Выбор химического состава стекла

Описание:

Состав, принятый для стекла каждой марки, обеспечивает получение установленных ГОСТ 3514-94 оптических констант при соблюдении некоторых средних условий производства.

Доступные действия

Найти все файлы пользователя

Прокомментировать файл

Введите защитный код для скачивания файла и нажмите "Скачать файл"

Защитный код

Введите защитный код

Нажмите сюда для генерации нового изображения

Нажмите на изображение для генерации защитного кода

Текст:

1. Выбор химического состава стекла

Состав, принятый для стекла каждой марки, обеспечивает получение установленных ГОСТ 3514-94 оптических констант при соблюдении некоторых средних условий производства. При любом отступлении от них оптические постоянные отклоняются от номинальных значений. Это определяет чрезвычайно жесткие требования к точности и качеству приготовления шихты.

В методических указаниях к лабораторным работам и курсовому проектированию «Химический состав оптических стекол» (сноска) приведены составы всех марок, применяющихся в оптической промышленности стекол.

Бесцветное оптическое стекло. Настоящий отраслевой стандарт ОСТ 3-4931-81 распространяется на бесцветное оптическое стекло серии 100. Синтетический состав установлен применительно к технологическому процессу изготовления стекол, утвержденному на производстве.

Цветное стекло. Отраслевой стандарт 3-4375-79 распространяется на оптическое цветное стекло, и устанавливает химический синтетический состав. Синтетический состав установлен применительно к технологическому процессу изготовления стекол, утвержденному в установленном порядке.

2. Выбор сырьевых материалов

Выбор сырьевых материалов производится по нормативным документам: ГОСТам, ОСТам и ТУ. При этом учитываются:

- содержание примесных компонентов и, в первую очередь, оксидов железа, придающих стеклу цветной оттенок;

- влияние сырьевых материалов на скорость процесса стекловарения;

- необходимость поддержания определенных условий варки (окислительных, восстановительных) или ускорения стекловарения;

- стоимость сырьевых материалов;

- дальность перевозки от баз до проектируемого завода или цеха, в первую очередь, для основных компонентов шихты (кварцевый песок, сода, известняк, свинцовый сурик, поташ).

Химический состав сырьевых материалов для расчета шихты стекла приведен в методических указаниях «Сырьевые материалы для производства оптических стекол». (сноска)

Выбор сырья следует начинать с кварцевого песка. В ГОСТе 22551-77 изложены требования к химическому составу кварцевых песков в зависимости от вида и качества изделия из стекла. Для установленного ранее ассортимента подбирают необходимую марку кварцевого песка с указанием по химическому составу. Содержание примесных оксидов, которые не лимитируются ГОСТом (CaO, MgO, Na2O, K2O), может приниматься с учетом химических характеристик кварцевых песков различных месторождений.

Можно принять, что содержание Fe₂O₃ в готовой продукции из стекла не должно превышать максимально допустимое значение Fe₂O₃ в кварцевом песке, идущем на производство этой продукции, т.е. руководствоваться ГОСТ 22551-77, поскольку содержание Fe₂O₃в готовой продукции нормативными документами не лимитируется. Исходя из принятого условия, вслед за песком выбирают другие природные и технические сырьевые материалы, учитывая содержание в них оксидов железа и приближенно оценивая возможные их качества в шихте, а также максимально возможное содержание Fe₂O₃ в готовом стекле.

Во избежание использования случайных анализов, химический состав природных и технических сырьевых материалов принимается по данным нормативных документов. При этом берутся минимально возможные содержания основного вещества и максимально возможные содержания примесей. Это позволит, во-первых, без дефицита рассчитать в дальнейшем потребность в сырьевых материалах и, во-вторых, прогнозировать наиболее неблагоприятный случай.

Сумма компонентов в составе сырьевых материалов всегда меньше100%, т.к. не учитывает потери при прокаливании, некоторые летучие вещества и многие малые примеси.

Влияние сырьевых материалов на интенсивность и условия варки учитывается на основе теоретических представлений о стекловарении и практики стекольного производства. По-разному влияют на интенсивность варки щелочесодержащие материалы (сода, сульфат натрия), материалы, содержащие Al2O3 (полевошпатовые и кварц-полевошпатовые концентраты, технический глинозем, глины, каолины). Окислительные условия варки многих стекол (хрустали, ряд цветных и других стекол) требуют введения селитр или других окислителей. Для поддержания восстановительных условий варки (ряд цветных и других стекол) применяют восстановители, что может не найти отражения в заданном химическом составе стекла. Необходимость введения ускорителей варки устанавливается на основе критического рассмотрения заданного состава стекла, выбранных сырьевых материалов, достигнутого удельного съема стекломассы и температурных условий варки.

Марки и сорта сырьевых материалов выбирают с учетом их оптовых цен: сырьевые материалы должны удовлетворять изложенным выше требованиям и быть по возможности дешевыми. Из тех же соображений выбирают месторождение или предприятие-изготовитель: дальность перевозки сырья должна быть минимальной. Некоторые компании-изготовители и месторождения приведены в табл. 2.1.

Работа по данному разделу заканчивается сводкой выбранных сырьевых материалов в таблице по форме, приведенной ниже (табл. 2.2).

Таблица 2.1

Месторождения и предприятия-изготовители сырьевых материалов

Компания, город	Сырьевые материалы
Кыштымский ГОК, г. Кыштым	Жильный кварц
Волга-Хим, г. Волгоград	Двуокись церия
Волга-Хим, г. Волгоград	Поташ
НеваРеактив, г. Санкт-Петербург	Окись сурьмы
НеваРеактив, г. Санкт-Петербург	Глет
ЗАО Химсервис, г. Уфа	Борная кислота
ЗАО Химсервис, г. Уфа	Цинка окись
ЗАО Химсервис, г. Уфа	Кальций углекислый
ЗАО Химсервис, г. Уфа	Сода
ООО «НФП Невский химик», г. Санкт-Петербург	Фосфорная кислота
ООО «ЧеляБхимСнаб», г. Челябинск	Алюминия (III) окись (глинозем)
ООО «Таурус Плюс», г. Санкт-Петербург	Меди окись порошкообразная
ООО «ПромСнабКомплект», г. Первоуральск	Ванадия окись

Таблица 2.2

Данный состав	Наимено-вание сырьевого материала	Химическая формула материала	Массовая доля основного вещества	Массовая доля примесей, * 10^-5	Номер нормативного документа	Марка материала
Fe₂O₃	MnO	CuO	Fe₂O₃
P₂O₃	Фосфорная кислота	H₃PO₄	95 %	5	0,5	0,5	0,5	ТУ 6-09-5204	Особо чистый 16 - 4
	И т. д.

3. Расчет состава шихты

Приготовление шихты выполняют на традиционном оборудовании. Трудности процесса связаны с разнообразием составов стекол, малым объемом шихты для мелких партий изделий и огромной номенклатурой используемых материалов. Как правило, каждый материал имеет несколько кондиций (марок) по качеству: технический, чистый, чистый для анализа, химически чистый, особо чистый для производства оптического стекла. Для получения оптического стекла используются кварцевые пески лучших месторождений с содержанием оксида кремния примерно 99% и оксида железа не больше 0,4%.

Выбор сырьевого материала определяется, с одной стороны, его стоимостью, с другой – требованиями к данному стеклу.

Состав, принятый для стекла каждой марки, обеспечивает получение установленных ГОСТ 3514-94 оптических констант при соблюдении некоторых средних условий производства. При любом отступлении от них оптические постоянные отклоняются от номинальных значений. Это определяет чрезвычайно жесткие требования к точности и качеству приготовления шихты.

3.1. Общие формулы для пересчета состава стекла и их примечание

Состав стекол обычно принято выражать в массовых и молярных процентах. Выражение состава стекол в массовых процентах является наиболее распространенным и удобным для заводской практики. Содержание отдельных оксидов в стекле определяется по формуле (3.1)

, (3.1)

где Р_i – содержание i-ого оксида в стекле, масс.%;

p_i – массовое содержание i-ого оксида в стекле, масс. ч.;

∑p_i – суммарное массовое содержание всех оксидов в стекле, масс. ч.

Состав стекла в молярных процентах выражают, как правило, в научных исследованиях, при расчетах свойств стекла по методу Аппена. Содержание отдельных оксидов в стекле в этом случае определяют по формуле (3.2):

, (3.2)

где N_i – содержание i-ого оксида, мол. %;

n_i – число молей i-ого оксида;

∑ n_i – сумма молей всех оксидов стекла.

3.1.1. Приведение химического состава к стопроцентному

Состав сырьевых материалов и стекла (химический состав) в большинстве случаев в сумме не составляет точно 100 %. Расчеты с химическим составом сырьевых материалов или стекол, не приведенных к 100 %, более затруднительны и кропотливы, чем с составом, приведенным к 100 %.

Для приведения состава к стопроцентному используется формула (3.3):

, (3.3)

где Р_i – содержание компонента (оксида) по анализу, мас. %;

∑Р_i – суммарное содержание компонентов (оксидов) по анализу, масс. %.

3.1.2. Пересчет состава сырьевых материалов на безугарный

При пересчете состава сырьевых материалов на безугарный из состава исключают выгорающие во время варки стекла соединения, например, CO₂, SO₃, H₂O и др.

Основные вещества сырьевых материалов, представляющие сложные соединения (Na₂CO₃, KNO₃, H₃BO₃, Na₂B₄O₇·10H₂O, Ba(NO₃)₂ и др.), пересчитываются на оксиды в соответствии со стехиометрией химических реакций. Вода и газы, которые удаляются в процессе варки, не включаются в состав сырьевых материалов. Сложные оксиды (PbO₂, Pb₃O₄), а также металлы (Al, Na, Pb) и катиона (Fe²⁺, Zn²⁺) пересчитываются на оксиды, которые образуются в стекле при варке.

Пример 1

Согласно ГОСТ 828-77 натрий азотнокислый технический (селитра натриевая) 1 сорта имеет химический состав (масс. %): NaNO₃ – 99,5; NaCl – 0,5.

В процессе варки из двух молекул NaNO₃в стекле образуется одна молекула Na₂O

2NaNO₃ = Na₂O + N₂ + 2,5O₂

2 · (22,99 + 14,01 + 15,999 · 3) = 166,994 мас. ч. NaNO₃ дают (22,992 · 2 + 15,999) = 61,979 мас. ч. Na₂O, а 99,5 мас. % NaNO₃ дают Х мас. % Na₂O.

Отсюда содержание Na₂O в селитре натриевой равно

Х = 99,5 · (61,979 / 166,994) = 36,93 мас. %

Кроме того, в результате улетучивания и разложения NaCl парами воды при варке переходит в стекло оксид Na₂O, количество которого в 10 раз меньше по массе исходного количества NaCl.

Следовательно, 0,5 мас. % NaCl дают 0,05 мас. % Na₂O. Тогда суммарное содержание Na₂O в составе натрия азотнокислого технического, которое переходит в состав стекла, составляет

36,93 + 0,05 = 36,98 мас. %

Следовательно, химический состав натрия азотнокислого технического, пригодный для расчета шихты, выражается в виде оксида

Na₂O = 36,98 %.

Пример 2

По ГОСТ 6318-77 сульфат натрия технический имеет следующий химический состав (мас. %): Na₂SO₄ – 97,4; CaSO₄ – 0,15; Fe³⁺ - 0,01; Zn²⁺ - 0,90.

В соответствии с химической реакцией

Na₂SO₄ = Na₂O + SO₂ + 0,5O₂

(22,99 · 2 + 32,06 + 15,999 · 4) = 142,036 мас. ч. Na₂SO₄ дают (22,99 · 2 + 15,999) = 61,979 мас. ч. Na₂O, а 97,4 мас. % дают Х масс. % Na₂O, тогда

Х = 97,4 · (61,979 / 142,036) = 42,50 мас. % Na₂O

Согласно химической реакции

CaSO₄ = CaO + SO₂ + 0,5O₂

(40,08 + 32,06 + 15,999 · 4) = 136,136 мас. ч. CaSO₄дают 40,08 + 15,999 = 56,079 мас. ч. CaO, а 0,15 мас. % CaSO₄ дают Y масс. % CaO, отсюда

Y = 0,15 * (56,079 / 136,136) = 0,06 мас. % CaO

Исходя из химической реакции

2Fe³⁺ + 1,5O₂ = Fe₂O₃

55,84 · 2 = 111, 68 мас. ч. Fe³⁺ дают (55,84 2 + 15,999 · 3) = 159,677 мас. ч. Fe₂O₃, а 0,01 мас. % Fe³⁺ дает Z масс. % Fe₂O₃.

Z = 0,01 (159,677 / 111,68) = 0,014 мас. % Fe₂O₃

По химической реакции

Zn²⁺ + 0,5 О₂ = ZnO

65,38 мас. ч. Zn²⁺ дают 65, 38 + 15,999 = 81,999 мас. ч. ZnO, а 0,90 мас. % Zn²⁺ дают U мас. % ZnO. Следовательно,

U = 0,90 · (81,379 / 65,38) = 1,12 мас. % ZnO.

После указанных пересчетов химический состав сульфата натрия технического, подготовленный для расчета шихты, выглядит следующим образом (масс. %): Na₂O – 42,59; CaO – 0,06; Fe₂O₃ – 0,014; ZnO – 1,12.

Сумма компонентов в химическом составе сырьевых материалов по данным нормативных документов всегда ниже 100 мас. %, т. к. не учитывает потери при прокаливании, летучие вещества и многие малые примеси. После рассмотренных выше пересчетов в большинстве случаев сумма компонентов становится еще меньше.

3.2. Расчет состава шихты по заданному составу стекла

При расчете стекольной шихты принимают, что в стекло переходят оксиды и фториды, а влага и газы улетучиваются. Расчеты шихты можно проводить на 100 массовых частей стекла или на 100 массовых частей кварцевого песка. Более распространен первый способ, т. к. он облегчает дальнейшие вычисления.

Исходными данными для расчета состава шихты служат:

1) Заданный химический состав стекла, масс. %;

2) Химические составы выбранных сырьевых материалов, мас. %;

3) Поправочные коэффициенты на улетучивание компонентов стекла при варке.

Заданный химический состав стекла должен быть приведен к 100 мас. %. В него не должны включаться компоненты, попадающие в стекло как нежелательные примеси в сырьевых материалах (Fe₂O₃, Al₂O₃ и др.), или компоненты, попадающие из атмосферы печи (SO₃).

Химические составы сырьевых материалов принимаются по данным нормативных документов: ГОСТ, ОСТ или ТУ. Химический состав каждого сырьевого материала должен быть представлен в виде оксидов или фторидов, переходящих в стекло. Поэтому данные нормативных документов при необходимости должны быть предварительно обработаны. (см. п. 1.4).

3.2.1. Расчет шихты из качественных сырьевых материалов

К качественным сырьевым материалам могут быть отнесены высшие сорта кварцевого песка, доломита, известняка, а также большинство технических сырьевых материалов. За редким исключением (доломит, борат кальция) они предназначены для введения в стекло какого-либо одного заданного оксида, содержание которого в них является высоким, а остальные примесные оксиды содержатся в незначительных количествах. Доломит и борат кальция предназначены для введения в стекла соответственно оксидов магния и бора, но одновременно с ними вводятся примерно такие же по массе количества оксида кальция. Если кварцевый песок содержит существенное количество примесного оксида алюминия, то он может рассчитываться как материал, с которым вводятся два заданных оксида кремния и алюминия. Шихты из качественных сырьевых материалов применяют в производстве оптических и хрустальных стекол, сортового стекла, художественных изделий, многих технических стекол, при лабораторных исследованиях по синтезу стекол.

Некоторые компоненты стекла заметно или сильно улетучиваются в процессе варки. Для компенсации потерь на улетучивание и обеспечения получения стекла заданного состава сырьевые материалы, содержащие такие компоненты, вводят в шихту в повышенных количествах. При расчетах шихты в таких случаях используют поправочные коэффициенты на улетучивание компонентов стекла (табл. 3.1). Расчет шихты на 100 мас. ч. стекла производится по выражению (3.4):

, (3.4)

где М_i – количество сырьевого материала в шихте, масс. ч.;

A_i – заданное содержание оксида в стекле, масс. %;

K_i – поправочный коэффициент на улетучивание оксида при варке;

P_i – содержание заданного оксида в сырьевом материале, масс. %.

Таблица 3.1

Поправочные коэффициенты на улетучивание компонентов

Компоненты стекла	Поправочный коэффициент	Примечание
Na2O	1,032	При введении через соду (Na2CO3)
Na2O	1,06	При введении через сульфат (Na2SO4)
K2O	1,12	-
ZnO	1,04	-
PbO	1,14	-
P2O5	1,075	Листовое стекло
B2O3	1,11	При содержании в стекле до 7%
B2O3	1,15	При содержании в стекле более 7%
Na2SiF6	1,30	-
2NaF · AlF3	1,30
F	1,30	С другими компонентами для обычных стекол
F	1,50	С другими компонентами для тугоплавких стекол
Se	1,90	-
Остальные	1,00	-

При введении одного заданного оксида с двумя различными сырьевыми материалами (например, K₂O вводится в свинцовый хрусталь поташом и селитрой) заранее устанавливаю, какое количество оксида вводится с каждым из двух сырьевых материалов.

Количество доломита, бората кальция и кварцевого песка определяют, исходя из заданного содержания в стекле тех оксидов, для введения которых они предназначены, т. е. MgO, B₂O₃, и SiO₂. После этого вычисляют, сколько вводится с этими материалами соответственно оксидов CaO и Al₂O₃, присутствующих в указанных выше сырьевых материалах в виде примесей. По разности между заданным содержанием оксидов в стекле и вводимым с указанными сырьевыми материалами устанавливают новое заданное содержание CaO и Al₂O₃, по уравнению (3.5):

, (3.5)

Исходя из нового заданного содержания A_i определяют количества сырьевых материалов (известняка, технического глинозема), необходимые для введения оставшейся части оксидов кальция или алюминия.

Дальнейшие расчеты выполняются в следующей последовательности. По рассчитанным количествам каждого сырьевого материала в шихте M_i определяют количества всех оксидов, включая примесные, переходящие в стекло с каждым сырьевым материалом. Вычисления выполняют по формуле (3.6):

, (3.6)

где P_ij – количества оксидов, переходящих в стекло из каждого сырьевого материала последовательно, масс.%;

α_ij– содержание оксидов последовательно в каждом сырьевом материале, масс. %;

K_i – поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов.

Затем составляют сводную таблицу и суммируют вычисленные значения по каждому заданному и примесному оксиду. При этом получают так называемый расчетный химический состав, в котором сумма компонентов ∑P_ij= ∑A_расч._i> 100 мас. ч за счет вхождения в стекло примесных оксидов из сырьевых материалов.

Затем пересчитывают расчетный химический состав стекла на 100 мас. % и получают так называемый теоретический состав. Для пересчета используют выражение (3.7):

A_теор_{. i}= A_расч_{. i}· (100 / ∑_расч_.), (3.7)

где A_теор.i – содержание заданных и примесных оксидов в теоретическом составе стекла, масс. %;

A_расч._i – суммарное количество компонентов в расчетном составе стекла, мас. ч.;

∑_расч – суммарное количество компонентов в расчетном составе стекла, масс. ч.

В теоретическом составе стекла, полученном из рассчитанной шихты, сумма всех оксидов ∑_теор.= ∑A_теор._i= 100 мас. %.

Поскольку расчет шихты проводится на 100 мас. ч. стекла, в заключение выполняют корректировку количеств сырьевых материалов в шихте по формуле (3.8):

МО_i= (М_i · 100) / ∑_расч., (3.8)

где МО_i – откорректированные количества сырьевых материалов шихты, масс. ч. на 100 мас. ч. стекла;

М_i – ранее определенные по выражению (3.4) количества сырьевых материалов, мас. ч.

Итогом расчета шихты должно быть выражение (3.9)

Q = MO₁ + MO₂ + … + MO_n, (3.9)

где Q – суммарное количество всех сырьевых материалов, масс. ч. на 100 мас. ч. стекла.

Состав шихты по выражению (2.7) необходимо знать для синтеза стекол, а также для расчета производственной программы составного цеха (участка).

По результатам расчета шихты определяются важные с технологической точки зрения показатели: выход стекла при стеклообразовании и угар шихты. Выход стекла при стеклообразовании В определяется из пропорции:

Q масс. ч. шихты дают 100 мас. ч. стекла

100 мас. ч. шихты дают B мас. ч. стекла, тогда выход стекла можно вычислить по формуле (3.10):

B = (10⁴ / Q) % (3.10)

Угар шихты У вычисляют по выражению (3.11):

У = (100 – B) % (3.11)

Пример 1. Расчет стекольной шихты

Заданный химический состав стекла, мас. %:

SiO₂ – 62,0; Al₂O₃– 0,9; PbO – 19,5; K₂O – 14,6; Na₂O – 3,0. ∑P_i = 100.

8,0 мас. % K₂O вводится через поташ; 6,6 мас. % K₂O – через селитру.

Химический состав выбранных сырьевых материалов после необходимых предварительных пересчетов сведен в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Химический состав сырьевых материалов, мас. %

Сырьевые материалы	Заданные оксиды	Примесные оксиды
SiO2	Al2O3	PbO	K2O	Na2O	Fe2O3
Кварцевый песок	98,5	0,6	-	-	0,3	0,03
Технический глинозем	-	98,9	-	-	0,4	0,03
Свинцовый сурик	-	-	97,0	-	-	0,003
Поташ	-	-	-	66,8	0,3	0,001
Селитра калиевая	-	-	-	46,5	-	0,005
Сода техническая	-	-	-	-	57,6	0,005

Поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов:

SiO2	Al2O3	PbO	K2O	Na2O	Fe2O3
1,00	1,00	1,14	1,12	1,032	1,00

Вначале последовательно определяем количества каждого сырьевого материала в шихте по выражению (3.4).

Количество кварцевого песка в шихте

M₁ = (62,0 · 1,0 · 100) / 98,5 = 62,94 мас. ч

С вычисленным количеством кварцевого песка в стекло вводится

А_введ = 62,94 · (0,6 / 100) = 0,38 мас. % Al₂O₃

Следовательно, с помощью технического глинозема в стекло надо ввести Al₂O₃

А’ = 0,90 – 0,38 = 0,52 мас. % Al₂O₃

Тогда количество технического глинозема в шихте

M₂ = (0,52 · 1,0 · 100) / 98,9 = 0,53 мас. ч

Количество свинцового сурика в шихте

M₃ = (19,5 · 1,14 · 100) / 97,0 = 22,92 мас. ч

Количество поташа в шихте

M₄ = (8,0 · 1,12 · 100) / 66,8 = 13,41 мас. ч

Количество селитры калиевой в шихте

M₅ = (6,6 · 1,12 · 100) / 46,5 = 15,90 мас. ч

С вычисленным количеством кварцевого песка в стекло вводится

А_введ = 62,94 · (0,3 / 100) = 0,19 мас. % Na₂O

Следовательно, с помощью соды технической в стекло надо ввести

А’ = 3,0 – 0,19 = 2,81 мас. % Na₂O

Количество соды технической в шихте

M₆ = (2,81 · 1,032 · 100) / 57,6 = 5,03 мас. ч

Далее определяем количество оксидов, переходящих в стекло с каждым сырьевым материалом.

С кварцевым песком в стекло переходит:

Р_SiO2 = (62,94 · 98,5) / (1,0 · 100) = 62,00 мас. %

Р _Al2_O3 = (62,94 · 0,6) / (1,0 · 100) = 0,38 мас. %

Р _Na2_O = (62,94 · 0,3) / (1,032 · 100) = 0,19 мас. %

Р _Fe2_O3 = (62,94 · 0,03) / (1,0 · 100) = 0,019 мас. %

С техническим глиноземом в стекло переходит:

Р _Al2_O3 = (0,53 · 98,9) / (1,0 · 100) = 0,52 мас. %

Р _Na2_O = (0,53 · 0,4) / (1,032 · 100) = 0,002 мас. %

Р _Fe2_O3 = (0,53 · 0,003) / (1,0 · 100) = 0,0002 мас. %

Со свинцовым суриком в стекло переходит:

Р _PbO = (22,92 · 97,0) / (1,14 · 100) = 19,50 мас. %

Р _Fe2_O3 = (22,92 · 0,003) / (1,0 · 100) = 0,0007 мас. %

С поташом в стекло переходит:

Р _K2_O= (15,90 · 46,5) / (1,12 · 100) = 6,60 мас. %

Р _Fe2_O3 = (15,90 · 0,005) / (1,0 · 100) = 0,0008 мас. %

С содой технической в стекло переходят:

Р _Na2_O = (5,03 · 57,6) / (1,032 · 100) = 2,81 мас. %

Р _Fe2_O3 = (5,03 · 0,005) / (1,0 · 100) = 0,0002 мас. %

Далее составляем сводную таблицу и определяем расчетный состав стекла (табл.3.3).

Таблица 3.3

Расчетный состав стекла

№ п/п	Сырьевые материалы	Переходят в стекло, мас. %
SiO₂	Al₂O₃	PbO	K₂O	Na₂O	Fe₂O₃
1	Кварцевый песок	62,0	0,38	-	-	0,19	0,19
2	Технический глинозем	-	0,52	-	-	0,002	0,0002
3	Свинцовый сурик	-	-	19,50	-	-	0,0007
4	Поташ	-	-	-	8,0	0,04	0,001
5	Селитра калиевая	-	-	-	6,6	-	0,008
6	Сода техническая	-	-	-	-	2,81	0,0003
Расчетный состав	62,0	0,90	19,50	14,6	3,042	0,029
∑расч = 100,063

Сумма компонентов в расчетном химическом составе стекле оказалась выше 100 за счет вхождения в стекло оксида натрия из технического глинозема и поташа и примесей оксида железа из всех сырьевых материалов. Теоретический состав стекла получаем путем пересчета расчетного состава по выражению (2.5) и сравниваем между собой заданный, расчетный и теоретические составы.

	Заданный	Расчетный	Теоретический
SiO2	62,0	62,0	61,95
Al2O3	0,9	0,9	0,9
PbO	19,5	19,5	19,45
K2O	14,6	14,6	14,57
Na2O	3,0	3,042	3,21
Fe2O3	-	0,029	0,2
∑	100,0	100,063	100,0

Анализ химических составов стекол, их сравнение и оценка правильности выбранных сырьевых материалов рассматриваются в разделе 2.4.

Считая теоретический состав стекла, получаемого из выбранных сырьевых материалов, приемлемым, проводим корректировку состава шихты по выражению (2.6):

МО₁ = (62,94 · 100) / 100,063 = 62,90 мас. ч.

МО₂ = (0,53 · 100) / 100,063 = 0,53 мас. ч.

МО₃ = (22,92 · 100) / 100,063 = 22,90 мас. ч.

МО₄ = (13,41 · 100) / 100,063 = 13,40 мас. ч.

МО₅ = (15,90 · 100) / 100,063 = 15,89 мас. ч.

МО₆ = (5,37 · 100) / 100,063 = 5,36 мас. ч.

Q = ∑ МО_i = 120,98 мас. ч. на 100 мас. ч. стекла.

Таким образом, состав шихты, мас. ч. на 100 мас. ч. стекла, будет следующим:

Кварцевый песок 62,90

Технический глинозем 0,53

Свинцовый сурик 22,90

Поташ 13,40

Селитра калиевая 15,89

Сода техническая 5,36

Итого: 120,98

По выражению (2.8) определяем выход стекла при стеклообразовании

В = (10⁴) / 120,98 = 82,6 %

Угар шихты по формуле (2.9) составляет:

У = 100 – 82,6 = 17,4 %

3.2.2. Пример 2. Расчет стекольной шихты

Заданный химический состав стекла, мас. %: P₂O₅ – 61,86; Al₂O₃– 6,54; K₂O – 9,91; ZnO – 20,82; CuO – 0,50; V₂O₅– 0,37.∑P_i = 100.

Химический состав выбранных сырьевых материалов после необходимых предварительных пересчетов сведен в табл. 2.

Таблица 2

Химический состав сырьевых материалов, мас. %

Сырьевые материалы	Заданные оксиды	Примесные оксиды
P₂O₅	Al₂O₃	ZnO	K₂O	CuO	V₂O₅	Fe₂O₃	MnO	Cr₂O₃	NiO	CoO
H₃PO₄	68,8				0,000005		0,00005	0,000005	0,000005	0,000005	0,000003
Al₂O₃		98					0,03
ZnO			99,7
K₂CO₃				67,48	0,00005		0,0003	0,0001	0,00005	0,00005	0,000005
CuO					99,9		0,02
V₂O₅						97

Поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов:

P₂O₅	Al₂O₃	ZnO	K₂O	CuO	V₂O₅	Fe₂O₃	MnO	Cr₂O₃	NiO	CoO
1,075	1,00	1,04	1,12	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00

Последовательно определяем количества каждого сырьевого материала в шихте по выражению (1).

Количество цинковой окиси ZnO в шихте:

M_ZnO = 20,82 · 1,04 · 100 / 99,7 = 21,72 мас. ч.

Количество окиси ванадия V₂O₅ в шихте:

М_V2_O5 = 0,37 · 1 · 100 / 97 = 0,38 мас. ч.

Количество фосфорной кислоты H₃PO₄в шихте:

М_H3_PO4= 61,86 · 1,075 · 100 / 68,8 = 96,66 мас. ч.

С вычисленным количеством фосфорной кислоты в стекло вводится:

А_введ = 122,44 · 0,000005 / 100 = 0,000006 мас. % CuO

Количество глинозема Al₂O₃ в шихте:

М_Al2_O3 = 6,54 · 1 · 100 / 98 = 6,68 мас. ч.

Количество поташа K₂CO₃в шихте:

М_K2_CO3 = 9,91 · 1,12 · 100 / 67,48 = 16,45 мас. ч.

С вычисленным количеством поташа в стекло вводится:

А_введ = 16,43 · 0,00005 / 16,43 = 0,00005 мас. % CuO

Следовательно, с помощью окиси меди в стекло надо ввести CuO

А^’_введ = 0,5 – А_введ = 0,5 – 0,00005 - 0,000006 = 0,499944 мас. % CuO

Тогда количество окиси меди CuO в шихте:

М_CuO = А^’_введ· 1 · 100 / 99,9 = 0,499944 · 1 · 100 / 99,9 = 0,5 мас. ч.

Определяем количество оксидов, переходящих в стекло с каждым сырьевым материалом.

С фосфорной кислотой в стекло переходит:

Р_P2_O5= (96,66 · 68,8) / (1,075 · 100) = 61,86 мас. %

Р_Fe2_O3 = (96,66 · 0,00005) / (1 · 100) = 0,00005 мас. %

Р_MnO = (96,66 · 0,000005) / (1 · 100) = 0,000005 мас. %

Р_CuO = (96,66 · 0,000005) / (1 · 100) = 0,000005 мас. %

Р_Cr2_O3 = (96,66 · 0,000005) / (1 · 100) = 0,000005 мас. %

Р_NiO = (96,66· 0,000005) / (1 · 100) = 0,000005 мас. %

Р_CoO = (96,66 · 0,000003) / (1 · 100) = 0,000003 мас. %

С глиноземом в стекло переходит:

Р_Al2_O3 = (6,68 · 98) / (1 · 100) = 6,55 мас. %

Р_Fe2_O3 = (6,68 · 0,03) / (1 · 100) = 0,002 мас. %

С окисью цинка в стекло переходит:

Р_ZnO= (21,72 · 99,7) / (1,04 · 100) = 20,82 мас. %

С поташом в стекло переходит:

Р_K2_O = (16,45 · 67,48) / (1,12 · 100) = 9,91 мас. %

Р_Fe2_O3 = (16,45 · 0,0003) / (1 · 100) = 0,000049 мас. %

Р_MnO = (16,45 · 0,0001) / (1 · 100) = 0,000016 мас. %

Р_CuO = (16,45 · 0,00005) / (1 · 100) = 0,0000082 мас. %

Р_Cr2_O3 = (16,45 · 0,00005) / (1 · 100) = 0,0000082 мас. %

Р_NiO = (16,45 · 0,00005) / (1 · 100) = 0,0000082 мас. %

Р_CoO = (16,45 · 0,000005) / (1 · 100) = 0,00000082 мас. %

С окисью меди в стекло переходит:

Р_CuO = (0,5 · 99,9) / (1 · 100) = 0,5 мас. %

Р_Fe2_O3 = (0,5 · 0,02) / (1 · 100) = 0,0001 мас. %

С окисью ванадия в стекло переходит:

Р_V2_O5 = (0,38 · 97) / (1 · 100) = 0,37 мас. %

Далее составляем сводную таблицу и определяем расчетный состав стекла.

Таблица Расчетный состав стекла	CoO	0,000003			0,00000082			0,00000382	∑ = 100,0122644
NiO	0,000005			0,0000082			0,0000132
Cr₂O₃	0,000005			0,0000082			0,0000132
MnO	0,000005			0,000016			0,000021
Fe₂O₃	0,00005	0,002		0,000049	0,0001		0,0022
V₂O₅						0,37	0,37
CuO	0,000005			0,0000082	0,5		0,5000132
K₂O				9,91			9,91
ZnO			20,82				20,82
Al₂O₃		6,55					6,55
P₂O₅	61,86						61,86
Сырьевые материалы	Фосфорная кислота	Глинозем	Цинковые белила	Поташ	Меди окись	Ванадия окись	Расчетный состав

Сумма компонентов в расчетном химическом составе стекле оказалась выше 100 за счет вхождения в стекло оксида натрия из технического глинозема и поташа и примесей оксида железа из всех сырьевых материалов. Теоретический состав стекла получаем путем пересчета расчетного состава по выражению (2.5) и сравниваем между собой заданный, расчетный и теоретические составы.

Таблица 14

	Заданный	Расчетный	Теоретический
P₂O₅	61,86	61,86	61,8524
Al₂O₃	6,54	6,55	6,5492
ZnO	20,82	20,82	20,8174
K₂O	9,91	9,91	9,9088
CuO	0,5	0,5000132	0,5
V₂O₅	0,37	0,37	0,37
Fe₂O₃		0,0022	0,0022
MnO		0,000021	0,000021
Cr₂O₃		0,0000132	0,0000132
NiO		0,0000132	0,0000132
CoO		0,00000382	0,00000382
∑	100,0	100,0122644	100,0

Анализ химических составов стекол, их сравнение и оценка правильности выбранных сырьевых материалов рассматриваются в разделе 2.4.

Считая теоретический состав стекла, получаемого из выбранных сырьевых материалов, приемлемым, проводим корректировку состава шихты по выражению (2.6):

МО_H3_PO4= 96,66 · 100 / 100,012 = 96,65 мас. ч.

МО_Al2_O3 = 6,67 · 100 / 100,012 = 6,68 мас. ч.

MО_ZnO = 21,72 · 100 / 100,012 = 21,72 мас. ч.

МО_K2_CO3 = 16,45 · 100 / 100,012 = 16,45 мас. ч.

МО_CuO = 0,5 · 100 / 100,012 = 0,5 мас. ч.

МО_V2_O5 = 0,38 · 100 / 100,012 = 0,38 мас. ч.

Q = 96,66 + 6,68 + 21,72 + 16,45 + 0,5 + 0,38 = 142,38 мас. ч. стекла

Таким образом, состав шихты, мас. ч. на 100 мас. ч. стекла будет слудеющим:

Фосфорная кислота	96,65
Глинозем	6,68
Цинковые белила	21,72
Поташ	16,45
Окись меди	0,5
Окись ванадия	0,38
∑	142,38

Определяем выход стекла при стеклообразовании

В = (10⁴ / 142,38) = 70,23 %

Угар шихты считаем по формуле (2.9) составляет:

У = 100 – 70,23 = 29,77 %

4. Расчет производственной программы

Расчет производной программы включает:

- вычисление фактического количества стеклянных изделий, заготовок, полуфабрикатов с учетом отходов, боя и брака, находящихся на каждой стадии технологического процесса;

- вычисление потребного количества стекломассы, шихты и сырьевых материалов;

- вычисление объемов переработки, транспортирования и хранения сырьевых материалов согласно технологической схеме составного цеха;

Стекловаренные сосуды выбираются с учетом особенности варки конкретной марки стекла.

Исходные данные для расчета производственной программы составного цеха:

1) Плотность оптического стекла данной марки, ρ, г/см³;

2) Тип горшков и объём, V, л;

3) Общее количество горшков, n, шт.;

4) Коэффициент заполняемости горшка, К;

5) Количество возвратного стеклобоя, δ, %.

Расчёт номинального годового фонда рабочего времени Т_Н:

Количество рабочих дней (суток) в году или номинальный фонд рабочего времени Т_н зависит от принятого режима работы цеха. При работе по режиму непрерывной рабочей недели без остановок в праздничные дни номинальный фонд Т_н совпадает с календарным фондом Т_кал: Т_н= Т_кал = 365 дней. В случае остановок в праздничные дни Т_н= 357 дней. При работе в 1 смену при пятидневной рабочей недели (продолжительность смены 8 ч 12 мин) Т_н = 254 дням. При работе в 2 или 3 смены Т_н = 261 дню. На стекольных заводах склады и отделения обработки работают в 1 или 2 смены, а дозировочно-смесительные отделения в 2 или 3 смены.

Т_Н= Т_К– Т_ВЫХ– Т_ПРАЗД

Расчёт выпуска стекла в сутки:

М = К · V · p, т / сут

Суточное и годовое потребное количество стекломассы с учётом отходов на хальмовку:

, т/сутки;

, т/год

Зная годовое количество возвратного стеклобоя δ или его отношение ко всей навариваемой стекломассе ρ (принимается от 20 до 40%), определяют годовое количество стекломассы, навариваемой только из шихты S.

Возвратный стеклобой:

, т/год

Годовое количество стекломассы, навариваемое только из шихты:

, т/год

Отсюда вычисляется производственная мощность составного цеха – Ш или годовое количество шихты, необходимой для получения стекломассы.

, т/год

где Q - количество шихты, мас. частей на 100 мас. частей стекломассы, получаемое при расчете шихты.

Производительность составного цеха в сутки вычисляется по формуле:

, т/сутки.

Пример

Плотность оптического стекла марки БФ101: ρ = 2,66 г/см³;

Керамические горшки, объёмом V = 700 л;

Общее количество горшков n = 40 шт.;

Коэффициент заполняемости горшка К = 0,9;

Возвратный стеклобой δ = 25%.

Выбираем периодическое производство, пятидневную рабочую неделю, 24-часовой день (переменно поточное производство). Нерабочие дни – праздники, суббота и воскресение.

Т_Н= Т_К– Т_ВЫХ– Т_ПРАЗД= 365 – 96 – 8 = 261 дней.

Расчёт выпуска стекла в сутки:

т/сутки.

Суточное и годовое потребное количество стекломассы с учётом отходов на хальмовку:

т/сутки,

т/год

Возвратный стеклобой:

т/год.

Годовое количество стекломассы, навариваемое только из шихты:

13121,25 т/год

Производственная мощность составного цеха или годовое количество шихты, необходимой для получения стекломассы:

т/год

Производительность составного цеха в сутки:

т/сутки.

Исходными данными для расчета производственной программы составного цеха или дозировочно-смесительного отделения являются мощность цеха – Ш, а также состав и количество шихты на 100 мас. частей стекла Q. Статьи производственной программы рассчитываются тем же табличным методом при движении слева направо (табл.7.3) Вначале определяют годовую потребность в обработанных (кондиционных) сырьевых материалах из выражений вида:

; ; ;

где П, Г, И, - количества песка, глинозема, известняка в шихте, масс. частей на 100 мас. частей стекла.

Затем вычисляется годовая потребность в сырьевых материалах, которые поступают на хранение и обработку в сухом виде:

; ; ;

где φ_П, φ_Г, φ_И - отходы сырьевых материалов при хранении и обработке, %

Они берутся по нормам технологического проектирования (табл. 7.4)

Таблица 7.3.

Производственная программа составного цеха

Наименование сырьевых материала	Состав шихты масс.ч на 100 м.ч. стекла	Требуется для производст ва шихты в т/год	Отходы при хранении и обработк, %	Поступает на хранение и обработку в сухом виде, т/год	Влажность сырьевых материалов, %	Расходы влажных материалов со склада
т/год	т/сут	т/ч
Песок	П	П1	φп	П2	ωп	П3	П4	П5
Глинозем	Г	Г1	φг	Г2	ωг	Г3	Г4	Г5
Известняк	И	И1	φи	И2	ωи	И3	И4	И5
Доломит	Д	Д1	φд	Д2	ωд	Д3	Д4	Д5
Сода	С	С1	φс	С2	ωс	С3	С4	С5
ИТОГО:	Q	Ш	-	∑	-	∑	∑	∑

Или по данным производственной практики Годовой расход сырьевых материалов с учетом складской влажности определяют по формулам вида:

; ; ;

где ωп, ωг, ωи – складская влажность сырьевых материалов (табл.7.4).

Таблица 7. 4

Производственные потери сырьевых материалов при хранении и обработке

Наименование материала	Поступление сырья в обработанном виде	Поступление сырья в необработанном виде
Складская влажность, %	Потери сырья при хранении и обработке, %	Складская влажность, %	Потери сырья при хранении и обработке, %
Песок	1,0	0,5	5,0	7,0
Доломит	1,0	1,0	6,0	6,0
Сода	1,5	2,0	-	-
Сода гранулированная	3,0	2,0	-	-
Сульфат технический	2,0	2,0	-	-
Сульфат гранулированный	1,0	2,0	-	-
Натриевая селитра	5,0	3,0	-	-
Калиевая селитра	2,0	3,0	-	-
Поташ	8,0	2,0	-	-
Содопоташная смесь	1,1	1,0	-	-
Известняк	1,0	1,0	6,0	6,0
Мел кусковой	-	-	12,0	6,0
Мел молотый	3,0	1,0	-	-
Селитра кальциевая	До 15,0	5,0	-	-
Глинозем	1,0	1,0	-	-
Полевошпатовый концентрат	1,0	1,0	-	-
Полевой шпат	1,0	1,0	6,0	4,0
Нефелиновый концентрат	1,0	3,0	-	-
Бура техническая	-	1,0	-	-
Борная кислота	1,0	1,0	-	-
Сурик свинцовый	0,3	0,5	-	-
Барий углекислый	1,0	1,0	-	-
Барий азотнокислый	0,5	1,0	-	-
Цинковые белила	0,1	2,0	-	-
Сода из нефелинового сырья	1,0	1,0	-	-
Кремнефтористый натрий	1,0	2,0	-	-
Криолит	1,0	1,0	-	-
Уголь	-	-	10,0	5,0

Для последующего расчета ПП и подбора технологического оборудования составного цеха представляется важным определение суточного и часового расхода сырьевых материалов со склада. Суточный расход сырьевых материалов со склада определяется по выражениям типа:

; ; ;

При определении часового расхода сырьевых материалов принимают количество рабочих часов в сутки τн в зависимости от числа рабочих смен (8, 16 или 24):

; ; ;

По данным производственной программы составного цеха рассчитывается удельный расход сырьевых материалов на 1 тонну стекломассы, навариваемой из шихты, по формулам:

; ; ;

Удельный расход шихты на 1 тонну стекломассы, равной сумме удельных расходов компонентов, вычисляют по выражению:

По расчетам производственной программы составляется заявка на транспорт.

Таблица 7.5

Заявка на транспорт

Наименование сырьевого материала	Вид транспорта	Расход материала со склада	Кол-во транспорта, вместимость	Частота привоза
т/год	т/квартал	т/мес
Фосфорная кислота	цистерна	14951,79	1243,09	3729,27	20 шт по 60 т	1 раз в месяц
Окись сурьмы	машина	26,78	6,70	2,23	16 шт по 10 т	1 раз в месяц
И т. д.

5. Выбор технологических схем обработки сырья и стеклобоя

При разработке технологической схемы составного цеха обосновываются основные требования к качеству стекольных шихт. С одной стороны, эти требования рассматриваются в тесной связи с процессами стекловарения, производительностью стекловаренных печей и качеством стекломассы. С другой стороны, качество стекольных шихт является следствием тех требований, которые предъявляются к способам хранения и обработке сырьевых материалов и их смешиванию.

Технологические схемы составного цеха разрабатываются для каждого сырьевого материала применительно к его исходному виду, твердости, влажности и другим свойствам. Традиционные технологические схемы обработки некондиционных сырьевых материалов включают значительное количество операций (рис.5.1).

