Расчёт шихты по заданному составу стекла

Расчет состава шихты основан на химическом анализе применяемых сырьевых материалов и на заданном химическом составе стекла.

При расчете допускаем, что стекло образуется только из окислов, ангидриды же кислот и вода в результате термической диссоциации полностью улетучиваются и что летучесть самих окислов незначительна.

Состав стекла: SiO₂ – 80,1%; Al₂O₃ – 1,5%; В₂O₃ – 12,4%; СаО – 0,5%;

Na₂O – 5%; F – 0,5%.

Таблица 1. Химический состав сырья (в %)

	SiO2	Al2O3	В2O3	CaO	Na2O	F	Fe2O3	MgO
Песок	98	0,39	–	0,2	–	–	0,04	0,04
Мрамор	–	0,22	–	55,4	–	–	0,06	0,08
Бура	–	–	36,65	–	16,2	–	–	–
Каолин	46,5	39,5	–	–	–	–	–	–
Криолит	–	–	–	–	–	4	–	–

1) Расчет состава шихты на 100 вес.ч.стекла:

· Определяем количество песка:

100 вес.ч. песка – 98 вес.ч. SiO₂

 Х вес.ч. песка – 80,1 вес.ч. SiO₂

 Х = 100×80,1/98 = 81,73 вес.ч.

С песком в состав стекла перейдет следующее количество окислов (в вес.ч.):

р_SiO2 = 81,73;

р_Al2O3 = 81,73×0,39/100 = 0,32;

р_CaO = 81,73×0,2/100 = 0,16;

р_Fe2O3 = 81,73×0,04/100 = 0,03;

р_MgO = 81,73×0,04/100 = 0,03;

 

 

· Определяем количество мрамора

100 вес.ч. мрамора – 55,4 вес.ч. CaO

b вес.ч. мрамора – 0,5 вес.ч. CaO

b = 100×0,5/55,4 = 0,9 вес.ч.

· Определяем количество буры

100 вес.ч. буры – 36,65 вес.ч. В₂O₃

c вес.ч. буры – 12,4 вес.ч. В₂O₃

с₁ = 100×12,4/36,65 = 33,8 вес.ч.

 

100 вес.ч. буры – 16,2 вес.ч. Na₂O

c вес.ч. буры – 5 вес.ч. Na₂O

с₂ = 100×5/16,5 = 30,3 вес.ч.

              с = с₁ + с₂ = 33,8 + 30,3 = 64,1

· Определяем количество каолина

100 вес.ч. каолина – 39,5 вес.ч. Al₂O₃

d вес.ч. каолина – 1,5 вес.ч. Al₂O₃

d = 100×1,5/39,5 = 3,8 вес.ч.

· Определяем количество криолита

100 вес.ч. криолита – 4 вес.ч. F

 e вес.ч. криолита – 0,5 вес.ч. F

    e = 100×0,5/4 = 12,5 вес.ч.

 

С мрамором в состав стекла перейдет следующее количество окислов (в вес.ч.):

р_Al2O3 = 0,9 ×0,22/100 = 0,002;

р_MgO = 0,9 ×0,08/100 = 0,0007;

р_Fe2O3 = 0,9 ×0,06/100 = 0,0005.

С каолином в состав стекла перейдет следующее кол-во окислов (в вес.ч.):

Р_SiO2 = 3,8 ×46,5/100 = 1,767.

 

Таблица 2. Расчетный состав шихты.

	Вес.ча-сти	SiO2	Al2O3	B2O3	CaO	Na2O	F	Fe2O3	MgO
Песок	82,27	81,73	0,32	–	0,16	–	–	0,03	0,03
Мрамор	0,903	–	0,002	–	0,9	–	–	0,0005	0,0007
Бура	64,1	–	–	33,8	–	30,3	–	–	–
Каолин	5,567	1,767	3,8	–	–	–	–	–	–
Криолит	12,5	–	–	–	–	–	12,5	–	–
∑	165,34	83,497	4,122	33,8	1,06	30,3	12,5	0,0305	0,0307

 

Таблица 3. Суммарный состав шихты.

