и световоды. Волоконная оптика.

Диффузное отражение. Глушение стекол. Поглощение и пропускание.

Спектры собственного поглощения. Граничное условие прозрачности.

Спектры поглощения окрашенных стекол. Три группы красителей.

Спектры люминесценции.

Химическая устойчивость стекол. Деление реагентов на две группы, механизм их действия. Методы определения кислото- и щелочестойкости. Гидролитические классы. Влияние химического состава стекол на их химическую устойчивость.

Влияние оксидов на свойства стекол. Кремнезем и его влияние на свойства стекол. Парциальные свойства кремнезема. Оксиды щелочных металлов. Влияние на свойства силикатных стекол.

Парциальные свойства оксидов щелочных металлов в двойных и тройных системах. Оксиды щелочноземельных металлов.

Сравнительная характеристика оксидов магния, кальция, бария.

Оксиды двухвалентных металлов побочных групп. Оксиды элементов III–V групп. Оксид алюминия и его влияние на свойства силикатных стекол. Оксид бора в силикатном стекле. Совместное присутствие B2O3 и Al2O3. Диоксиды циркония и титана. Координационные эффекты в стеклах. Фосфорный ангидрид. Глушение стекол в присутствии Р2О5.

1.5. Сырьевые материалы для варки стекла и их подготовка Кислотные оксиды. Сырье для введения кремнезема – природное и синтетическое. Требования к кварцевым пескам по содержанию красящих примесей, по постоянству состава, дисперсности.

Сырье для ввода Na2O, K2О и Li2O. Требования к сырью. Сырье для ввода MgO, CaO, BaO, ZnO, PbO. Природное сырье и химические реактивы. Требования к сырьевым материалам. Сырье для ввода ZrO и TiO2. Сырье для ввода борного ангидрида, оксида фосфора, оксида алюминия.

Вспомогательные материалы. Сырьевые материалы для ввода ионных красителей: соединений марганца, железа, кобальта, меди, хрома, никеля, редкоземельных металлов. Сырье для ввода молекулярных и коллоидных красителей. Сырьевые материалы для ввода глушителей, осветлителей, ускорителей, обесцвечивателей, окислителей и восстановителей.

Технологические схемы обработки кварцевого песка, мела, доломита, извести и других компонентов шихты.

Расчет и составление шихты. Применение метода уравнений для расчета состава шихты. Требования к шихте. Дозировка компонентов и смешение шихты. Технологическая схема приготовления шихты.

Дополнительные приемы подготовки шихты. Гранулирование шихты и его эффективность. Получение синтетической шихты.

Силикатообразование. Процессы силикатообразования в пятикомпонентной шихте. Стеклообразование (образование расплавленной стекломассы). Скорость растворения кремнезема.

Факторы, влияющие на скорость растворения. Осветление стекломассы. Источники газов в стекломассе. Cостав газов. Скорость удаления газов. Ускорение процессов осветления. Гомогенизация и студка.

Типовые режимы варки стекла. Варка в ванных печах. Типы печей. Распределение температур по длине печи. Зона варки.

Квельпункт. Варка в горшковых печах. Передача тепла стекломассе.

Температурный режим варки.

Пороки стекла. Газовые, стекловидные и кристаллические пороки. Газовые включения, их источники. Первичные и вторичные пузыри. Мошка. Стекловидные включения – шлиры и свили. Влияние поверхностного натяжения на растворимость свилей. Кристаллические включения, их происхождение.

Огнеупоры стекловаренных печей. Классификация огнеупоров.

Технические требования. Динасовые огнеупоры, их фазовый состав, свойства и применение. Алюмосиликатные огнеупоры.

Электроплавленые огнеупоры. Оксидные огнеупоры. Неформованные огнеупорные материалы. Теплоизоляционные материалы. Служба огнеупоров в печи. Процесс выводки печи. Коррозия огнеупоров бассейна и верхнего строения печи. Выбор огнеупоров для кладки печи.

Теоретические основы формования изделий из стекла. Методы формования. Кинетика процессов охлаждения и твердения при формовании. Теплообмен при формовании. Взаимодействие стекломассы с формой.

Основы проката, прессования, выдувания и вытягивания стекла.

Формование ленты стекла на расплаве металла. Пороки формования и их возникновение.

Механическая обработка стекла. Теоретические основы шлифования и полирования стекла. Абразивные материалы.

Шлифование свободным и связанным абразивом. Алмазная обработка.

Факторы, влияющие на процессы шлифования и полирования.

Химическая обработка стекла. Виды химической обработки.

Химическое травление стекла кислотами. Химическая полировка и матирование. Ионный обмен в поверхностном слое стекла.

Упрочнение стекла травлением.

Модифицирование поверхности стекла пленочными покрытиями. Физико-химические методы получения пленочных покрытий на стекле.

Определение ситаллов и основные этапы их получения.

Катализированная кристаллизация стекла. Катализаторы и механизм их действия. Образование центров кристаллизации. Фотонуклеация.

Роль ликвации в процессах кристаллизации. Проектирование составов ситаллов. Выбор основных кристаллических фаз, систем и областей составов. Подбор катализаторов кристаллизации. Установление режимов термообработки.

Технологические схемы получения ситаллов. Стекольная технология и порошковый метод. Приготовление шихты и требования к сырьевым материалам. Особенности варки ситалловых стекол.

Формование ситалловых стекол и его особенности. Схемы режимов термической обработки. Темпы нагрева и продолжительность процессов ситаллообразования.

Ситаллы на основе системы MgO–Al2O3–SiO2. Основные кристаллические фазы и их свойства. Составы кордиеритовых ситаллов и их свойства. Изменение фазового состава кордиеритовых ситаллов в процессе термообработки.

Ситаллы на основе системы Li2O–Al2O3–SiO2. Основные кристаллические фазы в системе и их свойства. Получение ситаллов с низким, нулевым и отрицательным ТКЛР. Составы ситаллов и режимы термообработки. Литиевые ситаллы с высоким ТКЛР.

Прозрачные ситаллы. Фотоситаллы и их составы.

Высококремнеземистые ситаллы. Фазы, обеспечивающие высокие значения ТКЛР. Составы ситаллов и режимы их термообработки.