Таблица 5.1

Технологические схемы обработки сырьевых материалов и подготовки шихты в составном цехе

Кварцевый песок	Доломит, известняк	Сода, поташ	Сульфат натрия	Каменный уголь	Стеклобой

Приемный бункер	Приемный бункер	Приемный бункер	Приемный бункер	Приемный бункер	Приемный бункер

Питание	Питание	Просеивание	Питание	Питание	Питание

Сушка	Дробление	Расходный бункер	Дробление	Помол	Дробление

Просеивание	Сушка	Взвешивание	Сушка	Просеивание	Магнитная сепарация

Расходный бункер	Помол		Помол	Взвешивание	Промывка

Взвешивание	Просеивание		Просеивание	Смешивание	Инспекция

	Расходный бункер		Усреднение	Расходный бункер	Расходный бункер

	Взвешивание		Взвешивание	Взвешивание	Взвешивание

			Смешивание

			Расходный бункер

			Взвешивание

Увлажнение и смешивание компонентов шихты

Хранение шихты

Транспортировка к стекловаренной печи

Использование кондиционных материалов, предварительно обработанных на централизованных сырьевых базах, позволяет значительно упростить технологические схемы (табл.5.2) и превратить составные цеха в дозировочно-смесительные отделения.

Таблица 5.2

Технологические схемы дозировочно-смесительного отделения

Кварцевый песок, сода		Доломит, известняк	Полевошпатный концентрат, глинозем

Хранение в силосе		Хранение в силосе	Приемный бункер

Питание		Питание	Питание

Просеивание		Просеивание	Просеивание

Расходный бункер		Расходный бункер	Расходный бункер

Взвешивание		Взвешивание	Взвешивание

	Увлажнение и смешивание

	Хранение шихты

	Транспортировка к печи

При рассмотрении технологической схемы обосновывается необходимость проведения технологических операций дробления, сушки, помола, просеивания, дозировки, смешивания, увлажнения. Обсуждаются условия хранения необработанных и обработанных сырьевых материалов и готовой шихты. Принимаются технологические параметры обработки сырьевых материалов и подготовки шихты: степень дробления и величина частиц получаемого щебня, температуры сушки, размеры ячеек, сит или зерен сырьевых материалов, влажность и однородность шихты.

Подчеркиваются реализованные в проекте научно-технические достижения. Принятие таких технологических решений как использование силосов – промежуточных емкостей и силосов – расходных бункеров, применение пневмо- и вакуум-транспорта, организация новых способов подготовки шихт-грануляции, брикетирования, бункеров – дозаторов для малого количества шихты, тензо – метрические тележки (проверить) и других обосновывается с учетом влияния этих решений на производительность стекловаренного цеха и качества стекломассы.

Все стадии технологического процесса подробно рассматриваются и обосновываются. Способ загрузки шихты, совместное или раздельное введение шихты и боя, возможность компактирования шихты перед загрузкой рассматриваются и принимаются с учетом их воздействия на процессы стекловарения.

6. Выбор способов хранения сырья, расчет площади склада и емкости силосов и расходных бункеров

6.1. Расчет площадей крытых механизированных складов

При проектировании составных участков целесообразно использовать типовые проекты крытых механизированных складов в соответствии с нормами запаса сырьевых материалов каждого типа [13].

Площади отсеков (S_i, м²) для материалов, поступающих на предприятие «навалом», рассчитывается по формуле:

,

Где - суточный расход материала со склада, т/сут;

- норма запаса сырьевого материала, сут;

- насыпная масса материала, т/м³;

h – нормативная высота насыпки материала в отсеке, оборудованном мостовым краном, м;

К – коэффициент, учитывающий полноту заполнения отсека (0,7 – для крупнокусковых, 0,8 – для мелкокусковых материалов).

В складах, оборудованных грейферным краном, высота насыпки песка – 8 м, звестняка, доломита – 5-6 м, угля – 5 м. Для малооборудованных складов высота насыпки сырьевых материалов не более 2-3 м.

В настоящее время в кондиционном виде (в таре) на стекольные заводы поступают пегматит, глинозем, нефелиновый и полевошпатовый концентраты, сода, сульфат и другие материалы.

Сырьевые материалы, поступающие затаренными в мешки, на складе укладываем штабелями. В этом случаи площадь складов (отсеков) увеличивают на 30% под проходы между штабелями.

Расчет площади складов для хранения затаренных материалов определяют по формуле:

,

где – суточный расход материала со склада, т/сут;

– норма запаса сырьевого материала, сут;

– насыпная масса материала, т/м³;

- нормативная высота насыпки материала в отсеке, оборудованном мостовым краном (принимается 4 м);

– коэффициент, учитывающий плотность укладки мешков (принимается равным 0,8);

– коэффициент, учитывающий площадь проходов между штабелями (принимается равным 0,7).

Расчет площади складов для хранения затаренных материалов, поступающих в биг-бегах:

S_{биг-бега} = 1 · 1 = 1 м²

V_{биг-бега} = 1 т

Расчет площади склада затаренных материалов, которые поступают в цистерне:

V_бочки = S_осн · h,

где h – высота бочки,

S_осн – площадь основания бочки,

V_бочки – объем одной бочки.

,

где R – радиус основания бочки.

m = V · ρ,

где m – масса сырьевого материала, которая входит в одну бочку,

ρ – плотность сырьевого материала.

М = M_i · N_i, т / мес

n = M / m,

где n – количество бочек.

S = n · S_осн

Общая площадь склада:

,

где l – коэффициент учета проходов для погрузчика.

общая площадь склада (написать)

Начертить схему склада.

После завершения технологических расчетов разрабатываются варианты компоновки оборудования составного участка. Оптимальный вариант выбирается по критерию минимума приведенных затрат.

Проекты составных участков следует разрабатывать таким образом, чтобы в перспективе они могли работать как дозировочно-смесительные участки без какой-либо серьезной реконструкции. Это означает, что за основу следует принимать типовые проекты дозировочно-смесительных участков, применительно к которым разрабатываются участки по приемке, хранению, обработке сырья и транспортно-технологические связи.

Составные участки целесообразно проектировать в одном блоке со складами сырья. Склады сыпучего сырья (или сырья, поступающего навалом) проектируются пролетом 12, 18 и 24 м длиной, кратной 6 м и площадью отсеков под отдельные виды сырьевых материалов, обеспечивающих требуемые нормы запасов сырья. Склады, если это рационально, оборудуются грейферными мостовыми кранами грузоподъемностью до 5 т. в склады большей емкости вводится железнодорожный путь широкой колеи вдоль складских отсеков. Возможен и другой вариант, когда склад сырья располагается на основной железной магистрали, выполняя роль промежуточного склада. На заводской склад сырьевые материалы могут доставляться с промежуточного склада автомобильным транспортом.

Полы склада сыпучих материалов заглубляются на отметку -2.00, а полы склада затаренных материалов проектируются на отметке 0.00.

Склады затаренного сырья могут примыкать к торцу склада сыпучих материалов.

Железнодорожный путь в складе сыпучих материалов проходит по эстакаде при отметке головки рельса 0.00.

Соответственно различным видам сырьевых материалов склады разделены подпорными стенками на отсеки. Стенки отсека выводятся до отметки +2.00, выше этой отметки штабели хранимых материалов выводятся по углу естественного откоса.

При доставке на склад сырья автотранспортом в наружной стенке строго напротив отсека проектируются ворота. Составной участок имеет постоянную этажность, равную единице, но возможна и переменная этаность от одного до четырех. Высота этажей принята кратной модулю 0.9 м.

При компоновке оборудования составного участка следует руководствоваться следующими основными положениями.

1) Склады сырьевых материалов необходимо располагать в непосредственной близости к дозировочно-смесительному отделению (участку), в одном здании.

2) Для каждого сырьевого материала на складе выделяются отсеки надлежащей площади, из которых материалы подаются в соответствующие агрегаты для обработки.

3) Агрегаты для обработки сырьевых материалов располагаются по принципу поточности, один за другим, с механизированной подачей материалов, образуя непрерывную технологическую ветвь (линию).

4) Грейферные краны выполняют функцию подачи материалов со склада на соответствующие линии их обработки. Обработанные материалы подаются в дозировочно-смесительное отделение (участок) механическими транспортными средствами (ленточными транспортерами, элеваторами, пневмотранспортом).

5) Складские отсеки для хранения затаренных материалов оборудуются растаривателями. В качестве транспортирующих средств здесь часто используется электропогрузчики.

6) Дозировочно-смесительные отделения (участки) включают систему расходных бункеров, оборудования контрольного просева, автоматических весов, располагающихся над ленточным конвейером сборки компонентов шихты и подачи их в смеситель.

7) Следует отдавать предпочтение компактированной шихте нежели сыпучей. Для этого на составном участке предусматривается отделение компактирования.

Таблица 5	Нормы запасов сырья и обработанных материалов	При работе на обогащенном сырье в дозировочно-смесительных отделениях	Насыпная масса, т/м³	11	1,5	1,2 – 1,3	1,5	0,6 – 0,7	1,1 – 1,3	1,0
Запас в расходных бункерах, сутки	10	2	2	2	1	1	1
Запас в силосных банках, сутки	9	15	15	15	15	15	15
Способ хранения	8	Насыпью в силосной банке	-“-	-“-	Насыпью в силосной банке или таре	-“-	Насыпью в силосной банке или в расходных бункерах
При работе на необогащенном сырье в составных цехах	После обработки	Насыпная масса, т/м³	7	1,5	1,2 – 1,3	1,4 – 1,5	0,6 – 0,7	1,1 – 1,3	1,0
Запас, сутки	6	2	2	2	1/2	2	2
Способ хранения	5	В бункере	-“-	-“-	-“-	-“-	-“-
До обработки	Насыпная масса, т/м³	4	1,6 – 1,7	1,6 – 1,9	1,7 – 2,0	0,6 – 0,7	1,1 – 1,3	1,2
Запас на складе, сутки	3	30	30	30	30 15	30	30
Способ хранения	2	Насыпью в крытом складе	-“-	-“-	В таре в крытом складе или силосной банке	-“-	В таре в крытом складе
Наименование материалов	1	Песок	Известняк	Доломит	Сода	Сода гранулированная	Сульфат карабугазский

11	1,3 – 1,5	1,7	1,7	1,7 – 1,8	1,1	1,1	0,8
10	1	2	2	2	2	1	1
9	15	15	15	15	15/30	30	30
8	-“-	Насыпью в силосной банке	-“-	Насыпью в силосной банке или расходных бункерах	Насыпью в силосной банке, в расходных бункерах или в таре в крытом складе	В таре в крытом складе	-“-
7	1,3 – 1,5	1,7	1,7	1,7 – 1,8	1,1	1,1	1,1
6	½	2	2	2	2	1	1
5	В бункере	-“-	-“-	-“-	-“-	-“-	-“-
4	1,3 – 1,5	2,0	1,7	1,7 – 1,8	1,1 – 1,4	1,1	0,8
3	30	30	30	30	30	30	30
2	Насыпью или в таре в крытом складе	-“-	-“-	Насыпью 30 в крытом складе	Насыпью в таре или крытом складе	В таре в крытом складе	-“-
1	Сульфат технический	Полевой шпат	Полевошпатовый концентрат	Пегматит	Мел	Селитра	Поташ

11	0,8	0,96 – 1,22	1,0 – 1,2	1,31 – 1,63	1,5 – 1,72	0,8 – 1,1	0,78	3,05
10	1	1	1	В таре	В таре	В таре	1	1
9	15	30	15	15	30	30	30	30
8	Насыпью в силосных банках, в расходных бункерах, в таре в крытом складе	Насыпью или в силосной банке	Насыпью в силосной банке или расходных бункерах	Насыпью или в таре в крытом складе	В таре в крытом складе	-“-	-“-	-“-
7	0,8	0,96 – 1,22	1.0 – 1,2	1,31 – 1,63	1,5 – 1,72	0,8 – 1,1	0,78	3,05
6	2	2	2	2	2	1	1	1
5	-“-	В бункере	-“-	В таре	-“-	В бункере	-“-	-“-
4	0,8	0,96 – 1,22	1,0 – 1,2	1,31 – 1,63	1,5 – 1,72	0,8 – 1,1	0,78	3,05
3	30	30	30	30	30	30	30	30
2	Насыпью или в таре в крытом складе	Насыпью или в таре	Насыпью в крытом складе	Насыпью или в крытом складе	В таре в крытом складе	-“-	-“-	-“-
1	Содопоташная смесь	Глинозем	Гидроокись Al	Нефелиновый концентрат	Датолитовый концентрат	Бура техническая	Борная кислота	Глет

11	3,05		1,6	0,8 – 0,9	0,51 – 0,92	0,7
10	1	В таре	1	В таре	1	1
9	30	30	15	30	30	30
8	-“-	В таре в крытом складе	Насыпью в крытом складе	В таре в крытом складе	В таре в крытом складе	Насыпью в крытом складе
7	3,05		1,6	0.8 – 0,9	0,51 – 0,92	0,7
6	1		1		1	2
5	-“-	В таре	В бункере	В таре	В бункере	-“-
4	3,05		1,8	0,84	0,51 – 0,92	0,8
3	30	30	30	30	30	30
2	-“-	В таре в крытом складе	Насыпью в крытом складе	В таре в крытом складе	-“-	Насыпью в крытом складе
1	Сурик свинцовый	Барий углекислый	Плавиковый шпат	Криолит технический	Оксид цинка	Уголь

6.2. Расчет емкости и размер силосных складов

Типовые проекты дозировочно-смесительных отделений предусматривают хранение материалов в силосных банках. Хорошо зарекомендовали себя силосы, корпус которых имеет формы призмы и цилиндра, а дно – форму усеченного конуса или усеченной пирамиды. Для сырьевых материалов, используемых в стеклоделии, угол наклона стенок пирамидальной части приминается равным 55.

Исходные данные для расчета силосов:

1) Суточная потребность в каком-либо сырьевом материале, М_с_i, т/сут;

2) Норма запаса, N_i, сут.

Общий объем силоса (V_o_б) определяется по формуле:

,

где – насыпной вес сырьевого материала, т / м³,

0,8 – коэффициент, учитывающий полноту заполнения силоса,

H

h

d

k D

Рисунок 3 – Форма и характеристические размеры силосов

Из технических соображений d принимаем равным 1м, H = 2D. Объем усеченного конуса V_ук = 1/6 * V_общ, тогда объем цилиндрической части силоса будет равен:

V_цч = V_общ - V_ук.

Полагая, что H = 4R, из выражения V_цч = D²H = 4R³ можно определить радиус силоса (R, м)

R = .

Определив R, находим высоту призматической части силоса (H, м)

H = .

Высота конусной части силоса h определяется из условия h / k = tg 55,

где k = (D – d) / 2.

Общая высота силоса равняется H_общ = H + h.

По такой схеме рассчитываются объем и размеры силосов для песка, соды, доломита, глинозема и др. материалов.

Сырьевые материалы

Высота силоса, м

Кол-во силосов, шт

6.3. Расчет емкости и размеров расходных бункеров

Исходные данные для расчета расходных бункеров рекомендуется свести в таблицу по указанной ниже форме.

