Автоматизация процессов производства стекла

Лекция № 35

 

Раздел III

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА

 

Глава 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ

 

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

План

 

1 Общие сведения

2 Система автоматизированного управления поточно-транспортными линиями (САУ ПТЛ)

 

Общие сведения

 

Сырьевые материалы производства стекла разделяют на главные, с помощью которых в стекломассу вводят кислотные, щелочные и щелочноземельные окислы, и вспомогательные — осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители и ускорители процесса варки.

К главным материалам, прежде всего, относится кварцевый песок (двуокись кремния SiCb). Исходными материалами для введения в шихту борного ангидрида (В₂0₃) являются борная кислота и бура. Борные соединения применяют для производства термически стойких и специальных стекол. С помощью природного глинозема вводится окись алюминия (Аl₂О₃). Глинозем снижает коэффициент расширения стекла, повышает его химическую стойкость, улучшает механическую твердость, прочность и однородность стекла.

Окись натрия вводят в состав шихты в виде сульфата и соды (Na₂S0₄ и Na₂СОз). Содержание окиси натрия в стекле влияет на скорость стекловарения, осветление стекломассы, снижает термическую устойчивость стекла и повышает коэффициент расширения.

Окись калия (К₂О) вводят в состав шихты с помощью поташа и селитры. Стекло, содержащее поташ, характеризуется большей вязкостью, чем содовое.

Для улучшения процессов плавки и уменьшения вязкости применяют соду вместе с поташом. Окись калия уменьшает склонность к кристаллизации и улучшает оттенок стекла.

Окись кальция (СаО) вводят в шихту в виде известняка и мела. Являясь одной из главных составных частей стекла, окись кальция облегчает процесс варки и осветления, а также придает стеклу химическую устойчивость.

Исходными материалами для введения в шихту окиси магния (MgO) являются доломит и магнезит. Окись магния повышает химическую устойчивость, механическую прочность стекла, снижает склонность его к кристаллизации.

Для создания оптических и других специальных стекол в состав шихты вводят окись бария (ВаО), окись цинка (ZnO), окись свинца (РbО), окись бериллия (ВеО), окись германия (Ge0₂), двуокись титана, циркония и другие окислы.

В качестве осветлителей, способствующих при высоких температурах освобождению стекломассы от крупных и мелких пузырей, применяют сульфат натрия, хлористый натрий, селитру и другие материалы. Для обесцвечивания, повышения прозрачности стекла используют трехокись мышьяка, селитру и другие материалы.

Для глушения, т.е. придания стеклу прозрачности, применяют фтористые соединения, соединения олова, мышьяка, тальк и цирконий.

Для окраски стекол в разнообразные цвета в шихту вводят красители. Цветные стекла варят как в окислительных, так и в восстановительных условиях, которые достигаются регулированием характера пламени и добавлением в шихту окислителей (например, натриевой и калиевой селитры) и восстановителей (углерода).

Процессы подготовки сырьевых материалов и их смешивания в однородную шихту являются одними из ответственных технологических этапов производства листового стекла и стеклоизделий. Нарушения гранулометрического состава компонентов, влажности шихты, химического состава сырьевых материалов, содержания газов в компонентах шихты, процесса смешивания компонентов, точности взвешивания их являются причиной появления пороков в стекле, увеличения боя, снижения выпуска  годной продукции и производительности труда.

Кроме того, к факторам, влияющим на процесс приготовления шихты, относятся протяженность транспортных линий и вибрация материалов в процессе транспортировки. Эти факторы способствуют расслоению шихты, что снижает ее однородность.

Задачи автоматизации технологических процессов приготовления шихты вытекают из перечисленных факторов, влияющих на ход технологического процесса, и в основном складываются из контроля химического состава компонентов шихты и ее влажности, автоматизации и дистанционного управления транспортно-технологическими линиями обработки шихтовых компонентов (песка, известняка, доломита, соды, сульфата и других компонентов) и технологическими линиями смешивания шихты в соответствии с заданной производительностью и маркой стекла.

 

Литература

 

1 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 287 - 292]

 

Лекция № 36

 

Общие сведения

 

Как было уже отмечено, одним из условий нормальной работы стекловаренных печей является высокая степень однородности смешивания и химического состава шихты. Для выполнения этого условия шихта должна приготавливаться из высококачественного сырья с постоянным содержанием окислов в сырьевых материалах, достаточно точно дозироваться, компоненты должны тщательно смешиваться. Так как содержание окислов в сырьевых материалах является случайным процессом, то критерием системы стабилизации можно считать минимум среднеквадратичной ошибки. Поскольку химический состав, качество дозирования и смешивания независимы, то общая ошибка подсистемы дозирования.

σ²_общ = σ²_окис + σ²_доз + σ²_смеш.

 

Таким образом, минимизация может быть осуществлена весовым дозатором.

Точность взвешивания подготовленного сырья и его тщательное смешивание обеспечивают получение однородной стекломассы с минимальными отклонениями по химическому составу. Стабилизация процесса дозирования дает возможность получить из однородной шихты не только высококачественное стекло, но и сэкономить топливо, затрачиваемое на процесс стекловарения, и увеличить съем стекломассы до 20 %.

Применяемые до настоящего времени устройства управления выгрузкой и смешиванием имели ряд существенных недостатков, а именно:

— выгрузка компонентов стекольной шихты на ленту транспортера производилась одновременно;

— из-за различия времени выгрузки компонентов на ленте транспортера получались неравномерные слои материалов, что требовало дополнительных затрат времени на смешивание, и др.

С целью повышения однородности шихты и увеличения производительности дозировочно-смесительных линий в настоящее время применяют метод выгрузки компонентов из порционных дозаторов, позволяющий создавать на ленте транспортера предварительное смешивание, достигаемое тем, что компоненты из дозаторов выгружаются за одно и то же время, причем начало выгрузки компонентов из дозаторов согласовано с движением ленты транспортера.

 

Литература

 

1 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 292 - 295]

Лекция № 37

 

Литература

 

1 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 295 - 300]

 

Лекция № 35

 

Раздел III

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА