книги из ГПНТБ / Саркисов, П. Д. Технология стеклодувных работ учеб. пособие

дит в стекломассу, a S03 (56,1%) улетучивается в атмос­ феру печи.

Согласно техническим условиям природный сульфат натрия должен содержать Na2SO,| не менее 96,5%, при­

свои особенности. Например, она более, чем ЫагО, повы­ шает вязкость стекла, особенно в области формования, в большей степени повышает коэффициент термического расширения. Отличительным признаком КгО является то, что она способствует улучшению колера стекла, при­ дает изделию лучший товарный вид. Поэтому его пред­ почитают использовать вместо Na2 0 при производстве сортовых, в особенности хрустальных стекол. Неболь­ шие добавки К 2 0 иногда используют и в производстве листового стекла.

В качестве сырьевых материалов для введения КгО в стекло используют в основном поташ.

П о т а ш различают кристаллический К2 СОз-2Н2 0 и кальцинированный К2СО3. В производстве стекла при­ меняют главным образом кальцинированный поташ. Он представляет собой порошок желтого цвета. Поташ гигроскопичен, очень быстро набирает влагу, поэтому его рекомендуется хранить в шкафах, в сухом виде. При нагревании он разлагается, причем КгО (68,2%) перехо­ дит в стекломассу, а СОг (31,8%) улетучивается в атмос­

Кавказе, в Нижнем Поволжье, Карелии), он до сих пор

31

в различные цвета. В применяемых для производства стекла известняках содержание СаО должно быть не

ются в Курской, Ленинградской и Московской областях, на Украине, Кавказе, Урале и в Сибири.

Окись магния MgO. Молекулярный вес — 40,32. Плот­ ность—1,7 г/см*. Окись магния вводят в состав преиму­ щественно через доломит, иногда через доломнтизированный известняк или магнезит.

Д о л о м и т CaC03-MgC03 представляет собой двой­ ную соль карбоната кальция и магния. Таким образом,

печи. В технических условиях на доломит предусмотрены следующие нормы содержания окислов: СаО — не менее 27%> MgO — не менее 18%, окислов железа — не более 0,15%, нерастворимого остатка — не более 2%. Наиболее крупные месторождения доломита встречаются на Украи­ не, в Ленинградской и Московской областях, на Урале и в Карелии.

Щелочноземельные окислы СаО и MgO входят в состав большинства промышленных стекол. Они прида­ ют стеклам ценные физико-химические свойства — по­ вышают термическую и химическую устойчивость, увели­ чивают механическую прочность.

§9. СЫРЬЕ Д Л Я ВВЕДЕНИЯ В С Т Е К Л О М А С С У

ОК И С И А Л Ю М И Н И Я

Окись алюминия А12 03 . Молекулярный вес—101,94; плотность — 3,85 г/см3. Окись алюминия вводят в состав

32

стекла с техническим глиноземом, полевыми шпатами И

ческий глинозем — продукт весьма высокой чистоты, так как он содержит в себе мало побочных продуктов. Вслед­ ствие высокой стоимости находит ограниченное приме­ нение в стекольной промышленности. Для введения А12 03 в составы листовых, сортовых и химико-лаборатор­

подразделяются на калиевые (КгО-АЬОз-бБЮг), натрие­ вые (Na2 0• Al 2 0 3 - 6Si0 2 ) и кальциевые (СаО-АЬОзХ X2SiC>2), называемые соответственно ортоклазом, альби­

30%. Из вредных окислов следует указать на присутст­ вие окислов железа, содержание которых может дости­ гать 0,4 %.

П е г м а т и т ы представляют собой природную смесь 75% полевого шпата и 25% кварца. Лучшие карельские пегматиты имеют следующий химический состав (в % ) :

гие материалы. В практике стекловарения в качестве ускорителей обычно используют соединения фтора. Это

та, содержащая фториды, значительно быстрее провари» вается п осветляется.

Действие фторидов, оказываемое на варку стекла, можно объяснить следующим образом. Во-первых, они способствуют появлению жидкой фазы при более низких температурах п тем самым увеличивают скорость проте­ кания реакций между компонентами шихты. Во-вторых, фториды способствуют повышению теплопроводности шихты, что также приводит к более быстрому протека­ нию реакций между компонентами шихты. И в третьих, они способствуют меньшему отражению тепловых лучей от поверхности расплавленной стекломассы, ускоряя тем самым варку стекла. По данным Института стекла, шихта с добавкой 1% фтора при 1450° С проваривается в два раза быстрее, чем шихта без фтора.

