Вспомогательные сырьевые материалы
Ускорители. Для ускорения варки стекла применяют соединения фтора и хлора, а также нитраты натрия, калия, бария и аммонийные соли, способствующие появлению жидкой фазы при более низких температурах и тем самым увеличению скорости процесса силикатообразования. Шихта с добавкой 1 % фтора при 1450°С проваривается в два раза быстрее, чем шихта без фтора.
Кремнефтористый натрий Na2SiF6 — отход химических производств, сильно летуч, токсичен. Вводят в состав шихты из расчета 03 — 0,5 % фтора сверх основного состава стекла. Наряду с положительными факторами применение фторидов вызывает ряд отрицательных явлений. Фториды усиливают разрушение огнеупорных материалов стекловаренных печей и вследствие большой летучести вместе с дымовыми газами выделяются в окружающую среду. В связи с этим при использовании фторидов необходимо учитывать не только экономические предпосылки, но и охрану окружающей среды.
Хлористый натрий NaCl (поваренную соль) вводят в состав шихты от 1,5 до 3 % ее массы. Как и фториды, NaCl сильно летуч. В процессе стекловарения теряется по массе от 30 до 35 % хлорида.
Осветлители. Осветлители вводят в шихту для того, чтобы способствовать освобождению стекломассы от видимых пузырей, т. е. ее осветлению. Этим ускоряют процесс стекловарения.
Действие осветлителей заключается в том, что при нагревании они разлагаются с выделением большого количества газообразных продуктов. Улетучиваясь из стекломассы, они способствуют удалению из нее и других газов (пузырей).
Наиболее распространенные осветлители: азотнокислый, хлористый и сернокислый аммоний, хлористый натрий, сульфат натрия и натриевая селитра. Наиболее эффективные осветлители — аммонийные соли.
Количество осветлителя, вводимого в стекломассу, % от массы шихты:
NH4NO3............... 2,5
NH4Cl................ 2,5
(NH4)2SO4............. 0,5-3,0
NaCl................ 0,5—1
Na2SO4............... 0,5—1
NaNO3............... 1—1,5
Обесцвечиватели. Обесцвечиватели вводят в стекломассу, чтобы устранить нежелательные сине-зеленые или желто-зеленые оттенки, которые стекломасса приобретает из-за примесей железа в сырьевых материалах.
Стекло обесцвечивают химическим и физическим способами.
Обесцвечиватели для химического обесцвечивания. Закисное железо FеО сильнее закрашивает стекло, чем окисное Fe2O3. Интенсивность окраски зависит от общего содержания в стекле оксидов железа. При производстве многих видов изделий из стекла такая окраска не допускается, поэтому для ее устранения и применяют обесцвечивающие материалы.
Сущность химического обесцвечивания стекла состоит в том, чтобы перевести при образовании стекла закисную форму железа в окисную. С этой целью и используют такие сырьевые материалы, которые при нагревании разлагаются с выделением свободного кислорода. Наличие кислорода является непременным условием для успешного протекания основной реакции обесцвечивания:
2FeO + 1/2O2=Fe2O3
Для химического обесцвечивания используют следующие материалы.
Трехокись мышьяка As2O3 при нагревании (при сравнительно низкой температуре) поглощает кислород, превращаясь в пятиокись As2O5. Затем уже при высоких температурах (близких к температурам осветления стекломассы) пятиокись разлагается на трехокись As2O3 с выделением свободного кислорода O2, который и обеспечивает химическое обесцвечивание.
Для обесцвечивания стекла As2O3 рекомендуется вводить 0,3 — 0,5%.
Селитра NaNO3 разлагается с выделением кислорода уже при температурах 400° С. Ее рекомендуется вводить совместно с As2O3: 0,3% трехокиси мышьяка, 1—1,5% селитры.
Сульфат натрия Na2SO4 разлагается при высоких температурах с частичным выделением кислорода.
Двуокись церия CeO2 при высокой температуре разлагается с выделением кислорода: 2 CeO2 = Ce2O3+ 1/2 O2.
Обесцвечиватели для физического обесцвечивания. Сущность физического обесцвечивания состоит в том, что в стекломассу вводят вещества (обесцвечиватели), которые окрашивают стекло, в цвет, дополнительный к существующему, как бы накладывают один цвет на другой. Цвета подбирают таким образом, чтобы уменьшить интенсивность окраски стекла. Однако хотя интенсивность окраски при этом уменьшается, в то же время понижается общая светопрозрачность. В качестве обесцвечивателей используют соединения марганца, селена, кобальта, никеля и редкоземельных элементов.
Окись марганца Mn2O3 придает стеклу фиолетовый цвет, который дополняет желтую окраску стекла от действия окиси железа.
Селен Se применяют в виде металлического селена или селенистонатриевой соли Na2SeO3. В качестве обесцвечивателя он сообщает стеклу большую прозрачность, чем другие окислители. Особенно эффективно его применение совместно с окисью кобальта.
Закись никеля NiO придает стеклу дополнительный бледно-фиолетовый цвет, используют ее в основном при производстве калиевых и свинцовых стекол.
Окись кобальта CoO придает стеклу дополнительный синий цвет. Ее чаще используют совместно, с закисью никеля и селеном.
Двуокись церия CeO2, окись неодима Nd2O3, окись празеодима Pr2O3 — резкоземельные материалы, которые наиболее часто используют для обесцвечивания.