Сырье для производства стекла (характеристика и назначение составляющих).

Сырьевые материалы для производства стекла разделяют на основные и вспомогательные. Стекло не является веществом с определенным химическим составом. Состав строительных стекол в зависимости от вида и назначения содержит оксиды (в % па массе): SiO2 – 64-73,4; Na2O3 – 10-15.5; K2O – 0-5; MgO – 0-4.5; Al2O3 – 0-7.2; Fe2O3 – 0-0.4; SO3 – 0-0.5; B2O3 – 0-5. Каждый из оксидов играет свою роль в процессе процессе варки формирования свойств стекла. Оксид натрия ускоряет процесс варки, понижая температуру плавления, но уменьшает химическую стойкость стекла. Оксид калия придает блеск и улучшает светопропускание. Оксид кальция повышает химическую стойкость стекла. Оксид алюминия повышает прочность, термическую и химическую стойкость стекла. Оксид бора повышает скорость стекловарения. Для получения оптического стекла и хрусталя в шихту вводят оксид свинца, повышающий показатель светопреломления. К основным материалам относятся минеральное сырье и некоторые продукты промышленности: кварцевый песок, сода, доломит, известняк, поташ, сульфат натрия. Кроме того, в последнее время стали применятся отходы различных отраслей промышленности – доменные шлаки, кварцесодержащие материалы, тетраборит кальция, стеклобой и др. Минеральное сырье, как правило, имеет большое количество примесей и непостоянный состав. Примеси условно разделяют на две группы: ухудшающие качество стекломассы (оксиды железа, хрома, титана, марганца, ванадия); соответствующие основным компонентам состава стекла (оксиды алюминия, кальция, магния, калия, натрия). Примеси первой группы придают стеклу нежелательную окраску, а также могут привести к образованию пороков в стекле в виде включений. Примеси второй группы обычно учитываются при расчете рецепта шихты. Вспомогательные сырьевые материалы (осветлители, глушители, красители) вводят в шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств. Осветлители (сульфаты натрия и алюминия, калиевая селитра, мышьяковистый ангидрид) способствуют удалению из стекломассы пузырьков газа. Глушители (криолит, плавиковый шпат, двойной суперфосфат) делают стекло непрозрачным. Красители придают стеклу заданный цвет – соединения: кобальта – синий, хрома – зеленый, марганца – фиолетовый, железа – коричневый и сине-зеленые тона.

32. Производство листового стекла.

Производство строительного стекла состоит из следующих основных операций: обработка сырьевых материалов, приготовление шихты, варка стекла, формование изделий и их отжиг. Обработка включает дробление т помол материалов, поступающих на завод в виде кусков (доломит, известняк, уголь), сушку влажных материалов (песок, доломит, известняк), просеивание всех компонентов через сита заданного размера. Приготовление шихты включает операции усреднения, дозирования и смешивания. Шихта считается качественной, если отклонение от заданного состава ее не превышает 1 %. Стекловарение производится в специальных стеклоплавильных печах непрерывного (ванные печи) или периодического (горшковые печи) действия. При нагревании шихты до 1100-1150 градусов происходит образование силикатов сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом рсплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO2 и Al2O3 – образуется стекломасса. Эта масса неоднородна по составу и настолько насыщена газовыми пузырьками, что ее называют варочной пеной. Для осветления и гомогенизации температуру стекла повышают до 1500-1600. При этом вязкость расплава снижается, облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава. Стекловарение завершается охлаждением стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость. Требуемую для выработки стеклоизделий. Формование изделий производится различными методами: вытягиванием, литьем, прокатом, прессованием и выдуванием. Формование листового стекла производится путем вертикального или горизонтального вытягивания ленты из расплава, прокатом или способом плавающей ленты (флоат-способ). Метод вытягивания применяют для получения стекла толщиной 2-6 мм. Лента вытягивает из стекломассы вращающимися валами машины через лодочку (огнеупорный брус с продольной прорезью) или свободной поверхности стекломассы (безлодочный способ). Флоат-способ является наиболее совершенным и высокопроизводительным из всех способов, известных в настоящее время. Он позволяет получать стекло с высоким качеством поверхности. Особенностью способа является то, что процесс формования ленты стекла протекает на поверхности расплавленного олова в результате растекания стекломассы. Поверхности листового стекла получаются ровными и гладкими и не требуют дальнейшей полировки. Отжиг – обязательная операция при изготовлении изделий. При быстром охлаждении для закрепления формы изделий в них возникают большие внутренние напряжении, которые могут привести даже к самопроизвольному разрушению стеклоизделий. Закалка – эта операция применяется при получении стекла с повышенной в 4-6 раз при сжатии и 5-8 раз при изгибе прочностью по сравнению с обычным стеклом. Закалка проводится доведением стекла до пластического состояния и затем резким охлаждением поверхности. Заключительная обработка изделий включает в себя операции шлифования, полирования, декоративной обработки.