Стекла. Классификация, сырье. Стадии производства, способы фомования.

стеклами называют переохлажденные расплавы смесей оксидов и бескислородных соединений с высокой вязкостью, обладающие после охлаждения механическими свойствами твердого тела. В структуре стекла существуют аморфная и кристаллическая фазы, находящиеся в состоянии неустойчивого равновесия. Стеклам присущи сспецифические свойства, характерные для аморфных тел: отсутствие четкой температуры плавления и переход из твердого состояния в жидкое в некотором интервале температур, который характеризуется температуройразмягчения, а также изотропность оптических свойств.

Состав силикатных стекол может быть выражен общей формулой: n R₂O * m RO * pR₂O₃ * qRO₂., где n,m.p,q – переменные величины,а R₂O- оксиды щелочных металлов Na₂O,R₂O,Li₂O; R₂O –оксиды щелочноземельных и других двухвалентных металлов CaO,BaO,MgO,PbO,ZnO,SrO,FeO;R₂O₃ – кислотные оксиды Al₂O₃,B₂O₃,Fe₂O₃; RO- оксид кремния, составляющий до 75% массы.

Общие свойства стекол:прозрачность,низкая теплопроводность, диэлектрические свойства, высокая химическая стойкость к различным кислотным реагентам. По назначению стекла делятся на: строительное, тарное, бытовое, художественное, химическое, оптическое, стекла спец. Назначения. Формула силикатного стекла:Be₂O *CaO * 6SiO₂

Сырьем для производства стекол служат разнообразные природные и синтетические материалы:1. стеклообразователи, создающие основу стекла: оксиды кремния и свинца, карбонаты натрия, кальция, калия; сульфаты натрия и бария, борная кислота, бура, оксид алюминия; 2. Красители, придающие стеклу необходимый цвет: оксиды и соли металлов, образующие в стекле коллоизные растввворы: меди(1), железа(2), кобальта(2), хрома(3), хлорида золота, сульфата меди ит.д.; 3.Глушители, делающие стекло матовым: оксиды мышьяка, олова;4. обесцвечиватели, устраняющие желтую окраску: оксид марганца; 5.Осветлители, удаляющие из стекломассы газовые включения: нитрат натрия, хлорид аммония, оксид мышьяка и т. д.

Схема производства стеклянных изделий:

Сырье – подготовка компонентов – приготовление шихты- варка стекломассы – формование изделия – изделие.

Подготовка сырья включает операции промывки, сушки, измельчения, классификации и брикетирования веществ. Материалы, смешанные таким оброзом для образования шихты,которая поступает на варку стекла.

Варка стекломассы-совокупность сложных физикохимических процессов,протекающих в гетерогенной системе через стадии собственно вварки,осветления массы и охлаждения эти процессы начинаются в твердой фазе и продолжаются в расплаве. Скорость варки зависит от скорости диффузии.В твердой фазе протекают реакции образования силикатов, в жидкой при температуре1200-1240 ⁰С – процессы стеклообразования.

Последовательность процессов при варке:

Для варки используют стекловаренные печи:ванные печи. Ванная печь состоит из: 1- варочный бассейн,2- зона варки, печи- регенеративные, продукты горения отводятся в 2 регенератора- и накаливают в них насадку из огнеупорного кирпича,через20мин. Изменяют движение газовна противоположное, вводя в один регенератор горючий газ, а в другой –воздух, где они нагреваются перед смешением. Шихту засыпают в зону варки- 1200-1400 ⁰С. Стекломасса перемещается в зону осветления-3, с температурой 1500 ⁰С. Затем, стекломасса, охлаждаясь до 1200 ⁰ С протекает в бассейн-4, откуда ее забирают на выработку изделий. 5- каналы, ведущие в регенераторы.

Методы формования стеклянных изделий из стекломассы зависят от их вида и назначения.В зависимости от состава стекломассы формование производятв интервале температур 800-1100, при вязкости 10 ³-4*10 ² Па*с. важнейшие методы формования:1.Вытягивание на машинах лодочного и безлодочного типа со скоростью от80до110 м/ч(листовое стекло);2.Выдувание на прессвыдувочных машинах(тарная и хим.посуда)3.Прессование(линзы,стеклянные блоки,бытовые изделия)4.Отливка в формы(художественные изделия)5.Прокат, с отжигом и шлифовкой(толстое листовое стекло).Специальные виды стекл. Изделий:1.Небъющееся,получают обработкой в печах с охлаждением его обдувкой воздухом;2.пеностеклом,получ. Спловлением стекл. Порошка с понообразователями при800 ^о С 3.Стекловолокно получают продавливанием стекломассы через фильтры или методом дутья.