Технологический процесс производства листового стекла

       Введение

       Область применения строительного стекла и  изделий на его основе за два последних  десятилетия значительно расширилась. Наряду с традиционными видами строительных листовых материалов (стекло оконное, витринное) в практику прочно вошли  объемные конструктивные изделия из стекла (стеклоблоки, стеклопрофилит, стеклопакеты), трубы, облицовочные материалы (плитка стеклянная), изделия из закаленного стекла (дверные полотна, стемалит), теплоизоляционные материалы (стекловолокно, пеностекло), ситаллы и шлакоситаллы. Основными свойствами, определяющими применение стекла в строительстве, являются: прозрачность, высокая прочность при сжатии, небольшая теплопроводность, твердость, химическая стойкость, изотропность.

       Применение  новых материалов и изделий на основе стекла обеспечивают индустриализацию строительства, снижают расход древесины, улучшают теплотехнические свойства и снижают массу конструкций.

       Одним из широко распространенных искусственных строительных материалов является стекло. Листовое стекло - основной материал, вырабатываемый отечественной стекольной промышленностью. Это изделие из стекла в виде плоских листов, отношение толщины которых к длине сравнительно невелико и составляет приблизительно 0,15... 1,5%.

       Стекло  может быть использовано не только для остекления оконных проемов, витражей, световых фонарей, но и как эффективный конструктивно-строительный, отделочный и теплоизоляционный материал.

       Основными направлениями стеклянной промышленности являются разработка и освоение промышленного  производства новых видов стеклянных труб, в том числе из боросиликатных стекол с защитными покрытиями, а также труб, обладающих повышенной термостойкостью (12 0 ° С), что позволит расширить область их использования и заменить трубы из легированных и углеродистых сталей, цветных металлов. Планируется повысить производительность труда в 2,5... 3 раза с использованием реконструированных систем; снизить себестоимость оконного стекла; достичь экономии топливно-энергетических ресурсов; сократить удельные расходы сырьевых материалов за счет использования отходов различных производств; автоматизировать все процессы производства стекла и изделий из него; обеспечить полное удовлетворение потребностей строительства в высококачественном листовом стекле.

       По  сравнению с другими строительными материалами листовое стекло наиболее полно удовлетворяет требованиям современных архитектурно-конструктивных решений. Прозрачность стекла, его высокая механическая прочность, химическая стойкость, плотность, водо- и газонепроницаемость, способность к механической обработке позволяют использовать изделия из него в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений. 

       3 

       1. Технологический  процесс производства  листового стекла  и  его

       характеристика.

       Производство  строительного стекла включает следующие  основные операции: подготовку сырьевых материалов, приготовление стекольной шихты, варку стекла, формование изделий, отжиг отформованных изделий.

       Материалы и изделия из стекла, применяемые  в строительстве, в зависимости  от назначения разделяются на следующие группы:

       Материалы для заполнения проемов зданий и  сооружений, наиболее обширная группа строительных материалов из стекла, включающая листовые стекла различных видов  и стеклопакеты; в свою очередь  листовое стекло подразделяется на листовое оконное, витринное — (полированное и неполированное), армированное, узорчатое, у виолевое, закаленное и др.;

       материалы для строительных конструкций —  профильное стекло, стеклоблоки;

       облицовочные  и отделочные материалы — марблит, стемалит; плитки стеклянные облицовочные, коврово-мозаичные и ковры из них; смальта;

       теплоизоляционные  материалы — пеностекло,   стеклянная  вата изделия из нее, стекловолокно.

       Структура технологического процесса строится по принципу "матрешка", т.е. низшие по иерархии элементы структуры являются составной частью более высоких.

       В структуре технологического процесса различают два вида связей между  элементами: предметные (по предмету труда) и временные (по времени осуществления).

       Вид технологического процесса производства листового стекла по характеру технологического цикла - непрерывный технологический цикл, так как рабочие и вспомогательные действия осуществляются одновременно, т. е. совмещены во времени, но разнесены в пространстве. Именно по этой причине такие процессы обладают наибольшей производительностью. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       4

       1.1. Характеристика получаемой  продукции - листового  стекла

       Стеклом называются все аморфно-кристаллические  материалы, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического  состава и температурной области  затвердевания. Эти материалы в результате постепенного увеличения вязкости обладают механическими свойствами твердых материалов.

       Стекло, применяемое в строительстве,—  это силикатное стекло, основными  компонентами которого являются SiO2, А1₂Оз, CaO, MgO и Na₂O. В состав стекла

       вводят  и другие соединения, придающие ему  те или иные свойства. Химический состав стекла обычно характеризуется содержанием  оксидов (в процентах), входящих в  него.

       По  сравнению с другими строительными  материалами оно наиболее полно  удовлетворяет требованиям современных архитектурно-конструктивных решении. Прозрачность стекла, его высокая механическая прочность, химическая стойкость, плотность, водо- и газонепроницаемость, способность к механической обработке позволяют использовать изделия него в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений.

