Bài tập lớn thủy tinh thiết kế thành phần phối liệu thủy tinh cho nhà máy gusevski

Bµi tËp lín thuû tinh ®Ò bµi: ThiÕt kÕ thµnh phÇn phèi liÖu thuû tinh cho nhµ m¸y Gusevski cã thµnh phÇn ho¸ theo khèi l­îng nh­ b¶ng sau: Thµnh phÇn,% theo khèi l­îng SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO2 C¸c «xyt kh¸c 71.18 1.85 0.11 6.8 4.04 13.8 1.3 0.4 C¸c b­íc tÝnh to¸n: 1.§¬n phèi liÖu cho 100 phÇn thuû tinh 2.Thµnh phÇn lý thuyÕt cña thuû tinh 3.L­îng thuû tinh thu ®­îc Theo thµnh phÇn khèi l­îng b¶ng trªn ta cã thÓ chän c¸c nguyªn liÖu thµnh phÇn trong b¶ng sau: VËt liÖu sö dông Thµnh phÇn ho¸, %theo khèi l­îng SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O CO2 SO3 MKN C¸t th¹ch anh 98.92 0.23 0.03 0.03 0.25 0.05 0.23 0.26 S«®a 0.05 0.05 0.08 52.54 37.34 8.97 §¸ v«i 2.16 0.21 0.05 54.26 0.19 42.88 0.25 §«l«mit 4.04 0.28 30.45 20.49 45.93 NhËn thÊy s«®a, ®«l«mit cã tæng kh«ng lµ 100% nªn ta quy chóng vÒ 100% theo b¶ng sau b»ng c¸ch nh©n víi hÖ sè: S«®a : ks = §«l«mit : k® = B¶ng thµnh phÇn ho¸ nguyªn liÖu ®· quy vÒ 100%: VËt liÖu sö dông Thµnh phÇn ho¸, %theo khèi l­îng SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O CO2 SO3 MKN C¸t th¹ch anh 98.92 0.23 0.03 0.03 0.25 0.05 0.23 0.26 S«®a 0.05 0.05 0.08 53.07 37.7 9.05 §¸ v«i 2.16 0.21 0.05 54.26 0.19 42.88 0.25 §«l«mit 4.07 0.28 30.7 20.66 46.30 1.§¥N PhèI LIÖUTÝNH CHO 100 PHÇN KhèI L­îng thuû tinh SiO2 ®­a trùc tiÕp tõ c¸c th¹ch anh Na2O ®­a vµo tõ s«®a CaO ®­a vµo tõ ®¸ v«i MgO ®­a vµo tõ ®«l«mit Gäi khèi l­îng C¸t, S« ®a, §¸ v«i, §«l«mit ®­a vµo tõ c¸c nguyªn liÖu t­¬ng øng lµ x,y,z, t ®Ó ®­îc nguyªn liÖu thµnh phÇn ®· cho. Tõ ®ã ta cã hÖ ph­¬ng: 71.8 =0.9892x + 0.0005y + 0.02168z + 0.0407t 13.8 =0.5307y + 0.0023x 6.8 =0.5426z + 0.0008y + 0.0025x + 0.307t 4.04 =0.2066t + 0.0005x + 0.0019z Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh ta ®­îc x= 71.75 y= 25.69 z= 1.20 t= 19.37 2.tÝnh l­îng c¸t, s«®a vµ ®¸ v«i còng nh­ c¸c «xyt kh¸c ®­îc ®­a vµo nguyªn liÖu a. L­îng c¸t ®­a vµo nÊu thuû tinh b»ng : x = 71.75 phÇn khèi l­îng c¸t Cïng víi x phÇn khèi l­îng c¸t®­a vµo phèi liÖu, khèi l­îng c¸c «xyt t¹o thµnh thuû tinh cã lµ: SiO2 = (71.75 x 98.92):100=70.98 Al2O3= (71.750.23):100=0.165 Fe2O3=(71.750.03):100=0.022 CaO =(71.750.25):100=0.18 Na2O =(71.750.23):100=0.165 MgO =(71.750.05):100=0.036 TiO2 =(71.750.03):100=0.022 b. L­îng s«®a ®­a vµo nÊu thuû tinh b»ng : y = 25.69 phÇn khèi l­îng c¸t. NÕu coi sù mÊt m¸t do bay h¬i kiÒm do nÊu thuû tinh lµ 5% th× l­îng s«®a cÇn thiÕt t­¬ng øng sÏ t¨ng lªn lµ: 25.69(1+5%)=25.691.05=26.97 phÇn khèi l­îng. Cïng víi y phÇn khèi l­îng s«®a ®­a vµo phèi liÖu, khèi l­îng c¸c «xyt t¹o thµnh thuû tinh cã lµ: Na2O = (26.97 X 53.07):100 =14.31 Al2O3= (26.970.05):100=0.0133 CaO =(26.970.08):100=0.02 SiO2 = (26.970.05):100=0.0133 c.L­îng ®¸ v«i ®­a vµo nÊu thuû tinh b»ng : z = 1.20 phÇn khèi l­îng ®¸ v«i Cïng víi z phÇn khèi l­îng ®¸ v«i®­a vµo phèi liÖu, khèi l­îng c¸c «xyt t¹o thµnh thuû tinh cã lµ: CaO = (1.20 X 54.26) : 100 =0.65 SiO2 = (1.202.16):100=0.026 Al2O3= (1.200.21):100=0.0025 Fe2O3=(1.200.05):100=0.0006 MgO =(1.200.19):100=0.0023 d.L­îng ®«l«mit ®­a vµo nÊu thuû tinh b»ng : t = 19.37 phÇn khèi l­îng ®«l«mit Cïng víi t phÇn khèi l­îng ®«l«mit ®­a vµo phèi liÖu, khèi l­îng c¸c «xyt t¹o thµnh thuû tinh cã lµ: MgO = ( 19.37 X 20.66) :100 = 4 Al2O3= (19.370.28):100=0.054 SiO2 = (19.374.07):100=0.79 CaO =(19.3730.7):100=5.95 Céng c¸c nguyªn liÖu ®­a vµo phèi liÖu thuû tinh vµ c¸c «xyt tõ c¸c nguyªn liÖu ®ã sÏ n»m trong thµnh phÇn thuû tinh cã thÓ tÝnh ®­îc l­îng phèi liÖu cÇn thiÕt ®Ó cã 100 phÇn khèi l­îng thuû tinh: PhÇn khèi l­îng phèi liÖu : 71.75+25.69+1.20+19.37=118.01 PhÇn khèi l­îng thuû tinh : (70.98+0.165+0.022+0.18+0.165+0.036+0.022) + (14.31+0.0133+0.02+0.0133) +(0.65+0.026+0.0025+0.0006+0.0023) +(4+0.054+0.079+5.95) =96.691 VËy X phÇn khèi l­îng phèi liÖu øng víi 100 phÇn khèi l­îng thuû tinh: X = (118.01100): 96.691 = 122.05 phÇn khèi l­îng phèi liÖu L­îng thµnh phÇn c¸c nguyªn liÖu ®­a vµo: C¸t th¹ch anh : x1=(71.75122.05):118.011=74.21 S«®a : y1=(25.69122.05):118.01 =26.57 §¸ v«i : z1=(1.2122.05):118.01 =1.24 §«l«mit : t1=(19.27122.05):118.01 =19.93 3.thµnh phÇn lý thuyÕt cña thuû tinh  96.691 phÇn khèi l­îng thuû tinh – 71.81 phÇn khèi l­îng SiO2 100 phÇn khèi l­îng thuû tinh t­¬ng øng x phÇn khèi l­îng SiO2 SiO2 = (10071.81):96.691=74.27% T­¬ng tù ta cã B¶ng thµnh phÇn lý thuyÕt cña thuû tinh C¸c «xyt SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O % theo kl 74.27 0.24 0.023 0.023 7.03 4.17 14.97 100 Sù chªnh lÖch gi÷a thµnh phÇn cho tr­íc vµ thµnh phÇn ho¸ häc lý thuyÕt cña thuû tinh chÝnh lµ hamf l­îng c¸c t¹p chÊt n»m trong nguyªn liÖu ban ®Çu. 4.s¶n l­îng thuû tinh ®­îc tÝnh nh­ sau: Cø 122.05 phÇn khèi l­îng phèi liÖu cho ta 100 phÇn khèi l­îng thyñy tinh 100 phÇn khèi l­îng phèi liÖu cho ta x phÇn khèi l­îng thuû tinh x=(100100):122.05=81.93 phÇn khèi l­îng Sù mÊt m¸t,hao hôt khi nÊu thuû tinh: =10081.93 =18.07%.

Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Bài tập lớn thuỷ tinh đề bài: Thiết kế thành phần phối liệu thuỷ tinh cho nhà máy Gusevski có thành phần hoá theo khối lợng nh bảng sau: SiO2 Al2O3 71.18 Thành phần,% theo khối lợng Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 1.85 0.11 6.8 4.04 13.8 SO2 1.3 Các ôxyt khác - 0.4 Các bớc tính toán: 1.Đơn phối liệu cho 100 phần thuỷ tinh 2.Thành phần lý thuyết thuỷ tinh 3.Lợng thuỷ tinh thu đợc Theo thành phần khối lợng bảng ta chọn nguyên liệu thành phần bảng sau: Vật liệu sử dụng SiO2 Cát thạch anh Sôđa Al2O3 98.92 0.23 Thành phần hoá, %theo khối lợng Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O CO2 0.03 0.03 0.25 0.05 - 0.23 - - 0.26 - 8.97 0.05 Đá vôi Đôlômit 52.54 37.3 SO3 MKN 0.05 - - 0.08 2.16 0.21 0.05 - 54.26 0.19 - 42.8 0.25 - 4.04 0.28 - - 30.45 20.49 - - - 45.93 Nhận thấy sôđa, đôlômit có tổng không 100% nên ta quy chúng 100% theo bảng sau cách nhân với hệ số: 100 99.03 100 Đôlômit : kđ = 99.2 Sôđa : ks = Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Bảng thành phần hoá nguyên liệu quy 100%: Vật liệu sử dụng Cát thạch anh SiO2 Al2O3 98.92 0.23 Thành phần hoá, %theo khối lợng Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O CO2 0.03 0.03 0.25 0.05 - 0.23 SO3 - MKN - 0.26 - 9.05 Sôđa 0.05 0.05 - - 0.08 2.16 0.21 0.05 - 54.26 0.19 Đôlômit 4.07 0.28 - 53.07 37.7 Đá vôi - 30.7 - 20.66 - 42.88 0.25 - - - 46.30 1.ĐƠN PhốI LIệUTíNH CHO 100 PHầN KhốI Lợng thuỷ tinh SiO2 đa trực tiếp từ thạch anh Na2O đa vào từ sôđa CaO đa vào từ đá vôi MgO đa vào từ đôlômit Gọi khối lợng Cát, Sô đa, Đá vôi, Đôlômit đa vào từ nguyên liệu tơng ứng x,y,z, t để đợc nguyên liệu thành phần cho Từ ta có hệ phơng: 71.8 =0.9892x + 0.0005y + 0.02168z + 0.0407t 13.8 =0.5307y + 0.0023x 6.8 =0.5426z + 0.0008y + 0.0025x + 0.307t 4.04 =0.2066t + 0.0005x + 0.0019z Giải hệ phơng trình ta đợc x= 71.75 y= 25.69 z= 1.20 t= 19.37 2.tính lợng cát, sôđa đá vôi nh ôxyt khác đợc đa vào nguyên liệu a Lợng cát đa vào nấu thuỷ tinh : x = 71.75 phần khối lợng cát Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Cùng với x phần khối lợng cátđa vào phối liệu, khối lợng ôxyt tạo thành thuỷ tinh có là: SiO2 = (71.75 x 98.92):100=70.98 Al2O3= (71.750.23):100=0.165 Fe2O3=(71.750.03):100=0.022 CaO =(71.750.25):100=0.18 Na2O =(71.750.23):100=0.165 MgO =(71.750.05):100=0.036 TiO2 =(71.750.03):100=0.022 b Lợng sôđa đa vào nấu thuỷ tinh : y = 25.69 phần khối lợng cát Nếu coi mát bay kiềm nấu thuỷ tinh 5% lợng sôđa cần thiết