Стекло и его свойства. Сырьевые материалы для стекловарения. Приготовление шихты

В качестве красителей при производстве сортовых стекол применяются окислы редкоземельных элементов. Чаще других используется двуокись церия, дающая золотисто-желтый цвет; окись празеодима окрашивает стекло в зелено-золотистый цвет; окись неодима окрашивает стекло в пурпурно-красный цвет.

Соединения серебра придают стеклу золотисто-желтый цвет; в качестве красителей обычно используют азотнокислое серебро.

Соединения золота окрашивают стекло от нежно-розового до темно-красного цвета (так называемый золотой рубин); в качестве красителя чаще всего применяют хлорное золото, содержащее 4,96% чистого золота; розовую окраску стекла получают уже при введении 0,01% металлического золота, а для получения темно-красного цвета (золотого рубина) вводят 0,02% золота.

Закись меди в восстановительных условиях варки придает стеклу ярко-красный цвет (медный рубин), а в окислительных условиях варки окрашивает стекло в синий цвет.

Обесцвечиватели. Обесцвечиватели вводят в стекломассу для устранения нежелательного сине-зеленого или желто-зеленого цвета стекла, который придают ему соединения железа, присутствующие в сырьевых материалах.

Закисная форма железа окрашивает стекло в десятки раз сильнее, чем окисная. Для обесцвечивания стекла при его образовании необходимо перевести закисную форму железа в окисную. Для этого применяют такие сырьевые материалы, которые при нагревании разлагаются с выделением свободного кислорода. Наличие кислорода является непременным условием успешного протекания основной реакции обесцвечивания.

В качестве обесцвечивателей применяют перекись мышьяка, селитру, сульфат натрия, двуокись церия и др. Наиболее часто для химического обесцвечивания стекла применяются комбинации оксида мышьяка: трехокись мышьяка при нагревании при сравнительно низкой температуре поглощает кислород, превращаясь в пятиокись азота; затем – уже при высоких температурах, близких к температурам осветления стекломассы – пятиокись разлагается на трехокись с выделением свободного кислорода, который и обеспечивает протекание реакции обесцвечивания. Для обесцвечивания стекла таким способом достаточно ввести в стекломассу 0,3-0,5% трехокиси мышьяка.

Селитра разлагается с выделением кислорода уже при температуре 400 градусов С; ее вводят совместно с трехокисью мышьяка.

Соединения мышьяка ввиду их большой ядовитости часто заменяют оксидом сурьмы.

В качестве химического обесцвечивателя применяю также оксид церия. Двуокись церия разлагается при высокой температуре с выделением кислорода. Оксид церия является весьма эффективным обесцвечивателем, к тому же его применение исключает использование ядовитых соединений мышьяка и сурьмы.

Физическое обесцвечивание состоит в том, что в стекломассу вводят вещества, которые окрашивают стекло в цвет, дополнительный к существующему, т.е. как бы накладывают один цвет на другой. Подбор цветов ведется таким образом, чтобы уменьшить интенсивность окраски стекла, при этом с уменьшением интенсивности окраски стекла снижается общая светопрозрачность стекла. В качестве физических обесцвечивателей используют оксиды марганца, кобальта, никеля, неодима и эрбия, элементарный селен.

Глушители. Для придания стеклу светорассеивающих свойств в стекломассу вводят глушители. Так называемые глушеные стекла широко применяются в светотехнике: стеклянные абажуры, колпаки и т.д. В качестве глушителей обычно применяются фтористые или фосфорнокислые соединения.

Соединения фтора вводятся через фторид кальция, камнефторид натрия, криолит и хиолит. Соединения фосфора применяются в виде костной муки, фосфата кальция, кислой фосфорнонатриевой соли, апатита.

Заглушенность в стеклах достигается также за счет кристаллизации определенных соединений, а также введением в сваренную стекломассу тугоплавких соединений или пузырьков воздуха.

Приготовление шихты

Подготовка сырья

Сырьевые материалы, используемые для производства стекла, нуждаются в дальнейшей обработке. К примеру, пески подвергают обогащению – из них извлекаются и удаляются железистые примеси, затем их сушат и просевают; доломит и известняк предварительно дробят и смалывают и т.д.

Подготовка песков. Используемые в стекловарении пески обычно подвергают обработке: обогащению, сушке и просеву.

Процесс обогащения состоит в обезжелезивании песка, т.е. удалении из него железистых примесей или уменьшения их содержания до необходимых параметров. Включения железа в песке могут быть разнообразных видов: это глинистые примеси, примеси легких и тяжелых железистых минералов, поверхностных пленок, а также скоплений внутри кварцевого зерна песка. Гравитационный метод обогащения песка основан на разделении частиц минералов в водной или воздушной среде по их удельному весу. Флотационный метод обогащения песков состоит в разделении минералов, смачиваемых и не смачиваемых водой; при засасывании в пульпу пузырьков воздуха минералы, поверхность которых не смачивается, прилипают к пузырькам и вместе с ними всплывают вверх, т.е. флотируются (рис. 10).