Технологічна частина

3. Технологічна частина

3.1 Вибір складу скла та характеристика сировини

Склад медичного скла, призначений для механізованого вироблення масових виробів, по вмісту основних компонентів можна вважати стабілізованим.

Основні оксиди, що утворюють скло (при виготовленні світлозахисного медичного скла), містяться в ньому в наступних кількостях, мас. %:

Таблиця 3.1 – Хімічний склад прозорого медичного скла

Сировинні матеріали для введення SiO₂

Кварцовий пісок являється продуктом руйнування гірських порід, складається в основному із зерен кварцу і зазвичай містить різні домішки. Домішки в піску бувають механічні та хімічні. Всі домішки можна розділити на групи: шкідливі (оксиди заліза, хрому, титану, марганцю) і нешкідливі (оксиди алюмінію, кальцію, магнію, калію, натрію та інші). Перші надають склу забарвлення, другі, зазвичай, входять у склад промислових стекол і вимагають врахування їх тільки при розрахунку складу шихти.

Якість пісків для скловаріння оцінюють за їх хімічним і зерновим складами. Головна вимога до пісків – максимальний вміст двооксиду кремнію і мінімальний вміст забарвлюючих домішок.

Для скловаріння використовують піски, які містять не менше 95 % кремнезему і строго регламентовану кількість забарвлюючих домішок.

Серед забарвлюючих домішок найбільше розповсюдженим являється оксид заліза, в тій чи іншій концентрації, що міститься у складі всіх кварцових пісків.

Іони заліза в промислових стеклах містяться в двох- і трьохкомпонентному стані. Концентрація трьохкомпонентного заліза, зазвичай, більша і тільки в умовах відновлюваного середовища знижується при підвищенні концентрації двохкомпонентного заліза. Рівновага між цими ступенями окислення заліза може бути змінена також під впливом температури і складу: підвищення температури і зниження кількості оксидів лужних металів збільшує концентрацію іонів Fe²⁺, додавання окислювачів (з¢єднань марганцю та інших) збільшує відносний вміст іонів заліза Fe³⁺.

Вплив Fe₂O₃ i FeO на забарвлення скла різне: Fe₂O₃ надає склу жовтувато-зелений або жовтий відтінок, FeO – синювато-зелений або синій відтінок. Інтенсивність забарвлення, яку викликає двохвалентне залізо, приблизно в 15 раз сильніше, ніж забарвлення трьохвалентним залізом.

Другою забарвлюючою домішкою, що міститься в багатьох пісках, є двооксид титану. В присутності заліза він забарвлює скло в жовтий колір. Причиною цього вважають утворення залізотитанових компонентів.

Державними стандартами визначені технічні умови на пісок кварцовий, мелений піщаник, кварцит і жильний кварц для скляної промисловості. Передбачено 15 марок піску для різних типів виробів зі скла. В залежності від марки, доля оксиду заліза коливається в межах 0,01 – 0,25 % за масою. Відповідно зі стандартом вміст оксиду заліза для різних виробів складає, % за масою:

оптичне скло ......................................................................не більше 0,01;

кришталь (свинцевий і без свинцевий) ................................0,01 – 0,015;

технічне скло ............................................................................0,03 – 0,07;

віконне скло ..............................................................................0,05 – 0,15;

скловата (пляшки, банки) ........................................................0,05 – 0,25.

Стандартом передбачено, що відхилення у складах окремих партій не повинні перевищувати по SiO₂ – (± 0,15 – ± 0,25 %), по Al₂O₃ – (± 0,05 – ± 0,5%) за масою.

Для виробів високої світло-прозорості (оптичне, кришталеве, сортове та інші стекла) використовують перші чотири марки, для яких вміст важкої фракції (Cr₂O₃, TiO₂, V₂O₃) не перевищує 0,05 % за масою.

Вміст вологи в збагачених пісках не більше 0,5 %, а у незбагачених – 7 % за масою.

Коливання оксиду заліза в складі піску, що перевищують вимоги, передбачені стандартом, приводять до однорідності скломаси, порушенню процесів формування, випалу тощо.

Піски збагачують різними методами в залежності від характеру домішок: промивкою збагачують безплівочні піски, підтиркою – плівочні піски, флотацією – піски, які містять зерна залізистих мінералів, флотовідтиркою – піски з домішками глинистих і полевидних частинок, наявністю залізистої плівки, магнітною обробкою – неглинисті, безсплівочні піски, які містять магнітні домішки, хімічною обробкою – за допомогою кислот, солей.

Збагачення пісків – досить складна операція і, в основному, виконується на збагачувальних фабриках на місцях родовищ пісків.

За нормами ПТЕ (правила технічної експлуатації) пісок на заводах просівають через сито № 08, відсіваючи зерна більше 0,8 мм. Всі дрібні зерна при цьому потрапляють в шихту. Більш придатними для скловаріння являються піски з зерновим складом в межах 0,1 – 0,4 мм.

Стандартом, при збагачені піску, обмежена концентрація крупних і дрібних зерен: кількість зерен більше 0,8 мм повинна бути не більше 0,5 %, а зерен менше 0,1 мм – не більше 5 %.

SiO₂вводимо з кварцовим піском Новоселівського місцезнаходження в Харківській області. Пісок відповідає ДСТУ 22551-77.

Хімічний склад Новоселівського кварцового піску, мас.%: SiO₂ – 98,64; Al₂O₃ – 0,44; Fe₂O₃ – 0,65; в.п.п. – 0,27; важка фракція – 0,54.

Сировинні матеріали для введення B₂O₃

Оксид бору B₂O₃ вводимо у скломасу безпосередньо за допомогою борної кислоти.

У чистому виді борна кислота представляє собою білі кристали. В її склад входять 56,45 % B₂O₃та 43,55 % Н₂O. При нагріванні борна кислота втрачає рідину і переходить у борний андегрид B₂O₃.

Оксид бору у складі скла сприяє зниженню коефіцієнта термічного лінійного розширення (КТЛР) і тенденції кристалізації скла, підвищенню термічної та хімічної стійкості скла і швидкості його провару, поліпшенню освітлення скла.

Борна кислота відповідає ДСТУ 18704-78.

Хімічний склад борної кислоти, мас.%: B₂O₃ – 98,6; в.п.п. – 1,4.

Сировиною для введення оксиду магнію є доломіт. Це джерело магнію працює як стабілізатор для покращання загального опору до фізичних та хімічних пошкоджень. Хімічний склад доломіту, мас. %: СаО – 32; МgO – 19; Fe2O3 – 0.05; волога – 2%

Сировинні матеріали для введення Al₂O₃

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].

Похожие работы

Проект виробництва тарного скла

Скачать

90998

20

11

... 358=41,21 т/на добу Продуктивність печі встановлюють за більшим розрахунковим показником. Кількість печей залежить від загальної кількості працюючих машин і кількості машино ліній в цеху. При виробництві тарного скла приймаємо одну піч продуктивністю 50 т/на добу. Кількість шихти на річну програму становить: Ш= К·(q/100)·Е де К- коефіцієнт, що враховує співвідношення шихти і ...

Технологія виробництва масла бутербродного методом перетворення високожирних вершків

Скачать

73928

13

1

... згідно рецептур. Вершки отримують сепаруванням молока. Вони мають широке застосування. З вершків отримують сметану і вершкове масло. Жирність вершків встановлюються в залежності від способу виробництва масла. При виробництві масла методом перетворення високожирних вершків жирність вершків становить 32–37%. Для виробництва солодковершкового масла також застосовують: – молоко незбиране сухе; –  ...

Сумочка-косметичка: використання технології ручного плетіння гачком та бісером

Скачать

65709

10

9

... С. А., Корнійчук М. О. Основні види рукоділля: теорія та практика застосування. – Наука і освіта, 2007. – 98 с. 4. Братун Д. В. Особливості застосування ручного плетіння гачком// Прикладне мистецтво. – 2007. – № 4. – С. 17-20 5. Васильева И. И. Бисероплетение. Шкатулки. Сумочки: Практическое пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2000. – 64 с., ил. 6. Вяжем крючком, создаём классику. – Х.: Веста: Изд. ...

Розробка і стандартизація складу та промислової технології одержання очних крапель антиалергічної дії

Скачать

46317

14

0

... О.Г. Фетісова, Л.М. Андрюкова. // Міжнародний медико-фармацевтичний конгрес “Ліки та життя”. Київ, 6-9 лютого 2007 р. – Київ, 2007. – С. 114. Фетісова О.Г. Розробка і стандартизація складу та промислової технології одержання очних крапель антиалергічної дії – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.03 – стандартизація та організац ...