ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ ШИХТНЫХ ЦЕХОВ И СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ

В настоящее время на стекольных заводах продол­жают работать составные цехи, построенные 20—30 лет назад. Кроме того, введены в действие современные це­хи с дозировочно-смесительными отделениями, приня­тыми в проектах вновь строящихся и реконструируемых заводов. В составных цехах, построенных по более ран­ним проектам, склады сырья обычно отделены от поме­щений, где сырьевые материалы подготавливают, хра­нят в готовом виде, отвешивают и готовят из них ших­ту. На ряде заводов имеются также отделения для обо­гащения песков.

Подготовленные сырьевые материалы из расходных бункеров с помощью конвейера или шнеков в комплекте с элеваторами передаются в весовое отделение и рас­пределяются по различным отсекам одного общего сек­ционного бункера либо по отдельным бункерам, уста­новленным в линию. Под бункерами располагают весы. Под секционным бункером находятся одни общие бун­керные весы, над которыми выведены все течки отдель­ных секций; материалы поочередно по рецепту отвеши­вают в чашу (бункер) весов. По окончании отвешивания открывают нижний затвор бункера и высыпают мате­риалы в смеситель, установленный под весами. В оте­чественных составных цехах дозируют и отвешивают материалы из секционного бункера вручную или с по­мощью дистанционного управления.

Если расходные сырьевые бункера расположены ли­нейно, для отвешивания материалов пользуются общи­ми для всех материалов весами на тележке, перемеща­ющейся под бункерами, либо индивидуальными весами, смонтированными под каждым бункером. Наименьших ошибок при дозировании и отвешивании материалов можно добиться при линейном расположении весов под каждым бункером и общим сборном конвейере. Такие линии комплектуют наиболее современными автоматиче­скими весами, подобранными по грузоподъемности к ве­личине отвеса каждого отдельного материала; такой подбор невозможен в случае пользования общими веса­ми — стационарными или передвижными.

В составных цехах, построенных по старым проек­там, материалы, вводимые в шихту в малых количествах (сульфат натрия, уголь и др.), нередко хранят в ларях, их отвешивают вручную на десятичных весах и высыпа­ют на сборный конвейер или непосредственно в смеси­тель, поверх остальных материалов.

Современные составные цехи скомпонованы из опи­санного ранее механизированного склада сырьевых ма­териалов и дозировочно-смесительного отделения, где отвешивают компоненты и смешивают их в шихту. Про­цесс в этих отделениях частично или полностью автома­тизирован. Когда стекольные заводы переведут на снаб­жение сырьем, подготовленным на централизованных фабриках, подготовка материалов на механизированных складах прекратится, и составные цехи превратятся в дозировочно-смесительные цехи с автоматизированным технологическим процессом.

Дозировочно-смесительные отделения, а также цехи

Имеют в зависимости от производительности две или более поточные авто­матические линии, состоя­щие из линейно-располо­женных расходных бун­керов с индивидуальными автоматическими весами, сборного конвейера, сме­сителя периодического действия и транспортного оборудования для пере­возки готовой шихты к стекловаренным печам. Схема такого цеха пока­зана на рис. 5.1. Хранение сырьевых материалов пре­дусмотрено здесь в сило - сах. В цехе имеются две автоматические дозиро­вочно-смесительные ли­нии. Для песка предус­мотрены два первых рас­ходных бункера с распо­ложенным над ними ситом-бурат для контрольного про­сева.

Автоматические весы типа ДВСТ Киевского завода весового оборудования отвешивают материалы шихты с точностью 0,2—0,3 % по массе. Более точные (до 0,1 %) весы типа «Транспорта» (ЧССР) установлены на некоторых стекольных заводах страны.

Материалы Дозируются на весы из бункеров с по-' мощью питателей, отвешиваются, высыпаются на сбор­ный конвейер, поступают в смесители и смешиваются автоматически. Показания весовых головок вынесены на пульт управления весами, что позволяет контролиро­вать последовательность и время быстрого и медленно­го дозирования материалов, а также конец отвешива­ния и опорожнения весов. Продолжительность отвеши­вания материалов 3—3,5 мин, их высыпания на конвей­ер 1,5—4 мин. Песок обычно дозируют первым, после­довательность подачи остальных материалов определя­ется на каждом заводе индивидуально.

Каждая дозировочно-смесительная линия должна иметь два смесителя (один резервный). Стекольную

Шихту смешивают в смесителях периодического дейст­вия: тарельчатых типа «Эйрих» или модернизирован­ных С-951 (рис. 5.2), в конусных бетономешалках С-230А или в барабанных смесителях, выпускаемых ПНР (МВ-2100).

В тарельчатые смесители (включая С-951) воду для увлажнения подают одновременно с загрузкой матери­алов, поэтому цикл смешивания шихты в них короче, чем в бетономешалках и барабанном смесителе.

В последнее время за рубежом широко применяют скоростные турбинные смесители. Их лопастям придается различная форма в зависимости от гранулометрии компонентов шихты. Скорость враще­ния лопастей до 3,5 м/с; время смешивания менее 1 мин; вмести­мость смесителей 150—6000 л.

После смесителей шихта поступает в промежуточ­ные бункера хранения, обычно вмещающие 4—6-часо­вой запас. Их размещают в отапливаемом помещении, а чтобы не снижалась температура шихты, их держат постоянно заполненными, так как при ссыпании шихты в пустой бункер она расслаивается. Из бункеров запаса шихту перевозят к расходным бункерам стекловарен­ных печей ленточными конвейерами или контейнерами - кюбелями. Может быть и другая схема подачи шихты. По этой схеме шихту из смесителей высыпают прямо в контейнеры; их подают на загрузочную площадку и оставляют там до подачи шихты в загрузочные бунке­ра печи. При такой схеме облегчается контроль каче­ства шихты, сохраняется необходимая ее температура и уменьшается опасность расслоения.