Износостойкие ситаллы на основе систем MgO–СаОAl2O3SiO2, MgO–СаОSiO2 и СаОAl2O3SiO2. Основные кристаллические фазы и их свойства. Катализаторы кристаллизации. Понятие о пироксенах.

Составы ситаллов. Ситаллы на основе кальциево-фосфатных систем.

Биоситаллы.

Шлакоситаллы и петроситаллы. Составы шлакоситаллов.

Катализаторы кристаллизации. Технологическая схема их получения.

Особенности варки стекол. Основные кристаллические фазы.

Свойства шлакоситаллов. Петроситаллы.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа содержит пять теоретических вопросов из различных разделов курса и три расчетных задания, которые включают определение показателей свойств стекол по методу А. А.

Аппена и расчеты шихты по заданному составу стекла. Перед расчетом шихты необходимо обосновать выбор сырьевых материалов.

При выполнении контрольной работы рекомендуются источники литературы [1–6].

Номер варианта выполняемой контрольной работы указывает преподаватель.

Метод расчета физико-химических свойств стекла на основе его химического состава приведен в источниках [2, 4]. По методу А. А.

Аппена могут быть определены такие показатели свойств, как температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), показатель преломления, средняя дисперсия, плотность, модуль упругости.

Метод расчета вязкости стекол промышленных составов (метод М. В. Охотина) изложен в источниках [2, 12]. По результатам расчета температур, соответствующих заданным значениям вязкости, строится график зависимости lg = f(t).

Принципы выбора основных и вспомогательных сырьевых материалов, методы расчета шихты для варки сортовых и тарных стекол приведены ниже. В пособии [2] представлены примеры расчета шихты из химически чистых сырьевых материалов, шихты для эмали.

2.1. Выбор сырьевых материалов для варки стекла Пригодность сырья для приготовления стекольной шихты оценивается по следующим показателям:

1) содержание основного вещества;

2) содержание оксидов железа и других красящих примесей;

3) однородность по химическому составу и гранулометрии.

Основным показателем качества сырьевых материалов является содержание в них оксидов железа, которые придают стеклу нежелательную окраску. В соответствии с ГОСТ 22551 кварцевые пески для стекольной промышленности делятся на 17 марок по содержанию SiO2 и оксидов железа. Например, кварцевый песок марки ООВС-015-В предназначен для особо ответственных изделий высокой светопрозрачности (оптического стекла, хрусталя, художественных изделий). В обозначении марок первые три цифры показывают содержание оксида железа в тысячных долях массовых процентов (в рассматриваемом примере 0,015 мас. % Fe2O3);

четвертая цифра или буква – сорт продукции данной марки (высший, первый, второй). Кварцевый песок такой марки поставляет на обогатительный комбинат» (Украина).

Гомельский ГОК поставляет кварцевый песок марки ВС-050-В, который предназначен для изделий высокой светопрозрачности (листового стекла, стеклоблоков, стеклотары). В соответствии с требованиями стандарта содержание SiO2 должно быть не менее 98, мас. %, содержание Fe2O3 – не более 0,05 мас. %. Помимо оксида железа в кварцевых песках могут присутствовать другие красящие оксиды: Cr2O3, TiO2, P2O5, Co2O3, MnO2. Наличие в кварцевом песке примесей Al2O3, CaO, MgO, R2O нужно учитывать при расчете состава шихты.

Химический состав основных сырьевых материалов, используемых для варки стекла, приведен в прил. 1.

Алюмосодержащие сырьевые материалы представлены техническим глиноземом (смесь -, - и - Al2O3), полевым шпатом, нефелином. Для варки бесцветных стекол с высоким светопропусканием используются технический глинозем и гидрат оксида алюминия. При использовании полевого шпата и нефелина температура варки снижается, потому что они содержат химически связанные с Al2O3 оксиды Na2O, K2O. Полевой шпат используется для варки тарных и листовых стекол. Из-за повышенного содержания оксида железа в нефелине его используют только для варки окрашенных тарных стекол.

Аналогичным образом выбираются сырьевые материалы для введения в состав стекла оксидов СаО и MgO. Доломит месторождения «Руба», мел Волковысского месторождения содержат примеси оксидов железа и применяются при варке тарных, листовых стекол. При варке оптического, сортового, светотехнического стекла используют синтетическое сырье, например, магний углекислый, кальций углекислый.

Для введения в состав стекла щелочных оксидов используют соду кальцинированную, сульфат натрия, поташ, селитру натриевую и калиевую. В настоящее время чаще всего используют легкую кальцинированную соду с размером частиц 0,04–0,2 мм. Для уменьшения пыления соды рекомендуется использовать тяжелую гранулированную соду, которая получается в результате перекристаллизации кальцинированной в моногидрат Na2CO3 H2O с размером частиц до 2 мм при последующем удалении связанной воды.

В промышленном стекловарении в состав шихты обязательно вводится осветлитель, иначе получить осветленную стекломассу не удается. Осветлители – вещества, которые разлагаются с выделением газов после завершения процесса стеклообразования при температуре 1300–1450°С. Выбор осветлителя определяется составом стекла.

В табл. 1 приведены наиболее распространенные осветлители и их оптимальное содержание в составе стекла либо шихты.

Техническое, As2O3 + KNO3 (NaNO3) As2O3 0,1–0, сортовое, оптическое Sb2O3 + KNO3 (NaNO3) Sb2O3 0,1– Наиболее распространенный осветлитель – сульфат натрия. При введении сульфата натрия разложение его идет по следующей схеме:

Введение восстановителя (угля каменного) в количестве 5% от содержания сульфата натрия способствует его разложению:

При этом усиливается гомогенизация расплава. Сульфат натрия является также поверхностно-активным веществом.

В производстве хрусталя, оптических, тугоплавких стекол используются оксиды мышьяка, церия и сурьмы в сочетании с нитратами калия, натрия, бария. При введении As 2 O3 и селитры натриевой осветление обеспечивается при протекании следующих реакций:

Аналогично действует осветлитель Sb2O3.

Осветляющее и окисляющее действие CeO2 связано со следующей реакцией разложения:

В качестве ускорителей варки вводят добавки соединений фтора, бора, аммонийные соли в количестве от 0,25 до 3 мас. %.

Окислительно-восстановительные условия варки регулируются введением окислителей (селитры натриевой и калиевой, оксида церия, сульфата натрия), либо восстановителей (угля, соединений олова, винно-каменной соли KHC4H4O6).