Наименование сырьевых материалов	Насыпная масса, т/м³	Ежесуточная потреб-ность	Запасы норма-тивные	Принимаемая к установке емкость, м³	Кол-во бункеров, шт.
т	м³	т	м³

По конструктивным соображениям (рисунок 13) принимаем а = 1,5 м; размер выпускного отверстия b принимается по таблице 2.1; угол наклона пирамидальной части бункера 55.

Рис. 13. Форма и характеристические размеры бункеров

Таблица

Минимальные размеры выпускных отверстий бункеров

Материал	Размер выпускных отверстий, мм
Гравий среднего размера	300
Сухой песок	150
Сырой песок	450
Цемент	250
Порода и руда с размерами кусков: До 60 мм До 100 мм До 160 мм	300 450 500

Размеры выпускных отверстий даны для бункеров, не оборудованных вибраторами или другими средствами опорожнения.

Поскольку h / k = tg 55, k = (a – b) / 2, то .

Объем пирамидальной части бункера V_П определяется по формуле:

м³, (19)

Общий объем бункера находим по формуле:

м³, (17)

где М_i – суточная потребность в каком-либо сырьевом материале, т / сут;

N_i – норма запаса сырьевого материала после обработки, сут;

γ_i – насыпной вес сырьевого материала, т / м³;

0,8 – коэффициент, учитывающий полноту заполнения силоса (можно 0,9).

Учитывая принимаемую к установке емкость бункера и коэффициент заполнения бункера, равный 0,9, по уравнению (33) определяем высоту призматической части (H)

м, (20)

Тогда лющая высота бункера

H_общ= H + h.

7. Подбор и расчет основного оборудования составного участка 7.1. Расчет практической производительности оборудования и коэффициента его производительности

Выбор оборудования осуществляется на основании принятых практических схем и установленного режима работы составного участка. По режиму работы определяется коэффициент использования оборудования по времени (φ), практическая производительность машин (установок), на основании которой и рекомендуется к использованию конкретный тип и марка машин.

Расчет практической производительности ведущего оборудования (П_пр) производится по формуле:

,

где П_п – технически обоснованная часовая производительность машины;

- коэффициент, учитывающий потери материала (табл. 1).

Коэффициент использования оборудования во времени находится из соотношения

,

где T_эф – эффективный фонд работы оборудования;

Т_кал – календарный фонд времени в году (365 дней).

Эффективный фонд работы оборудования равен

Т_эф = Т_н – Т_рем – Т_о,

где Т_н – номинальный фонд времени, который равен числу дней работы оборудования в зависимости от установленного режима работы производства без учета простоев оборудования из-за ремонта и технологически неизбежных остановок;

Т_рем – нормативное время простоя оборудования при ремонтах;

Т_о – время технологически неизбежных остановок.

Т_рем и Т_о устанавливается принятой системой ППР по ведущему технологическому оборудованию.

При работе по режиму непрерывной недели без остановок производства в праздничные дни Т_н является максимальным и совпадает с Т_кал, равным 365 дней. В случае остановок в праздничные дни

Т_н = 365 – 8 = 357 дней.

При работе в одну смену по пятидневной рабочей недели продолжительность смены устанавливается 8 ч 12 мин, в этом случае

Т_н = 365 – 103 выходных – 11 праздничных = 251 дня

При работе цеха в 2 или 3 смены их продолжительность устанавливается равной 8 ч. Чтобы обеспечить тредуемую продолжительность недели в 41 ч, каждую 8 субботу делают рабочим днем. Тогда

Т_н = 365 – 96 выходных – 11 праздников = 258 дней

Могут быть и другие варианты режима работы участка.

На стекольных заводах механизированные склады сырья и отделения обогащения работают в одну или две смены, а дозировочно-смесительные отделения (ДСО) – в две или три смены.

Расчеты показывают, что коэффициент использования оборудования (φ) для составного цеха при работе в две смены по пятидневной рабочей недели изменяются за счет Т_о и Т_рем в незначительном интервале значений 0,46 – 0,53.

7.2. Расчет оборудования механизированного склада сырья

Для подачи сыпучих материалов используются мостовые краны (краны-балки), оснащенные грейферами.

Исходными данными для расчета производительности грейферного крана являются:

- технологическая схема отделений хранения и обработки сырья;

- влажность сырья, ω,%;

- суточный расход сырьевого материала со склада, М_с, т/сут;

- общий суточный расход сырьевых материалов со склада, Q, т/сут.

Определяется масса материала, забираемого грейфером за 1 цикл, q, т:

,

где V – емкость грейфера, м³;

γ – насыпная масса материала, т/м³;

– коэффициент заполнения грейфера (для мелких материалов – 0,8; для кусковых – 0,5).

С учетом показателей мощности проектируемого участка емкость грейфера (V принимается равной 1 или 1,5 м³). В силу того, что грейферный кран обслуживает все складские отсеки хранения сырья, показатель q следует рассчитывать для каждого вида материала, а затем усреднить полученные числовые значения q_i по формуле

,

где n – количество сырьевых материалов.

Суточное число циклов работы грейферного крана будет равно

()

На складе в сутки поступает М_с материалов и столько же подается в расходные бункера, поэтому в расчете N принимается 2М_с.

Максимальная продолжительность одного цикла (τ, с) рассчитывается по максимальным расстояниям передвижения крана и подъема груза и составляет:

,

где – максимальное расстояние передвижения соответственно крана, тележки и груза, м;

– скорость передвижения соответственно крана, тележки и груза, м/с;

30 – время взятия и высыпания материала из грейфера, с.

Протяженность грузопотоков сырьевых материалов принимается согласно выбранным технологическим схемам и рассчитанным ранее размерам складов (например

Согласно паспортным данным грейферных кранов принимаются скорости V_к= 2 м/с, V_т = 0,67 м/с, V_г = 0,2 м/с.

Таблица 2

Скорости мостовых и подвесных кранов и талей

Тип крана	Скорость, м/мин
крана	каретки	грейфера
Мостовой	80	40	8
Подвесная кран-балка	20-30	20	8
Электроталь	-	20	8

Общая суточная продолжительность работы крана (Т, ч) составляет:

,

где N – суточное число циклов работы грейферного крана;

t – максимальная продолжительность одного цикла, с.

Как правило, на складе к установке принимается 1 грейферный кран с технической характеристикой:

1) Грузоподъемность	5 т
2) Высота подъема	16 м
3) Пролет	17 м
4) Мощность электродвигателя	58 кВт

Обычно используют грейферы ПР 7-3.2 и ПР 7-5.0, параметры которых приведены в табл. 3.

Таблица 3

Техническая характеристика грейферов

Марка грейфера	Грузоподъемность, т	Объем, м³	Габаритные размеры в раскрытом виде, м
ПР 7-3.2	3	0,8	1,2х1,8х1,7
ПР 7-5.0	2	1,5	1,5х1,97х1,91

При проектировании складов необходимо предусматривать механизированную разгрузку вагонов. Для этой цели могут быть использованы элеваторно-ковшовые разгрузчики (С-492, ПЭ-240), виброразгрузчики (С-656), разгрузчики железнодорожных платформ (Т-182А), вагоноопрокидыватели. Для транспортирования и штабелирования материалов в мешках, уложенных на поддоны, могут быть использованы автомобильные или аккумуляторные погрузчики, имеющие высоту подъема до 4,5 м.

Механизированный склад приемки и хранения сырьевых материалов может работать в одну смену с коэффициентом использования оборудования во времени – 0,3. При проектировании более мощных составных участков эффективность принятых решений заметно увеличивается за счет повышения коэффициента загрузки оборудования. Ниже приводятся справочные данные для расчета и подбора оборудования составных участков малых стекольных предприятий.

Пример

Рисунок - кран мостовой грейферный г/п 5 т.

Таблица

Базовые значения

Высота подъема, м	Скорость, м/с
подъема	передвижения тележки	передвижения крана
24	0,8	0,8	1,6

Таблица

Кран мостовой грейферный г/п 5 т, режим работы А8. Технические характеристики

Пролет Lk, м	h1, мм	h2, мм	L1, мм	L2, мм	A, мм	B, мм	C1, мм	C2, мм	F, мм	Масса крана (c грейфером), т	Суммарная мощность электродвигателей механизмов, кВт

16,5	2800	3400	1500	1500	4500	5500	2100	800	100	21,9	78
22,5	1500	1500	4500	5500	2100	800	200	26,8	81,4
28,5	1500	1500	4800	6200	2200	800	400	33,9	85
32	1500	1500	5400	6800	2400	800	400	38,2	93
42	1500	1500	7000	8600	2650	1100	500	52,6	100

Таблица

Кран мостовой грейферный г/п 10 т, режим работы А8. Технические характеристики

Пролет Lk, м	h1, мм	h2, мм	L1, мм	L2, мм	A, мм	B, мм	C1, мм	C2, мм	F, мм	Масса крана (c грейфером), т	Суммарная мощность электродвигателей механизмов, кВт

16,5	3900	4600	1500	1900	4500	5500	2200	800	200	31,9	140
22,5	1500	1900	4500	5500	2200	800	200	39,1	148
28,5	1500	1900	4800	6200	2500	800	300	48,4	148
32	1500	1900	5400	6800	2500	800	400	53,6	148
42	1500	1900	7000	8600	2800	1100	500	74,3	162

7.3. Подбор и расчет оборудования отделения подготовки сырьевых материалов 7.3.1.Расчет производительности ленточных транспортеров

Выбор ленточного транспортера, как и другого оборудования составного участка, производится по часовому расходу материала, М, т/ч:

, ()

где М_с – суточный расход материала, т/сут;

n – число смен в сутки;

t – продолжительность рабочей смены, ч;

ψ – коэффициент использования оборудования (при двухсменной и односменной работе обычно не учитывается).

В стекольной промышленности для подачи сырьевых материалов, а в некоторых случаях и шихты, широко применяются горизонтальные и наклонные транспортеры, плоские и желобчатые.

Исходные данные для расчета:

1) производительность, требуемая по какому-либо сырьевому материалу, М, т/ч;

2) длина наклонного участка транспортера, L₁, м;

3) длина горизонтального участка транспортера, L₂, м;

4) высота подъема груза, h, м;

5) скорость движения ленты, V, м/с;

6) насыпная масса сырьевого материала, γ, кг/м3.

Их производительность зависит от ширины ленты и скорости движения. При ширине ленты В груз на ней располагается слоем b, равным 0,9 · B – 0,05.

В

b

Рисунок 15. Расположение груза на ленте транспортера

Производительность (П, т/ч) рассчитывается по формуле:

, ()

где с – коэффициент пропорциональности, зависящий от типа транспортера и угла (для плоской ленты = 15 с = 240, при = 20 с = 325, для желобчатой ленты при = 30 с = 265, при = 45 с = 320);

γ – насыпная масса, т/м³;

V – скорость ленты транспортера.

Расчет сводится к определению минимальной ширины транспортера, обеспечивающей требуемую производительность. Ширину ленты (В, м) находим по формуле:

м, (21)

где К – коэффициент, учитывающий режим работы транспортера, равный 1 при трехсменной работе; 2 – при двухсменной работе; 3 – при работе в одну смену;

ψ – коэффициент, зависящий от угла наклона ленты транспортера к горизонту (табл.4).

Таблица 4

Наибольший угол наклона ленточных транспортеров с гладкой прорезиненной лентой

Наименование материала	Допустимый угол наклона транспортера к горизонту, град	Угол естественного откоса материалов, град	Коэффициент, учитывающий степень уменьшения производительности,
Известь порошкообразная	23	30 – 40	0,85
Камень сортированный	18	30 – 40	0,90
Камень несортированный	20	30 – 45	0,85
Песок сухой, чистый	15	30 – 45	0,95
Песок рядовой из карьера	20	35 – 50	0,95
Песок влажный	20	35 – 50	0,85
Уголь каменный рядовой	18	30 – 45	0,90
Цемент	20	30 – 45	0,85
Шлак каменноугольный	22	35 – 50	0,85
Щебень	18	30 – 45	0,90
Стекольный бой недробленый	12	-	0,95
Стекольный бой дробленный	15	-	0,9

Таблица 5

Рекомендуемые скорости движения конвейерной ленты

Материал	Скорость ленты, м/c, при ширине ленты, мм
400	500 – 650	800 – 1000	1200 – 1400
Песок, пегматит, доломит, известняк (дробленые)	1,0 – 1,6 1,0 – 1,25	1,25 – 2,0 1,5	1,6 – 3,0 1,6 – 2,0	2,0 – 4,0 2,0 – 3,0

Доломит, известняк (кусковые)	-	1,0 – 1,6	1,6	1,6 – 2,0
Сода, поташ	-	0,6 – 0,9	1,0 – 1,25	-

Угол подъема наклонного участка определяется из соотношения

.

Если допустимый угол наклона транспортера к горизонту (табл. 4) для данного сырьевого материала больше рассчитанного по формуле (13) угла , то транспортируемый материал хорошо удерживается на ленте транспортера. Принимается к установке ближайшая по стандарту ширина ленты (табл. 5).

7.3.2.Подбор и расчет элеватора

Элеваторы в стекольной промышленности служат для транспортирования сыпучих материалов в вертикальном направлении.

Исходные данные для расчета:

1) часовая потребность в сухом материале, М, т/ч;

2) насыпная масса сырьевого материала, , т/м³;

3) коэффициент использования элеватора во времени, = 0,52.

Выбор типа элеватора осуществляется по величине погонной мощности ковшей элеватора . Требуемую погонную мощность элеватора можно определить из выражения:

,

где V – скорость движения ленты элеватора (или скорость тягового органа), м/с;

i_o – объем ковша, м³;

d – расстояние между осями ковшей, м;

φ – коэффициент заполнения ковшей, равный 0,6 – 0,8.

С учетом характеристики транспортируемого материала по табл. 6 выбирается скорость тягового органа и коэффициент заполнения ковшей.

Таблица 6

Рекомендации по выбору ковшей элеватора

Наименование материала	Скорость тягового органа, м/с	Тип ковша	Коэффи-циент заполнения ковша	Способ
загрузки	разгрузки
Пылевидный сухой цемент, сырьевая мука, зола ТЭЦ	0,6 – 0,8	Г	0,85	Зачерпыванием	Свободный самотечный
Зернистый и мелкокусковой: известняк, шлаки	0,4 – 0,65	О, С	0,80	Зачерпыванием	Самотечный направленный
предварительно измельченные	0,8 – 1,0	Г	0,80	Зачерпыванием	Свободный самотечный
Средне- и крупнокусковые сырьевые материалы	0,4 – 0,6	О, С	0,6 – 0,8	Зачерпыванием	Самотечный направленный

Г – глубокий ковш, О – остроугольный ковш с бортовыми направляющими, С – ковш со скругленными дном и бортовыми направляющими.

По уравнению (14) определяется погонная мощность элеватора, а по табл. 7 – размер ковшей.

