6. 24. Товарознавча характеристика сировини для виробництва скла

Скло - твердий, аморфний, прозорий в тій чи іншій області оптичного діапазону матеріал.

За призначенням розрізняють скло будівельне (віконне, візерункове, склоблоки); тарне; технічне (кварцеве, світлотехнічне, скловолокно); сортове.

Отримують скло з мінеральних розплавів, що містять склоутворюючі елементи (оксиди кремнію, оксиди бору) і оксиди металів (літій, калій, магній, свинець).

Сировинні матеріали для виробництва скла умовно поділяють на основні й допоміжні.

а) основні (склоутворюючі), з допомогою яких до складу скла входять кислотні (SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃), лужноземельні (CaO, MgO, BaO, ZnO, PbO) та лужні (K₂O, Li₂О) оксиди. Основні матеріали створюють необхідне співвідношення між кислотними й основними оксидами.

б) допоміжні (освітлювачі, знебарвлювачі, барвники, глушники, прискорювачі, окисники, відновники) - використовуються для надання склу необхідних якостей і властивостей.

Основні оксиди, що утворюють скло,подані в складі сировини у виді наступних компонентів: SiO₂ – кварцевими пісками, піщаниками; CaO – вапняком, крейдою; CaO і MgO – доломітами; Al₂O3 – польовим шпатом, пегматитом; Na₂O – содою і т.д.

Основні матеріали містять оксиди, які утворюють структуру скла й визначають його властивості. Так, оксид Na₂O прискорює процес варіння, знижуючи температуру плавлення, але зменшує хімічну стійкість скла. Оксид СаО підвищує хімічну стійкість, оксид Al₂O₃ підвищує міцність, термічну і хімічну стійкість, оксид PbO підвищує показник світлозаломлення.

Таблиця 1

Основні матеріали для виробництва скла

Назва	Характеристика
Кремнезем (кварцовий пісок) SiО2	Є основною частиною скла. Його зміст у склі коливається від 60 до 80%. Розміри зерен менш ніж 1 мм. Від якості кварцового піску залежить якість скла, так як він може містити шкідливі домішки, що офарблюють скло в небажані кольори.
Димчастий кварц	Різновид природних кристалів кварцу, що мають димчасте забарвлення.
Горний кришталь	Різновид безбарвних прозорих природних кристалів кварцу.
Моріон	Різновид природних кристалів кварцу, що мають чорне забарвлення.
Борний ангідрид	Робить скло більш пружною і збільшує показник заломлення, в той же час він прискорює варіння, знижує в'язкість скломаси, сприяє більш швидкої її очищення і значно зменшує кристалізаціону здатність.
Сульфат натрію (Na2S04) і сода (Na3C03)	Необхідні для введення до складу скла окису натрію, який прискорює склаутворення і знижує температуру плавлення кварцового піску.
Окис калію (КО)	Вводять з допомогою поташу (К2СОЭ). У складі скломаси окис калію підвищує прозорість і блиск скла.
Оксид кальцію СаО	Є однією з головних складових частин скла, вона надає йому хімічну стійкість. Вводять СаО в скло з вапняком і крейдою. Хімічний склад їх виражається формулою СаСО3
Окис магнію МgО	Знижує схильність стекол до кристалізації і збільшує швидкість твердіння, підвищує хімічну стійкість. Окис магнію вводять з допомогою магнезиту МgС03, а спільно з окису кальцію - у вигляді мінералу доломіту СаС03МgС03
Окис барію ВаО	Вводять, головним чином, до складу оптичного скла та оптичних до складу скла для виготовлення високосортних художніх виробів.
Окис свинцю PbO	Надає склу високу щільність, підвищує показник заломлення, надає характерний блиск і гру кольорів. В основному окис свинцю вводять до складу оптичних скла, а також в скла для виготовлення кришталю і художніх виробів.
Окис цинку	Вводять за допомогою цинкових білил ZnO або вуглекислого цинку ZnCO3.
Скляний бій	Бій, що вводиться в шихту в кількості від 20 до 40 % для прискорення варки скла.

Допоміжні матеріали вводять для покращення реологічних характеристик скломаси, прискорення її варіння, забарвлення, освітлювання, сприяння кристалізації тощо.

Барвники – оксид свинцю,міді, брому – додають певного кольору склу.

Барвники - це такі речовини, які, будучи введені до складу скла, фарбують їх у той чи інший колір.