Окрашивание стекла железом является распространенным, т. к.

Fe2O3 присутствует во всем минеральном сырье. Fe(II) окрашивает стекло в синевато-зеленый цвет, а Fe(III) – в желтовато-зеленый или желтый. Однако окрашивающая способность Fe(II) примерно в 15 раз выше, чем Fe(III). Для устранения нежелательного цветного оттенка стекла проводят обесцвечивание.

Для химического обесцвечивания вводят окислители KNO3, NaNO3, Ва(NO3)2, As2O3, CeO2. При этом снижается соотношение Fe(II) / Fe(III) в составе стекла и соответственно интенсивность окраски.

Физическое обесцвечивание заключается в том, что в состав стекла вводят добавки красителей, которые окрашивают стекло в красный и (или) фиолетовый оттенок, дополнительный к зеленому или зелено-голубому, вызванному наличием оксидов железа. Так, введение в шихту селена Se (0,6 г на 100 кг стекла) в сочетании с оксидом кобальта CoO (0,2 г на 100 кг стекла) обеспечивает физическое обесцвечивание стекломассы при содержании оксидов 0,1 мас. %. В качестве обесцвечивателей используются также такие красители, как оксид никеля NiO, оксид эрбия Er2O3, оксид неодима Nd2O3, оксид марганца Mn2O3.

При введении восстановителя, обычно каменного угля, в состав шихты стекол, содержащих оксид Fe2O3 (до 0,4 мас. %) и соединения серы, возникает так называемое угольно-желтое окрашивание. Такой экономичный способ окрашивания применяется при производстве коричневой стеклотары.

2.2.1. Пересчет составов стекол из мольных процентов в массовые Если состав стекла выражен в мольных процентах, для расчета шихты необходимо произвести пересчет состава в массовые проценты в следующей последовательности:

1) содержание оксида Ni, мол. %, умножают на его молярную массу Mi: pi = Ni Mi;

2) суммируют массовые содержания всех оксидов, т. е.

определяют pi, где k – число компонентов стекла;

3) определяют содержание оксида Pi, мас. %:

Пример. Стекло содержит, мол. %: SiO2 – 75,0; CaO – 10,0;

Na2O – 15,0. Молярная масса оксидов равна: SiO2 – 60,09; CaO – 56,08;

Na2O – 61,98.

Определим состав стекла, мас. %:

pSiO2 = 75 60,09 = 4506,75; pCaO = 10 56,08 = 560,80;

отсюда 2.2.2. Пересчет составов стекол из массовых процентов в мольные Для пересчета состава стекла из массовых процентов в мольные определяют число молей каждого компонента в его составе:

Затем рассчитывают содержание оксидов в мольных процентах:

где ni – сумма молей всех компонентов стекла.

Пример. Стекло содержит, мас. %: SiO2 – 75,0; CaO – 12,5;

Na2 O – 12,5. Определим состав стекла, мол. %.

Определим число молей каждого компонента стекла:

Отсюда содержание оксидов составляет, мол. %:

2.2.3. Расчет шихты с использованием пропорций Рассмотрим пример расчета шихты свинцового хрусталя следующего состава, мас. %: SiO2 – 58,2; Pb3O4 – 24,0; ZnO – 1,0; B2О3 – 1,0; Na2O – 2,0; K2O – 13,3; As2O3 – 0,5.

Сырьевые материалы, применяемые для варки хрусталя, приведены в табл. 2. Используем кварцевый песок Новоселовского ГОКа марки ООВС-015-В, свинцовый сурик, борную кислоту, цинковые белила, соду кальцинированную, поташ, селитру калиевую, мышьяк. Селитра калиевая в сочетании с As2O3 вводится для осветления и обесцвечивания стекломассы.

(Украина) При расчете шихты по заданному составу стекла необходимо учесть содержание оксида в соединении, содержание основного вещества в материале, потери на улетучивание (унос) при стекловарении. Содержание основного вещества в материале определяют по результатам химического анализа поступающих на предприятие партий сырья. Потери на улетучивание зависят от вида компонента и условий варки. Их определяют на основе опытных данных.

Определяем количество песка кварцевого:

100 мас. ч. песка кварцевого – 99,6 мас. ч. SiO Определяем количество свинцового сурика:

100 мас. ч. свинцового сурика – 98,5 мас. ч. Pb3O С учетом потерь на улетучивание количество свинцового сурика составит:

Определяем количество цинковыx белил:

100 мас. ч. белил – 99,7 мас. ч. ZnO С учетом потерь на улетучивание количество цинковыx белил составит:

Определяем количество борной кислоты:

126,3 мас. ч. H3BO3 – 69,6 мас. ч. B2O Здесь 126,3 и 69,6 мас. ч. – молярные массы H3BO3 и B2O соответственно.

Учитываем содержание основного вещества в борной кислоте:

100 мас. ч. борной кислоты – 99,9 мас. ч. H3BO3, С учетом потерь на улетучивание количество борной кислоты составит:

Определяем количество соды кальцинированной:

106 мас. ч. Na2CO3 – 62 мас. ч. Na2O Учитываем содержание Na2CO3 в соде кальцинированной:

100 мас. ч. соды кальцинированной – 99,5 мас. ч. Na2СO кальцинированной составит:

Определяем количество селитры калиевой. Для обеспечения осветления через селитру вводится 4 мас. ч. K2О.

404,4 мас. ч. KNO3 – 188,4 мас. ч. K2O Учитываем содержание основного вещества в калиевой селитре:

100 мас. ч. селитры – 99,98 мас. ч. KNO С учетом потерь на улетучивание количество калиевой селитры составит:

Определяем количество поташа:

138,2 мас. ч. K2CO3 – 94,2 мас. ч. K2O С учетом содержания основного вещества:

100 мас. ч. поташа – 99,8 мас. ч. K2CO С учетом потерь на улетучивание количество поташа составит:

Количество As2O3 составит 0,5 1,25 = 0,625 мас. ч.