tơng ứng tăng lên là: 25.69(1+5%)=25.691.05=26.97 phần khối lợng Cùng với y phần khối lợng sôđa đa vào phối liệu, khối lợng ôxyt tạo thành thuỷ tinh có là: Na2O = (26.97 X 53.07):100 =14.31 Al2O3= (26.970.05):100=0.0133 CaO =(26.970.08):100=0.02 SiO2 = (26.970.05):100=0.0133 c.Lợng đá vôi đa vào nấu thuỷ tinh : z = 1.20 phần khối lợng đá vôi Cùng với z phần khối lợng đá vôiđa vào phối liệu, khối lợng ôxyt tạo thành thuỷ tinh có là: CaO = (1.20 X 54.26) : 100 =0.65 SiO2 = (1.202.16):100=0.026 Al2O3= (1.200.21):100=0.0025 Fe2O3=(1.200.05):100=0.0006 MgO =(1.200.19):100=0.0023 d.Lợng đôlômit đa vào nấu thuỷ tinh : t = 19.37 phần khối lợng đôlômit Cùng với t phần khối lợng đôlômit đa vào phối liệu, khối lợng ôxyt tạo thành thuỷ tinh có là: MgO = ( 19.37 X 20.66) :100 = Al2O3= (19.370.28):100=0.054 SiO2 = (19.374.07):100=0.79 CaO =(19.3730.7):100=5.95 Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Cộng nguyên liệu đa vào phối liệu thuỷ tinh ôxyt từ nguyên liệu nằm thành phần thuỷ tinh tính đợc lợng phối liệu cần thiết để có 100 phần khối lợng thuỷ tinh: Phần khối lợng phối liệu : 71.75+25.69+1.20+19.37=118.01 Phần khối lợng thuỷ tinh : (70.98+0.165+0.022+0.18+0.165+0.036+0.022) + (14.31+0.0133+0.02+0.0133) +(0.65+0.026+0.0025+0.0006+0.0023) +(4+0.054+0.079+5.95) =96.691 Vậy X phần khối lợng phối liệu - ứng với 100 phần khối lợng thuỷ tinh: X = (118.01100): 96.691 = 122.05 phần khối lợng phối liệu Lợng thành phần nguyên liệu đa vào: Cát thạch anh : x1=(71.75122.05):118.011=74.21 Sôđa : y1=(25.69122.05):118.01 =26.57 Đá vôi : z1=(1.2122.05):118.01 =1.24 Đôlômit : t1=(19.27122.05):118.01 =19.93 3.thành phần lý thuyết thuỷ tinh 96.691 phần khối lợng thuỷ tinh 71.81 phần khối lợng SiO2 100 phần khối lợng thuỷ tinh tơng ứng x phần khối lợng SiO2 SiO2 = (10071.81):96.691=74.27% Tơng tự ta có Bảng thành phần lý thuyết thuỷ tinh Các ôxyt SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O % theo kl 74.27 0.24 0.023 0.023 7.03 4.17 14.97 100 Sự chênh lệch thành phần cho trớc thành phần hoá học lý thuyết thuỷ tinh hamf lợng tạp chất nằm nguyên liệu ban đầu 4.sản lợng thuỷ tinh đợc tính nh sau: Cứ 122.05 phần khối lợng phối liệu cho ta 100 phần khối lợng thyủy tinh 100 phần khối lợng phối liệu cho ta x phần khối lợng thuỷ tinh x=(100100):122.05=81.93 phần khối lợng Sự mát,hao hụt nấu thuỷ tinh: =100-81.93 =18.07% Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh Bài Tập Thuỷ Tinh Võ Anh Tuấn MSSV: 44.11150 Thiết kế thành phần cấp phối nhà máy thuỷ tinh