VÍ dụ về TÍNH TOÁN đơn PHỐI LIỆU CHO THỦY TINH

kinhnoivietnam.tk floatglass-vietnam.blogspot.com PHỤ CHƯƠNG: VÍ DỤ VỀ TÍNH TOÁN ĐƠN PHỐI LIỆU CHO THỦY TINH Việc tính toán phối liệu dựa vào thành phần hoá học của các nguyên liệu được sử dụng, thành phần hoá học của thủy tinh. Thành phần thủy tinh thường được biểu diễn ra bằng phần trăm oxit, bằng công thức phân tử hoặc bằng phần phối liệu. Trong tính toán, ta quy ước là thủy tinh chỉ được tạo thành từ các oxit, anhydric của các axit tương ứng, nước do nhiệt phân hoàn toàn bay hơi, lượng bay hơi của các muối cacbonat và nitrat phân ly khác hoàn toàn, còn muối sunfat không hoàn toàn phân ly. Nếu bỏ qua lượng bay hơi của các cấu tử khi nấu thì sai sót cũng không nhiều, trừ trường hợp đối với anhydric boric (15%), fluorua (30%) và một vài nguyên liệu khác. Phối liệu có thể tính toán theo hai hình thức: theo 100 phần trăm trọng lượng cát và 100 phần trăm trọng lượng thủy tinh. Tính toán theo 100 phần trăm trọng lượng thủy tinh có lợi hơn vì bây giờ thành phần thủy tinh được phản ánh rõ ràng hơn và việc tính toán giá thành của thành phẩm đơn giản. Tính toán phối liệu theo thành phần phần trăm của thủy tinh là vấn đề giải hệ thống phương trình với số phương trình bằng số oxit nằm trong thủy tinh. Ví dụ: tính phối liệu cho thủy tinh có thành phần % như sau: SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Na 2 O+K 2 O B 2 O 3 BaO 69,2 3 2,34 8,90 0,80 15,00 2,50 1,26 Thành phần hoá học của nguyên vật liệu như sau: Nguyên liệu Hàm lượng % SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO BaO Na 2 O B 2 O 3 Cát 98,33 0,5 0 0,12 Đá vôi 0,7 0 0,3 0 0,2 0 54,6 0 0,2 0 Tràng thạch 66,25 18,84 0,1 0 0,66 2,22 Đôlômit 0,46 0,5 29,9 21,8 Sôđa 58,27 BaCO 3 54,5 H 3 BO 3 56,24 Muốn tính lượng nguyên liệu trong phối liệu phải lập phương trình với cách gọi lượng cát là x, đá vôi là y, tràng thạch là z, đôlômít là t, sôđa là q, cacbonat bari là r, và axit boric là s. kinhnoivietnam.tk floatglass-vietnam.blogspot.com 1- Thành lập phương trình Với SiO 2 : oxit này cho vào thủy tinh dưới dạng cát, cứ 100 phần trọng lượng thủy tinh cần x phần trọng lượg cát và nó cung cấp 0,9833x phần trăm trọng lượng SiO 2 . Ngoài ra, SiO 2 còn nằm trong đá vôi (0,007y), tràng thạch (0,6625z), đôlômít (0,0046t). Trong 100 phần trọng lượng thủy tinh có 69,2 phần trọng lượng SiO 2 , phương trình với SiO 2 có dạng: SiO 2 : 69,2 =0,9833x +0,007y +0,6625z +0,0046t Tương tự như trên ta lập phương trình với các oxit khác: Al 2 O 3 : 2,34 = 