2.1.2. Вспомогательное сырье

Вспомогательное сырье используют для придания стеклу специальных технологических и эксплуатационных свойств.

а) осветлители снижают вязкость массы и происходит освобождение ее от включений газа и воздуха. Селитра, NaCL, NH₄SO₄, As₂O₃, KNO₃, Na₂SO₄, сырая древесина;

б) глушители для придания стеклу молочно-белого цвета, для устранения прозрачности и увеличения рассеивающей способности. При варке они растворяются в массе, а при охлаждении выпадают в виде мелких кристалликов - соединения фосфора, свинца, олова (криолит Na₃AlF₆, флюорит? плавиковый шпат, двойной суперфосфат, костяная мука);

в) красители:

- молекулярные, которые растворяются в массе и образуют при этом окрашенные силикаты без дополнительной тепловой обработки (оксиды тяжелых и редкоземельных металлов: Co, Ni, Vn, Cu, Cr):

Закись кобальта (0,1-0,5%) – синий цвет, при большем содержании – фиолетовый с красноватым оттенком.

Перекись марганца – красновато-фиолетовый цвет или фиолетовый с коричневым оттенком.

Оксид меди – голубой или зеленый цвет.

Сернистый кадмий, сернистое железо, оксид урана – желтый цвет

Диоксид олова – белый цвет.

Оксид марганца и сульфиды железа – черный цвет.

- коллоидно-дисперсные, которые обеспечивают избирательное поглощение стеклом тех или иных лучей света. Окрашивание производится после тепловой обработки. Au, Se, Ag, сурьма, Cu, сульфиды свинца, железа, меди, кадмия, селена. Применяют для получения рубиново-красных стекол с различными оттенками.

г) обесцвечиватели, устраняющие или ослабляющие нежелательный цвет или оттенок:

- химические, способствующие переводу закиси железа FeO в оксид Fe₂O₃ (селитра, триоксид мышьяка, диоксид церия)

- физические, нейтрализующие окраску стекла закисью железа FeO (перекись марганца, селен, закись никеля, оксид кобальта, оксид неодима, перекись марганца)

д) окислители и восстановители – для создания и поддержания соответствующей среды при варке, для окисления закиси железа (селитра, триоксид мышьяка, кокс, древесный уголь, закись олова).

Для варки вводят фтористый кальций, кремнефтористый натрий, борный ангидрид, нитраты калия и натрия с оксидом алюминия.

2.2. Технология стекла

2.2.1. Подготовка шихты. Добыча, сортировка, сушка, измельчение, перемешивание, дозирование, брикетирование (увлажнение). Песок 0,1-0,4 мм; щелочь 0,1-1,0 мм.

2.2.2. Стекловарение. Печи непрерывного и периодического действия.

Горшковые печи – для одновременной варки различной по составу и цвету стекломассы при одной и той же температуре и газовой среде или стекол одинакового цвета. Каждое стекло варится в отдельном шамотной горшке-тигле вместимостью 300-400 кг. Всего 8-12 горшков. Периодические. Против каждого горшка имеется окно. Малые кпд и производительность. Для изготовления стекол в небольшом количестве.

Ванные печи – высокая производительность, непрерывные. Один состав стекла. Вместимость до 1000 т.

а) силикатообразование.

100-120^оС – удаление гигроскопической воды.

600^оС – выделение СО₂.

740-800 ^оС, до 1000^оС – появление расплава, активно взаимодействующего с кремнеземом. Образуется метасиликат CaOSiO₂ , шихта превращается в спекшуюся массу силикатов и кремнезема с большим количеством газовых пор

б) стеклообразование.

1150-1400^оС. Песок и силикаты растворяются в расплаве. Масса становится прозрачной и подвижной, но в ней много газовых и твердых включений. Интенсивная диффузия. Процесс стеклообразования в 8-10 раз медленнее, чем силикатообразование.

в) дегазация и осветление. Освобождение от газовых пузырьков и воздушных включений. Снижение вязкости. Устанавливается равновесие между растворенными газами и стекломассой, а мельчайшие газовые пузырьки перестают быть видимыми. Достижение прозрачности и однородности. До 1500^оС. Стадия наиболее продолжительна, т.к. газы удаляются очень медленно.

г) гомогенизация. Выравнивание химического состава за счет интенсивного перемешивания поднимающимися к поверхности пузырьками воздуха, что необходимо для выработки стеклоизделий и освобождение от свилей: до 1500^оС

д) студка. Охлаждение до температуры формования.