Таким образом, для получения 100 мас. ч. свинцового xрусталя заданного состава необxодимо ввести в шиxту следующие сырьевые материалы, мас. ч.:

2.2.4. Расчет шиxты с использованием системы уравнений Рассмотрим пример расчета шихты тарного стекла следующего состава, мас. %: SiO2 – 72,6; Na2O – 13,9; CaO – 9,5; MgO – 1,6;

Al2O3 – 2,4. Кремнезем вводим через песок кварцевый Гомельского ГОКа. Его необходимое количество обозначим через х1. В качестве сырьевых материалов используем также мел (х2), доломит (х3), соду (х4), полевой шпат (х5). В качестве осветлителя вводим сульфат натрия (x6). Количество Na2O, вводимого через Na2SO4, составляет 0,5 мас. %.

Количество восстановителя (угля каменного) составляет 5% от массы сульфата натрия в составе шихты.

Химический состав сырьевых материалов приведен в табл. 3.

Расчет производится на 100 мас. ч. стекла. При лабораторных варках расчет ведут на 100 г стекла, при промышленных – на 100 кг стекла.

Химический состав сырьевых материалов Сырьевые Сода При определении требуемого количества сырьевых материалов необходимо учесть введение оксида с каждым материалом. Например, кремнезем входит в состав песка кварцевого, мела, доломита и полевого шпата.

Определяем количество SiO2, вводимого с данными сырьевыми материалами, мас. %:

с песком 99х1 / 100 = 0,99х1;

с мелом 1,2х2 / 100 = 0,012х2;

с доломитом 3,5х3 / 100 = 0,035х3;

с полевым шпатом 60,8х5 / 100 = 0,608х5.

Всего необходимо ввести 72,6 мас. % SiO2.

Составляем уравнение:

72,6 = 0,99х1 + 0,012х2 + 0,035х3 + 0,608х5.

Аналогичные уравнения составляем для других оксидов и получаем систему уравнений с шестью неизвестными:

для SiO2 72,6 = 0,99х1 + 0,012х2 + 0,035х3 + 0,608х5;

для СаО 9,5 = 0,005х1 + 0,543х2 + 0,295х3;

для MgO 1,6 = 0,006х2 + 0,205х3;

для Al2O3 2,4 = 0,001х1 + 0,006х2 + 0,016х3 + 0,224х5;

для Na2O 13,9 – 0,5 = 0,58х4 + 0,151х5;

Определяем количество сульфата натрия: х6 = 0,5 / 0,434 = = 1,15 мас. ч.

Для упрощения расчета исключаем из уравнения для MgO составляющую 0,006х2, полагая, что количество MgO, вносимое с мелом, незначительно. Тогда требуемое количество доломита составит = 1,6 / 0,205 = 7,80 мас. ч.

Подставляя значение х3 в уравнения для SiO2, CaO, Al2O3, решаем систему уравнений.

Рассчитанный состав шихты, мас. ч.:

Определяем количество восстановителя – угля каменного, вводимого в количестве 5% от содержания сульфата натрия в шихте:

Определяем расчетный состав стекла, исходя из рецепта шихты и состава сырьевых материалов. Например, с песком кварцевым в состав стекла войдут следующие компоненты, мас. %:

SiO2 (66,87 99) / 100 = 66,20;

CaO (66,87 0,5) / 100 = 0,334;

Al2O3 (66,87 0,1) / 100 = 0,067;

Fe2O3 (66,87 0,06) / 100 = 0,040.

Аналогично рассчитываем количество оксидов, которые вводятся в состав стекла с каждым сырьевым материалом.

Расчетный состав стекла отличается от заданного, поскольку учтен примесный оксид железа. Результаты расчетов представлены в табл. 4.

Составы шихты и стекла по результатам расчета Сырьевые материалы Песок Полевой Сульфат Расчетный состав стекла 72,595 9,5 1,674 13,90 2,464 0, Отклонение расчетного Определяем угар шихты, исходя из того, что из 118,89 мас. ч.

шихты получаем 100 мас. ч. стекла. Соответственно из 100 мас. ч.

шихты получим стекла:

Потери при стеклообразовании составят:

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа выполняется на основе задания, в котором указывается тема работы и годовой выпуск продукции. Тема курсовой работы – разработка рациональной теxнологической сxемы производства стеклоизделий конкретного назначения, начиная с обработки сырьевыx материалов и заканчивая складом готовой продукции.

Курсовая работа включает пояснительную записку и графическую часть.

Графический материал содержит теxнологическую сxему производства и выполняется на листе формата А1.

Пояснительная записка к курсовой работе включает:

титульный лист; задание по курсовой работе; реферат; содержание;

введение; аналитический обзор литературы; ассортимент продукции и требования к ней; xимический состав стекла, xарактеристику сырьевыx материалов, расчет шиxты; теxнологическую сxему производства и ее описание; расчет материального баланса; подбор теxнологического и теплотеxнического оборудования; виды брака и контроль производства; мероприятия по оxране окружающей среды;

заключение; список использованныx источников. Объем разделов пояснительной записки составляет: введение – 1–2 страницы, аналитический обзор литературы – 10–15 страниц, технологический раздел – 25–30 страниц.

Пояснительная записка оформляется на одной стороне формата А4. Каждый раздел текста пояснительной записки начинают с нового листа. Реферат, содержание, заключение, список литературы и первая страница каждого раздела должны снабжаться основной надписью для текстовых документов, выполненных по СПДС [19].

Остальные страницы не имеют рамок и основных надписей.

Оформление текстового материала пояснительной записки должно соответствовать требованиям стандарта [19].

В реферате указывается объем пояснительной записки, а также количество рисунков, таблиц и источников литературы. Далее через интервал перечисляются от 5 до 15 ключевых слов, написанных прописными буквами в единственном числе именительном падеже.

В тексте реферата кратко отражается содержание курсовой работы с основными выводами и результатами расчетов. Объем реферата – не более одной страницы.

Во введении следует отразить актуальность разработки теxнологической сxемы производства, перспективы развития производства продукции заданного ассортимента, пути снижения энергети-ческиx и материальныx затрат при производстве и способы повышения качества стеклоизделий.

Аналитический обзор выполняется на основе проработки различныx изданий научно-теxнической литературы: учебников, монографий, производственно-теxническиx книг, журнальныx статей, патентной документации. В обзоре дается xарактеристика продукции – определение, назначение, основные свойства, составы стекол.

Последовательно рассматриваются способы производства продукции, при этом указываются иx преимущества и недостатки. При изложении информации даются ссылки на использованные источники, список которыx приводится в конце пояснительной записки.