Таблица 7

Основные размеры ковшей элеватора

Ширина ковша, мм	Ширина ленты, мм	Шаг ковшей, мм	Объем ковшей, 10^-3 м³
расставленных	сомкнутых	глубоких	мелких	С бортовыми направляющими
С остроуго-льным днищем	Со скругле-нным днищем
100	125	200	-	0,2	0,10	-	-
125	150	320	-	0,4	0,20	-	-
160	200	320	160	0,6	0,35	0,65	-
200	250	400	200	1,3	0,75	1,30	-
250	300	400	200	2,0	1,40	2,00	-
320	400	500	250	4,0	3,70	4,00	6,4
400	500	500	320	6,3	4,20	8,00	14,0
500	-	630	400	12,0	-	7,80	28,0
650	-	630	500	18,0	-	-	60,0
800	-	800	630	32,0	-	-	118,0
1000	-	900	630	45,0	-	-	148,0

Наиболее распространенным типом вертикальных ковшовых элеваторов, используемых в стекольной промышленности, являются тип ЭЛ. Они предназначены для транспортирования сыпучих порошкообразных и мелкокусковых материалов. Выпускаются двух исполнений: ЭЛГ – с глубоким скругленным ковшом для сухих, хорошо высыпающихся материалов; ЭЛМ – с мелким скругленным ковшом, склонных к некоторому слеживанию.

Мощность по приводному валу (N₀, кВт), потребляемая для работы элеватора, рассчитывается по формуле:

, ()

где П – часовая производительность элеватора (принимается равной M), т/ч;

h – высота элеватора (принимается согласно графической части проекта), м;

К_э – коэффициент, зависящий от типа элеватора и его производительности (для ленточных при производительности до 20 м³/ч К_э = 1,5);

Мощность двигателя для привода конвейера (N, кВт):

()

где - КПД механизма привода (0,85).

Таблица

Техническая характеристика ленточных элеваторов типа ЛГ с глубокими расставленными ковшами

Наименование параметра	Типоразмер элеватора
ЛГ-120	ЛГ-160	ЛГ-200	ЛГ-250
Производительность, м³/ч	5,0	13,0	18,0	28,0
Ковши	тип ковша	глубокий	глубокий	глубокий	глубокий
ширина, мм	120	160	200	250
ёмкость, л	0,2	0,9	1,3	2,8
шаг, мм	200	320	400	400
Скорость движения ковша, м/с	2,2	2,2	2,2	2,2
Высота транспортирования, мм	от 5830 до 55630
Диаметры барабана, мм	приводного	250	400	400	500
натяжного	220	320	320	400
Мощность привода, кВт	от 1,5 до 45
Тяговый орган	лента резинотканевая по ГОСТ 20-85

Таблица

Техническая характеристика ленточных элеваторов типа ЛМ с мелкими расставленными ковшами

Наименование параметра	Типоразмер элеватора
ЛМ-160	ЛМ-200	ЛМ-250	ЛМ-320
Производительность, м³/ч	5,6	10,0	21,8	32,0
Ковши	тип ковша	мелкий	мелкий	мелкий	мелкий
ширина, мм	160	200	250	320
ёмкость, л	0,5	0,75	1,9	3,8
шаг, мм	320	400	400	500
Скорость движения ковша, м/с	1,5	1,5-2,0	1,85	1,85
Высота транспортирования, мм	от 5830 до 55630
Диаметры барабана, мм	приводного	400	400	500	500
натяжного	320	320	400	400
Мощность привода, кВт	от 1,5 до 45
Тяговый орган	лента резинотканевая по ГОСТ 20-85

Таблица

Техническая характеристика ленточных элеваторов типа ЛО с остроугольными сомкнутыми ковшами

Наименование параметра	Типоразмер элеватора
ЛО-160	ЛО -200	ЛО-250	ЛО-320
Производительность, м³/ч	6,3	12,5	19,0	30,0
Ковши	тип ковша	остроугольный сомкнутый	остроугольный сомкнутый	остроугольный сомкнутый	остроугольный сомкнутый
ширина, мм	160	200	250	320
ёмкость, л	0,65	1,3	2,0	4,0
шаг, мм	160	200	200	320
Скорость движения ковша, м/с	0,40-0,63	0,40-0,63	0,40-0,63	0,40-0,63
Высота транспортирования, мм	от 5830 до 55630
Диаметры барабана, мм	приводного	400	400	500	500
натяжного	320	320	400	400
Мощность привода, кВт	от 1,5 до 45
Тяговый орган	лента резинотканевая по ГОСТ 20-85

Рисунок 12 – Элеватор ЛГ-120

Работа элеватора происходит следующим образом (рис.13):

Насыпной груз поступает в нижнюю часть элеватора через загрузочную воронку, засыпается в ковши, поднимается вверх и выдается за счёт центробежной силы через разгрузочный патрубок, расположенный в верхней части. При подаче материала в загрузочный носок нижней секции необходимо обеспечить равномерность подачи материала. Перегрузка элеватора транспортируемым материалом не допускается. Производительность агрегата подающего в элеватор материал не должна превышать максимальной производительности элеватора в соответствии с данным руководством по эксплуатации. Неравномерная, превышающая производительность элеватора подача материала может привести к заклиниванию натяжного барабана и останову элеватора.

Рисунок 13 – Вертикальный ленточный ковшовый элеватор

Элеватор ленточный состоит из следующих основных составных частей: 1 — тяговый орган; 2 — ковш; 3 — приводной барабан; 4 — останов; 5 — привод; 6 — разгрузочный патрубок; 7 — шпиндель натяжного устройства ленты; 8 — загрузочный патрубок, ак – шаг ковшей, Вк – ширина ковша, А – длина ковша, h – высота ковша.

7.3.3.Пневмотранспорт сырьевых материалов и шихты

Использование механического транспорта способствует загрязнению сырьевых материалов и их потере. С целью устранения указанных недостатков в настоящее время для транспортирования сырьевых материалов и стекольной шихты широкое применение получил пневмотранспорт.

Основными преимуществами пневмотранспорта являются:

1) высокая производительность за счет полной механизации процессов захвата материала при загрузке и разгрузке транспортной линии;

2) герметичность трассы перемещения и полная изоляция транспортируемого материала от внешней среды;

3) повышение безопасности труда вследствие отсутствия движущихся частей и механических приводов;

4) сокращение обслуживающего персонала ввиду простоты обслуживания
установок пневмотранспорта;

5) исключение потерь материала от распыления;

6) простота установки и управления ею, легкость монтажа и замены частей;

7) возможность осуществления полной автоматизации всего
технологического процесса;

8) большая гибкость направлений трассы, что позволяет осуществлять
транспортирование в весьма стесненных по габаритам и
неблагоприятных для механического транспорта условиях;

9) низкие капитальные затраты, стоимость оборудования и эксплуатации
пневмотранспортных установок.

Однако пневматический транспорт имеет и недостатки:

1) ограничен круг материалов, которые могут транспортироваться
установками пневмотранспорта;

2) сравнительно высок удельный расход электроэнергии на тонну
перемещаемого материала;

3) высок износ стенок трубопровода, особенно в местах поворота.

4) Разгрузке с помощью пневмотранспорта подлежат сырьевые материалы, прибывающие в крытых загонах навалом, в цистернах (типа содовозов), в цистернах типа автоцементовозов (автосодовозов), в крытых вагонах в таре.

Пневмотранспорт может осуществляться следующими системами: вакуумной, напорной (высоко- и низконапорной), комбинированной.

Вакуумная система: применяется для транспортирования различных сыпучих материалов на расстояние до 150 м.

Высоконапорная система: используется для транспортирования пылевидных и мелкозернистых материалов с размером кусков 5-6 мм на расстояние до 1200 мм, а при использовании промежуточных станций - до нескольких километров.

Низконапорная система: применяется для транспортирования пылевидных и мелкокусковых материалов на расстояние до 100 м.

Комбинированная система: применяется для транспортирования материалов из нескольких точек на расстояние свыше 200 м. Сбор материала в один бункер осуществляется вакуумной и низконапорной системой, а дальнейшее транспортирование на большое расстояние – высоконапорной системой.

Транспортирование сырьевых материалов осуществляется вакуумной системой. Шихта транспортируется как напорной системой, так и вакуумной.

Пневмотранспорт сыпучих материалов в плотном слое имеет ряд преимуществ:

1) уменьшение удельного расхода воздуха на транспортирование в 15-20 раз;

2) сокращение удельного расхода энергии на сжатие воздуха в 10 раз и более;

3) уменьшение линейной скорости аэросмеси в 4-5 раз, в результате чего практически устраняется износ трубопровода;

4) повышение удельной производительности трубопроводов в 4-5 раз;

5) улучшение условий фильтрации и обеспыливания отработанного воздуха;

6) упрощение конструкции основного аппарата камерного насоса.

Технические характеристики пневмотранспортной установки в плотном слое:

Производительность	15 т/ч
Длинна трассы	80 м
Диаметр трубопровода	60 мм
Давление	2,8 – 3,5 атм

Техническая характеристика пневмотранспортных установок – в табл. 8.

Таблица 8

Техническая характеристика пневмотранспортных установок

№ установки	Производительность, т/ч	Объемный расход газа, м³/с	Средняя скорость газа, м/с	Массовая концентр. аэросмеси, кг/кг	Суммарные потери давления, МПа	Потребная мощность, кВт	Удельная энергоемкость, кВт ч/т
1	4,5	0,025	36,0	41,7	0,053	10	0,278
2.1	3,0	0,025	27,6	27,8	0,033	10	0,333
2.2	1,5	0	27,0	1,2	-	-	-
2.3 а	15	0,830	64,7	4,2	-	100	0,330
2.3 б	10	0,830	64,7	2,8	-	100	0,500
3	1,0	0,029	27,4	8,0	0,020	10	0,333
4	3,0	0,830	64,7	0,83	-	100	0,320
5	30,0	1,263	66,0	16,5	0,004	156	0,023
6	5,0	0,050	77,0	23,1	0,055	20	0,062
7	1,75	0,070	89,0	5,8	0,063	20	0,078
8.1	2,5	0,080	85,0	7,2	0,060	20	0,064
8.2	3,5	0,097	60,0	8,3	0,050	20	0,046
8.3	6,5	0,117	100,0	12,86	0,075	70	0,086
9	6,0	0,170	-	8,2	0,060	70	0,137
10	3,5	0,267	-	3,0	0,040	70	0,267
11	2,8	0,267	-	2,4	0,040	70	0,446

Рисунок 14 – Принцип работы пневмотранспорта

Рисунок 15 – Пневмотранспортная установка

7.3.4. Подбор и расчет сушильного оборудования

Исходные данные:

1) суточный расход сырьевого материала со склада, М_с, т/сут;

2) начальная влажность материала, b_н, %;

3) конечная влажность материала, b_к, %;

4) напряженность сушки сырьевого материала, А, кг/м³ ч.

Напряженность сушильного барабана по количеству испаряемой влаги (за час с 1 м³) является основным показателем работы сушильного барабана. При сушке песка А = 60 – 100, известняка – 35 – 65, глины – 40-60 кг/м³ ч.

Рассчитываем количество испаряемой влаги из высушиваемого сырьевого материала влаги (W, кг/ч):

,

где Т – число часов работы барабана, ч (например, при 2-сменной работе сушильного отделения Т = 16 ч).

Объем сушильного барабана (V_б, м³) находится из соотношения:

.

По техническим данным (табл. 9) выбирается сушильный барабан с объектом, рассчитанным по соотношению (15).

Таблица 9

Техническая характеристика сушильных барабанов

Показатели	Типоразмер
1600х11000	1600х8000	1200х6000	1000х5000
Объем сушильного пространства, м³	22,2	16,1	6,8	3,9
Наклон,	5-3	5-3	5-3	4 -1
Угловая скорость барабана, об/мин	2,59; 1,9	3,4; 4,6; 5,7	5	5
Мощность электродвигателя, кВт	10	7	3,8	3,5
Габаритные размеры установки (без пылеотделяющих устройств), м³: длина ширина высота	16 3,5 3,5	11,8 3,7 4,1	7,2 2,1 2,2	5,23 2,27 2,04
Масса металлоконструкций, т	20	17,8	10	5,7

Выбранный размер сушильного барабана проверяется по влагоиспарительной способности (U, кг/ч), которая рассчитывается, исходя из типоразмера барабана, по уравнению:

.

Если U ≥ W, то выбор типоразмера сушильного барабана сделан правильно, в противном случае выбирается другой типоразмер.

Если после проведенного расчета, выбор сушильного барабана оказывается не целесообразным из-за малой заполняемости барабана, можно подобрать сушильные шкафы исходя из производительности.

Для примера приводятся характеристикики сушильных шкафов марки ED 720 Binder и SNOL 970/350.

Рисунок 18 – Сушильный шкаф ED 720 Binder

Таблица 14

Технические характеристики сушильного шкафа ED 720 Binder

Внешние размеры: ширина, мм	1234
высота, мм	1530
глубина, мм	950
Внутренние размеры: ширина, мм	1000
высота, мм	1200
глубина, мм	600
Внутренний объем, л	720
Полки хромирован. (станд./макс.)	2/16
Макс. нагрузка на полку, кг	45
Макс. загрузка, кг	120
Темп. диапазон, от 5 °C выше комнатной температуры до °C	300
Темп. погрешность: при 70 °C (±°C)	1.5
при 150 °C (±°C)	2.8
при 300 °C (±°C)	5.0
Напряжение (± 10%) 50/60 Гц (В)	400 3/N
Мощность, Вт	5000

Рисунок – Шкаф сушильный SNOL 970/350

Таблица

Технические характеристики Шкаф сушильный SNOL 970/350

Внешние размеры: ширина, мм	1300
высота, мм	1600
глубина, мм	1630
Внутренние размеры: ширина, мм	900
высота, мм	900
глубина, мм	1200
Диапазон автоматического регулирования температуры, °С	40:200
Время разогрева электрошкафа до номинальной температуры, без садки, мин., не более	30
Стабильность температуры в установившемся тепловом режиме, без садки, °С, не хуже	±1
Напряжение, В	400

7.3.5. Установка «взвешенного слоя» для сушки кварцевого песка

Хорошо зарекомендовали себя для сушки кварцевого песка сушилки «взвешенного слоя», используемые на Новосельском и Раменском ГОКах, а так же Константиновском заводе бутылочного стекла и др.

Техническая характеристика установки «взвешенного слоя»:

Сечение рабочей камеры 3,0 х 1,2 м

Высота кипящего слоя 0,3 м

Площадь пода «кипящего слоя» 3,4 м²

Производительность сушилки при начальной

влажности 6,5 % и конечной 0,1 % 5,0 т/ч

Потребное количество газов 3,1 м³/с

Пылеунос 3-4 %

Температура газов в «кипящем слое» 100-125

Габаритные размеры 3,9х2,2х4,5 м

Вес металлоконструкций 3,0 т

7.3.6. Подбор оборудования для контрольного просева

На отечественных заводах наиболее часто используются сита-бураты. Для просева стекольного песка, соды, сульфата, мела, доломита, глинозема, полевого шпата используются сита № 1,4 – 0,7.

Выбор типа сита-бурат производится по показателю производительности, которая зависит от размера барабана сита. Для составных цехов большой производительности возможно использование инерционных грохотов.

Техническая характеристика сит-буратов и инерционных грохотов приведена в табл. 10 и 11.

