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%.