Расчет состава шихты для варки многокомпонентного электролампового стекла свинецсодержащего состава марки СЛ 93-2 для внутренних деталей люминесцентных ламп

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

Институт физики и химии

Кафедра аналитической химии

Контрольная работа

Расчет состава шихты для варки многокомпонентного электролампового стекла свинецсодержащего состава марки СЛ 93-2 для внутренних деталей люминесцентных ламп

Выполнил:

Дорожкин Андрей

Проверил: кандидат

технических наук,

Сивко А. П.

Саранск, 2012г.

1. Расчёт состава шихты на 100 массовых частей стекла

Расчёт шихты на 100 массовых частей (мч) стекла заключается в решении системы уравнений. При этом число уравнений равно числу оксидов в стекле. Обозначим количество кварцевого песка, вводимого в шихту, через a; технического чернозёма через b; свинцового сурика через c; кальцинированной соды через d; поташа через е; калиевой селитры через f; триоксид сурьмы через g. Составляя систему уравнений, получим следующие результаты.

1.Для SiO2. Диоксид кремния вводятся в стекло посредством кварцевого песка, причём на 100 мч с песком вводится 0,9950 мч SiO2. Кроме того, SiO2 содержится в глинозёме (0.0002 b мч). По условиям расчёта в 100 мч стекла SiO2, содержиться 63,8 мч. Они складываются из SiO2, введенного через кварцевый песок, и SiO2 введенного через технический глинозём. В этом случае уравнение примет следующий вид:

63,8 = 0,9950 a + 0,0002 b

Рассуждая таким образом, составим уравнение для других оксидов.

2. Для Al2O3: 1,7 = 0,0040 а + 0,9900 b + 0,0025 a

3. Для PbO: 20,0 = 0,9750 c

4. Оксид натрия вводится в стекло как самой кальцинированной содой Na2CO3, так и примесями: хлоридом натрия NaCl и сульфатом натрия Na2SO4, содержащимися в сырьевых материалах. В процессе варки до 80,0 % NaCl улетучиваться, а примерно 20,0 % разлагаться парами воды по реакции

2NaCl Na2O + 2HCl .

По этому уравнению из 100 мч NaCl получаться 53,1 мч Na2O.

Из 0,4 мч NaCl, содержащегося в 100 мч кальцинированной соды, в стекло переходит только 20,0 %. Из этого количества получится: 53,1* 0,004 * 0,2 = 0,0425 мч Na2O. Кроме того, Na2O перейдёт в стекло из Na2SO4, который содержится в кальцинированной соде в количестве 0,04 мч: 43,7(табл. 2.43.) * 0,0004 = 0,0174 мч.

Из самой кальцинированной соды Na2CO3 перейдёт в стекло 58,149 мч Na2O (табл. 2.44.). Таким образом, 100 мч кальцинированной соды введут в состав стекла: 58,149 + 0,0425(из NaCl) + 0,0174(из Na2SO4) = 58,2089 мч.

Из Na2CO3, содержащегося в поташе в количестве 0,6 мч, перйдёт в стекло Na2O: 58,5(табл. 2.43.) * 0,99(табл. 2.42.) * 0,006(табл. 2.44.) = 0,3474 мч.

Из NaCl, содержащегося в поташе в количестве 0,05 мч, в стекло перейдёт 20,0%. Отсюда Na2O: 53,1* 0,0005 * 0,2 = 0,0053 мч. В итоге через поташ введётся Na2O:0,3474 +0,0053 = 0,3827 мч.

Из NaCl, содержащегося в калиевой селитре в количестве 0,08 мч, в стекло перейдёт 20,0 %. Отсюда Na2O: 53,1 * 0,0008 * 0,2 = 0,0085 мч.

Для Na2O: 6,5 = 0,0030 b + 0,582089 d + 0,003827 e + 0,0085 f.

5. Оксид калия вводиться в стекло через поташ, и калиевую селитру, отсюда уравнение примет вид:

Для K2O: 4,8 = 0,6743 е; 3,2 = 0,46035 f

Записываем систему уравнений:

Для SiO2: 63,8 = 0,9950 a + 0,0002 b

Для Al2O3: 1,7 = 0,0040 а + 0,9900 b + 0,0025 c

Для PbO: 20,0 = 0,9750 c

Для Na2O: 6,5 = 0,0030 b + 0,582089 d + 0,003827 e + 0,0085 f

Для K2O: 4,8 = 0,6743 е; 3,2 = 0,46035 f

Решая эту систему получаем следующие данные: a = 64,1252; b = 1,4401; c = 20,5128; d = 11,0336; e = 7,1185; f = 6,9512. Таким образом, состав шихты на 100 мч стекла будет следующим: кварцевый песок - 64,1252; глинозём - 1,4401; свинцовый сурик - 20,5128; кальцинированная сода - 11,0336; поташ - 7,1185; калиевая селитра - 6,9512. Всего - 111,1814 мч.

При расчёте учитываем величину потерь при улетучивании на каждый процент содержания оксида или элемента в стекле (%) и поэтому количество данных сырьевых материалов должно быть увеличено на поправочный коэффициент (мч): свинцовый сурик - 20,5128 * 1,14 = 23,3846; кальцинированная сода - 11,0336 * 1,032 = 11,3866; поташ - 7,1185 * 1,12 = 7,9727; калиевая селитра - 6,9512 * 1,12 = 7,7853.

