Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»
Департамент строительного материаловедения
Кафедра технологии стекла
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчет цеха производств
эмалевой фритты и эмалирования посуды (таз)
Руководитель:
Лазуткина О.Р канд. хим. наук, доц
Студент: Мурзинова С.А
Екатеринбург
г.
Эмаль, стеклоэмаль - окрашенные в различные цвета окислами металлов легкоплавкие стекла, наплавляемые одним или несколькими тонкими слоями на металл. Силикатно-эмалевые покрытия защищают металл от коррозии, они устойчивы против кислот и щелочей. Благодаря твердости и прочности эмалевые покрытия обладают длительным сроком службы.
Первое упоминание о Русских перегородчатых и выемчатых эмалях встречается в Московской Ипатьевской Летописи 1175 года. В те времена все виды Русских художественных эмалей назывались «финифть» и только в XIX веке старинное название «финифть», сменилось на новый термин «эмаль». Эмаль представляет собой стекловидный порошок, получаемый измельчением стекловидных пластин до необходимой фракции.
Виды эмалей:
· Технические эмали
· Ювелирная эмаль
· Выемчатая эмаль
· Перегородчатая эмаль
· Витражная или оконная эмаль
· Художественная эмаль
.1 Приготовление сырьевых материалов и шихты
Сырьевые материалы, применяемые для производства фритт, делятся на главные и вспомогательные.
К главным сырьевым материалам относятся природные или искусственные вещества, которые служат для введения в стекломассу кислотных, щелочных и щелочноземельных оксидов, являющихся основой для образования стекол.
К вспомогательным сырьевым материалам относятся различные соединения химических элементов, используемых для окрашивания и глушения, улучшения качества стекломассы и ускорения варки.
Приготовление шихты. Шихтовые материалы отвешиваются на
автоматических дозировочных весах, установленных под расходными бункерами.
Материалы отвешиваются в контейнер-смеситель, установленный на тележку.
Контейнеры-смесители строго закрепляются за покровными, грунтовыми эмалями.
Взвешивание оксидов сцепления производится на специальных весах с точностью до
0,01 кг. Материалы, отвешиваемые в небольших количествах, взвешиваются на технологических
весах до 0,2 кг. Контейнер, загруженный отвешенными сырьевыми материалами,
устанавливается на станок для перемешивания. Время перемешивания 20-30 минут.
.2 Расчет шихты для грунтовой эмали марки ЭСГ-26
Таблица 1.1 - Химический состав
|
Маркировка фритты |
Содержание, % (по массе) |
||||||
|
|
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
Na2O |
CaF2 |
Co2O3 |
NiO |
|
ЭСГ-26 борная |
44,0 |
19,5 |
5,0 |
20,1 |
8,1 |
0,8 |
2,5 |
Таблица 1.2 - Состав шихты производственной грунтовой фритты, мас.части
|
Маркировка Фритты |
Содержание компонентов, мас.части |
||||||||
|
|
Кварцевый песок |
Полевой шпат |
Борная кислота |
Бура |
Сода кальцинированная |
Селитра натриевая |
Плавиковый шпат |
Co2O3 |
NiO |
|
ЭСГ-26 |
16,23 |
35,95 |
17,7 |
25,40 |
20,02 |
5,0 |
8,7 |
0,8 |
2,53 |
Таблица 1.3 - Поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов
|
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
Na2O |
CaF2 |
Co2O3 |
NiO |
|
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,032 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
Таблица 1.4 - Химический состав сырьевых материалов, мас. %
|
Оксид |
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
Na2O |
CaF2 |
Co2O3 |
NiO |
|
Сырьевые материалы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кварцевый песок |
99,5 |
|
0,16 |
|
|
|
|
|
Глинозем |
0,02 |
|
98,68 |
|
|
|
|
|
Борная кислота |
|
56,3 |
|
|
|
|
|
|
Полевой шпат |
65 |
|
25 |
5,5 |
|
|
|
|
Сода |
|
|
|
57,4 |
|
|
|
|
Плавиковый шпат |
|
|
|
|