Таблица 10

Техническая характеристика сит-буратов

Показатели характеристики	Типы сит-буратов
СМ-237	СМ-236	650х1500	1300х2500	800х1250
Размер барабана, мм: диаметр большего основания диаметр меньшего основания длина	1100 780 3500	1100 780 2500	650 550 1500	1300 1000 2500	800 600 1250
Число оборотов в 1 мин	25	25	30	30	30
Размеры фракций, мм	0-1; 1-3; 3-5	0-1	0-1	0-1	0-1
Средняя производительность, т/ч (при ситах № 1,4 – 0,7)	3,0	2,0	1,5	4,5	1,5
Мощность электродвигателя, кВт	1,7	1,7	1,0	1,0	1,0
Число оборотов двигателя, мин	930	930	-	930	930
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	4813 1376 1545	3915 1366 1520	2715 1180 1005	3850 1600 2020	2500 1000 1300

Таблица 11

Техническая характеристика инерционных грохотов

Показатели характеристики	М-472	СМ-388	СМ-861
Размеры просеивающих поверхностей, м: ширина длина	1,2 1,82	1,2 1,84	1 1,5
Число ярусов сит	3	2	2
Частота вращения вала вибратора, об/с	12,3	12	12,5
Производительность, м³/ч	50	20-30	4
Мощность электродвигателя, кВт	4,5	4,5	4,5
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	3,97 1,55 1,35	2,485 1,632 1,075	2,85 2,05 1,22

Вибросита являются высокопроизводительными, эффективными и надежными аппаратами для рассева порошкообразных, зернистых и кусковых материалов и могут быть использованы для обезвоживания материалов.

Сита (рис. 19), как правило, поставляются в двухдечном варианте (рассев материалов на 3 фракции). По требованию Заказчиков на сите может быть установлен один дополнительный каркас (рассев материала на 4 фракции) или оставлен только один каркас (рассев материала на две фракции) и установлены сетки с необходимыми Заказчику размерами ячеек.

Сита выпускаются в нержавеющем исполнении или из углеродистой стали.

Достоинствами вибрационных сит типа СВ являются:

- высокая эффективность рассева;

- возможность подбора оптимальных режимов для различных материалов;

- высокая степень ремонтопригодности (замена каркаса с сеткой, в случае необходимости, осуществляется за 10…15 мин.);

- надежность аппаратов;

- пылеплотность;

- малый расход электроэнергии;

- низкие динамические нагрузки на основание.

Рисунок 19 – Сито вибрационные типа СВ2 (круглого сечения)

Особенностью работы вибрационных сит типа СВ является характер колебаний просеивающих поверхностей. В отличие от других конструкций вибрационных сит в ситах типа СВ применяется пространственная (трехкомпонентная) вибрация просеивающих поверхностей.

Подобный характер колебаний обеспечивает непрерывное изменение по величине и направлению инерционных нагрузок, что позволяет получить оптимальные условия рассева, особенно, для материалов с размерами частиц близкими к размерам ячейки сетки. Трехмерное движение просеивающей поверхности объединяет в себе движение плоскорешетного классификатора и грохота.

Рисунок 20 – Вибросито СВ2-0,4

Таблица 16

Технические характеристики вибросит

Наименование	СВ2-0,4	СВ2-0,6	СВ2-0,9	СВ2-1,2
Производительность, м3/ч**	до 0,1*	до 0,3*	до 0,7*	до 1,5*
Диаметр корпуса, мм	0,4	600	900	1200
Ситовая поверхность, м2	0,11	0,26	0,6	1,0
Количество фракций	1-0,4	2-4	2-4	2-4
Амплитуда колебаний на наружном диаметре (мм)	веpтикальная	1...3	1...2,5	1...2,5	1...2,5
гоpизонтальная	1...2	1...2	1...2
Частота колебаний, Гц (кол/мин)	24 (1440)	22,8 (1370)	22,8 (1370)	22,8 (1370)
Мощность привода, кВт	0,25	0,37	0,75	1,1
Габаритные размеры, мм	Длина	590	1000	1250	1250
Ширина	565	1000	1250	1250
Высота	740	1237	1330	1330
Масса, кг	51	143	240	444

* Зависит от размера ячейки сетки и характеристики просеиваемого материала.

** Принимается с учетом насыпной плотности материала

На малых предприятиях для протирки поташа, селитры, мела и сурика используются мелотерки.

Характеристика мелотерок:

Производительность 0,5 т/ч

Частота вращения ротора 29,52 об/мин

Сетка для протирки поташа, селитры и сурика № 1,6 – 0,5

Габариты: длина 1650

ширина 626

высота 1000

Мощность электродвигателя 0,7 кВт

7.3.7. Подбор сепаратора

К числу вредных примесей, снижающих светопрозрачность стекла относится железо. Магнитный сепаратор серии ЛМО предназначен для удаления железного натира и других содержащих железо примесей из кварцевого песка, с том числе слабомагнитных. Сепаратор предназначен для стабилизации содержания железа в кварцевом песке, магнитная система выполнена на постоянных магнитах.

Магнитный сепаратор серии ЛМО для сухого магнитного обогащения кварцевого песка барабанного типа с высокоинтенсивной магнитной системой, что позволяет удалять слабомагнитные примеси.

Имеет следующие достоинства:

- обеспечивает наилучшее качество магнитного обогащения кварцевого песка;

- имеет водоохлаждаемую магнитную систему. Магнитный сепаратор ЛМО предназначен для обогащения горячего кварцевого песка непосредственно после сушки;

- установлен на многих стеклозаводах и ГОКах;

- имеет модификации.

Технические характеристики модификаций представлены в таблице (табл. 19).

Рисунок 23 – Магнитный сепаратор ЛМО-5000-2

Таблица 19 – Основные характеристики модификаций магнитного сепаратора ЛМО.

№	Наименование	Модификация	Технические характеристики	Назначение
Габаритные размеры, мм	Вес, кг	Произво-дительность, т/ч	Напряженность (Н) и индукция (В) магнитного поля на поверхности барабана.
1	ЛМО-5000	1	1500х890х 400	600	5-10	Н 480 кА/м В более 0,6 Тл	Удаление сильно-магнитных примесей
2	ЛМО-5000-2	2	1700х890х740	700	5	Н 580 кА/м В более 0,75Тл	Высоко-качественное магнитное обогащение
3	ЛМО-7500-2	2	2050х890х740	800	7.5	Н 580 кА/м В более 0,75Тл	Высоко-качественное магнитное обогащение
4	ЛМО-5000-3	3	2050х890х740	800	5	Н 800 кА/м В 1,0 Тл	Высоко-качественное магнитное обогащение

7.3.8. Подбор питателей

Питатели служат для непрерывной и равномерной подачи материала в дробильно-помольные, сушильные или формующие устройства. Наибольшее распространение в стекольной промышленности получили лотковые питатели, техническая характеристика которых представлена в табл. 12.

Таблица 12

Техническая характеристика лотковых питателей

Показатели характеристики	Лотковые питатели
Л-3	Л-4	Конструкции ПКБ ГИС
Размеры лотка, мм: длина ширина	1500 460	1460 700	1500 500
Число ходов лотка, мин	23	38	23
Производительность, т/ч	5-12	20-50	2-20
Мощность электродвигателя, кВт	1,7	2,8	4,5
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	2690 690 485	2750 940 760	3050 950 780

Движение материала по наклонному лотку обеспечивается за счет создания колебаний, направленных под некоторым углом к лотку. В качестве приводов лотковых питателей используются механизмы, обеспечивающие возвратно-поступательное движение. Особое место занимают лотковые питатели с электромагнитным и пневматическим шариковым виброприводом.

Рисунок 24 – Лотковый питатель

1 - бункер, 2 - заслонка, 3 - лоток, 4 - привод.

Тарельчатые (дисковые) питатели изготовляют в зависимости от условий применения в подвесном или опорном исполнении с подвижной обоймой (рис. 25,a) либо с поворотным скребком (рис. 25,б).

Рисунок 25 – тарельчатый питатель с регулированием подачи материала путем подъема или опускания обоймы (а) либо поворотом скребка (а).

1 – тарелка, 2, 3 – обойма и механизм ее перемещения, 4 – скребок.

Рисунок 26 – Тарельчатый питатель.

Тарельчатые питатели (рис. 26) предназначены для выдачи из бункеров преимущественно мелкозернистых и мелкокусковых материалов при повышенных температурах. Такой питатель представляет собой круглую плоскую тарель, устанавливаемую под бункером и вращаемую приводом. Между бункером и тарелью устанавливаются неподвижная и подвижная манжеты и нож. По периметру тарели устраиваются направляющие борта с проемом в месте установки ножа, исключающие неорганизованное осыпание материала.

Регулирование производительности тарельчатых питателей может осуществляться за счет изменения скорости вращения тарели или сечения потока выдаваемого материала. Для автоматического регулировани0я в настоящее время используется преимущественно изменение сечения потока.

Таблица

Технические параметры тарельчатых питателей

Тип	Модель	Диаметр диска (мм)	Скорость вращения диска (об/мин)	Максимальная крупность загружаемого материала (мм)	Производительность (т/ч)	Мощность электродвигателя (кВт)	Вес (кг)
Закрытый подвесной тип	YG300	300	10,0	20	0-1,8	0,55	115
YG400	400	10,7	20	0-2,6	1,1	120
YG500	500	10,7	20	0-3,3	1,1	124
YG600	600	10,0	20	0-5,0	1,1	130
YG800	800	9,0	30	0-8,0	1,1	195
YG1000	1000	9,0	30	0-12,0	1,5	263
YG1500	1500	7,0	40	0-22,0	5,5	755
Открытый подвесной тип	DK600	600	7,53	25	1,8-3,9	1,1	410
DK800	800	7,53	30	3,5-7,6	1,1	600
DK1000	1000	7,5	40	1,8-16,7	1,5	800
DK1300	1300	6,5	50	4,3-27,9	3	1110
DK1600	1600	6,0	60	7,03-48,6	4	1980
DK1800	1800	5,0	70	9,26-60	5,5	3070
DK2000	2000	5,0	80	13,6-88,4	5,5	3260

7.3.9. Подбор и расчет оборудования для дробления

Для дробления кусковых материалов, имеющих влажность не выше 15%, используют щековые дробилки. Для измельчения сырьевых материалов, прошедших сушку, а также стекольного боя наиболее часто используются молотковые дробилки, шаровые мельницы.

Исходные данные для подбора щековой дробилки:

1) часовой расход материала со склада, М, т/ч;

2) максимальный размер куска, d, мм;

3) насыпная масса материала, γ, т/м³;

4) коэффициент использования дробилки во времени, φ = 0,52.

Подбор дробилок осуществляется по часовой паспортной производительности (П_П, т/ч). Расчет суточной практической производительности (П_ПР, т/ч) выбранной дробилки производится с учетом коэффициента использования ее по времени

П_ПР = 24 · П_П · φ

По значению П_ПР при работе отделения в двухсменном режиме делается заключение об обеспечении для выбранной дробилки требуемого объема переработки материала.

Таблица 13

Технические характеристики щековых дробилок

Типоразмеры (размер загрузочного отверстия)	Средняя производительность, т/ч	Частота вращения проводного вала, мин^-1	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм	Расход электроэнергии на 1 т материала, кВт
длина	ширина	высота
С простым качанием щеки
Щ7 (330х600)	20-30	220-275	18	3050	1790	1680	0,7
СМ 211 (500х800)	30-90	225	40	2420	2330	2150	0,6
СМ 204 (600х900)	70-180	275	75	3570	2400	3000	0,6
ЩК Д8 (1200х1500)	400-600	100	280	7750	5810	4500	0,55
Со сложным качанием щеки
ЩДС (250х400)	3,2-9,6	375	14	1470	1450	1475	2,2
СМ 166 (250х900)	6,0-30	275	28	1352	2045	1230	1,5
СМ 16 (600х900)	35-120	250	75	2980	2590	2430	1,0
ЩС (1300х2000)	600	250	250	5100	4900	5300	0,3
80х130	0,05-0,2	300	1,5	845	550	525	16,5

Подбор молотковых дробилок и шаровых мельниц производится по схеме, аналогичной вышеописанной для щековой дробилки.

Молотковые дробилки промышленного класса МД 5х2 и МД 5х5 предназначены для дробления материалов средней твердости (рис.).

Дробилка молотковая может применяться при переработке отходов строительных материалов, глины, соли, кирпичной крошки, минералов, стекла, огнеупоров, шлаков и многих других материалов. Получение необходимого гранулометрического состава происходит за счет подбора разгрузочной решётки, количества молотков и их формы, а также изменения частоты вращения ротора.

Принцип действия:

Дробилка МД является изделием непрерывного действия, т.е. ее производительность определяется количеством материала, выходящего через разгрузочную решетку за единицу времени. Двигатель дробилки вращает через ременную передачу ротор. При вращении возникает центробежная сила, под воздействием которой молотки располагаются радиально относительно оси ротора.

Дробимый материал через загрузочный бункер непрерывно подается в камеру дробления, где разрушается под действием ударов молотков, ударов и трения о внутренние поверхности камеры дробления, а также самоизмельчается. Измельченный материал проходит через отверстия разгрузочной решетки, размер которых определяет крупность продукта.

При работе с блоком пылеулавливания пылевидная фракция дробленого материала захватывается воздушным потоком, создаваемым вентилятором БПУ, проходит через воздуховод и осаждается в циклоне и рукавном фильтре.

Рисунок 27 – Дробилка молотковая МД 5x2.

Таблица 14

Техническая характеристика молотковых дробилок

Типоразмер	Диаметр ротора и длина, мм	Частота вращения ротора, мин^-1	Максим. размер кусков материала, мм	Производительность, т/ч	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры
длина	ширина	высота
СМ-218	600/450	1250	100	18	14	1050	1029	1122
«П»-образными молотками	450/300	1250	75	3	-	1120	1170	1250
ДМ-2	800/400	1300	100	16	35
СМ-431	800/600	1000	100	40	55	1500	1255	1230
ДМ-3	800/800	1300	100	65	75
СМ-19А	1000/800	1000	300	85	115	2230	1740	1515
ДМ-5	1000/1200	950	200	125	150
СМ-170Б	1300/1600	1220	400	200	200	2600	2750	1900
МД 2х2	250х150	1500	20	0,1	2,2	830	550	1430
МД 5х2	500х200	1500	50	0,7	15	1600	560	1200
МД 5х5	500х500	1500	50	1,5	25	1750	840	1200

Таблица 15

Техническая характеристика шаровых мельниц с загрузкой через полую цапфу

Показатели	ШР-4	ШР-5	ШР-6	ШР-8
Диаметр барабана, мм	2100	2100	2700	3200
Рабочая длина барабана, мм	1500	2200	2100	3100
Частота вращения барабана, об/с	0,4	0,4	0,35	0,33
Производительность, т/ч	6-16	7-20	12-35	35-80
Мощность двигателя, кВт	125	160	300	600
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	6,595 4,457 3,720	8,07 4,79 3,79	8,17 4,79 3,79	9,63 6,385 5,12

Аэробильные мельницы выгодно отличаются от дробилок и шаровых мельниц тем, что в них совмещаются помол, сушка и транспортировка материала.