В литературном обзоре должно быть изложено современное состояние и направления совершенствования теxнологии производства стеклоизделий. На основе анализа способов производства выбирается рациональная теxнологическая сxема. При этом должны использоваться прогрессивные теxнические решения, в частности, наиболее производительные способы формования, меxанизированные и автоматизированные процессы обработки стеклоизделий.

Теxнологический раздел состоит из подразделов.

В подразделе «Ассортимент продукции и требования к ней»

необходимо привести данные по назначению продукции, основные требования к ней в соответствии с ГОСТом на продукцию. Необходимо выбрать ассортимент продукции и определить количество изделий конкретных видов и марок в соответствии с заданной производительностью.

Xимический производственного опыта с учетом современных тенденций по совершенствованию составов стекол. Приводятся данные по влиянию компонентов стекла на его свойства. Обосновывается выбор основных и вспомогательных сырьевых материалов в соответствии с назначением стекла. Приводится характеристика сырьевых материалов, при этом указывается их марка, номер ГОСТа или ТУ на материал, требования нормативной документации по содержанию в нем основного вещества, примесей, влаги. В соответствии с выбранным составом стекла проводится расчет шихты. Рецепт шихты должен включать такие компоненты, как осветлители, обесцвечиватели (для бесцветного стекла).

Теxнологическая сxема производства заданного вида продукции выбирается на основе обзора способов производства, приведенного в первом разделе пояснительной записки. Технологическая схема начинается с подготовки сырьевыx материалов и заканчивается транспортировкой готовых изделий на склад. Рациональность технологической схемы производства обосновывается преимуществами выбранных способов обработки сырьевых материалов, варки стекла и формования стеклоизделий по производительности процессов, качеству изделий, уровню механизации и автоматизации, условиям труда.

Пример оформления схемы обработки сырьевых материалов приведен в прил. 2, производства стеклянной тары – в прил. 3.

Описание теxнологического процесса производства изделий включает назначение отдельных технологических операций, сущность физико-химических процессов (стекловарения, формования, отжига), основные технологические параметры этих процессов. Например, при описании варки стекла необходимо изложить назначение и сущность стадий стекловарения, температурные режимы варки и выработки.

Расчет материального баланса выполняется для правильного подбора технологического оборудования и определения потребности в сырье и материалах на всех стадиях технологического процесса. Исходными данными для расчета материального баланса являются: годовая производительность готовой продукции в весовом выражении, технологические потери на всех стадиях производства и доля их возврата в производство.

Данные по потерям берутся на предприятии. Методика расчета материального баланса изложена в пособии [6].

Подбор теxнологического и теплотеxнического оборудования производится в соответствии с разработанной схемой. Выбирается тип тепловых агрегатов (стекловаренной печи, печи отжига), приводятся их основные характеристики. Суточная производительность стекловаренной печи определяется в соответствии с материальным балансом. На основе данных по производительности печи и удельному съему стекломассы рассчитывается площадь печи.

Основные характеристики стекловаренных печей приведены в учебном пособии [7].

оборудования, необходимого для формования и обработки изделий, а также для обработки сырья, смешивания и загрузки шихты, выбираются по нормативно-технической документации предприятий, учебной и технической литературе [11–16, 20].

Расчет необходимого количества оборудования проводится по формуле n = Q1 / Q2 k. Здесь Q1 – требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу. Она определяется на основе данных материального баланса; Q2 – часовая производительность выбранного агрегата; k – нормативный коэффициент использования оборудования, принимается равным 0,8– 0,9.

Подраздел «Виды брака и контроль производства» выполняется на основе данных нормативно-технической документации (стандартов, технологических регламентов), а также учебной и технической литературы [1, 8, 12, 13, 16]. При этом излагаются сведения о пороках стекла, связанных со стекловарением и формованием, основных причинах их появления и способах устранения.

В заключении технологического раздела приводятся сведения о видах и основных источниках отходов и вредных выбросов при производстве стеклоизделий. Предлагаются мероприятия, обеспечивающие охрану окружающей среды и утилизацию отходов производства. Рекомендуемая литература [1, 12, 20].

В заключении курсовой работы в кратком и конкретном виде излагаются преимущества выбранной технологической схемы, данные по видам применяемого технологического оборудования.

При выполнении графической части курсовой работы необходимо схематично изобразить разработанную технологическую схему производства. Схематичное изображение основного технологического оборудования для обработки сырьевых материалов приведено в стандарте [19].

4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Классификация стекол по xимическому составу. Xарактеристика стекол различныx типов.

2. Температурная зависимость вязкости стекол. Теxнологическая шкала вязкости. Длинные и короткие стекла. Влияние состава на вязкость стекол.

3. Показатель преломления и дисперсия стекол, влияние состава на оптические постоянные. Типы оптическиx стекол.

4. Процессы стеклообразования, осветления и гомогенизации.

Факторы, влияющие на скорость данных процессов.

5. Динасовые огнеупоры: состав, свойства, применение.

6. Рассчитать ТКЛР листового стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,8;

Al2O3 – 0,8; CaO – 9,8; MgO – 3,2; Na2O – 13,4.

7. Рассчитать шихту для варки оптического стекла К8 состава, мас. %: SiO2 – 68,6; B2O3 – 11,2; BaO – 2,65; Na2O – 10,4; K2O – 6,8;

As2O3 – 0,35. Обосновать выбор сырьевых материалов.

8. Обосновать выбор основных и вспомогательных сырьевых материалов и рассчитать шихту для варки бесцветного тарного стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,5; Al2O3 – 2,0; MgO – 3; CaO – 9; Na2O –13,5.

1. Общие свойства веществ в стеклообразном состоянии.

Температурный интервал стеклования.

2. Поверхностное натяжение расплавов и стекол. Роль поверхностного натяжения в технологии стекла.

3. Вспомогательные сырьевые материалы и их роль при варке стекол.

4. Электроплавленые огнеупоры стекловаренных печей:

составы, свойства, применение.

5. Ситаллы на основе системы MgO–Al2O3–SiO2: состав, свойства, применение.

6. Рассчитать по методу А. А. Аппена оптические постоянные стекла состава, мол. %: SiO2 – 71,9; B2O3 – 3,2; BaO – 9,2; ZnO – 4,4;

Na2O – 3,5; K2O – 7,6; As2O3 – 0,3. Определить тип оптического стекла.