0,005x +0,003y +0,1884z +0,005t CaO: 8,9 =0,546y +0,0066z +0,299t MgO: 0,8 =0,002y +0,218t Na 2 O: 15 =0,1222z +0,5827q B 2 O 3 : 2,5 =0,5624s BaO: 1,26 =0,545r 2- Giải các phương trình trên ta có x =63,09 y =14,24 z =10,42 t =3,54 r =2,31 s =4,45 q =23,56 3- Lượng nguyên liệu hao hụt vì bò bay hơi trong quá trình nấu Sôđa bay hơi 3,2% nên lượng sôđa cần thiết phải là: 23,56 x 1,032 =24,31 phần trọng lượng. Axit boric bay hơi 15% nên hàm lượng H 3 BO 3 thực tế phải dùng: 4,45 x 1,15 =5,12 phần trọng lượng Như thế thành phần phối liệu dùng nấu 100 phần trọng lượng thủy tinh Cát: 62,09 phần trọng lượng Đá vôi: 14,24 phần trọng lượng Tràng thạch 10,42 phần trọng lượng Đôlômít 3,54 phần trọng lượng Sôđa 24,31 phần trọng lượng Cacbonat bari 2,31 phần trọng lượng Axit boric 5,12 phần trọng lượng Tổng số 122,03 phần trọng lượng 4- Tính thành phần phần trăm các oxit do từng nguyên liệu mang vào thủy tinh Từ cát: % SiO 2 =62,09 x 0,9833 =61,05 % Al 2 O 3 =62,09 x 0,005 =0,31 kinhnoivietnam.tk floatglass-vietnam.blogspot.com % Fe 2 O 3 =62,09 x 0,0012 =0,07 Từ đá vôi % SiO 2 =14,25x 0,007 =0,1 % Al 2 O 3 =14,25 x 0,003 =0,04 % Fe 2 O 3 =14,25 x 0,002 =0,03 % CaO =14,25 x 0,546 =7,78 % MgO =14,25 x 0,002 =0,03 Từ tràng thạch: % SiO 2 =10,42x 0,6625 =6,9 % Al 2 O 3 =10,42 x 0,1884 =1,96 % Fe 2 O 3 =10,42 x 0,001 =0,01 % CaO =10,42 x 0,0066 =0,07 % Na 2 O =10,42 x 0,1222 =1,27 Từ đôlomít % SiO 2 =3,54x 0,0046 =0,02 % Al 2 O 3 =3,54 x 0,005 =0,02 % CaO =3,54 x 0,299 =1,06 % MgO =3,54 x 0,218 =0,77 Từ sôđa % Na 2 O =23,56 x 0,5827 =13,73 Từ BaCO 3 % BaO = 2,31 x 0,545 =1,26 Từ H 3 BO 3 % B 2 O 3 =4,45 x 0,5624 =2,5 5- Thành phần lý thuyết của thủy tinh: Nguyên liệu Lượng oxit do các nguyên liệu mang vào Tổng cộng SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO Na 2 O B 2 O 3 BaO Cát 61,05 0,31 0,07 61,43 Đá vôi 0,1 0,04 0,03 7,78 0,03 7,98 Tràng thạch 6,9 1,96 0,01 0,07 1,27 10,21 Đôlômit 0,02 0,02 1,06 0,77 1,87 Sôđa 13,73 13,73 BaCO 3 1,26 1,26 H 2 BO 3 2,5 2,5 Cộng 68,07 2,33 0,11 8,91 0,8 15 2,5 1,26 98,98 % 68,77 2,35 0,11 9 0,81 15,15 2,53 1,27 kinhnoivietnam.tk floatglass-vietnam.blogspot.com Sai số 0,4 3 0,01 0,11 0,1 0,01 0,15 0,03 0,01 6- Hiệu suất thủy tinh khi nấu 122,03 phần trọng lượng phối liệu cho 100 phần trọng lượng thủy tinh 100 x 100.100 x 81,95% 122,03 = = 7- Hao hụt khi nấu: 100 -81,95 =18,05% 8- Chuyển phối liệu ra 100 phần trọng lượng cát : lượng đá vôi Cứ 62,09 phần trọng lượng cát cần 14, 25 phần trọng lượng đá vôi 100 x 100.14,25 x 22,95 