Пантус Дмитро Євгенович. Забарвлення силікатних стекол залізо- та марганецьвміщуючими відходами металургійних виробництв

Краткое описание

Пантус Дмитро Євгенович. Забарвлення силікатних стекол залізо- та марганецьвміщуючими відходами металургійних виробництв: дис... канд. техн. наук: 05.17.11 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2004.

Пантус Д.Є. Забарвлення силікатних стекол залізо- і марганецьвміщуючими відходами металургійних виробництв. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю
05.17.11технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.
Дисертація присвячена розробці наукових основ забарвлення кальційнатрієвосилікатних стекол металургійними залізо-і марганецьвміщуючими відходами і створенню ресурсо- і енергозберігаючої технології виробництва кольорових скловиробів. За комплексною оцінкою з використанням сучасних методів досліджень встановлено перспективність застосування вказаних відходів в якості барвників для скла. Синтезовано дослідні стекла у двох псевдопотрійних системах, що базувалися на складі промислового тарного скла, Mn2O3, Fe2O3, які вводили дослідними відходами 1кф, 2кл, та Na2O, - сульфатом. Встановлено хромофори, які забезпечують забарвлення та їх вплив на структуроутворення, кристалізаційні процеси у дослідних стеклах. Вперше встановлені межі значень редокс - параметрів в системі склорозплав пічна атмосфера” щодо механізму утворення хромофорних центрів. Розроблено склади стекол з урахуванням їх здатності до стабільного кольороутворення, задовільного освітлення та високим рівнем фізико-хімічних і технологічних властивостей, науково обґрунтовані параметри їх варки в промислових ванних печах. Здійснено промислові випробування і впровадження нетрадиційних барвників та результатів досліджень у серійне виробництво скляних тари і прокату.

1. Розроблено наукові основи синтезу кальційнатрієвосилікатних стекол масового виробництва, забарвлених сполуками заліза та марганцю у процесі варки, які полягають у відтворенні умов формування визначених хромофорних центрів комплексним регулюванням значень окислювально-відновлювальних параметрів системи шихта склорозплав - пічна атмосфера шляхом варіювання співвідношення сировинних компонентів та парціального тиску кисню у пічному середовищі. Розроблені склади і ресурсо- та енергозберігаюча технологія отримання кольорових тарних і архітектурно-будівельних стекол забарвлених залізо- та марганецьвміщуючими металургійними відходами, в печах з різним способом опалення та атмосферою з pO2від 4 до 20 кПа. Використання результатів досліджень у серійному виробництві забарвлених склотари і склопрокату показало їх переваги, що обумовлюють забезпечення стабільного забарвлення скломаси в коричневий та оливковий кольори в газоопалюваних печах при = 1,14 1,25, зниженні її схильності до вторинного пузироутворення та збільшення виходу гідної склопродукції, у порівнянні з технологічними рішеннями, що використовуються традиційно.
2. Встановлено можливість синтезу стекол широкої кольорової гами в псевдопотрій-них системах Б.с. Fe2O3 Na2O(s) і Б.с. (Mn2O3, Fe2O3) Na2O(s) з використанням складу, що застосовується у виробництві склотари в якості базового (Б.с), при різному концентраційному співвідношенні сульфатної складової (Na2O(s)) та нетрадиційних барвників залізо- і марганецьвміщуючих техногенних матеріалів 1кф і 2кл.
3. Ідентифіковано хромофорні центри, що забезпечують забарвлення синтезованих стекол у вказаних псевдопотройних системах, та з використанням ЕПР і ІЧС визначено їх структурну роль у побудові скломатриці і вплив на кристалізацію в цих стеклах.
4. Вперше встановлено інтегральну залежність кольорових стекол систем Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Mn2O3-Fe2O3і Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3від редокс-стану шихти і пічного середовища та визначено межі значень окисно-відновних параметрів в системі
склорозплав пічна атмосфера”, які визначають механізм утворення і умови існування хромофорних центрів, що забезпечують стійкі рожеві, пурпурово-фіолетові, зелені, коричневі і чорні кольорові відтінки Ca-Na-силікатних стекол при використанні обраних техногенних матеріалів, що дозволило доповнити відомості щодо забарвлення стекол сполуками заліза та марганцю.
5. Розроблено методику комплексної всебічної оцінки можливості використання техногенних матеріалів в склоробстві, яка містить визначення їх хімічного, мінерального і фракційного складу, фізико-хімічних властивостей, екологічних характеристик та об’єму накопичення. Її використання дозволило встановити перспективність застосування залізо- та марганецьвміщуючих відходів металургійних виробництв в якості компонентів-барвників шихт кальційнатрієвосилікатних стекол.
6. Розроблено склади та промислову технологію виробництва стійко забарвлених коричневих та оливкових стекол для тарних і склопрокату з фізико-хімічними та технологічними властивостями на рівні світових аналогів, зокрема, термостійкість 85-86C, водостійкість II гідролітичний клас, коефіцієнт світлопрозорення при 630-700 нм 53%, в УФ-області 2-6%, індекс кристалізації 0-20, низька схильність до вторинного пузироутворення.
7. Проведено багатомасштабні дослідно-промислові випробування і впровадження складів стекол та технології їх отримання з використанням залізо- і марганецьвміщуючих відходів в серійному виробництві склотари і склопрокату на ВАТ Гостомільський склозавод”, СП ТОВ Скло” та ТОВ Бучанський завод скловиробів”. Отримана склопродукція відповідає вимогам ТУУ 64.00333888.03-98 і 64.00333888.01-95, ДОСТ 13906-78, 10117-80 та 5533-86 і перевершує склотару, що виготовлялася раніше за якістю: значення опору внутрішньому тиску підвищені з 1,6-1,86 до 1,87-2,1 МПа, кількість непроварених часток знижена на 40-50%.
8. Досягнуто суттєве ресурсо- та енергозбереження за рахунок виключення або зменшення до 50% кількості вугілля в складі шихти коричневих стекол та зменшення витрат природного газу на 4,5%, збільшення виходу гідних виробів, подовження строку служби вогнетривів скловарених печей. Економічний ефект тільки за рахунок скорочення кількості вугілля на ВАТ Гостомільський склозавод” склав 19649 грн. Отримані акти випробування і впровадження підтверджують економічну та технічну ефективність результатів виконаних досліджень і свідчать про перспективність розширення масштабів їх використання.