       Стекольной  промьшленностью вырабатывается широкий  ассортимент листового стекла: обычно оконное, витринное., (полированное и  неполированное), армированное, узорчатое, увиолевое, трехслойное и др. Вместо обычного двойного остекления окон, витражей, световых фонарей в зданиях различного назначения в настоящее время широко используются стеклопакеты, изготовляемые на основе различных видов листового стекла. Большая часть листового стекла (около 80%) используется в           промышленном, гражданском,           жилищном и  сельскохозяйственном  строительстве. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       5

       1.2, Характеристика используемого  сырья

       Сырьевые  материалы, применяемые в производстве изделий из стекла, делятся на две  группы: главные и вспомогательные. Главные сырьевые материалы составляют основные компоненты стекла (оксиды кремния, алюминия, бора, натрия, калия, кальция и магния), они вводятся в стекломассу, как правило, в виде природных соединений. Вспомогательные сырьевые материалы вводятся в стекломассу для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств.

       Кремнезем (SiO2) — главный стеклообразующий оксид, с увеличением его содержания повышается тугоплавкость и химическая стойкость стекла Кремнезем вводится в стекломассу в виде кварцевого песка или молотых кварцитов и песчаников. Основное требование к пескам для стекловарения — высокое содержание SiO₂ и минимальное содержание примесей (особенно оксидов железа, хрома и титана), снижающих прозрачность стекла Для обеспечения постоянства состава шихты и удаления вредных примесей пески обогащают.

       Глинозем (А12Оз) вводится в стекломассу в виде пегматита, полевошпатовых концентратов, а для высокосортных стекол — в виде чистого оксида алюминия. Влияние А1₂Оз на свойства стекла аналогично действию кремнезема.

       Оксид бора (В2Оз) придает стеклу ряд ценных свойств: способствует снижению коэффициента его температурного расширения, повышению термостойкости и химической устойчивости, механической прочности, уменьшению склонности стекла к кристаллизации, а также ускорению процесса его варки. Для введения ВгО₃ в стекломассу служат борная кислота, бура, борсодержащие минералы.

       Оксид натрия (Na₂O) способствует ускорению процесса стеклообразования (понижается температура плавления) и облегчению осветления стекломассы, но обусловливает повышение коэффициента температурного расширения стекла и снижение его химической устойчивости. Оксид натрия вводится в стекломассу в виде соды и сульфата натрия. В производстве стекла преимущественно используют синтетическую кальцинированную соду.

       Оксид калия (К2О) снижает склонность стекла к кристаллизации, придает ему блеск и прозрачность. Сырьем для введения в стекломассу К2О являются поташ, калиевая селитра, горные породы и отходы различных производств.

       Оксид кальция (СаО), ускоряя реакции силикатообразования, способствует облегчению варки и осветления стекла, повышению его выработочных свойств, химической устойчивости. Оксид кальция вводится в стекломассу обычно в составе углекислых солей СаСОз в виде мела, известняка, мрамора и известкового шпата.

       Оксид магния (МgО) способствует улучшению кристаллизационных свойств стекла, снижению коэффициента его температурного расширения,

       6

       и повышению механической прочности. При одновременном введении в стекломассу Аl2Оз и MgO улучшаются выработочные свойства стекла, повышается его химическая устойчивость. В качестве сырья для введения в стекломассу MgO используют доломит, магнезит, доломитизированный известняк и др.

       Вспомогательные сырьевые материалы но своему назначению подразделяются на следующие группы: ускорители варки, осветлители, обесцвечиватели, красители и глушители.

       Ускорители  варки — это вещества, способствующие появлению жидкой фазы стекломассы  при более низких температурах и  увеличению скорости процесса силикатообразования. Обычно используется кремнефтористый натрий Ма251Рб. При содержании фтористых соединений в стекломассе 0,5... 1,5 % продолжительность процесса варки снижается на 10…15%. Ускорению процесса варки стекла способствует также введение В2Оз.

       Осветлители — вещества, способствующие при высоких температурах освобождению стекломассы от газовых пузырей. В качестве осветлителей стекломассы применяют сульфаты натрия и аммония, хлористый натрий и аммоний, селитру.

       Обесцвечиватели могут оказывать как физическое действие на стекольную массу — создавать дополнительную окраску стекла примесью, так и химическое — переводить окрашивающую примесь в бесцветную форму. Обесцвечивателями физического действия являются элементарный селен и его соединения, оксиды никеля, марганца, кобальта. В качестве химических обесцвечивателей применяют сильные окислители: мышьяковистый ангидрид, двуоксид церия, селитру, сульфат натрия.

       Глушители — вещества, способствующие получению  непрозрачного стекла. Наиболее распространенными  и эффективными глушителями являются соединения фтора и фосфора, в частности 'криолит (3NaF AIF₃), кремнефтористый натрий, фтористый кальций, фосфорнокислый натрий.

       Красители — вещества, окрашивающие стекла в  различные цвета. Красители могут  быть молекулярными, полностью растворяющимися в стекломассе, и коллоидными, равномерно распределяющимися в ней в виде коллоидных (тонкодисперсных) частичек. К первым относятся соединения кобальта (синий цвет), хрома (зеленый), марганца (фиолетовый), урана (желтый), железа (коричневые и сине- зеленые тона), а ко вторым — золото (рубиновый), серебро (золотисто- желтый), селен (розовый) и др.

       Основные  требования к качеству всех сырьевых материалов, применяемых в производстве стекла,— их химическая однородность, постоянство химического и гранулометрического состава, содержание красящих примесей. От химической однородности и химического состава сырьевых материалов непосредственно зависит степень химической однородности стекломассы— один из решающих факторов получения стеклоизделий высокого качества.

       7