Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

других видов стекол без корректировки основных технологических параметров процесса, а в ряде случаев без проведения дополнительных исследований. Кроме того, стремление стекольных производств перейти на местное сырье требует новых технологических решений, позволяющих использовать некондиционные природные и техногенные сырьевые материалы без существенных изменений технологии варки и негативного влияния на качество стекла. В связи с этим стояла задача исследовать эффективность уплотнения шихты из техногенного сырья Кольского полуострова при получении стеклокристаллических материалов. Под уплотнением обычно понимают такую стадию технологического процесса, которая позволяет получить продукт в виде зерен определенного размера, формы и прочности. Основное назначение уплотнения заключается в концентрации максимума полезных свойств материалов в минимуме объема. Известны и широко применяются в производственной практике различные способы уплотнения дисперсных материалов: гранулирование методом окатывания, экструзия, таблетирование, прессование и другие методы. В настоящей работе основное внимание уделено определению эффективности уплотнения шихты методами окатывания и таблетирования. Рассмотрено влияние уплотнения шихты на процесс варки стекла. В качестве объекта исследования в данных экспериментах использовали шихту для получения черного стекла [5]. Сырьевыми компонентами являются: эгириновый концентрат, получаемый при переработке апатитонефелиновых руд, кварц и карбонатит из вскрышных пород Ковдорского месторождения комплексных руд при следующем соотношении компонентов, мас. %: эгириновый концентрат 73, кварц 15, карбонатит 12. С целью установления оптимальных условий получения гранулированной шихты проведена серия опытов с различными видами связующего и способами изготовления гранул. В экспериментах в качестве связующего опробованы вода, растворы жидкого стекла (ЖС), сульфитно-спиртовой барды (ССБ), поливинилового спирта (ПВС), каолин и плитонит. Критерием оценки качества была выбрана механическая прочность гранул. Первоначально прочность проверяли по методу сбрасывания образцов на мраморную плиту с высоты 300, 400, 500 мм [3]. Прочность оценивали по числу сбрасываний гранул, не вызывающих их разрушения. Для гранул, которые выдержали испытание на сбрасывание, механическую прочность оценивали по сопротивлению раздавливанию, которое рассчитывали как среднеарифметическое значение раздавливающей нагрузки на 1 0 гранул фракции крупностью 5-10 мм. Неудовлетворительно с образованием большого количества осыпи гранулируются шихты с водой, каолином и особенно с плитонитом. Прочность таких гранул недостаточная. В обычных условиях стабильно проходит процесс гранулирования шихт с ЖС, ССБ, ПВС. Количество осыпи не превышает 2-3%. Гранулы получаются мельче и ровнее. Результаты испытаний гранул на раздавливание представлены в табл.1. Таблица 1. Механическая прочность гранул № п/п Связующее Содержание связующего, мас. % Прочность гранул, кг/гран Прочность гранул, МПа 1 ЖС 1 0 Рассыпались - 2 1 2 5.12 0.23 3 14 26.0 2 . 0 2 4 15 67.4 5.60 5 16 44.6 4.06 6 18 54.2 6.64 7 2 0 140.0 15.30 8 30 Не формуются - 9 ССБ 1 0 17.6 2.60 1 0 15 23.0 3.80 1 1 2 0 30.0 4.54 1 2 ПВС 5 1 1 . 0 0 . 1 2 13 1 0 3.75 0.39 14 15 15.5 1.35 15 2 0 21.5 2.15 Прочность на сжатие гранул, используемых в промышленной печи, должна составлять не менее 1.7 МПа [2]. Это значение достигается при введении в состав черного стекла от 14% ЖС, 10% ССБ и 20% ПВС. Внешний вид материала, полученного в турболопастном смесителе-грануляторе при скорости вращения смесительного ротора 900-2800 об/мин и увлажнении шихты 10-12%, представлен на рис.1. К сожалению, способы гранулирования стекольных шихт обладают рядом существенных недостатков, прежде всего связанных с высокой влажностью и низкой механической прочностью гранул. Кроме того, гранулы, полученные при разных условиях, отличаются по крупности, влажности, однородности, прочности и другим характеристикам. 569