Додавання Al2O3 в певних кількостях у склад скла сприяє зниженню КТР скла, підвищує механічну та термічну стійкість, поліпшує кристалізаційні властивості. Al2O3 вводять у склад скла за допомогою технічного оксиду алюмінію, гідроксиду алюмінію, польових шпатів, каолінів та інших. Крім того можна застосовувати відходи гірничо-збагачувальних фабрик, польовошпатового та нефелінового концентрату. Для введення Al2O3 також використовують пегматити.
Пегматити являються собою природну суміш польових шпатів та оксиду кремнію. Вміст оксиду алюмінію може досягати 20 – 22 %. У вигляді супутніх домішок у пегматитах зустрічаються оксиди заліза, лужноземельних матеріалів, титану. На відміну від польових шпатів, в пегматитах оксиди заліза містяться у вигляді крупнокристалічних включень, і легше піддаються відділенню основної породи.
Al2O3 вводимо каоліном, що відповідає ДСТУ 196090 – 89. Каолін має наступний хімічний склад, мас. %: Al2O3 – 36,7; Fe2O3 – 0,52; СаО – 1,18; SiO2 – 46,35; в.п.п. – 14,74; волога – 0,51.
Норми на кількість заліза у склі.
Нормами допускається наступна кількість окису заліза у склі, мас. %:
оптичне та кришталь....................................................................0,012;
поліроване.............................................................................0,05;
аптекарське, хімічне та медичне..........................................0,2;
листове віконне......................................................................0,1;
сортове посудне..................................................................0,025;
пляшкове напівбіле..................................................................0,3;
пляшкове темно-зелене........................ ..не нормується.
Сировинні матеріали для введення Na2O
Na2O вводимо содою Na2CO3. Сода буває кристалічною Na2CO3×10Н2О і безводною Na2CO3. У скловарінні використовують головним чином безводну соду, яка містить 58,5 % Na2O і 41,5 % CO2. Крім того, соду розділяють на штучну, природну, легку і важку. Природну соду добувають із содових озер. Використовується вона рідко, тому що містить до 15 – 20 % забруднюючих домішок: сульфату натрію, хлористого натрію тощо.
В промисловості використовують переважно штучну легку соду (щільність 0,7 – 0,8 г/см3) у вигляді порошку білого кольору, гігроскопічного, розчинного у воді. Вважають, що утворені при зволоженні шихти гідрати карбонату натрію сприяють розшаруванню шихти тим краще, чим більш тонко дисперсною являється сода.
Na2CO3 добре розчиняється у воді і при цьому виділяє тепло в результаті утворення гідратів соди, що містить від 1,5 до 10 молекул Н2О. Згідно нормативних документів вміст Na2CO3 в прожареній соді повинен бути не менше 99 %, залишковий вміст хлоридів не більше 0,8 %, Fe2O3. Na2CO3 плавиться при температурі 852 0С без розкладу. Сода постачається з заводів Донецької та Луганської областей.
Хімічний склад соди Na2CO3, мас. %: Na2O – 58,5; в.п.п. – 41,5.
Сировинні матеріали для введення К2О
Основним матеріалом для введення в скломасу оксиду калію є поташ К2СО3.
Поташ – штучний зернистий білий порошок, легко розчиняється у воді, гігроскопічний (легко поглинає вологу з повітря), комкується. Згідно нормативних документів безводний поташ повинен вміщувати не менш 98 % К2СО3. Розрізняють поташ кристалічний К2СО3×2Н2О і кальцинований К2СО3. В скляному виробництві використовують переважно кальцинований поташ.
Одержують поташ з мінералів, що містять з¢єднання калію із попелу рослин (соняшника). Зберігати його слід в щільно закритих ємностях, в сухому приміщенні.
Питома маса поташу К2СО3 – 29 г/см3, температура плавлення 881 0С. В процесі варки скла він розкладається на К2О і СО2.
Найчистіший поташ одержують із солі KHCO3×MgCO3, яку отримують в результаті дії СО2 на розчин KCl і вуглемагневу сіль.
Оксид калію К2О, ведений в скло, блиск і прозорість, зменшує нахил до кристалізації. Поташ відповідає ДСТУ 10690-73.
Хімічний склад поташу К2СО3, мас. %: К2О – 68,2; в.п.п. – 31,8.
Сировинні матеріали для введення СаО
Оксид кальцію СаО вводимо у склад шихти з вуглекислим кальцієм (карбонат кальцію) СаСО3, що використовується у вигляді вапняку, крейди і рідко мармуру; вміщує 56,08 % СаО та 43,92 % СО2.
Вапняки являють собою усадочну гірську породу білого кольору або забарвлену у різні – жовтий, червонуватий та інші – кольори в залежності від кількісного вмісту в них окислів заліза. Зустрічаються вапняки різної чистоти. У вапняках, які застосовуються для варки скла, повинно міститись не менше 53 % оксиду кальцію і не більше 0,2 % окислів заліза.
