Технология производства светотеплозащитного термически полированного листового стекла на основе нестандартных песков месторождений Саратовской области

Рыночная экономика требует дальнейшего развития и совершенствования новых видов изделий из стекла. Широкий спектр областей применения окрашенного в массе стекла с селективным светопропусканием потребовал существенной доработки технологии получения стекла с заданными светотехническими характеристиками.

Свойства стеклоизделнй находятся в прямой зависимости от однородности стекломассы, которую определяют в основном применяемые сырьевые материалы, способы их обработки и подготовки шихты.

Качество сырьевых материалов и состояние сырьевой базы определяют затраты на транспортировку, расходы топливно-энергетических и трудовых ресурсов.

Основным сырьевым материалом для получения листового флоат-стекла является кварцевый песок. Природные кварцевые пески в большинстве месторождений, б том числе в Саратовской области, не являются в физико-химическом смысле однородными, причем примеси присутствуют как в виде отдельных частиц, так и в виде пленок на поверхности кварцевого зерна и могут входить в структуру цепочечных силикатов.

Такие пески не удовлетворяют требованиям стандартов на стекольное сырье, как по общему содержанию оксидов, так и по стабильности химического состава.

Наличие в сырье красящих компонентов сернистых соединений, оксидов железа и титанаих соотношение в готовом стекле является наиболее важным для процесса формирования его окраски и светотеплозащигных свойств.

В отечественной и зарубежной практике стеклоделия опыт производства светотеплозащнгного качественного флоат-стекла с использованием высокожелезистых песков с нестабильным содержанием оксидов кремния, алюминия и железа отсутствует.

В связи с этим, разработка научных основ и технологий получения све-тотеплозащнтного стекла с использованием местных недефицитных нестандартных материалов является актуальной задачей.

Данная работа выполнена в соответствии с комплексной программой «Расширение производства новых эффективных материалов и внедрение энергосберегающих технологий в строительстве на 1998;2001 годы» (постановление губернатора саратовской области № 346 от 02.06.1998 г.).

Целью работы является разработка технологии производства светотеп-лозанщтного термически полированного листового стекла на основе нестандартных песков месторождений Саратовской области.

Поставленная цель определила следующие основные задачи:

• анализ информационно-справочного материала по месторождениям Саратовской области с проведением оценки пригодности сырья для промышленного производств, а стекла на флоатлинии ОАО «СИС»;

• изучение геологических особенностей Александровского месторождения с определением физико-химических характеристик песка;

• исследование и выявление факторов, влияющих на окраску стекла, полученного на песках Александровского месторождения;

• определение оптимального базового состава окрашенного в массе стекла;

• разработка и экспериментальная проверка методики расчета количества красящих добавок в шихту;

• разработка методики идентификации стекол по цветовым характеристикам и светопропуеканшо;

• разработка технологии производства светотеплозащнтного термически полированного листового стекла на основе нестандартных песков месторождений Саратовской области;

• осуществление ошпно-промыпшенного внедрения с выработкой на действующей линии стекла различных цветов.

Научная новизна работы;

1. Установлена принципиальная возможность получения светотепло-защитного стекла, окрашенного в массе, на основе местных нестандартных для стекольной промышленности песков с высоким и нестабильным содержанием основных оксидов и красящих компонентов;

2. Установлена функциональная зависимость светопропускания свето-•теплозащитных стекол в видимой и йК-области спектра от содержания в песках оксидов железа и вводимых в шихту красящих добавок. На основании установленных закономерностей впервые разработаны научные основы управления оптическими и цветовыми свойствами светотеплозащитных стекол. Выведены уравнения регрессии, позволяющие прогнозировать спектральные характеристики и цвет стекла;

3. Выявлена нелинейность зависимости пропускания бронзового стекла в видимой области от исходных параметров содержания оксидов железа, селена и кобальта;

4. Разработана методика идентификации и стабильного воспроизведения цвета и светотехнических характеристик стекла по спектрофото-метрическим данным исследования эталонных образцов;

5. На основе современных методов анализа изучено влияние некондиционных песков на варочные и выработочные свойства светотеплозащитных стекол и скорректирован основной состав стекла для высокопроизводительных флоах-линий.

