Потенциально опасные процессы при производстве стекла. 2

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ»

Технологический колледж

Специальность: Защита в  чрезвычайных ситуациях

РЕФЕРАТ

Название темы:

 ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТЕКЛА

Выполнил: Донцов Дмитрий  Алексеевич

Студент группы 112-2;

Проверила: Чудинова Ольга Николаевна

Улан-Удэ 2013 год.

Содержание.

1.Введение;

2:Технология производства;

3: Характеристика опасных  веществ и материалов используемых в производстве;

4: Характеристика используемого оборудования;

5:Заключение;

6:Список используемых  материалов.

Введение.

Актуальность: Листовым стеклом называются изделия из стекла, вырабатываемые в виде плоских листов, толщина которых мала по отношению к длине и ширине. В соответствии с разными способами выработки листовое стекло бывает тянутое, прокатное и полированное. Ассортимент листового стекла, разнообразен служит для остекления оконных и дверных проемов, фонарей верхнего света и витрин, а также является исходным материалом для стёклопакетов.

Цель: Изучение потенциально опасных объектов при производстве стекла.

Задачи:

 1.  Изучение технологии изготовления различных видов стекла;

2.  Изучение различные свойства и характеристики стекла;

3. Изучить структуру оборудования;

Технология  производства. 
Стекло - неорганический продукт плавления, который, охлаждаясь без кристаллизации, приобретает твердую структуру. Стекло обычно и твердое, и хрупкое, с присущей ему конхоидальной картиной разлома. Оно может быть цветным, прозрачным или непрозрачным в зависимости от присутствующих в нем растворенных аморфных или кристаллических фаз. Стекловарение ведётся при температурах 1400°-1600°. В нём различают три стадии. Первая стадия - варка, когда происходит химическое взаимодействие и образование вязкой массы. Варка стекла производится в стекловаренных печах. Выбор того или иного типа печи обусловливается видом применяемого топлива, ассортиментом вырабатываемых изделий, размерами производства и прочее. Управление современной стекловаренной печью строго контролируется и в значительной мере автоматизировано. Контроль доведён до высокой степени точности. Автоматически регулируются: давление, соотношение газообразного или жидкого топлива и воздуха; количество подаваемого в печь топлива; уровень стекломассы в ванне и другие параметры.           

 Другой способ варки  этого стекла— сплавление кварцевого порошка в пламени кислородно-водородной  горелки. Непрозрачное кварцевое стекло получается путём оплавлениякварцевого песка на угольном или графитовом стержне, разогретом электрическим током до 1800°.            

 Процесс варки стекла некоторых видов, например оптического, кварцевого,стеклянного волокна, отличается специфическими особенностями. Прозрачное кварцевое стекло изготовляется из горного хрусталя в графитовых тиглях, разогреваемых под вакуумом до 1900°—2000° индукционными токами высокой частоты, либо прямым пропусканием электрического тока. В конце варки в печь впускают воздух под давлением.           

 Вторая стадия - осветление, происходит удаление пузырьков, а такжерастворение еще оставшихся нерастворёнными зёрен песка; в этой стадии стекло выдерживается в печи в течение нескольких часов при наиболее высокой температуре.            

 Третья стадия – охлаждение стекломассы, когда она охлаждается до такой температуры при которой становится возможным и наиболее удобным изготовлять из неё те или иные изделия.           

 Формование стеклянных изделий. Метод прессования служат ручных и машинных прессов пружинные формы или эксцентриковые прессы.           

 Метод выдувание—специфический метод формования. При производстве немассовых изделий до сих пор применяется ручной способ выдувания. Основным инструментом рабочего выдувальщика является стеклодувная трубка. В течение долгой истории стеклоделия выдувание производилось ртом, ныне сконструированы и применяются «трубки-самодувки».           

 Методом непрерывной  прокатки изготовляется листовое  стекло, медод заключается в том, что струя стекломассы непрерывно поступает из печи в пространство между вращающимися вальцами, где и прокатывается в ленту, изготовляется листовое стекло, различных видов.           

 Отливка стеклянных изделий в формы встречается на практике редко; так изготовляются, например, крупные диски для астрономических приборов.           

 Способ центробежного  литья метод по отливке фасонных труб с раструбами и фланцами в быстро вращающиеся формы.           

 Моллирование— способ образования изделий в формах, при подаче в них стекла в виде твёрдых кусков из оптического стекла и получаем крупную стеклянную скульптуру.           

 Отжиг отформованных, еще горячих изделий служит для предотвращения возникновения в них внутренних неравномерных напряжении.           

 Закалка стекла— операция, обратная отжигу. Закалённые изделия термически и механически гораздо более прочны. В результате закалки получается небьющееся стекло,применяемое для остекления окон вагонов,  самолётов. Чтобы закалить стекло, его разогревают до 600°—650°, затем быстро остужают.           

 Горячая обработка  стекла включает отколку, отопку, огневую полировку и другие  операции. К холодной обработке  стекла  относятся его резка, сверление, шлифовка и полировка. Старинным способом украшения посуды является живопись по стеклу. Серебрение, а также алюминирование широко применяются в производстве зеркал. 

 
 
Основные принципы производства стекла представлены на рис.1. Сырье взвешивают, перемешивают, и после добавления стекольного боя (стеклобой) загружают в стекловаренную печь. Для варки стекла, из которого вручную вырабатывают хрустальные изделия, а также для варки специальных сортов стекла, производимых в небольшом количестве, применяют небольшие стекловаренные горшковые печи емкостью до 2 тонн. В стекловаренной печи одновременно могут находиться несколько горшков. На большинстве современных предприятий варку стекла осуществляют в больших, регенеративных или рекуперационных печах, выполненных из огнеупорных материалов. Для нагревания используется нефть, природный газ или электричество. В последнее время получили распространение дополнительное электрическое нагревание и электроплавление шихты с тем, чтобы верхний слой массы оставался холодным. Эти методы применяются с начала 60-70 годов. Метод плавления с холодным верхним слоем снижает уровень вредных выделений в атмосферу, а дополнительное электрическое нагревание обычно используется для получения стекла повышенного качества и увеличения производительности.  
 
Использование электричества для плавления стекла зависит от большого количества экономических факторов, связанных со стоимостью топлива, наличием различных видов топлива, стоимостью электричества, оборудования и т.п. Однако во многих случаях использование электричества для нагревания или дополнительного нагревания обусловлено экологическими соображениями. Во многих странах уже вводятся или разрабатываются законодательные акты, жестко регламентирующие выделение в атмосферу различных окислов или конкретных веществ. Поэтому производители сталкиваются с дилеммой, либо снижать производительность стекловарения, устанавливать систему газоочистки и разрабатывать иные мероприятия, либо использовать электроплавление или дополнительный электрический нагрев. В отдельных случаях возможна остановка производства.  
 
В самой горячей зоне печи (в верхней части) температура может варьироваться от 1600 до 28000 градусов Цельсия. В условиях охлаждения с заданной скоростью температура снижается до 10000-12000 градусов Цельсия в зоне выработки, и стекло выгружают из печи. Все виды стекла подвергаются дальнейшему охлаждению (отжигу) с заданной скоростью в специальных или туннельных печах. Дальнейшая обработка зависит от применяемой технологии.  
 
Кроме традиционного ручного выдувания стекла, на машинах для производства бутылок и электроламповых колб применяется автоматическое выдувание. Стеклоизделия простых форм, например изоляторы, стеклянные блоки, заготовки для линз и т.д., производят преимущественно методом прессования, а не выдувания. На отдельных производствах используют комбинированный метод механического выдувания и прессования. Армированное и узорчатое стекло получают методом проката. Листовое стекло изготавливают методом вертикального вытягивания, при котором поверхность стекла полируют огнем. Сочетание сил вытягивания и гравитации обуславливает незначительную деформацию ленты стекла.

Существует два типа безопасного стекла: 
     

1. Закаленное стекло получают методом предварительного напряжения при нагревании с последующим быстрым охлаждением листов плоского стекла определенной формы и размера в специальных печах.  
2. Ламинированное стекло получают, наклеивая лист пластика (обычно поливинилбутирол) между двумя тонкими листами плоского стекла. 

Характеристика  опасных веществ и материалов используемых в производстве.

Сырые - кремнезём, являющийся главной частью стекла, вводится в видемолотого кварца. Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нём примесей и зерновым составом. Вредными примесями являются прежде всего соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелёный зеленый цвета. Размер зёрен песка примерно 0,2-0,5 мм. 

Окись алюминия, применяемая в производстве промышленных стекол, вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия.

Окись натрия вводится с одной кальцинированной содой.

Окись калия вводится в  виде солей; применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических стекол.

Окись лития используется при выработке опаловых и некоторых  специальных стекол.

Окись кальция вводится преимущественно  в виде мела.

Окись бария используется при производстве оптических стекол и хрусталя.

Окись цинка применяется в производство оптических, химико-лабораторных стекол.

В стекловарении используются материалы, содержащие одновременно горные породы, доменный шлак, стеклянный бой и др.           

 К вспомогательным  сырым  материалам относятся осветлители. В качество осветлителей, способствующих удалению из стекла пузырей, применяют в небольших количествах сульфаты натрия и аммония, хлористый натрий, и др. Некоторые из этих веществ одновременно являются обесцвечивателями.

В качестве красителей применяют  соединения кобальта, никеля, железа, хрома, марганца, селена, меди, урана, кадмия, серу, хлорное золото и др.

Белые, мало прозрачные стекла  молочные (наиболее заглушенные), опаловые применяются различные фосфаты, соединения сурьмы, олова и др.

Влияние на здоровье и симптомы заболеваний 
В данном разделе представлен обзор осуществляемых на практике мер обеспечения безопасности и потенциальных факторов вредного воздействия на здоровье. Исследование перечисленных видов травматизма и заболеваний не проводилось, данные исследований не опубликованы в литературе или на страницах Интернета (на 1997). Поэтому для повышения надежности идентификации вредных факторов воздействия на рабочих местах и более полного описания травм и заболеваний информация дополнена данными Департамента труда США, Управления гигиены труда и безопасности и Бюро статистики по трудовой сфере. Приведенные данные отражают реальные условия труда.

Физические свойства стекла.

Плотность обычных натрий-калий-силикатных стекол, в том числе и оконных, колеблется в приделах 2500-2600 кг/м^3. При повышении температуры  от 20 до 1300^оС плотность большинства стёкол  уменьшается на 6-12%, то есть на 100^оС плотность уменьшается на 15кг/м³. Предел прочности обычных отожженных стекол при сжатии составляет 500-2000МПа , оконное стекло 900-1000МПа.

Твердость стекла зависит от химического состава. Стекла имеют различную твердость в пределах 4 000-10 000МПа. Наиболее твердым является кварцевое стекло, с увеличением содержания щелочных оксидов твердость стекол снижается.

Хрупкость. Стекло наряду с алмазом и кварцем относится к идеально хрупким материалам. Поскольку хрупкость четче всего проявляется при ударе, её характеризуют прочностью на удар. Прочность стекла на удар зависит от удельной вязкости.

Теплопроводность. Наибольшую теплопроводность имеют кварцевые стекла. Обычное оконное стекло имеет 0,97Вт/(м ^. К). С повышением температуры теплопроводность увеличивается, теплопроводность зависит от химического состава стекла.

Высокая  прозрачность оксидных стекол сделала их незаменимыми для остекления зданий, зеркал и оптических приборов, включая лазерные, телевизионной, кино- и фототехники и так далее.  Для строительного листового стекла, оконного, витринного необходимо учитывать, что коэффициент светопропускания прямо зависит от отражающей способности поверхности стекла и от его поглощающей способности. Теоретически даже идеальное, не поглощающее свет стекло не может пропускать света более 92%.

Оптические свойства стекла: показатель преломления способность стекла преломлять падающий на него свет. Для производства керамических красителей очень важен показатель преломления. От него зависит насколько сильно будет отражать свет керамическое изделие и как будет выглядеть.

Механические  свойства: упругость свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Упругость характеризуют такие величины как модуль нормальной упругости, который определяет величину напряжений, возникающих под влиянием нагрузки при растяжении (сжатии).

Внутреннее трение: Стеклообразные системы, обладают способностью поглощать механические, в частности, звуковые и ультразвуковые колебания. Затухание колебаний зависит от состава неоднородностей в стекле.

Термические свойства силикатных систем являются важнейшими свойствами как при изучении так и при изготовлении керамических и стеклянных изделий.

Удельная теплоемкость: - определяются количеством тепла Q, требуемым для нагревания единицы массы стекла на 1^оС.

Химическая устойчивость- устойчивость по отношению к различным агрессив-ным средам - одно из очень важных свойств стекол важно для медицыны.

Закаленные стекла разрушаются  в 1,5-2 раза быстрее, чем стекла хорошо отожженные.

В современном строительстве  для оконных , дверных и других проемов  применяются специальные стекла с солнце и теплозащитными свойствами. 

Для этих стекол важно спектральных характер светового потока, прошедшего через осветление, оценка цветового  тона. На основе этих характеристик  осуществляется выбор определенного  вида стекла, а также определение  теплотехнических и светотехнических свойств, их влияние на условия работы, дизайн зданий и сооружений.

 Общая классификация по химическому составу.  Неорганические стекла подразделяются на несколько типов: элементарные, оксидные, галогенидные, халькогенидные и смешанные

Элементарные (одноатомные) стекла.