Крейда являє собою усадочну породу білого кольору, яка складається в основному з найдрібніших аморфних частинок вуглекислого кальцію (≈ 98 %).
Мармур являє собою гірську породу, в якій міститься до 99 – 99,5 % СаСО3. Він відрізняється від вапняку і крейди високим вмістом основної речовини СаСО3, постійністю хімічного складу і незначною кількістю окислів заліза (до 0,015 %).
Оксид кальцію, що являється однією з головних складових частин скла, сприяє полегшенню варки та освітлювання, а також надає склу хімічної стійкості.
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 і не повинен містити забруднюючих домішок. Розмір кусків склобою повинен бути не більше 80 – 100 нм [49].
3.2 Обробка сировинних матеріалів
Підготовка піску
Більшість природних сировинних матеріалів (вапняк, пісок та інші) не можуть бути використані для складання скляної шихти без попередньої підготовки. Тому їх приходиться піддавати спеціальній обробці. Найскладнішій обробці піддається пісок.
Підготовка піску заключається в його збагаченні, сушці, просіюванні. При збагаченні піску виділяються органічні і залізні домішки, пиловидні фракції. Збагачують пісок методами флотовідтирки (видалення забруднюючих домішок) і магнітної сепарації (сушка в сушильних барабанах).
Для рівномірної подачі піску в сушильні барабани, при їх паралельній роботі, використовують дросель з механізмом качання. Барабан, нахилений до горизонту під кутом 4 – 5 є, обертається зі швидкістю 2 – 8 об/хв. Пісок, який поступає через тічку у найвищій точці барабана, при обертанні перемішується і просушується димовими газами. Для кращого перемішування і збільшення шляху руху матеріалів, барабан всередині має лопаті.
Рух матеріалу може бути прямоточним (паралельним рухові гарячого повітря або газу) або протиточним. При сушці піску використовують прямоточні барабани.
Температура сушки піску – (700 – 800) 0С. Температура висушеного піску – (85 – 90) 0С.
При просіюванні (грохочені) з піску видаляють крупні зерна і включення. Використовують вібраційні або барабанні грохоти із сітками, що мають 81 отв./см2 (сітка № 08).
Для транспортування насипних матеріалів використовують ковшові елеватори.
Просіяний пісок зберігають в бункерах, з розрахунку не менше двохдобової потреби. Великі частки відсіяного піску вивозяться у відвал.
Підготовка крейди
Шматки крейди розміром не більш 150х150 мм з приймального бункеру, за допомогою лоткового живильника, подаються на стрічковий конвеєр, а потім у сушильний барабан. Розмір шматків крейди після щокової дробарки не повинен перевищувати 50 мм по найбільшому виміру, температура сушіння – не більше 400 0С. Вологість після сушіння повинна бути не більше 0,5 %, температура вихідних газів – не більше 300 0С. Висушений матеріал із сушильного барабану потрапляє в молоткову дробарку, потім ковшовим елеватором подається у ситоборат з сіткою № 0,09 – 0,36 ГОСТ 3826-82. Після просіювання крейда потрапляє у витратний бункер. Відсіяна направляється на домелювання в молотковій дробарці. Запас крейди в бункері повинен бути не менш двохдобової потреби.
Підготовка кальцинованої соди
З відсіку складу сода в мішках на піддоні тельфером подається до перетирочної машини для подрібнення і просіювання, потім елеватором транспортується у витратний бункер. Запас соди в бункері повинен бути не менше двохдобової потреби.
Підготовка сульфату натрію
Із відсіку складу мішки з сульфатом натрію на піддоні тельфером подаються на просіювання до сита-трясучки з сіткою № 1,1 – 0,28 ГОСТ 3826-82. Мішки розшиваються, сульфат натрію просіюється і збирається в металеві касети, які тельфером подаються на вагову, де зберігаються в ларі в кількості не менше одної змінної потреби. Відсіяний матеріал збирається в кюбель і, по мірі накопичення, тельфером подається в перетирочну машину, після чого збирається в касети і направляється на вагову.
Підготовка поташу
Заключається в розтарюванні за допомогою спеціальної машини УРБ – 1. Поташ зберігається в проміжному бункері. Елеватором транспортується на просіювання і протирання через сита № 1,4 – 1,2 (16 – 32 отв./см2) за допомогою протирочної машини. Після підготовки поташ в касетах подається на вагову для дозування у відповідності із рецептом лабораторії. Зберігається в бункерах, але запас поташу не робиться через те, що він комкується.
Підготовка каоліну
У зв’язку з тим, що завод отримує збагачений каолін, додатковій підготовці він не підлягає. Каолін в паперових мішках із відсіку складу на піддонах тельфером подається на вагову, де розтарюється і дозується у відповідності з рецептом лабораторії.