Применение фторидов, однако, имеет и свою отрица­ тельную сторону— фторсодержащая стекломасса более агрессивно воздействует на огнеупорную кладку печи, несколько ускоряя ее разъедание. Вследствие этого ис­ пользование фторидов в качестве ускорителей варки стек­ ла приходится ограничивать.

§ 1 1 . КРАСИТЕЛИ И Г Л У Ш И Т Е Л И

Красители. Красители служат для окрашивания стек­ ла в тот или иной цвет. Обычно в качестве красителей ис­ пользуют соединения металлов. По механизму действия различают молекулярные и коллоидные красители.

К молекулярным относятся те красители, которые при введении в стекломассу, растворяются в ней. Окраска та­ ких стекол не изменяется при повторной тепловой обра­ ботке. К этой группе красителей относятся главным обра­ зом окислы тяжелых металлов: марганца, кобальта, ни­ келя, хрома, железа, урана и др.

К коллоидным относятся те красители, которые при введении в стекломассу равномерно распределяются в ней в виде мельчайших коллоидных частиц. Сюда отно­ сятся соединения золота, меди, селена, серебра и др.

М о л е к у л я р н ы е к р а с и т е л и . Соединения мар­ ганца в виде окиси марганца М п 2 0 3 или перекиси мар­ ганца М п 0 2 придают стеклу различные оттенки фиолето­ вого цвета. В качестве исходного сырья используют пиро­ люзит М п 0 2 и марганцовокалиевую соль КМп0 4 .

34

Соединения кобальта придают стеклу синий цвет. Ча­ ще всего используют закись кобальта СоО, который явля­ ется весьма сильным красителем, поэтому его вводят в

стекломассу в очень малых количествах. В то же время он является стойким красителем, на него не влияют усло­ вия варки стекла.

Соединения хрома окрашивают стекло в зеленый цвет. В качестве красителей используют: окись хрома СГ2О7, хромокалиевую соль К2СГ2О7, хромонатриевую соль

Na2 Cr2 07 -2H2 0.

Соединения никеля придают стеклу красно-фиолето­ вую окраску. В производстве стекла используют закись никеля NiO, окись никеля № 2 0 3 и гидрат закиси никеля Ni(OH) 2 .

Соединения железа в зависимости от его вида окра­ шивают стекло в различные цвета. Закись железа FeO окрашивает стекло в сине-зеленый цвет; окись железа Fe2C>3 — в желтый или коричневый, а в смеси с углем и серой в оранжевый цвет; смесь закиси и окиси железа

окись меди СиО, которая окрашивает стекло в зеленова­ то-голубой цвет.

Соединения урана придают стеклу красивый желтозеленый цвет. В качестве красителя используют закись урана U0 2 , трехокись урана U 0 3 и натриевую соль ура­ новой кислоты Na 2 U 2 0 7 - 3H 2 0 .

В последнее время, особенно в производстве сортовых стекол, стали широко применять в качестве красителей окислы редкоземельных элементов. Наиболее часто ис­ пользуются двуокись церия Се0 2 , окрашивающая стекло в золотисто-желтый цвет; окись празеодима Р г 2 0 3 , при­ дающая стеклу зелено-золотистый цвет; окись неодима Nd2 03 , окрашивающая стекло в пурпурно-красный цвет.

рий Na2 Se03 . Интенсивность окраски стекол зависит в ос­ новном от количества содержащегося в них селена, а так как селен при варке склонен выгорать, то и цвет стекол часто меняется. Красные стекла, окрашенные селеном, получили название селенового рубина.

Соединения золота окрашивают стекло от нежно-розо-

вого до темно-красного цвета (так называемый золотой рубин). В качестве красителя чаще всего применяют хлорное золото АиС13 , содержащее 4,96% чистого золота. Розовую окраску стекла получают уже при введении 0,01% металлического золота, а для получения золотого рубина необходимо ввести 0,02% золота.

Соединения серебра придают стеклу (при концентра­ ции 0,05—0,1%) золотисто-желтый цвет. В качестве кра­ сителей обычно используют азотнокислое серебро A g N 0 3 и хлористое серебро AgCl.

Из соединений меди в качестве коллоидного красите­ ля применяют закись меди CU2O. Это — довольно интен­ сивный краситель. В восстановительных условиях варки закись меди придает стеклу ярко-красный цвет (медный рубин), в окислительных условиях варки окрашивает стекло в синий цвет.

Глушители. Глушители вводят в стекломассу для при­ дания стеклу светорассеивающих свойств. Так называе­ мые глушеные стекла широко используются в светотехни­ ке (стеклянные лампы, колпаки, абажуры и т. д.). В ка­ честве глушителей чаще всего используют соединения фтора, реже соединения фосфора.