Материал	Количество в вес.ч.	Сумма окислов переходящих в стекло
Песок	82,27	81,73
Мрамор	0,903	0,9
Бура	64,1	64,1
Каолин	5,567	3,8
Криолит	12,5	12,5
∑	165,34	163,03*
* Отклонение этих величин от полученных при решении уравнений объясняется двумя причинами: во-первых, привлечением в шихту окислов, содержащихся в загрязненных материалах (Al2O3, Fe2O3, TiO2 и MgO), и, во-вторых, округлением при вычислении.

 

 

Из табл. 3 следует:

165,34 вес.ч. шихты – 163,03 вес.ч. стекла

х вес.ч. шихты – 100 вес.ч. стекла

х = 165,34×100/163,03 = 101,41 вес.ч.

· определяем содержание песка:

165,34 вес.ч. шихты – 82,27 вес.ч. песка

101,41 вес.ч шихты – а вес.ч. песка

а = 101,41×82,27/165,34 = 49,76 вес.ч

· определяем содержание мрамора:

165,34 вес.ч. шихты – 0,903 вес.ч. мрамора

101,41 вес.ч. шихты – b вес.ч. мрамора

b = 101,41×0,903/165,34 = 0,554 вес.ч.

· определяем содержание буры:

165,34 вес.ч. шихты – 64,1 вес.ч буры

101,41 вес.ч. шихты – c вес.ч. буры

c = 101,41×64,1/165,34 = 39,31 вес.ч.

· определяем содержание каолина:

165,34 вес.ч. шихты – 5,567 вес.ч каолина

101,41 вес.ч. шихты – d вес.ч. каолина

d = 101,41×5,567/165,34 = 3,41 вес.ч.

· определяем содержание криолита:

165,34 вес.ч. шихты – 12,5 вес.ч криолита

101,41 вес.ч. шихты – e вес.ч. криолита

e = 101,41×12,5/165,34 = 7,66 вес.ч.

 

∑ = 100,694

 

2) Расчет состава шихты на 100 вес.ч. песка. Количество песка по заданию 100 вес.ч.

· Определим количество мрамора.

49,76 вес.ч. песка – 0,554 вес.ч. мрамора

100 вес.ч. песка – b вес.ч. мрамора

b = 100×0,554/49,76 = 1,11 вес.ч.

· Определим количество буры.

49,76вес.ч. песка – 39,31 вес.ч. буры

100 вес.ч. песка – с вес.ч. буры

с = 100×39,31/49,76 = 78,99 вес.ч.

· Определим количество каолина.

49,76 вес.ч. песка – 3,41 вес.ч. каолина

100 вес.ч. песка - d вес.ч. каолина

d = 100×3,41/49,76 = 6,85 вес.ч.

· Определим количество криолита.

49,76 вес.ч. песка – 7,66 вес.ч. криолита

100 вес.ч. песка - e вес.ч. криолита

е = 100×7,66/49,76 = 15,39 вес.ч.                    ∑ = 202,34

3) Расчет теоретического состава стекла. По составу шихты (см. табл. 2) можно определить теоретический состав стекла (в вес. %):

р_SiO2 = 83,497×100/163,03 = 51,21

р _Al2O3 = 4,122×100/163,03 = 2,53

р _B2O3 = 33,8×100/163,03 = 20,73

р_СаО = 1,06×100/163,03 = 0,65

р_Na2O = 30,3×100/163,03 = 18,58

р_F = 12,5×100/163,03 = 7,66

р_Fe2O3 = 0,0305×100/163,03 = 0,0187

р_MgO = 0,0307×100/163,03 = 0,0188

Таким образом, светотехническое термостойкое стекло имеет следующий теоретический состав (в вес. %):

SiO₂ – 51,21%; Al₂O₃ – 2,53%; В₂O₃ – 20,73%; СаО – 0,65%;

Na₂O – 18,58%; F – 7,66%; Fe2O3 – 0,0187%; MgO – 0,0188%.