Сверх 100 % в стекломассу вводим 0,2 мч триоксида сурьмы g Sb2O3, выполняющей роль осветлителя.

Окончательный состав шихты на 100 массовых частей стекла приведён в таблице 1.

Теоретический состав стекла из этой шихты не будет совпадать с заданным, так как в нем не учитываются вводимые с материалами компоненты и примеси SiO2; Al2O3; MgO; CaO; Na2O; K2O; Fe2O3.

2. Расчёт теоретического состава стекла

Определяем содержание оксидов, вводимых в стекло с этими сырьевыми материалами. С песком в состав стекла перейдёт следующее количество оксидов:

100 мч песка вводят 99,5 % SiO2, а 63,8 мч песка водят Х % SiO2. Решаем пропорцию получим Х будет равен:

SiO2= (64,1252 * 99,5)/100=63,8 %.

По аналогии определяем и другие оксиды входящие в стекло с песком: Al2O3 = 0,2565%; MgO=0,0128 %; CaO=0,0192 %; Fe2O3=0,016 %; С глинозёмом: SiO2=0,0002 %; Al2O3 =1,4256 %; Na2O = 0,0041 %(с учётом 3,2% на улетучивание); K2O = 0,0025%(12,0 % на улетучивание); Fe2O3=0,0004%;

Со свинцовым суриком: PbO=20,5128(без учета 14 % на улетучивание)* 97,5/100=19,9999 %; Fe2O3 = 0,0006%(без учёта 14 %); С кальцинированной содой: Na2O=6,4224%(без учёт 3,2 %);

С поташом: Al2O3= 0,0177%(без 12,0 %); Na2O=0,0272%(без 12,0 %); K2O=4,8%(без 12,0 %); С калиевой селитрой: Na2O=0,0005%(без 12 %); K2O=3,1997%(без 12 %).

Количество Fe2O3 в кальцинированной соде, поташе и в калиевой селитре пренебрегаем из-за его незначительного содержания в материалах.

Теоретический состав стекла приведен в таблице 2:

Таким образом, рассчитываемое стекло имеет следующий теоретический состав (масс.%): SiO2=63,7968; Al2O3=1,6997; PbO=19,9988; Na2O=6,4538; K2O=8,0017; Fe2O3=0,0169. Величина отклонений содержания оксидов укладывается в значение допусков, приведенных в химическом составе стекла СЛ 93-2. Величина примесей Fe2O3 находится в пределах значительно меньшей нормы. Отклонение не будут влиять на физико-химические свойства стекла как при варке, так и при формировании изделий.

3. Расчёт состава шихты на 100 массовых частей песка

Уточняем количество сырьевых материалов, требуемых для получения 100 мч стекла. Составляем пропорцию(данные берем из табл. 1 и 2)

В 116,2945 мч шихты находятся 64,1252 мч песка, а в 116,2883 мч шихты Х.

Песок =(116,2883*64,1252)/ 116,2945=64,1217 мч;

глинозём =1,4400 мч; свинцовый сурик =23,3833 мч; кальцинированная сода =11,3859 мч; Поташ=7,9722; калиевая селитра =7,7848 мч; сурьма =0,1999 мч. Сумма равна 116,2883 мч.

Пересчитаем шихту на 100 мч песка. Количество песка равно 100 мч. Определяем количество глинозёма по пропорции: на 64,1217 мч песка приходится 1,4406 глинозёма, а на 100 мч песка - Х. Отсюда глинозём =(100*1,4400)/64,1217=2,2457 мч; свинцовый сурик = 36,467 мч; кальцинированная сода = 17,7567 мч; поташ = 12,4329 мч; калиевая селитра = 12,1406 мч; сурьма = 0,3117 мч. Состав шихты приведен в табл. 3.

Таблица 3. Состав шихты на 100 массовых частей песка.

4. Расчёт выхода стекла

химический стекломасса кварцевый шихта

Выход стекла из шихты, то есть количество стекла, которое получается из 100 мч шихты, рассчитываем следующим образом: 116,2883 мч шихты дают 100 мч стекла, а 100 мч шихты - Х. Отсюда Х=100 * 100/116,2883=85,9931 мч или по отношению к массе шихты Х=(85,9931 *100)/100=85,9931 %. Потери при стеклообразовании ("угар" шихты) определяют по разности 100 % - 85,9931 %= 14,0069 %. В основном, это потери всех летучих компонентов при варке стекла.

5. Расчёт потребности влажных сырьевых материалов

Приведенный пример расчёта шихты описан для сухих материалов. Он учитывает потери при прокаливании и разложении, а также улетучивание оксидов с поверхности стекломассы в процессе варки.

В производственных условиях при длительном хранении сырьевых материалов аккумулируют влагу, и количество основного вещества в них понижается, поэтому в шихту вводится больше вещества. Для расчёта потребного количества влажных сырьевых материалов на 100 мч стекла составляем пропорцию.

Для кальцинированной соды: 100 мч влажной соды содержат (100 - W) мч сухого компонента, а Х мч владной соды содержат 11,3859 мч сухого компонента:

Х=(100*11,3859)/(100 - W),

где W - содержание влаги в кальцинированной соде (мч); 11,3859 - потребное количество сухой соды на 100 мч стекла (см. расчет шихты).

По этой формуле проводится расчёт количества всех влажных сырьевых материалов, после чего составляется рецепт шихты, который передается на участок для её приготовления.

Размещено на Allbest.ru