Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Целью нового стекольного проекта, разработанного в ереванском НПО «Камень и силикаты» и в ООО «НПФ КАНАЗИТ», является научное и технологическое обоснование расширения и улучшения структуры сырьевой, экологически чистой базы для стройиндустрии, в том числе стекольного производства, повышение технологической и экономической эффективности. Основная идея данного проекта заключается в использовании аморфных кремнезёмсодержащих горных пород с заменой сухого способа приготовления стекольной шихты на мокрый способ, основанный на перемешивании растворов или суспензии стеклообразующих компонентов на уровне наночастиц в коллоидном растворе каназитообразующих компонентов, путём вовлечения аморфных разновидностей кремнезёма в стекольное производство. Суть проекта заключается в гидротермальном способе получения стекольного сырья «каназит», названного автором, заслуженным изобретателем Республики Армения Г. С. Мелконяном (1914-2003 гг.), в честь Канакерского алюминиевого завода «КанАЗ», где оно было получено, на основе аморфных горных пород [1, 2]. При этом впервые предложены: научно-обоснованный способ получения стёкол «минуя жидкую фазу», т. е. получение стекла «снизу» при гидротермальном способе приготовлении шихты; замена сырьевых материалов для производства стекла, имеющих кристаллическую структуру, аморфными сырьевыми материалами и продуктами их переработки; при производстве хрусталя сырьевые материалы, такие как кварцевый песок, свинцовый глёт или сурик, поташ, оксид цинка, заменить аморфными кремнезёмсодержащими горными породами, калиевым и натриевым жидкими стёклами, силикатом свинца и силикатом цинка, аморфным кремнезёмом и др.; замена в стекольной промышленности сухого способа приготовления шихты на «мокрый способ», т. е. на перемешивание растворов или суспензий стеклообразующих компонентов науровне наночастиц в коллоидном растворе; экологически более эффективная замена основного ингредиента в стекловарении— кварцевого песка, являющегося канцерогенным материалом 1-й группы, на новые виды сырья, имеющие аморфную структуру (перлиты, пемзы, диатомиты, опоки, трепела и др.); варка стекла любого состава на основе каназита без добавления извне стеклобоя. Нами была разработана новая концепция получения стекольного сырья «каназит» и были изучены физико­ химические свойства по сравнению с обычной шихтой аналогичного состава [3]. Сравнительная оценка однородности «каназит» и обычной шихты с учетом естественной радиоактивности содержащегося в сырье изотопа К 40 показала, что однородность приготовленной гидротермальным способом шихты в 5,6 раза выше, чем у обычной шихты. Физико-химические свойства хрустальных стекол, полученных на основе каназита (показатель преломления, светопропускание, химическая устойчивость, вязкость, удельное электрическое сопротивление, термостойкость, коэффициент термического расширения, микротвердость и др.), удовлетворяют требованиям и свойствам высококачественных хрусталей с содержанием Fe 2 O 3 < 0,02 %. Был выбран подбор технологического оборудования для производства каназита и обычной шихты: оборудованиеихты:й шихты:ского оборудования для производства каназ«каназит»а бункер ^ элеватор ^ дробилка ^ автоклав ^ насосы ^ барабанные фильтры ^ бак-мешалка ^ гранулятор ^ сушильные камеры ^ ленточный конвейер ^ весы - автоматы ^ бункер загрузчика шихты ^ стекловаренная печь; оборудование, используемое при подготовке шихты обычным способом: бункер ^ элеватор ^ ленточный конвейер ^ сушильные барабаны ^ вибросито ^ магнитные сепараторы ^ весы-автоматы ^ смесительный шнек ^ дробилки ^ бегуны ^ дезинтеграторы ^ мельницы ^ грохоты ^ флотооттирочные машины ^ циклоны ^ фильтры ^ питатели ^ дозаторы ^ смесители шихты ^ весы-автоматы ^ бункер загрузчика шихты ^ стекловаренная печь. Нами были подобраны необходимые сырьевые материалы для получения шихты состава хрусталя: аморфные горные породы (в частности, перлиты) — гидраты оксидов калия и натрия — гидрооксид свинца — азотная кислота — борная кислота — оксид цинка. В результате комплексной переработки аморфных горных пород (перлитов, пемз, трепелов, диатомитов, опок и т. д.) получается очень ценный для народного хозяйства силикатный материал «каназит». На рисунке приведена технологическая схема получения «каназита-1» для производства хрусталя и «каназита-2» состава темно-зеленой тары. По разработанной нами технологии возможно получение 25 новых силикатных продуктов. Это каназит десятиразличных химических составов, каназит для производства стекловолокна и супертонкой стекловаты, калиевое и жидкое стекло, четыре типа цеолитов, аморфный кремнезем, наполнитель для производства бумаги (карбосиликат кальция), метасиликаты натрия, кальция и магния, фильтрующие порошки, глинозем, ситаллы, пеностекло, пенотуф, декоративно-облицовочные материалы (перлитокремнезит, пенокремнезит и т. д.) и др. Заводские промышленные варки хрусталя на основе каназита были осуществлены на ведущих хрустальных заводах СССР, а затем России и стран СНГ, таких как на Гусевском хрустальном заводе, Ленинградском заводе художественного стекла, Киевском заводе художественного стекла (Республика Украина) и Арзнинском хрустальном заводе (Республика Армения), Гродненском стекольном заводе (Республика Беларусь). В результате этих варок выпущена товарная продукция хрустальных изделий разных ассортиментов. Разработанный новый энергосберегающий способ варки стекла на основе каназита позволяет снизить температуру варки на 250-300 оС по сравнению с обычной шихтой. Выполненный ориентировочный сравнительный тепловой баланс стеклообразования позволяет достигнуть экономии топлива на каназитовом сырье, равной 665,7 кДж на 1 кг стекломассы. Применение каназита позволит снизить расход тепла на варку стекломассы на 20-25 %. Принимая для стекловаренных ванных печей тепловой КПД в среднем равным 20 % и учитывая, что варочная способность печей возрастает вследствие высокой реакционной способности шихты «каназит», прошедших в шихте реакций силикатообразования, присутствия в ней гидратированной воды и ее высокой химической однородности, можно принять, что расход топлива уменьшится на 6-10 %. 65