способ получения сырьевого концентрата для производства стекла

Формула изобретения

Способ получения сырьевого концентрата для производства стекла, включающий перемешивание сырьевых компонентов, увлажнение с последующим компактированием на валковом прессе, отличающийся тем, что используют тонкодисперсный природный маршаллит, который предварительно просеивают через сито с размером ячейки 0,3 мм с последующим измельчением крупной фракции на дезинтеграторе до полного прохождения через сито, перемешивают маршаллит в количестве 70-80 мас.%, воду в количестве 6-7 мас.% и соду в количестве 20-30 мас.% в течение 1-2 мин, концентрат компактируют на валковом прессе в крупку размером менее 0,5 мм при давлении 10-15 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к сырьевым материалам, используемым при производстве стекла.

Качество стекла во многом зависит от качества сырьевых материалов и способа подготовки стекольной шихты. Основным компонентом стекольной шихты является кремнеземсодержащий материал, посредством которого в состав стекла вводят оксид кремния. Для этого используют различные природные виды кремнезема: кварцевые пески, песчаники, кварциты, а также горный хрусталь и жильный кварц. Однако дефицит традиционных кремнеземсодержащих материалов и высокие транспортные расходы на его доставку обусловливают поиск новых сырьевых материалов и способов их подготовки.

Известен сырьевой концентрат и способ его приготовления, который получают смешиванием кремнезема с гидроксидами калия и натрия, сушкой и термообработкой до получения порошка при 573-620°С (патент RU 2197440, кл. С03С 1/02, 2003). Недостатками изобретения являются высокие энергозатраты, связанные с наличием дополнительных операций сушки и термообработки в процессе получения указанного концентрата, а также применение гидроксидов калия и натрия, являющихся агрессивными реагентами.

Наиболее близким к изобретению является способ (взятый за прототип) получения сырьевого концентрата для производства стекла, включающий дозирование, перемешивание сырьевых компонентов, увлажнение и компактирование на валковом прессе. В состав концентрата вводят побочные продукты обогащения циркон-ильменитовых руд, природную соду и каолин (патент RU 2244691, кл. С03В 1/02, 2005). Недостатком способа получения указанного концентрата является введение в его состав дополнительного компонента, а именно каолина в количестве 15-20 мас.%, с целью пластификации смеси, подаваемой на валковый пресс для компактирования.

Технической задачей изобретения является расширение сырьевой базы стекольной промышленности и повышение однородности и химической активности шихты.

Поставленная задача достигается способом получения сырьевого концентрата для производства стекла на основе природного тонкодисперсного кремнеземсодержащего сырья, а именно маршаллита, путем компактирования на валковом прессе.

Для получения сырьевого концентрата по данному изобретению используется природный маршаллит, имеющий минимальный линейный размер 0,1 мм и менее, максимальный линейный размер 0,63 мм. Присутствующий в маршаллите каолинит, по данным рентгенофазового анализа, в количестве 2-3% является пластифицирующей добавкой в шихте и глиноземсодержащим компонентом шихты. Способ получения концентрата включает предварительную подготовку маршаллита: природный маршаллит просеивается через сито с размером ячейки 0,3 мм, с последующим измельчением крупной фракции на дезинтеграторе, до полного прохождения через данное сито, полученные фракции перемешиваются с целью их усреднения. Подготовленный маршаллит в количестве 70-80 мас.% увлажняется водой в количестве 6-7 мас.%, перемешивается с содой в количестве 20-30 мас.% в течение 1-2 минут и компактируется на валковом прессе в крупку размером не более 0,5 мм при давлении 10-15 МПа. Прочность крупки составляет 1,6-1,8 МПа, плотность 2200-2300 кг/м³. Тонкодисперсность маршаллита и наличие глинистой фракции в виде каолинита обеспечивают пластичность шихты на стадии компактирования, механическую прочность и высокую плотность готовой крупки (для сравнения: прочность крупки 1,2-1,6 МПа, плотность 2130 кг/м³ по способу-прототипу).

Введение сырьевого концентрата в состав промышленных стекольных шихт в виде крупки позволяет обеспечить химическую однородность шихт на стадии их подготовки (отклонение в содержании Na ₂СО₃ составляет ±0,5%).

Сырьевой концентрат из смеси тонкодисперсных маршаллита и соды в указанном соотношении позволяет частично или полностью заменить традиционные кремнезем и глиноземсодержащие сырьевые материалы в составе различных стекольных шихт с корректировкой их рецепта.

Пример 1. Природный маршаллит просеивается через сито с размером ячейки 0,3 мм, с последующим измельчением крупной фракции на дезинтеграторе до полного прохождения через указанное сито и перемешиванием полученных фракций с целью их усреднения. Сырьевые материалы, входящие в состав концентрата: подготовленный маршаллит и сода в соотношении 70:30 соответственно подаются в смеситель в следующей очередности: маршаллит, вода в количестве 6 мас.%, сода. Смесь перемешивают в течение 1 минуты и подают в бункер-накопитель валкового пресса со скоростью вращения валков 22 об/мин. Зазор между валками в зоне прессования составляет 0,5 мм, давление 10 МПа. Готовый продукт представляет крупку размером не более 0,5 мм. Прочность крупки составляет 1,6 МПа, плотность - 2200 кг/м³.

Полученный концентрат вводили в состав шихты для производства тарного стекла. Корректировку рецепта шихты проводили с учетом 100% замены соды и частичной заменой кварцевого песка.

Промер 2. Природный маршаллит просеивается через сито с размером ячейки 0,3 мм, с последующим измельчением крупной фракции на дезинтеграторе до полного прохождения через указанное сито и перемешиванием полученных фракций с целью их усреднения. Сырьевые материалы, входящие в состав концентрата: подготовленный маршаллит и сода в соотношении 80:20 соответственно подаются в смеситель в следующей очередности: маршаллит, вода в количестве 7 мас.%, сода. Смесь перемешивают в течение 2 минут и подают в бункер-накопитель валкового пресса со скоростью вращения валков 22 об/мин. Зазор между валками в зоне прессования составляет 0,5 мм, давление 15 МПа. Готовый продукт представляет крупку размером не более 0,5 мм. Прочность крупки составляет 1,8 МПа, плотность - 2300 кг/м³.

Полученный концентрат вводили в состав шихты для производства тарного стекла. Корректировку рецепта шихты проводили с учетом 100% замены кварцевого песка и частичной заменой соды.

Предлагаемый способ получения сырьевого концентрата позволяет достичь высокую степень однородности шихты вследствие тонкодисперсности и однородности по гранулометрическому составу сырьевых материалов и повысить химическую активность шихты за счет тесного контакта тугоплавких компонентов шихты (маршаллит, каолинит) с легкоплавкой содой. Время варки сокращается на 15-18% (для сравнения 10-12% по способу-прототипу). Способ не требует введения специальных связующих добавок на стадии компактирования. Компактирование осуществляется при давлении 10-15 МПа и количестве вводимой воды 6-7%.