Практическая ценность работы:

Разработаны основные принципы усовершенствования технологии производства светотеплозащитных стекол различной окраски, на основе местных песков, предусматривающие направленную корректировку состава различными добавками.

Разработанные эффективные методы позволяют прогнозировать изменение светотехнических характеристик флоат-стежла в зависимости от исходных сырьевых материалов. Определены наиболее рациональные составы, позволяющие получить оптимальные варочные и выработочные свойства стекломассы при использовании нестабильного сырья.

Применение разработанной технологии с использованием нестандартных материалов позволяет осуществлять быстрый переход производства стекла одного цвета на другой при значительном сокращении времени операции.

Разработанные методики и система разделения по тонам позволяют исключить выпуск переходного стекла и рассчитать обьем и ассортимент продукции во время перехода в соответствии с техническими условиями. Апробация работы:

Материалы работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях Саратовского государственного технического Университета (1999;2000 гг.) и Саратовского института стекла (1985;2000 гг.) г. Сарагов, а также на 4-м заседании «Клуба лнстовнков и потребителей листового стекла СНГ», Саратов, 1998 г, на международной конференции «Стеклотара 21» г. Гусь-Хрустальный 2000 г. Публикации:

По теме диссертации опубликовано б печатных работ, подано 2 заявки на изобретения, внедрено 1 рацпредложение.

Одщмг выводы:

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения термически полированного светотеплозащитного стекла на основе нестандартного местного сырья.

2. Высокоинформативными физическими, химическими и статистическими методами анализа проведены комплексные исследования состава и свойств сырья и стекол и оценены цветообразующие свойства примесей песка.

3. На основании проведенных исследований составлено уравнение регрессии, определяющее зависимость светотеплозащитных свойств окрашенных в массе стекол от количества и соотношения красителей: ГеО, РезОз, Бе, Со.

4. Установлено, что в ИК-обласш спектра основное влияние на величину пропускания стекла оказывают РеО и Ее2Оз0бщ, а в видимой области спектра-не абсолютные значения содержания, а их соотношение с Бе и Со.

5. Впервые разработана и внедрена программа расчета светопропуска-ния светотеплозащитного стекла в видимой и ПК-области спектра в зависимости от количества металлических красителей.

6. Доказана принципиальная возможность корректировки рецепта шихты при нестабильном химическом составе сырья.

7. Разработана и внедрена циклограмма приготовления шихты с использованием нестандартного сырья на линии шихтоприготовления ОАО «СИС».

8. Определена возможность идентификации цвета стекла методом спектрального анализа стекла по спектральным кривым пропускания в видимой области спектра, что позволяет строго выдерживать заданный цвет стекла.

9. Подобран и внедрен в производство оптимальный состав светотепло-ззщитного стекла при использовании песков Александровского месторожденияСаратовской области.

10. На новые виды стекла разработана и утверждена нормативно-техническая документация:

Стекло листовое светотеплозащитное серое — технические условия.

ТУ 21−5 524 989−193−98 Стекло листовое светотеплозащитное лазурное — технические условия ТУ 21−5 524 989−192−98.

11. По разработанной технологии производства светотеплозапдатных стекол на основе местного сырья на линии ЭПКС-4000 выпущены промышленные партии стекол различных цветов: серое — 115 300 м", «Лазурь» -231 300 м2 и «ТЮЗ» — 10 000 м².

12. Экономический эффект от использования Александровского песка в производстве светотеплозащишого стекла на линии ЭПКС-4000 составит 3 млн. 740 тыс. руб. в год (Приложение 1).