Таблиця 2

Барвники,які використовуються при виробництві скла

З'єднання барвника	Колір
з'єднання марганцю	фіолетовий колір
з'єднання кобальту	синій
сполуки хрому	зелений
нікель	димчастий або червоно-фіолетова фарбування
з'єднання заліза закис заліз	синьо-зелений колір жовтий і чорний кольори
селен	червоний і рожевий кольори
золото	"золотий рубін" від темно-червоної до рожевого забарвлення
Срібло мідь	золотисто-жовтий колір яскраво-червоний, або так званий "мідний рубін"

Глушники – фосфорнокислі, фтористі солі, що розподіляються у склі у виді дрібних частинок, розсіюють скло і утворюють скло дріб’язково-білого кольору. Глушники роблять скло непрозорим - глухим. Як глушників використовують фтористі з'єднання. Найбільш ефективним глушником серед фтористих сполук є кріоліт. Крім фтористих з'єднань глушіння скла виробляють сполуками фосфору і з'єднаннями олова.

Знебарвлювачі – оксид і закис нікелю,селен,зєднання марганцю – усувають фарбування скла від оксидів заліза. Знебарвлення скла відбувається за рахунок надання йому додаткового фарбування, що утворює білий колір. Наприклад, червоний колір буде додатковим до зеленого, жовтий – до фіолетового. Знебарвлювачі речовини, які будучи введені до складу скла, знищують небажану забарвлення, викликану фарбувальними домішками, переважно оксиди заліза, потрапляють в скло як неминучих домішок до сировинних матеріалів (крейді, піску, сульфату і т. д.). Знебарвлення може бути хімічних і фізичних. Як окислювачів використовують триокис миш'яку АsгОэ, амонійну селітру NH4NO3, сульфат натрію Na2SO4 та ін. Фізична знебарвлення полягає у фарбуванні скломаси в додатковий колір. Так, наприклад, якщо скло, забарвлене закисом заліза в зелено-блакитний тон, додатково офарбити марганцевою або селенових барвником в рожево-червоний колір, то від складання цих квітів воно стає безбарвним. Однак світлопроникність його при цьому значно знижується.

Освітлювачі – триоксид миш’яку, селітра – видаляють газові включення (пузирі із розплаву). Освітлювачі в скломасі швидко розкладаються з утворенням великої кількості газів. Ці гази, пронизуючи скломаси, захоплюють дрібні газові бульбашки, захоплюють їх і виводять в атмосферу. Завдяки цьому скломаса стає світло-прозорою. Як освітлювачів вживають амоній азотнокислий , хлористий амоній сірчанокислий , амоній.

Прискорювачі – з’єднання фтору, бору, хлору – прискорюють процес варіння скла.

До складу деяких будівельних стекол для поліпшення їх технічних властивостей вводять:

1. оксиди бору - підвищується термостійкість;

2. оксиди алюмінію - підвищується міцність і хімічну стійкість.

Сировинні матеріали можуть застосовуватися як у вигляді природної сировини, так і у вигляді відходів хімічної, металургійної, гірничодобувної промисловості.

Загальними вимогами до всіх видів скляної сировини є чистота й однорідність за складом. Крім того обмежується вміст оксидів заліза.

Технологія виготовлення скла й виробів на його основі передбачає такі операції та процеси: підготовку сировинних матеріалів, приготування скляної шихти, скловаріння, формування зі скломаси матеріалів та виробів, механічну, термічну й хімічну обробку виробів для підвищення експлуатаційних властивостей.

Пісок кварцовий за вмістом оксиду заліза (Fe₂O₃) піски кварцові поділяють на групи із вмістом оксиду заліза (Fe₂O₃) не більше: 0,01 %; 0,015 %; 0,02 %; 0,025 %; 0,03 %; 0,04 %; 0,05 %; 0,07 %; 0,1 %; 0,15 %; 0,25 % та понад 0,25 %.  За технологією виробництва піски кварцові поділяють на такі види: збагачений; усереднений; природний. 

Позначка марки піску кварцового складається з літер ПК – пісок кварцовий; цифр, що означають гранично допустимий вміст оксиду заліза (Fe₂O₃) в піску (в тисячних частках відсотків); літер З – збагачений, У – усереднений, П – природний (кар’єрний). 

Умовна познака піску кварцового складається з його марки та позначення цього стандарту: Наприклад, ПК-050-З ДСТУ Б В.2.7-131:2007 означає "пісок кварцовий із вмістом оксиду заліза не більше 0,05 %, збагачений, що випускається згідно з ДСТУ Б В.2.7-131:2007". 

 В Україні Державним балансом запасів враховано 28 родовищ кварцового піску. Розробляються 11 родовищ піску. Унікальним за якістю піску є Новоселківське родовище.

На території України розвідано 24 родовища скляних пісків (у Харківській, Донецькій, Чернігівській, Львівській та інших областях). В Україні високоякісні скляні піски добувають у Львівському родовищі. Балансові запаси скляних пісків в Україні становлять понад 120 млн т.