Производительность одной автоматической линии дозировочно-смесительного отделения — 500—600 т шихты в сутки.

В производстве листового и полированного стекла в нашей стране начали переводить составные цехи на автоматическую систе­му управления (АСУ) технологическим процессом приготовления стекольной шихты. По одной из принятых схем АСУ включает не­сколько подсистем. Одна из них автоматически управляет транспор­тировкой подготовленных материалов в бункера дозировочного отде­ления. Другая подсистема автоматически по заданной программе управляет дозированием компонентов, их передачей в смесители, увлажнением и смешиванием шихты, ее передачей в бункера запаса.

Информацию о ходе процесса дает третья, информационная под­система. Передача информации состоит из световых сигналов о со­стоянии и работе механизмов и весов, из аналоговых сигналов о ве­се компонентов, передаваемых в смеситель, а также из цифровой и графической регистрации отвесов материалов шихты, ее химическо­го состава и времени приготовления.

На основе поступившей информации управляющая электронно - вычислительная машина четвертой (вычислительной) подсистемы

Рассчитывает химический состав каждого отвеса шихты, отклонения содержания компонентов в шихте от заданного и при недопустимых отклонениях дает команду на запрещение отвешивания. В АСУ на другом заводе предусмотрена возможность автоматического пересче­та состава шихты и изменения задания весам в зависимости от хи­мического состава сырьевых материалов. В АСУ входят централи­зованные пульты управления работой цехов с информационными щитами, аварийной сигнализацией и кнопками дистанционного управ­ления программой дозирования и работой механизмов и линий.

Наряду с совершенствованием технологических схем и оборудования шихтных цехов и переходом на автома­тическое управление их работой внедряются в произ­водство новые методы приготовления шихты. В связи с высокой интенсивностью подготовки стекломассы в со­временных стекловаренных печах время нахождения стекломассы в печах сокращается. Чтобы получить в этих условиях высокое качество изделий, шихта долж­на быть особенно однородной и постоянного состава во времени. Новые методы шихтования должны обеспе­чить высокое качество шихты. Кроме того, они имеют цель увеличить скорость провара шихты без повыше­ния температуры печи, устранить распыление шихты при загрузке в печь, улучшить однородность стекло­массы и предотвратить быстрое разрушение огнеупор­ной кладки печи. К новым методам приготовления шихты относятся: методы получения уплотненной ших­ты и химические методы шихтования.

При переработке сыпучей шихты на уплотненный материал в виде брикетов, гранул или таблеток ее теплопроводность и скорость прогрева в печи возрастают; при этом ускоряется образование стек­ломассы и компенсируются затраты на уплотнение. Наибольшее распространение в последние годы получило гранулирование шихты. Промышленные установки для гранулирования эксплуатируют в Японии, США, ФРГ; они начинают работать и в нашей стране.

Этот процесс состоит в том, что влажная шихта, перекатываясь по вращающейся поверхности, образует за счет сил сцепления мо­лекул воды комочки (окатыши), которые в результате налипания на них сыпучей шихты постепенно увеличиваются и уплотняются. Гра­нулирование облегчается и ускоряется при увлажнении шихты подо­гретым раствором NaOH, причем температура шихты должна быть выше 35°С, влажность ее— 10—12 %.

Шихту гранулируют в тарельчатых или барабанных гранулято­рах с наклоном к горизонту 45—50°, вращающихся со скоростью 18—24 мин-1. В зарубежных установках предпочтение отдают та­рельчатым грануляторам с меньшей площадью, чем барабанные, выдающим гранулы размера 5—15 мм. Гранулы по мере готовно­сти перекатываются поверх бортов тарели. В состав линии гранули­рования входят смеситель (дезинтегратор), гранулятор и сушилка для гранул, дозаторы для раствора NaOH и воды, транспортные и обеспыливающие устройства и бункера для сухих гранул (рис. 5.3).

Прочность гранул после сушки составляет порядка 20 кг на одну
гранулу. Суточная производитель­ность линии с тарельчатым грану­лятором диаметром 5,5 м и су­шильным конвейером с полезной площадью 10 м2 составляет 250 т гранул.

Новый метод непрерывного уплотнения шихты заключается в том, что слой шихты влажностью доЗ—10% по массе, переносимый конвейером, пропускают между вальцами, спрессовывающими ших­ту в виде таблеток, которые из - под вальцов поступают непосред­ственно в загрузочное устройство стекловаренной печи. Производи­тельность прессующей установки может составить до 80 т/ч при плотности таблеток шнхты 2500— 2600 кг/м3.

Химические методы приготов­ления шихты имеют целью полу­чить смесь готовых гидросиликатов, содержащих алюминии, щелоч­ные и щелочноземельные металлы, с аморфным, коллоидально-дис­персным SiCb. Такая смесь может быть однородной и химически ак­тивной, она требует для провара более низкую температуру, чем обычная шихта. Для ее получения используют аморфные кремнезем- содержащие материалы, которые подвергают гидротермальной обра­ботке в реакторах раствором Na2C03 или NaOH, с добавлением обожженного доломита или обожженного известняка. Готовую смесь обезвоживают и гранулируют.