Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения



Яндекс.Метрика

Приготовление шихты. Варка стекла

Сырьевые материалы, применяемые в стеклоделии, в зависимости от их роли делятся на главные и вспомогательные. Главными материалами, которые называются также стеклообразователями, являются двуокись кремния (в виде песка или кварца), сода или сульфат натрия, поташ, мел или известняк, каолин, магнезит, доломит, борная кислота или бура и т. д. Вспомогательными материалами называются вещества, применяемые для изменения свойств стекломассы в нужном направлении. К ним относятся красители, глушители, осветлители (обесцвечиватели), вещества, создающие восстановительную или окислительную среду в расплаве и т. д.
Исходные вещества перед сплавлением проходят ряд подготовительных операций: сушку, дробление, помол и просеивание. Песок обычно подвергают предварительно промывке для удаления глинистых материалов и железа, а иногда и флотации.
Расчет состава шихты производится на основании состава сырья, установленного химическим анализом, исходя из состава приготовляемого стекла.

Варка стекла
Варкой стекла называется расплавление шихты до создания однородной по химическому составу массы. При варке стекла происходят сложные физико-химические процессы, которые начинаются задолго до расплавления шихты и протекают за счет диффузии в твердой фазе, отдельные компоненты которой находятся в высокодисперсном состоянии и имеют большую поверхность соприкосновения.
При нагревании известковой содово-силикатной шихты, начиная с 500°, происходит образование натриево-кальциевого карбоната:

С этого момента начинается также взаимодействие получающейся двойной соли с двуокисью кремния.
При 740—800° начинается плавление эвтектической смеси CaNa2(C03)2—Na2C03 и реакция образования силикатов значительно ускоряется. При дальнейшем повышении температуры происходит частичное разложение еще не вступившего в реакцию карбоната кальция и взаимодействие окиси кальция и оставшейся соды с двуокисью кремния. Эти реакции происходят на поверхности частиц твердой двуокиси кремния, которая постепенно в виде силикатов переходит в сплав.
Как показывает опыт, небольшая добавка в шихту фторидов значительно ускоряет процесс варки стекла.
После окончания химических реакций расплавленное стекло вследствие значительной вязкости еще не совсем однородно по своему химическому составу и содержит много газовых включений (воздух, углекислый и сернистый газы и т. д.). Гомогенизацию стекломассы проводят, выдерживая ее некоторое время при температуре 1450—1500°. При этом вязкость стекла уменьшается и вследствие диффузионных процессов происходит выравнивание состава стекла, называемое очисткой, и удаление пузырьков газа, называемое осветлением. При «непроваре» стекло содержит включения исходных веществ, например кварца, что приводит к снижению его механических и термических свойств. Неоднородно такое стекло и по оптическим свойствам.
Варка стекла проводится в горшковых или ванных печах, обогреваемых генераторным или природным газом. Печи делаются регенеративными, т. е. воздух и газ, поступающие в печь, предварительно подогреваются в регенераторах за счет тепла топочных газов, отходящих из топочного пространства.
В горшковых печах стекло варится в горшках из огнеупорных материалов. Нагрев горшков осуществляется горячими топочными газами, свободно проходящими в пространство между горшками. Варка стекла проводится периодически. Вначале в горшки помещают стеклянный бой и после его расплавления засыпают в несколько приемов шихту, дожидаясь расплавления предыдущей порции.
Горшковые печи в настоящее время применяются для изготовления специальных сортов стекла. Более производительны ванные печи непрерывного действия. Эти печи имеют прямоугольную форму; их длина доходит до 30 м, а ширина — до 6 м. Бассейн ванны закрыт крышкой для уменьшения тепловых потерь. Обогрев печи проводится газовыми горелками, находящимися внутри печи. Печь выкладывается из огнеупорных материалов, например шамота, муллита и др. Эти материалы постепенно растворяются в расплавленной стекломассе, и поэтому срок службы печей сравнительно невелик. В последнее время для пода печей стали применять более устойчивый материал — термитокорунд, окись алюминия, получаемую при восстановлении окиси железа алюминием.
Шихту засыпают периодически или непрерывно в переднюю часть печи — зону варки, где поддерживается температура около 1400°. В следующей зоне — зоне очистки, куда стекломасса передвигается самотеком, температура доходит до 1500°. При этой температуре происходит удаление пузырьков газа и осветление массы. Затем стекломасса проходит через зону, имеющую температуру около 1150°, откуда она забирается для выделки изделий. Производительность ванных печей достигает до 200 т в сутки.
Помимо печей с газовым обогревом, для изготовления бутылочного и листового стекла применяются печи с электрическим обогревом. Сопротивлением электрическому току при этом служит сама стекломасса, обладающая в расплавленном состоянии значительной электропроводностью. Подводка тока осуществляется при помощи графитовых или полых стальных электродов, охлаждаемых воздухом.



Меню раздела

Строительный кирпич
Огнеупоры
Фаянс и фарфор
Обжиг керамических изделий
Понятие о стекле и его свойствах
Классификация стекол
Приготовление шихты Варка стекла
Изготовление стеклоизделий
Минеральные вяжущие вещества
Производство извести
Получение цемента
Бетон


 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.