CC BY
20
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 258 1976
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПЛАСТИФИКАЦИЯ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ
ПЕРЕД ГРАНУЛИРОВАНИЕМ
Л. Г. ЛОТОВА, В. М. ВИТЮГИН
(Представлена научным семинаром кафедры общей химической технологии)
Известно, что в состав стекольных шихт для варки оконного стекла наряду с грубодисперсными, непластичными материалами: песком, доломитом, полевым шпатом и т. д. входят мелкодисперсные активные по отношению к воде компоненты. В увлажненной шихте при гранулировании происходит частичное растворение и диспергирование соды и сульфата натрия и одновременно протекают реакции гидратации этих солей с выделением тепла. В зависимости от количества воды и температуры шихты безводные соли могут переходить в различные кристаллогидрат-ные формы, связывая определенное число молекул воды (одну, семь, десять). (В табл. 1 указаны возможные кристаллогидраты, теплоты образования их и области стабильности [1, 2, 3].)
Теплоты образования и область стабильности кристаллогидратов соды и сульфата натрия
Таблица 1
Кристаллогидраты соды и сульфата -натрия
Область стабильности, ° С
Теплота образования ккал/моль в-ва
Ыа2С03-10Н20 <32 21,80
№2С0з-7Н20 32. . . .35, 37 16,31
№2С0з-Н20 >35—37 3,38
ЫазБОг Ю Н20 <32,4 18,29
Пластичность шихты, а следовательно, и способность ее к грануло-образованию существенно изменяется. Гранулирование стекольных шихт с повышенным содержанием щелочных компонентов общепринятым для дисперсных материалов способом, т. е. с увлажнением непосредственно на грануляторе, как правило, приводит к получению чрезмерно влажных (от 17 до 27%) и недостаточно прочных гранул при одновременном уменьшении производительности грануляторов. Это обусловлено тем, что растворение, диспергирование и кристаллизация, вызывающие пластификацию шихты и протекающие во времени, не успевают завершиться на рабочих поверхностях грануляторов.
В настоящей работе исследовано влияние эффекта пластификации, зависящего от влажности и температуры шихты, на грануляцию ее. В
Таблица 2
Характеристика гранулята, полученного из шихт, приготовленных при различных условиях
с с % Количество влаги, вводимое в шихту 41; ре Д гранулирование м, % Температура шихты при смачивании и пгреме щепии, °С .Темпгратура ши хты в момент грану лоебр., °С Минимальное время грануло-образования, мин. Влажность гранулята, Средняя плотнеегь гранул, гслР Средняя прочность гранул через 3 мин. после образования, кг\с.\г Визуальная характеристика гранулята
1 6 30—33 28 б 18 — 20 1,55 1,4 Гранулы крупные, шеро-
ховатые, осыпаются. Зароды-
ши гранул образуются: толь-
ко на 3-й минуте обкатки.
2 6 37—40 30 5—6 18 1,6 1,5 »
3 8 37—40 32 4 16 — 16,5 1,62 1,5 Гранулы образуются не-
сколько раньше, чем в пре-
дыдущих опытах, но заката-
ны плохо.
4 8 50—55 34 3 15 1,73 1,57 Гранулы средних размеров
(7 — 10 мм).
5 10 37—40 34 4 15,3 1,68 1,54
6 10 50—55 34 2—2,5 14 1,78 1,61 Гранулы глянцевые, хо-
рошо закатанные, преобла-
дают размеры 5 — 8 мм.
7 12 » » 1,5 13,5 1,9 1,62 »
8 14 34 2 14,5 1,87 1,59 »
П р и меча н и е: повышение температуры массы при шихтовке выше 60° С ухудшило результаты гранулирования.
качестве объекта исследования была использована производственная шихта Анжеро-Судженского стеклозавода, состоящая из песка — 54,6%. доломита—16,52%, полевого шпата — 6,52%, соды—16,07%, сульфата натрия — 5,36%, мазута— 0,93%. Дозировка компонентов осуществлялась по общепринятой ;на заводе последовательной схеме: песок, мазут, вода, сода, сульфат натрия, полевой шпат, доломит. Смешивание проводили в течение 4 минут.
При шихтовке варьировалось количество воды и температура, влияющие на процесс образования кристаллогидратов в шихте. Дополнительное количество воды, необходимое для образования гранул, подавалось непосредственно на шихту при гранулировании с помощью форсунки (температура воды —30—35°С).
Температура массы в начальный момент при гранулировании поддерживалась в пределах 32—35°С. Гранулирование осуществлялось на тарельчатом грануляторе лабораторного типа (диаметр тарели—0,3 м, угол наклона — 46°, скорость вращения — 32 об/мин). Для поддержания температурного режима при гранулировании тарель гранулятора перед каждым экспериментом подогревалась до 32—35°С.
Результаты исследований приведены в табл. 2.
Стекольные шихты со значительным содержанием щелочных компонентов (Ма2С0зМа2504) могут успешно гранулироваться при температуре 30—32°С и влажности 13—14%. Наилучшее гранулообразование осуществляется при введении от 70 до 85% всей рабочей влаги в шихту до подачи ее на окомкователь. Повышение температуры до 50—55°С способствует лучшей пластификации шихты, что можно объяснить увеличением степени дисперсности растворимых компонентов за счет образования моногидрата соды. Время, необходимое для образования гранул, при этом значительно сокращается, а качество (плотность, прочность) гранулята улучшается за счет увеличения времени уплотнения пониженной влажности и более прочной структуры кристаллической решетки. Прочность и плотность гранул, полученных из предварительно увлажненных, но выдержанных при более низкой температуре шихт (37—40°), ниже, потому что кристаллические мостики, обеспечивающие структуру гранулы, представлены высшими кристаллогидратами соды и сульфата натрия (7—10-водными).
Практика гранулирования стекольной шихты на промышленной установке Анжеро-Судженского стеклозавода подтвердила данные, полученные в лабораторных условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Я. Г. Дорфман, С. Э. Фриш. Сборник физических констант. Изд-во ОНТИ, 1937, стр. 127.
2. М. И, Пасма ник, Б. А. С а с с-Т и с о в с к и й, Л. М. Якименко. Производство хлора и каустической соды. Справочник, «Химия», 1966, стр. 223—224, 234.
3. Е. Л. К р и ч е в с к а я. Скорость кристаллизации из пересыщенных растворов сульфата натрия. ЖФХ, т. 19, вып. 7—8 (382).
4. Л. Г. Мельниченко. Формовочные свойства стекольных шихт. «Стекло и керамика», 1954, 11, сир. 9.