98,5 |
|
|
|
Co2O3 |
|
|
|
|
|
73 |
|
|
Никеля гидрат закиси |
|
|
|
|
|
|
57 |
Количественно определяем количества каждого сырьевого
материала в шихте по формуле:
М = (m*K/g)*100%
Где: М - количество сырьевого материала в шихте, мас. ч.;- содержание оксида в заданном составе, мас. %;- поправочный коэффициент на улетучивание;- содержание оксида в сырьевом материале, %
введ=М*g/100%,введ=m - M,
Где: А - количество материала, которое необходимо ввести, мас. %
= g*M/К*100%,
Где: Р - количество оксида, которое переходит в стекло с сырьевым материалом, мас. %
Количество кварцевого песка в шихте:
М1= (44*1*100)/99.5=44,2211 мас.ч SiO2
С кварцевым песком в стекло переходит:SiO2=442211*99,5/1*100=43,99 мас. %
Составляем сводную таблицу и определяем расчетный состав
фритты марки ЭСГ - 26
Таблица 1.5 - Расчетный состав грунтовой эмали марки ЭСГ - 26
|
Оксид |
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
Na2O |
CaF2 |
Co2O3 |
NiO |
|
Сырьевые материалы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кварцевый песок |
43,99 |
|
0,07 |
|
|
|
|
|
Глинозем |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
Борная кислота |
|
19,5 |
|
|
|
|
|
|
Полевой шпат |
|
|
4,929 |
0,12 |
|
|
|
|
Сода |
|
|
|
20,0 |
|
|
|
|
Плавиковый шпат |
|
|
|
|
8,12 |
|
|
|
Co2O3 |
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
Никеля гидрат закиси |
|
|
|
|
|
|
2,5 |
|
Расчетный состав |
44,0 |
19,5 |
4,999 |
20,12 |
8,12 |
0,8 |
2,5 |
|
100,039 |
|||||||
Технический состав получаем путем пересчета расчетного
состава по выражению:
Атеор=Арасч*(100/ Σрасч),
Где: Атеор - содержание заданных и примесных оксидов в теоретическом составе, мас. %
Арасч - содержание оксидов в расчетном составе, мас. %
Σрасч - суммарное
количество компонентов в расчетном составе стекла, мас.%
Таблица 1.6 - Корректировка состава
|
|
Заданный |
Расчетный |
Технический |
|
SiO |
44,0 |
44,0 |
43,82 |
|
B2O3 |
19,5 |
19,5 |
19,49 |
|
Al2O3 |
5,0 |
4,999 |
4,9 |
|
Na2O |
20,1 |
20,12 |
20,09 |
|
CaF2 |
8,1 |
8,12 |
8,09 |
|
Co2O3 |
0,8 |
0,8 |
7,99 |
|
NiO |
2,5 |
2,5 |
2,49 |
Считая технический состав стекла, получаемого из выбранных
сырьевых материалов, проводим корректировку состава шихты по выражению:
МОi=Mi*100/ Σрасч,
Где: МОi - откорректированные количества сырьевых материалов шихты, мас. ч. на 100 мас. ч. стекла
Таблица 1. 7 - Состав шихты на 100 масс. ч.
|
Оксид |
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
Na2O |
CaF2 |
Co2O3 |
NiO |
|
MOi, мас. ч. |
43,8 |
19,4 |
4,8 |
20,08 |
8,08 |
7,98 |
2,48 |
Q=![]()
= 106,93 мас.ч на 100 мас.ч стекла,
Где: Q - суммарное количество всех сырьевых материалов, мас. ч. на
100 мас. ч. стекла
1.3 Расчет шихты для фритты марки ЭСП - 140
Таблица 1.8 - Химический состав
|
Оксид |
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
TiO2 |
Na2O |
K2O |
P2O5 |
MgO |
F2* |
K2Cr2O7 |
|
Содержание, % |
41,6 |
16,0 |
5,9 |
16,4 |
13,6 |
2,5 |
2,5 |
1,3 |
7,0 |
0,2 |
Таблица 1.9 - Химический состав сырьевых материалов, мас. %
|
Оксид |
SiO2 |
B2O3 |
Al2O3 |
TiO2 |
Na2O |
K2O |
P2O5 |
MgO |
F2* |
K2Cr2O7 |
|
Сырьевые материалы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кварцевый песок |
99,1 |
|
0,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Борная кислота |
|
56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диоксид титана |
|
|
|
99 |
|
|
|
|
|
|
|
Полевой шпат |
65 |
|
25 |
|
5,5 |
4,5 |
|
|
|
|
|
Женнная магнезия |
|
|
|
|
|
|
|
95 |
|
|
|
Сода |
|
|
|
|
57,4 |
|
|
|
|
|
|
Калиевая селитра |
|
|
|
|
|
66,5 |
|
|
|
|
|
Натрий кремнефторист. |
31,6 |
|
|
|
32,6 |
|
|
|
|
|
|
Триполифосфат натрия |
|
|
|
|
15,6 |
|
36,3 |
|
60 |
|
|
K2Cr2O7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |