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)

= =
+ + +