Химическая технология ТНСМ

1. Стекло и особенности стеклообразного состояния.

Стекло - это все аморфные тела, полученные путем переохлаждения расплава независимо от химического состава и температурной области затвердения, и обладающие с увеличением вязкости механическими свойствами твердых тел.

Особенности стеклообразного состояния.

Стекла, вне зависимости от их химического состава и температурной области затвердевания, обладают специфическими свойствами, которые отличают их от кристаллов и жидкостей.

1. Изотропность.

2. Избыточный запас внутренней энергии по сравнению с внутренней энергией того же вещества в кристаллическом теле.

3. Способность к постоянному и обратимому твердению при переходе из расплавившегося в механически твердое состояние.

Стекла рентгеноаморфны, в структуре нет дальнего порядка. На рентгенограммах – широкая аморфная галло.

2. Сырьевые материалы для производства стекла.

1) основные (стеклообразующие), при помощи которых в состав стекла вводят след. оксиды:

- кислотные: SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃

- щелочные: Na₂O, K₂O, Li₂O

- щ/земельные: CaO, MgO, BaO, ZnO, PbO

2) вспомогательные (для придания необх. качеств и свойств (осветлители, красители, глушители, ускорители, окислители, восстановители)

гран/метрический состав: 0,05 – 0,5 мм

Не соблюдение вышеуказанного – пороки стекла.

3. Характеристика сырьевых материалов для производства стекла.

1. Основные:

1) Кремнезем (55 – 75%, осн. компонент 95 % стекол)

Можно использовать различные породы. В основном – стекольные пески (>95% и регламентированное количество окрашивающих примесей (<0,05%))

Грансостав: 0,15 – 0,4 мм.

2) Карб. сырье

В основном используют доломит, известняк, мел. Основное требование – постоянство состава и отсутствие загрязнений, способных повлиять на прозрачность стекла.

3) Глиноземсодерж. сырье (ПШ, нефелины, каолины, иногда тех. Al₂O₃)

4) Щелочесодерж. сырье (Na₂O, K₂O: Na₂CO₃, NaSO_4­, K₂CO₃∙Na₂CO₃∙H₂O; поташ, селитра)

Вспомогательные:

1) Красители (для окраски стекла)

- молекулярные (силиниды и оксиды Cr, Mn, Ni, Co, Fe (вступают в реакцию с другим компонентами стекла, образуют окраш. сложн. микрокристаллы силикатов, боратов, сульфослинидов, которые равномерное растворение в стекломассе обеспечивает ее гомогенное окрашивание)

- ионные (переходные и редкоземельные элементы, находящиеся в стекле в нескольких степенях окисления. Суть: формирвоанеи вокруг себя окрашенного комплекса)

- коллоидные (в коллоидном дисперсном состоянии. Главный фактор – вторичная тепловая обработка «наводка», при котором происходит увеличение коллоидных частиц и окрашивание стекла)

2 ) Глушители (для создания стеклу свойств рассеивания света (непрозрачности))

3NaF∙AlF₃ – криолит

CaF₂ 3 - 7%

Na₂SiF₆

Ca₃(PO₄)₂ – 2 – 3%

3) Осветлители ( для облегчения освобождения стекломассы от газовых включений, улучшение процесса осветления)

Na₂SO₄, As₂O₃, Na и K селитра

Механизм: разложение компонентов с выделением крупных пузырей газов

4) Обесцечиватели (обеспечение светопрозрачности стекла_

- химические: Fe²⁺ Fe³⁺; лучший окислитель – As₂O₃

- физические (добавка веществ, окрашивающие стекломассу в цвет дополнительному к зеленому

общая прозрачность уменьшается (MnO₂, Se, NiO, Ca₂O₃) – 0,0005 - 3%

5) Ускорители (ускорение процесса стекловарения)

Фторсодержащие соединения, аммонийные сол, NaCl, BaO

Фториды повышают гомогенность, содействуют осветлению, ускоряют варку на 15 – 16%. Дозировка 0,5 – 1% сверх 100%

Аммонийные 3% сверх, ускорение 10 – 15%

В₂О₃ – 1,5%, ускорение 5%

6) Окислители – окислительные условия для варки некоторых цветных стекол. Разложение с выделением О₂ в процессе варки.

7) Восстановители – углеродные, опилки, уголь, кокс, виннокаменная соль – KHC₄H₄O₆, соединения олова: SnO, SnCl₂∙2H₂O