Производство силикатного стекла

Теги

Сырьем для производства силикатного стекла служат кремнезем (69...74%), оксиды кальция (5... 14%), натрия (10... 16%), магния (0...6%), алюминия (0...3%) и в небольших количествах другие компоненты (осветлители, глушители, красители и т.п. - 0...5%).

Кремнеземистым компонентом в составе сырьевой смеси (шихты) является кварцевый песок с максимальным содержанием кремнезема и минимальным содержанием окрашивающих оксидов. Оксид натрия вводится в виде технической кальцинированной соды или сульфата натрия (природного). Сода, сульфат натрия понижают температуру варки стекла и ускоряют процесс стеклообразования.

Производство силикатного стекла

При варке смеси чистого песка и соды образуется полупрозрачная стеклообразная (сиропообразная) масса (натриевое жидкое стекло (силикат-глыба)), способная растворяться в воде под действием давления пара 3...5 атм. Используя вместо соды карбонат калия (поташ), получают калиевое жидкое стекло. Такие продукты называют растворимым стеклом, жидким стеклом или силикатным клеем и относят их к группе воздушных вяжущих веществ.

Благодаря введению в шихту (стабилизатора) в виде известняка или доломита стекло становится нерастворимым в воде. Следовательно, трехкомпонентная шихта (песок, сода и известняк) являются базовой смесью для производства обычного силикатного стекла.

С целью улучшения технических характеристик стекла в его состав вводят другие компоненты. Например, для повышения термостойкости - оксид бора, прочности и химической стойкости - оксиды алюминия, для получения окрашенных или цветных стекол - перекись марганца, оксид хрома и т.д.

При введении оксидов свинца образуются стекла с высоким показателем преломления света - хрусталь. Сырьем для производства других стеклообразных минеральных расплавов (каменных, шлаковых) служат соответственно базальты, диабазы, базальто-доломиты, доменные металлургические и другие шлаки.

Стеклокристаллические материалы получают путем направленной частичной кристаллизации. Общим признаком для них является наличие в структуре как стекловидной, так и кристаллической (50...95%) фаз. Благодаря особенностям строения такие материалы обладают более высокими физико-механическими характеристиками.

Современное стекольное производство состоит из следующих основных операций: подготовки сырья, приготовления шихты, стекловарения, формования изделий (выработки) и их отжига. Для получения стекла указанные вещества очищают от примесей, размалывают, дозируют по массе и готовят в смесителе шихту. Затем шихту расплавляют при температуре 1400... 1500 °С в ванных печах непрерывного или периодического действия.

Такой процесс называется варкой стекла. Она включает три стадии: провар шихты, осветление и студка (осторожное охлаждение или тепловая обработка). Варку стекла ведут по-особому для каждого вида режиму. После расплавления масса выдерживается при той же температуре до полного отделения всех примесей. Они, как правило, собираются на поверхности стекломассы в виде пены.

В это время происходит также и обесцвечивание стекломассы путем введения специальных добавок, а также удаление пузырьков воздуха и газа. После этого стеклянная масса поступает к формовочным машинам и на отжиг (медленное охлаждение). Переработка стекломассы в изделия осуществляется при температуре 1000... 1100 °С. Формование изделий из расплава стеклянной массы называют выработкой.

Отжиг является, как правило, заключительной и обязательной операцией, поскольку не отожженное стекло будет очень хрупким. Из стекла изготавливают широкую номенклатуру изделий для различных отраслей промышленности.

По структуре материалы и изделия из стекла могут быть плотного, пористого, ячеистого, волокнистого, зернистого и других строений. По назначению стекло подразделяется на техническое, строительное и бытовое. Строительное стекло - на конструкционное, отделочное, теплоизоляционное, звукоизоляционное и др. Наиболее массовым видом продукции строительного стекла является листовое стекло.