Тема материалы из силикатных расплавов

1. Общие понятия и определения

2. Классификация

3. Сырье

4. Основы технологии стекла

7. Номенклатура стекла и изделий из него

8. Каменные изделия

9. Шлаковые изделия

10. Ситаллы и шлакоситаллы

Рекомендуемая литература: Китайгородский И.И. Технология стекла

1. Общие понятия и определения

Материалы из расплавов получаются в результате:

• плавления шихты,

• формования изделий в момент нахождения массы в вязко-текучем состоянии

• последующего регулируемого охлаждения.

Стекло – материал аморфно-кристаллитной структуры, получаемое путем переохлаждения расплава, независимо от химического состава и температурной области затвердевания обладающее при повышении вязкости механическими свойствами твердых тел. Процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное – обратимый.

Для стекла характерны:

2. наличие микроучастков с упорядоченной структурой,

3. отсутствие видимых кристаллов,

4. повышенная однородность.

5. отсутствие температуры плавления

6. изотропность

Размягчение и отвердевание происходит в интервале температур..

Зависимость свойств стекла от температуры: 1 – вязкость, 2 – теплоемкость, 3 – КЛТР

2. Классификация

- про виду исходного сырья и состава (основная):

• стекло и изделия из него,

• каменное литье,

• шлаковые расплавы для минеральной ваты,

• ситаллы и шлакоситаллы;

- по структуре: аморфные (прозрачные и непрозрачные), частично и полностью закристаллизованные;

- по цвету: бесцветные, цветные, сплошные, цветные , полутоновые. Рубиновые, урановые, фиолетовые, коралловые, светло-голубые (под сапфир), светло-зеленые, аметистовые, оранжевые, коричневые, черные, дымчатые, золотистые и др.;

- по химическому составу: оксидные и бескислородные (галогенные, нитратные, алюмоборосиликатные, боросиликатные и др.);

- по назначению:

• строительное,

• архитектурно-строительное,

• техническое,

• стекловолокно,

• тарное.

2.1. Сырье

• горные породы (песок, мел, базальт, диабаз, мергель),

• побочные продукты промышленности (шлаки, золы),

• вторичное сырье (стеклобой).

2.1.1. Основное сырье

Химический состав сырья зависит от требований, предъявляемых к свойствам изделий, от условий эксплуатации и от способа выработки. Основные оксиды: SiO₂, Na₂O, K₂O, CaO, MgO, Al₂O₃, Fe₂O₃, ZnO, Ba₂O₃, Pb₂O₃.

В общем случае можно сказать, что стекла представляют собой сложные системы, состоящие не менее чем из 5 оксидов.

а) Стеклообразующие оксиды:

- кремнезем (кварцевый песок), который придает тугоплавкость, кислотостойкость, снижает хрупкость. Вредными являются примеси в виде оксидов железа, снижающие светопропускание и ухудшающие внешний вид, диоксида титана и оксиды хрома. Зерна песка должны быть однородными и высокодисперсными.

- глинозем (полевой шпат), который замедляет скорость варки, способствует осветлению, повышает термостойкость, придает прочность, твердость и кислотостойкость, снижает склонность к кристаллизации и КЛТР.

б) щелочные и щелочноземельные оксиды:

- Na₂O (сода или сульфат натрия) – ускоряет стеклообразование, снижает температуру, облегчает осветление массы, снижает кислотостойкость, повышает КЛТР;

- K₂O (поташ) – придает блеск, снижает склонность к кристаллизации;

- CaO, MgO (известняк, мел, доломит) - снижают кислотостойкость и склонность к кристаллизации, осветляют массу.

в) специальные оксиды:

- Ba₂O₃, Pb₂O₃ - увеличивают скорость варки, осветляют стекло, придают термо- и химстойкость, снижает склонность к кристаллизации.

г) стеклобой ускоряет варку (создает эвтектики).