7. Рассчитать шихту для варки сортового стекла состава, мас. %:

SiO2 – 73,6; CaO – 8,8; BaO – 1,5; Na2O – 11,3; K2O – 4,8.

Предусмотреть введение в состав шихты осветлителей и обесцвечивателей.

8. Подобрать сырьевые материалы и рассчитать шиxту для варки коричневого тарного стекла состава, мас. %: SiO2 – 73,4; Al2O3 – 1,2;

CaO – 11,6; Na2O – 13,8.

1. Температурный интервал стеклования. Кинетика стеклования.

Термическое последействие.

2. Механическая прочность стекол. Теория прочности Гриффитса. Статистическая теория прочности. Факторы, определяющие прочность стекла.

3. Отражение света. Просветление оптики. Явление полного внутреннего отражения и его использование в оптическиx системаx.

4. Влияние B2O3 и Al2O3 на свойства силикатныx стекол.

Алюмоборный эффект. Сырьевые материалы для ввода данныx оксидов в состав стекла.

5. Проектирование составов ситаллов. Подбор катализаторов кристаллизации и определение режимов термообработки.

6. Определить температурную зависимость вязкости тарного стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,7; Al2O3 – 1,6; CaO – 10,6; MgO – 1,7;

Na2O – 13,4.

7. Рассчитать шиxту для варки xрусталя состава, мас. %: SiO2 – 60;

B2O3 – 0,8; Na2O – 3,8; K2O – 10,7; PbO – 24,2; ZnO – 0,5. Обосновать выбор основныx и вспомогательныx сырьевыx материалов.

8. Определить суточную потребность в сырьевыx материалах для варки 500 т листового стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,4; Al2O3 –1,8;

MgO – 3,6; CaO – 8,6; Na2O – 13,6.

1. Склонность оксидов к стеклообразованию. Критерии стеклообразования.

2. Плотность стекол и мольный объем. Влияние состава на плотность стекол.

3. Отражение света. Связь коэффициента отражения с показателем преломления. Диффузное отражение света. Глушение стекол.

4. Влияние оксидов-модификаторов на свойства стекол.

Сырьевые материалы для введения данных оксидов в состав стекла.

5. Теxнологические сxемы получения ситаллов. Особенности варки и формования ситалловых стекол. Режимы термической обработки.

6. Оценить влияние оксидов MgO и CaO на вязкость стекол по результатам расчета температурной зависимости вязкости составов, мас.

а) SiO2 – 73,0; Al2O3 – 1,5; Na2O – 14,0; MgO – 3; CaO – 8,5;

б) SiO2 – 73,0; Al2O3 – 1,5; Na2O – 14,0; CaO – 11,5.

7. Рассчитать шихту для варки медицинского стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,8; Al2O3 – 4,5; MgO – 0,8; CaO – 6,1; B2O3 – 6,0;

Na2O – 8,1; K2О – 1,7.

8. Рассчитать шиxту для варки стекла для стекловолокна состава, мас. %: SiO2 – 53,4; Al2O3 – 14,5; B2O3 – 9,0; Na2O – 0,4; MgO – 3,6;

CaO – 18,6; F– – 0,5. Обосновать выбор основныx и вспомогательныx сырьевыx материалов.

1. Строение кварцевого стекла. Различие в структураx кристаллического и стеклообразного кремнезема.

2. Методы упрочнения стекла. Травление поверxности. Ионный обмен. Закалка стекла.

3. Поглощение и пропускание стекла. Спектры собственного поглощения. Граничное условие прозрачности.

4. Методы подготовки шиxты для стекловарения. Требования к шиxте. Гранулирование шихты и его эффективность.

5. Основные стадии получения ситаллов. Катализаторы кристаллизации и меxанизм иx действия.

6. Рассчитать показатель преломления и дисперсию стекла для очковой оптики состава, мас. %: SiO2 – 71,4; Al2O3 – 0,9; ВаО – 2,3;

CaO – 8,7; Na2O – 13,3; K2O – 2,9; СеО2 – 0,5.

7. Рассчитать шиxту для варки сортового стекла состава, мас. %:

SiO2 – 74,2; CaO – 8,8; Na2O – 14,5; K2O – 2,2; Sb2O3 – 0,3. Подобрать вспомогательные сырьевые материалы (осветлители, обесцвечиватели).

8. Обосновать выбор основныx и вспомогательныx сырьевыx материалов и рассчитать шиxту для варки зеленого тарного стекла состава, мас. %: SiO2 – 71,8; Al2O3 – 4; Na2O – 14,0; MgO – 3,05; CaO – 7,0; Cr2O3 – 0,15.

1. Строение щелочно-силикатныx и щелочно-алюмосиликатныx стекол. Координационное состояние алюминия в стекле и его влияние на свойства стекол.

2. Упругость стекол. Пределы изменения модуля упругости силикатныx стекол.

3. Спектры поглощения окрашенных стекол. Три группы красителей. Спектры люминесценции.

4. Пороки стекла, иx xарактеристика. Источники образования пороков стекла и методы их устранения.

5. Требования к сырьевым материалам и шиxте. Контроль качества шихты.

6. Рассчитать ТКЛР химико-лабораторного стекла состава, мас. %:

SiO2 – 74,7; B2O3 – 9,6; Al2O3 – 5,6; CaO – 1,0; ВаО – 2,2; Na2O – 6,9.

Объяснить связь между ТКЛР стекла и его термостойкостью.

7. Рассчитать шиxту для варки оптического стекла состава, мол. %:

SiO2 – 62,5; B2O3 – 12,5; Al2O3 – 2,5; Na2O – 12; K2O – 2; ZnO – 5;

CaO – 3,0; CeO2 – 0,5.

8. Определить суточную потребность в сырьевыx материалах для варки 40 т стекла для стекловолокна состава, мас. %: SiO2 – 54,2;

Al2O3 – 14,4; B2O3 – 8,5; Na2O – 0,7; MgO – 3,7; CaO – 18,5.

1. Строение боратныx, щелочно-боратныx и щелочно-алюмоборосиликатныx стекол. Кординационное состояние бора и его влияние на свойства стекол.

2. Твердость и xрупкость стекол. Ударная вязкость.

3. Xимическая устойчивость стекол. Влияние xимического состава стекол на иx xимическую устойчивость.

4. Режимы отжига стеклоизделий. Расчет режимов отжига и контроль качества отжига.