Аэробильные мельницы применяются для измельчения мягких и средних по твердости материалов – глины, угля, известняка и комовой извести, гипсового камня, трепела и др. Этот тип мельниц применим для работы по замкнутому циклу под вакуумом и для помола с одновременной подсушкой измельчаемых материалов горячими газами (рис.16). Основная область применения данной мельницы – сырьевой компонент шихты для получения стекла.

В аэробильную мельницу материал подается с помощью тарельчатого питателя.

Мельница требует подачи холодной воды t=10-15^оС, с рабочим давлением водопровода (max 3 атм.) в рубашку охлаждения корпуса подшипников.

Рисунок 16 – Принцип работы аэробильной мельницы

Технические характеристики приведены в таблице (табл. 13), схема мельницы (рис. 17).

Для примера приводятся характеристикики аэробильной мельницы марки МПА.

Таблица 13

Технические характеристики аэробильной мельницы МПА 850*200

производительность	до 2 т/час
размер исходного материала	0-70 мм
размер измельченного продукта до 95%	0-700 мкм
влажность исходного продукта	< 12%
влажность конечного продукта	< 0,25 %
Температура сушки	до 450
Давление,атм.	4-5
Расход воды max, м3/час	7
Количество электродвигателей, шт	1
Число оборотов в минуту	1500
Мощность электродвигателя,кВт	55,0
Габариты	193626274410
Масса, кг	4745

Рисунок 17 – Схема мельницы.

Для более крупных производст исп аэроб мельницы большей производительности (таб)

Таблица 16

Техническая характеристика аэробильных мельниц завода «КОМЕГА»

Показатели характеристики	Тип
А	Б
Производительность, т/ч	2,5	5
Расход воздуха, м³/ч	6000	8000
Диаметр ротора по билам, м	0,855	1,045
Допустимый подогрев воздуха, , не выше	400	400
Мощность электродвигателя, кВт	50	90
Число оборотов электродвигателя, об/с	24,2	24,2
Габаритные размеры, м:	длина	2,044	2,324
ширина	2,145	2,440
высота с сепаратором	4,059	6,900

7.4. Подбор и расчет оборудования дозировочно-смесительного отделения (ДСО) 7.4.1. Подбор и расчет автоматических дозировочных весов

Исходные данные для расчета весов марки ДВСТ:

1) общий суточный расход сырьевого материала со склада с учетом потерь при транспортировании и обработке, М, т/сут;

2) общая продолжительность цикла, τ, ~ 7 мин;

3) насыпная масса материала, γ, т/м³;

4) коэффициент использования ДВСТ по времени – φ.

При работе ДСО в 2 смены в режиме прерывистой рабочей недели коэффициент использования ДВСТ во времени вычисляеся по формуле ():

, (39)

где Т_эф – эффективный фонд рабочего времени, сут;

К – коэффициент, учитывающий режим сменности работы линии (равен 0,33 – при односменной работе; 0,67 – при двусменной; 1 – при трехсменной);

Т_кал – календарный фонд времени в году (365 дней).

Эффективный фонд работы оборудования равен:

Т_эф = 365 – Т_вп – Т_р – Т_но,

где Т_вп – число выходных и праздничных дней в году соответственно 104 и 11 дней;

Т_р – общее годовое время ремонта (по данным ППР – 10 дней);

Т_но – время неизбежных технологических остановок (1-1,5 дней).

Т_эф = 365 – 104 – 11 – 10 – 1 = 239 дней

Определяется полезная емкость ковша ДВСТ (V, м³):

, ()

где

Подбор ДВСТ производится по полезной емкости ковша по табл.17. рекомендуется установка на весовой линии одного типоразмера ДВСТ. Целесообразно для каждого расходного бункера весовой линии установить свой ДВСТ.

Таблица 17

Техническая характеристика автоматических дозировочных весов ДВСТ

Показатели характеристики	ДВСТ-5	ДВСТ-10	ДВСТ-40	ДВСТ-70	ДВСТ-150	ДВСТ-300П
Пределы взвешивания, кг	2-5	4 – 10	15 – 40	35 – 70	50 – 150	120-300
Полезный объем ковша, м³	0,028	0,02	0,07	0,16	0,27	0,27
Цикл взвешивания, с	45	45	90	180	180	180
Потребляемая мощность, кВт	-	0,8	1,8	1,8	1,8	1,8
Габаритные размеры, мм:
длина	870		1630	2100	2100	2100
ширина	1100		1295	1860	1860	1860
высота	840		2545	3000	3000	3000

Рисунок 28 – Дозировочные весы ДВСТ-150.

Рисунок 29 – Дозировочные весы ДВСТ-10.

7.4.2. Подбор и расчет смесителей шихты

Исходные данные:

1) суточная потребность цеха в стекольной шихте, М_ш, т/сут;

2) общая длительность цикла смешивания в тарельчатых смесителях – 5 мин;

3) насыпная масса шихты, γ_ш = 1,5 т/м³;

4) коэффициент использования смесителя во времени, φ = 0,48.

Выбор смесителя производится по требуемой величине его рабочего объема (V, л):

, ()

Таблица 18

Техническая характеристика тарельчатых и планетарных смесителей

Показатели характеристики	Смесители
тарельчатые	планетарный
СТ-700	СТ-335	СТ-250
Вместимость чаши, л	700	500	250	1000
Производительность, т / ч	10-12	7 – 8	3-4	24-30
Мощность электродвигателя, кВт	20	10	4,5	11,13
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	3,40 3,14 2,24	3,35 2,62 1,54	2,30 1,27 1,90	3,22 3,18 2,60

На малых стекольных предприятиях часто используются смесители, в которых взвешивание материала и смешивание их производится в кюбеле. Такие смесители обладают небольшой производительностью, просты и удобны в эксплуатации. Примером является смеситель СШ-5, техническая характеристика которого следующая:

Объем кюбеля 230 л

Коэффициент использования 0,67

Частота вращения 12,5 об/мин

Время смешивания 15-20 мин

Мощность электродвигателя 3 кВт

Габариты: длина 1850 мм

ширина 1010 мм

высота 1230 мм

Кольцевые лотковые смесители THZ компании ТЕКА для стекольной шихты, работающие в периодическом режиме, имеют емкость от 250 до 6000 литров (табл)

Рисунок 30 – Лотковый смеситель THZ для стекольной шихты.

Дно и стенки смесительного лотка защищены от износа сменной футеровкой. В зависимости от варианта применения футеровка изготовлена из проверенных на практике материалов, например, специального стального листа, специальной хромоникелевой или нержавеющей стали, износостойкого антикоррозионного материала Hardox 500, керамики с окисью алюминия.

Месильные стержни регулируются по высоте и упруго смонтированы в корпусе ротора, по желанию заказчика они могут монтироваться в сменных втулках (THZ 250 - THZ 1125). начиная с типоразмера THZ 1500 этот вид монтажа применяется в серийном исполнении. В качестве специального исполнения смесители могут поставляться с централизованной смазкой.

Месильные стержни, сменные манжеты для защиты месильных стержней от износа и скребки (рис. 31) могут изготавливаться из различных материалов на выбор заказчика: отбеленного чугуна W4, с покрытием из твердых сплавов, полиуретановых эластомеров, отбеленного чугуна (SPIKE) со штифтами из твердого сплава, специальная безникелевая сталь.

Кольцевой лотковый смеситель THZ 250 оборудован не требующим обслуживания фланцевым редукторным двигателем в качестве привода и для опорожнения.

Рисунок 31 – Месильные стержни и скребки.

Кольцевые лотковые смесители типоразмеров с THZ 375 по THZ 1125 имеют расположенный по центру планетарный редуктор с фланцевым двигателем.

Кольцевые лотковые смесители типоразмеров с THZ 1500 по THZ 6000 также приводятся в действие расположенным по центру планетарным редактором с карданным валом и двигателем на лапах. По желанию для мягкого пуска с полной нагрузкой может быть установлена промежуточная турбомуфта.

Прифланцованный к редуктору масляный насос обеспечивает циркуляцию масла и служит для опорожнения смесителя. Общая система маслоснабжения облегчает технический уход за редуктором и системой опорожнения комплексного узла.

Ротационный цилиндр приводит в действие сегментные разгрузочные заслонки с электрическим управлением, которые могут устанавливаться в любое положение с помощью не подверженных износу концевых выключателей.

Благодаря смещённому во внутрь центру вращения создается большое разгрузочное отверстие, что позволяет быстро выгрузить продукт. В качестве опции разгрузочное устройство может приводиться в действие независимо от привода смесителя через отдельный гидравлический агрегат.

В типоразмерах с THZ 375 до THZ 1125 могут монтироваться до 4, а начиная с типоразмера THZ 1500 до THZ 6000 – до 3 разгрузочных устройств. Возможна также установка устройства для выгрузки продукта с целью пробоотбора. Рабочее пространство смесителя защищено пыленепроницаемым защитным кожухом.

Максимально большие заслонки имеют разное расположение и могут приводиться в действие ручными или электрическими лебёдками. Благодаря отсутствию ограничивающих пространство надстроек возможно размещение загрузочных отверстий, патрубков, вентиляционных отверстий, заслонок для чистки, смотровых отверстий по индивидуальным проектам.

Рисунок 33 – Размеры лотковых смесителей.

Все размеры (рис. 33) указаны в мм (табл. 24). При проектировании монтажа запрашивайте монтажные чертежи. Все данные соответствуют современному уровню техники. Возможно внесение изменений, связанных с техническими усовершенствованиями

Таблица 23

Технические характеристики лоткового кольцевого смесителя THZ.

	THZ	250	375	500	750	1125	1500	1875	2250	3000	3750	4500	5250	6000
Емкость смесителя	л.	250	375	500	750	1125	1500	1875	2250	3000	3750	4500	5250	6000
Емкость (при плотности загрузки 1,2 кг/дм.куб)	кг.	300	450	600	900	1350	1800	2250	2700	3600	4500	5400	6300	7200
Число циклов	в час	15 - 20
Мощность привода смесителя	кВт	7,5	11	15	22	30	37	45	55	75	90	110	132	160
Частота вращения ротора	об/м	35	37	30,5	29	29	20	20	18,5	18,5	18,5	18,5	18,5	18
Напорное давление воды	бар	4 - 6
Вес нетто стандартного смесителя	кг.	900	1500	1900	2500	3500	4200	4600	6500	8600	9500	10300	11600	15000

Таблица 24

Размеры лотковых смесителей.

THZ	A	B	C	D	E	F	G	K	N	R	Y
250	350	500	300	1354	-	780	600	-	-	400	500
375	450	485	370	1700	215	765	700	170	-	400	550
500	550	485	410	1900	215	860	860	170	-	400	650
750	650	500	473	2210	235	1000	1000	207	-	450	750
1125	475	500	430	2520	265	1175	1100	207	-	525	900
1500	550	550	430	2520	265	1175	1100	207	1427	525	1050
1875	550	600	380	2872	320	1350	1300	215	1423	600	1150
2250	650	650	330	2992	320	1410	1300	215	1678	600	1150
3000	650	650	440	3370	321	1575	1500	230	1862	700	1350
3750	800	800	310	3840	321	1800	1600	230	2317	700	1350
4500	800	800	310	3840	321	1800	1600	230	2456	700	1350
5250	800	800	320	4350	321	2060	1800	230	2400	700	1350
6000	800	800	500	4660	321	2000	2000	230	2450	700	1650

Суточная практическая производительность выбранного смесителя П_пр оценивается с учетом коэффициента использования его по времени , часовой паспортной производительности П_п из выражения:

П_пр = 24 · П_п · .

По рассчитанной величине П_пр (т/сут) делается заключение о том, обеспечивает ли выбранный смеситель выполнение производственной программы линии. В противном случае подбирается другой смеситель.

В пояснительной записке в качестве примера приводится полная смеха расчета и подбора оборудования только для одного вида сырьевых материалов. Результаты расчетов оборудования по другим видам сырья обобщаются в сводную таблицу по форме, приведенной ниже.

Потребное количество оборудования кажого типа рассчитываентся по валовой производительности линии П и требуемого производственной программой объема переработки М_i из выражения ():

()

8. Основное оборудование составного цеха

После расчета и подбора оборудов свести в таблицу 19

Таблица 19

Состав и характеристика основного оборудования технологических линий составного цеха

Наименование технологической линии и состав оборудования	Назначение оборудования	Суточный объем переработки, т/сут	Коэффициент использования во времени	Количество единиц оборудования, шт.	Габаритные размеры оборудования, м
Поточная технологическая линия транспортировки и обработки кварцевого песка
Грейферный мостовой кран грузоподъемностью 5 т	Размещение песка по складскому отсеку и подача на линию обработки	80	0,3	1	Пролет крана 18 м
И т. д.

Вставить конец

Порядок таблиц и рисунков пересмотреть (если что, то исправить в тексте)

Библиограф список

1. ОСТ 3-4931-81 Стекло оптическое серии 100. Синтетический состав. М.: Издательство стандартов, 1981. 16 с.

2. ОСТ 3-4375-79 Стекло оптическое цветное. Синтетический состав. М.: Издательство стандартов, 1980. 32 с.

3. Стекло оптическое бесцветное. Физико-химические характеристики ГОСТ 3514-94 М.: Издательство стандартов, 1994. 22 с.

4. Справочник технолога-оптика / М. А. Окатов, Э. А. Антонов и др.; под ред. М. А. Окатова. 2-е изд. СПб: Политехника, 2004. 679 с.

5. Халилев В. Д. Основы технологии оптического стекла: учебное пособие. Л.: ЛТИ, 1989. 100 с.

6. Физико-химические основы производства оптического стекла / Под ред. Л. И. Демкиной. Л.: ЛТИ, 1976. 456 с.

Информация о файле
Название файла	Выбор химического состава стекла от пользователя Ленушка87
Дата добавления	17.5.2020, 16:51
Дата обновления	17.5.2020, 16:51
Тип файла	(zip - application/zip)
Скриншот	Не доступно

Статистика
Размер файла	2.04 мегабайт (Примерное время скачивания)
Просмотров	820
Скачиваний	110
Оценить файл	Рейтинг Ваша оценка: нет Всего оценок: 0

[X]

Примерное время скачивания

Dialup (56Kbps)	4 мин 58 сек
DSL (768Kbps)	22 сек
T1 (1.5Mbps)	11 сек
Cable (3Mbps)	6 сек
Fios (10Mbps)	2 сек

[X]

отправить письмо с сообщением о файле

Статистика файлового архива

220784 файлов | 13539956 раз скачано

14 активных пользователей

Статистика файлового архива

Десятка новых файлов
14 пользователей за последние 3 минут
	14 гостей, 0 пользователей, 0 скрытых пользователей Yandex Bot, Bing Bot
Статистика файлового архива
	В файловом архиве содержится 220784 файлов в 133 разделах Файлы в архив загрузили 3349 пользователей Файлы с архива были скачаны 13539956 раз Последний добавленный файл: Магнетокалорический эффект от пользователя naqusud (добавлен 23.5.2020, 16:04)