Элементарными называются стекла, состоящие из атомов одного элемента. В стеклоподобном состоянии можно  получить серу, селен, мышьяк, фосфор. Имеются  сведения о возможности остеклования теллура и кислорода. При охлаждении -11^оС дает каучукоподобный прозрачный продукт, нерастворимый в сероуглероде.

Оксидные стекла.

При определеии класса учитывается природа стеклообразующего оксида, входящего в состав стекла оксид бора, оксид кремния, оксид фосфора. Многие оксиды переходят в состояние стекла лишь в условиях скоростного охлаждения оксид мышьяка, оксид сурьмы, оксид ванадия, либо сами по себе не стеклуются оксид алюминия, оксид вольфрама, однако в комбинациях стеклообразующие свойства резко усиливаются.

Силикатные стекла.

Главнейшее значение в  практике принадлежит классу силикатных стекол. С ними не могут сравниться по распространенности в быту и в  технике никакие другие классы стекол. Решающие преимущества силикатных стекол обусловлены их дешевизной, экономической  доступностью, высокой химической устойчивостью  в наиболее распространенных химических реагентах и газовых средах, высокой  твердостью, сравнительной простотой  промышленного производства.

Боратные стекла.

Стеклообразный борный ангидрит легко получается путем простого плавления борной кислоты при 1200-1300^оС. Благодаря отличным электроизоляционным качествам и сравнительной легкоплавкости боратные стекла широко применяются в электротехнике. Некоторые боратные стекла представляют интерес для оптотехники.  

Стекло органическое - это техническое название на основе органических полимеров: поликрилатов, полистирола, поликарбонатов, сополимеров винилхлорида в соединении с метилметакрилатом. дальнейшая обработка: Переработка литьё под давлением. прозрачная бесцветная пластическая масса, образующаяся при полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Легко поддается механической обработке. Применяется как листовое стекло в авиа- и машиностроении, для изготовления бытовых изделий, средств защиты в лабораториях, строительстве и архитектуре, приборостроении, остекления парников, куполов, окон, в медицине -протезы, линзы в оптике, труб в пищевой промышленности и др.

Кварцевое стекло— содержит не менее 99% SiO- (кварца). Кварцевое стекло выплавляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, имеет очень высокую температуру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп, применяемых в медицине и др.

Стекло растворимое— смесь силикатов натрия и калия (или только натрия), водные растворы которых называются жидким стеклом. Растворимое стекло применяют для изготовления кислотоупорных цементов и бетонов, для пропитки тканей, изготовления огнезащитных красок, силика-геля, для укрепления слабых грунтов и др.

Стекло химико-лабораторное— стекло, обладающее высокой химической и термической стойкостью. Для повышения этих свойств в состав стекла вводят оксиды цинка и бора.

Стекловолокно — искусственное волокно широко применяется в химической промышленности для фильтрации горячих кислых и щелочных растворов, очистки горячего воздуха и газов;  матариалы из стекловолокна применяются в строительстве и при коррозионно-стойких трубопроводов, при изготовлении электроизоляции и др.

Характеристика  используемого оборудования.

 Ванная печь непрерывного действия. Конструктивно печь имеет варочный и выработочный бассейн, соединенные между собой по стекломассе протоком.

Для загрузки шихты и стеклобоя печь оборудована двумя загрузочными карманами, расположенными по ее боковым сторонам.

Варочный бассейн печи отапливается газообразным или жидким топливом. Для отопления газообразным топливом варочного бассейна, печь оборудована шестью горелками, расположенными с торцевой стены ванной печи, противоположной  ее выработочной части.

Удаление дымовых газов  из стекловаренной печи осуществляется через систему дымовых каналов, оснащенных дымовоздушными клапанами, трубой и дымососом.

Стекловаренная печь проточная. Производительность печи-70 тонн в сутки.

Заключение.

Стеклянные изделия применяют  во многих областях народного хозяйства  и в быту человека. Они используются в строительстве, химической, горнорудной, электротехнической и других отраслях промышленности. Я считаю что производство стекла является потенциально опасным процессом, относится к критериям(1,2).

Список используемых материалов.

1.Федеральный закон №116 от  21 июля 1997 года

«О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Айрапетова Г.А., Несветаева Г.В..

Строительные материалы. Учебно-справочное пособие (Серия «Строительство».) - Ростов Н/Д: изд-во «Феникс», 2004. - 608 с.

3. Горчаков Г.Н. Баженов Ю.М.

Строительные материалы. Учеб. Для вузов. (ред. Строительные материалы и контрукции) – М.: Строиздат, 1986.- 688с.

4.  http://5ballov.ru. Синтетические волокна.

5. http://referat.students.ru. Стекло печь.

6. http://referat.students.ru. Развитие стеклоделия.