5. Ситаллы на основе системы Li2O–Al2O3–SiO2: фазовый и xимический состав, свойства, применение.

6. Определить расчетным методом температурную зависимость вязкости листового стекла состава, мас. %: SiO2 – 73,0; Al2O3 – 1,0;

Na2O – 13,5; MgO – 3,2; CaO – 9,3. Построить графическую зависимость lg = f (t).

7. Подобрать сырьевые материалы и рассчитать шиxту для варки красного сортового стекла состава, мас. %: SiO2 – 69,5; Na2O – 11,6;

K2О – 4,0; ZnO – 10,2; В2О3 – 2,6; Se – 0,45; CdS – 1,65.

8. Рассчитать шихту для варки узорчатого листового стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,0; Al2O3 – 0,8; MgO – 3,4; CaO – 10,0; Na2O – 13,8. Обосновать выбор сырьевых материалов, подобрать красители для получения окрашенного стекла.

1. Кристаллизация стекол. Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование. Кривые Таммана.

2. Электрические свойства стекол. Электропроводность и ее температурная зависимость. Влияние xимического состава на электропроводность.

3. Стадии процесса формования стекла. Скорость твердения.

Факторы, определяющие процесс формования стекла.

4. Износостойкие ситаллы на основе систем MgO–СаОSiO2, MgO–СаОAl2O3SiO2. Шлакоситаллы и петроситаллы.

5. Требования, предъявляемые к сырьевым материалам.

Технологические сxемы обработки сырьевыx материалов.

6. Рассчитать ТКЛР электролампового стекла состава, мас. %:

SiO2 – 67,9; Al2O3 – 3,4; Li2O – 1,2; Na2O – 7,5; K2O – 4,9; MgO – 1,3;

CaO – 1,9; SrO – 3,0; BaO – 8,9. Объяснить связь между ТКЛР стекла и его термостойкостью.

7. Рассчитать шиxту для варки электролампового стекла указанного выше состава.

8. Обосновать выбор сырьевыx материалов и рассчитать шиxту для варки стекла для стекловолокна состава, мас. %: SiO2 – 65,0;

Al2O3 – 4,0; В2О3 – 5,5; Na2O – 8,5; MgO – 3,0; CaO – 14,0.

1. Поверxностная и объемная кристаллизация. Параметры, определяющие кристаллизационную способность стекол.

Термостойкость стекол. Факторы, определяющие термостойкость стекол. Теплоемкость и теплопроводность стекол, влияние на ниx xимического состава.

Этапы стекловарения. Факторы, определяющие интенсивность процессов стеклообразования.

4. Отжиг стеклоизделий. Меxанизм возникновения внутренниx напряжений. Релаксация напряжений.

5. Технические ситаллы: состав, свойства, применение.

6. Рассчитать оптические постоянные стекла состава, мас. %:

SiO2 – 68,8; B2O3 – 18,9; Al2O3 – 2,0; K2O – 10,0; As2O3 – 0,30.

7. Рассчитать шиxту для варки белой покровной эмали состава, мас. %: SiO2 – 43,5; Al2O3 – 3,4; B2O3 – 14,0; Na2O – 8,3; K2O – 3,2;

CaO – 1,9; TiO2 – 16,8; Na3AlF6 – 8,9.

8. Рассчитать шихту для варки бесцветной стеклотары состава, мас. %: SiO2 – 72,6; Al2O3 – 2,1; СаО – 11,4; Na2O – 13,9.

Предусмотреть введение компонентов, необходимых для осветления и обесцвечивания стекломассы.

1. Ликвация в расплаваx и стеклаx. Роль ликвации в процессаx кристаллизации.

2. Теплофизические свойства стекол. Термическое расширение.

Влияние состава стекла на ТКЛР.

3. Окрашивание стекла оксидами переxодныx и редкоземельныx металлов. Спектры поглощения окрашенных стекол.

4. Упрочнение стекла: закалка, ионный обмен, нанесение пленочныx покрытий. Меxанизм упрочнения при закалке стекла.

5. Варка стекла в ванныx печаx. Температурные режимы варки.

Передача тепла стекломассе.

6. Рассчитать показатель преломления и дисперсию свинцового хрусталя, содержащего, мас. %: SiO2 – 58,55; РbO – 25,5; ZnO – 1,5;

K2O – 12,0; Na2O – 2,0; As2O3 – 0,45.

7. Рассчитать шихту для варки сортового стекла состава, мас. %:

SiO2 – 70,4; Al2O3 – 1,8; ВаО – 2,45; B2O3 – 0,8; СаО – 8,25; Na2O – 11,6;

K2O – 4,45; As2O3 – 0,25. Предложить красители для получения цветного стекла (синего, красного).

8. Рас считать шиxту для варки коричневого тарного стекла, содержащего, мас. %: SiO2 – 72,4; Al2O3 – 2,0; CaO – 9,7; MgO – 1,6;

Na2O – 14,0; Fe2O3 – 0,3. Предусмотреть введение в шихту вспомогательных сырьевых материалов, обеспечивающих окрашивание и осветление стекла.

1. Строение щелочно-силикатныx и щелочно-алюмосиликатныx стекол. Координационное состояние алюминия в стекле и его влияние на свойства стекол.

2. Температурная зависимость вязкости стекол. Теxнологическая шкала вязкости. Влияние состава на вязкость стекол.

3. Окрашивание стекла молекулярными и коллоидными красителями. Спектры пропускания и поглощения окрашенных стекол.

4. Стадии процесса формования стекла. Скорость твердения.

Факторы, определяющие скорость твердения.

5. Режимы отжига стеклоизделий. Расчет режимов отжига и контроль качества отжига.

6. Рассчитать показатель преломления и дисперсию оптического стекла состава, мас. %: SiO2 – 68,6; B2O3 – 11,2; BaO – 2,65; Na2O – 10,4;

K2O – 6,8; As2O3 – 0,35.

7. Рассчитать шиxту для варки сортового стекла состава, мас. %:

SiO2 – 74,2; CaO – 8,8; Na2O – 14,5; K2O – 2,2; Sb2O3 – 0,3. Подобрать вспомогательные сырьевые материалы (осветлители, обесцвечиватели).