62,09 = = phần trọng lượng Tính tương tự với các nguyên liệu khác ta có phối liệu: Cát 100 phần trọng lượng Đá vôi 22,95 phần trọng lượng Tràng thạch 16,78 phần trọng lượng Đôlômít 5,7 phần trọng lượng Sôđa 37,94 phần trọng lượng Cacbonat bari 3,72 phần trọng lượng Axit boric 7,17 phần trọng lượng Ví dụ 2: đổi thành phần thủy tinh biểu diễn phần trăm trọng lượng sang phần trăm phân tử và sang công thức phân tử 1- Số phân tử của mỗi oxit tính theo: n B M = trong đó n: % trọng lượng của mỗi oxit M: phân tử lượng của oxit đó 2- Từ công thức phân tử chuyển sang phần trăm (%) phân tử theo: 1 1 1 2 n B b .100% B B B = + + + với B 1 , B 2 , …, B n : số phân tử các oxit trong thủy tinh b 1 : % phân tử của oxit đã cho. Giả sử thủy tinh có thành phần % trọng lượng SiO 2 Al 2 O 3 B 2 O 3 Na 2 O 67,5 3,5 20,3 8,7 kinhnoivietnam.tk floatglass-vietnam.blogspot.com 1- Đổi sang công thức phân tử 2 67,5 SiO 1,12 60,06 = = 2 3 3,5 Al O 0,03 101,54 = = 2 3 20,3 B O 0,29 69,69 = = 2 8,7 Na O 0,14 62 = = Thành phần thủy tinh biểu diễn bằng số phân tử: 1,12SiO 2 . 0,03Al 2 O 3 . 0,29B 2 O 3 . 0,14Na 2 O Nếu quy lượng B 2 O 3 bằng 1, công thức phân tử thủy tinh trở thành 3,86SiO 2 . 0,1Al 2 O 3 . 1B 2 O 3 . 0,48Na 2 O 2- Chuyển sang phần trăm phân tử 2 1,12.100 1,12.100 SiO 70,89% 1,12 0,03 0,29 0,14 1,58 = = = + + + 2 3 0,03.100 Al O 1,90% 1,58 = = 2 3 0,29.100 B O 18,35% 1,58 = = 2 0,14.100 Na O 8,86% 1,58 = = Thành phần thủy tinh biểu diễn bằng % phân tử SiO 2 Al 2 O 3 B 2 O 3 Na 2 O 70,89 1,90 18,35 8,86 Ví dụ 3: đổi thành phần thủy tinh biểu diễn bằng phần trăm phân tử sang phần trăm trọng lượng Dùng công thức sau 1- Phần trăm trọng lượng của mỗi oxit: N 1 =M 1 : b 1 b 1 : % phân tử của oxit M 1 : phân tử lượng của oxit ấy 2- Phần trăm trọng lượng của mỗi oxit 1 1 1 2 n N n .100% N N N = + + + Từ ví dụ 2 ta có: 2 SiO 70,85.60,06.100 n 67,75% (70,86.60,06) (1,95.101,54) (18,35.69,69) (8,85.62) = = + + + . CHƯƠNG: VÍ DỤ VỀ TÍNH TOÁN ĐƠN PHỐI LIỆU CHO THỦY TINH Việc tính toán phối liệu dựa vào thành phần hoá học của các nguyên liệu được sử dụng, thành phần hoá học của thủy tinh. Thành phần thủy tinh. nguyên liệu khác. Phối liệu có thể tính toán theo hai hình thức: theo 100 phần trăm trọng lượng cát và 100 phần trăm trọng lượng thủy tinh. Tính toán theo 100 phần trăm trọng lượng thủy tinh. vì bây giờ thành phần thủy tinh được phản ánh rõ ràng hơn và việc tính toán giá thành của thành phẩm đơn giản. Tính toán phối liệu theo thành phần phần trăm của thủy tinh là vấn đề giải hệ