• С о е д и н е н и я ф т о р а . В производстве стекла в качестве глушителей используются следующие соедине­ ния фтора:

фосфорнокислая соль кальция Са3 (Р04-)2', кислый фосфорнокислый кальций СаНР0 4 - 2Н20;

кислая фосфорнонатриевая соль Na2 HP04-12НгО.

§ 12. ОСВЕТЛИТЕЛИ И ОБЕСЦВЕЧИВАТЕЛИ

Осветлители. Это — сырьевые материалы, вводимые в

шихту для интенсификации процесса освобождения стек­ ломассы от видимых пузырей, т. е. для ее осветления.

Действие осветлителей заключается в том, что при на-

36

гревании они разлагаются с выделением большого коли­ чества газообразных продуктов, которые, бурно выделя­ ясь из стекломассы, способствуют удалению из нее и дру­ гих газов (пузырей).

Наибольшее распространение в производстве стекла получили такие осветлители, как азотнокислый, хлорис­ тый и сернокислый аммоний, хлористый натрий, сульфат натрия и натриевая селитра.

Обесцвечиватели. Их вводят в стекломассу для уст­ ранения нежелательного сине-зеленого или желто-зеле­ ного цвета стекла, который придают ему соединения же­ леза, присутствующие в сырьевых материалах. Различают два способа обесцвечивания стекла: химический и физи­ ческий.

Х и м и ч е с к и е о б е с ц в е ч и в а т е л и . Известно, что закисная форма железа FeO закрашивает стекло в десятки раз сильнее, чем окисная Fe2 03 . Сущность хими­ ческого способа обесцвечивания стекла состоит в том, чтобы при образовании стекла перевести закисную фор­ му железа в окисную. С этой целью и используют такие сырьевые материалы, которые при нагревании разлага­ ются с выделением свободногокислорода. Наличие кис­ лорода — непременное условие успешного протекания ос­ новной реакции обесцвечивания:

2FeO + у 2 0 2 = Fe2 03 .

В качестве химических обесцвечивателей применяют перекись мышьяка, селитру, сульфат натрия, двуокись церия и др.

Трехокись мышьяка As 2 0 3 при нагревании (при срав­ нительно низкой температуре) поглощает кислород, пре­ вращаясь в пятиокись As2 05 . Затем уже при высоких тем­ пературах (близких к температурам, осветления стекло­ массы) пятиокись разлагается на трехокись As 2 0 3 с выделением свободного кислорода 02 , который и обеспе­ чивает протекание вышеприведенной реакции химическо­ го обесцвечивания. Для обесцвечивания стекла As 2 0 3 ре­ комендуется вводить в количестве 0,3—0,5%.

Селитра NaN03 разлагается с выделением кислорода при температуре 400° С. Ее рекомендуется вводить сов­ местно с As 2 0 3 в количестве: трехокись мышьяка — 0,3%, селитра —1—1,5%.

37

мёсей железа, его обогащение, естественно, не произво­ дится.

О б о г а щ е н и е . Процесс обогащения песка состоит в его обезжелезивании, т. е. удалении из него всевозмож­ ных железистых примесей или уменьшении их содержа­ ния. Выше уже отмечались причины их нежелательного присутствия в песках и допустимые нормы их содержа­ ния. Обогащение и состоит в том, чтобы сделать песок кондиционным, т. е. годным для производства стекла.

Известно, что включения железа могут находиться в песках в различных формах: в виде глинистых приме­ сей, примесей тяжелых и легких железистых минералов, поверхностных пленок, а также скоплений внутри кварце­ вого зерна.

•В зависимости от характера железистых включений могут использоваться различные методы обогащения песков.

Г р а в и т а ц и о н н ы й м е т о д о б о г а щ е н и я п е с к а основан на разделении частиц минералов в вод­ ной или воздушной среде по их удельному весу. В соот­ ветствии с этим различают гидравлические и пневмати­ ческие способы обогащения.

Работа гидравлических классификаторов основана на разнице в скорости осаждения частиц различной величи­ ны и разного удельного веса в воде, находящихся в по­ кое или движении.

Наиболее часто на стекольных заводах применяется реечный классификатор, имеющий дополнительное меха­ ническое устройство, создающее колебание пульпы (сме­ си твердых минералов частиц и воды).

Для классификации частиц величиной 5—40 мкм при­ меняются также гидроциклоны, которые по принципу действия аналогичны воздушным циклонам, применяе­ мым для улавливания пыли из воздуха.

Наибольшее распространение в стекольной промыш­

нии веществ (минералов), смачиваемых и не смачивае­ мых водой. При засасывании в пульпу пузырьков воздуха минералы, поверхность которых не смачивается, прили­ пают к пузырькам и вместе с ними всплывают вверх, т. е.

39