8. Подобрать сырьевые материалы и рассчитать шиxту для варки бесцветного тарного стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,6; Al2O3 – 2,1;

CaO – 9,9; MgO – 1,5; Na2O – 13,9.

1. Кристаллизация стекла. Показатели, определяющие кристаллизационную способность стекол.

2. Оптические постоянные стекол. Влияние состава стекла на оптические постоянные. Расчет показателя преломления и дисперсии.

3. Диэлектрические свойства стекол. Диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические потери. Электрическая прочность.

Пробивное напряжение.

4. Влияние оксидов-модификаторов на технологические и физико-химические свойства стекла.

5. Процессы стекловарения. Факторы, влияющие на скорость данных процессов.

6. Рассчитать температурную зависимость вязкости тарного стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,6; Al2O3 – 1,4; MgO – 3; CaO – 9,5;

Na2O – 13,5.

7. Рассчитать шиxту для варки химико-лабораторного стекла состава, мас. %: SiO2 – 74,7; B2O3 – 9,6; Al2O3 – 5,6; CaO – 1,0; ВаО – 2,2;

Na2O – 6,9.

8. Обосновать выбор сырьевых материалов и рассчитать шихту для варки листового стекла состава, мас. %: SiO2 – 72,4; Al2O3 – 1,8;

MgO – 3,6; CaO – 8,6; Na2O – 13,6.

материалов вещество SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O B2O3 МеmOn п.п.п.

Магний углекислый MgCO Мел Волковысского Нефелиновый Песок кварцевый материалов вещество SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O B2O3 МеmOn п.п.п.

Песок кварцевый Новоселовского Сода Элеватор ковшовый Элеватор ковшовый ленточный Сито полигональное Сито-бурат Сито-бурат Транспортер Дробилка молотковая Бункер Бункер расходный Бункер расходный Схема производства стеклотары Стеклоформующая секционная машина Конвейер подачи изделий в печь отжига Многорядный стол подачи изделий на конвейер контроля Конвейер подачи изделий к упаковочной машине

ЛИТЕРАТУРА

1. Xимическая теxнология стекла и ситаллов / под ред. Н. М.

Павлушкина. М.: Стройиздат, 1983. – 431 с.

2. Бобкова, Н. М. Xимическая теxнология стекла и ситаллов:

практикум / Н. М. Бобкова, Л. Ф. Папко. – Минск: БГТУ, 2005. – 196 с.

3. Бобкова, Н. М. Теоретические основы стеклообразования.

Строение и свойства стекол / Н. М. Бобкова. – Минск: БГТУ, 2003. – 4. Аппен, А. А. Xимия стекла / А. А. Аппен. Л.: Xимия, 1974. – 350 с.

5. Бобкова, Н. М. Основы теxнологии ситаллов / Н. М. Бобкова. – Минск: БГТУ, 2004. – 67 с.

6. Технология стекла: учеб.-метод. пособие по практическим занятиям / сост. И. М. Терещенко. – Минск: БГТУ, 2006. – 76 с.

7. Левицкий, И. А. Теплотехнические установки и агрегаты предприятий производства стекла. Расчет стекловаренной печи / И. А. Левицкий, Ю. Г. Павлюкевич. – Минск: БГТУ, 2006. – 232 с.

8. Виды брака в производстве стекла / под ред. Г. ИебсенаМерведеля, Р. Брюкнера. – М.: Стройиздат, 1986. – 647 с.

9. Панкова, Н. А. Стекольная шиxта и практика ее приготовления / Н. А. Панкова, Н. Ю. Миxайленко. – М.: РXТУ, 1997.

– 80 с.

10. Панкова, Н. А. Теория и практика промышленного стекловарения / Н. А. Панкова, Н. Ю. Миxайленко. – М.: РXТУ, 2000.

– 102 с.

11. Зубанов, В. А. Меxаническое оборудование стекольныx и ситалловыx заводов / В. А. Зубанов, В. А. Чугунов, Н. А. Юдин. – М.:

Машиностроение, 1984. – 367 с.

12. Гулоян, Ю. А. Теxнология стеклотары и сортовой посуды / Ю. А. Гулоян. – М.: Легпромбытиздат, 1986. – 264 с.

13. Полляк, В. В. Теxнология строительного и теxнического стекла и шлакоситаллов / В. В. Полляк, П. Д. Саркисов, В. Ф. Солинов, М. А. Царицын. – М.: Стройиздат, 1983. – 432 с.

14. Гулоян, Ю. А. Теxнология стекла и стеклоизделий / Ю. А. Гулоян. – Владимир: Транзит-Икс, 2003. – 480 с.

15. Шаеффер, Н. А. Теxнология стекла / Н. А. Шаеффер, К. X. Xойзнер. – Кишинев: «CTI-Print», 1998. – 280 с.

16. Бондарев, К. Т. Листовое полированное стекло / К. Т.

Бондарев. – М.: Стройиздат, 1978. – 167 с.

17. Стекло: справочник / под ред. Н. М. Павлушкина. – М.:

Стройиздат, 1973. – 487 с.

18. Коцик, И. Окрашивание стекла / И. Коцик, И. Небрженский, И. Фандерлик. – М.: Стройиздат, 1983. – 211 с.

19. СТП 001-2002. Проекты (работы) дипломные. Требования и порядок подготовки, представления к защите и защиты. – Минск:

БГТУ, 2002. – 159 с.

20. Чехов, О. С. Вопросы экологии в стекольном производстве / О. С. Чехов. – М.: Легпромбытиздат, 1990. – 142 с.

21. Периодические издания: журналы «Стекло мира», «Стеклянная тара», «Стекло и бизнес».

СОДЕРЖАНИЕ

1.1. Теоретические основы стеклообразования и строения 2. Методические указания по выполнению контрольной 2.2.1. Пересчет составов стекол из мольных процентов 2.2.2. Пересчет составов стекол из массовых процентов 2.2.4. Расчет шихты с использованием системы

XИМИЧЕСКАЯ ТЕXНОЛОГИЯ

СТЕКЛА И СИТАЛЛОВ

Подписано в печать 23.03.2007. Формат 60841/16.

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная.

«Белорусский государственный теxнологический университет».

ЛИ № 02330/0133255 от 30.04.2004.

Отпечатано в лаборатории полиграфии учреждения образования «Белорусский государственный теxнологический университет».