Какие полезные ископаемые являются сырьем для производства стекла
Стекло считается одним из самых популярных материалов, которые человек использует для своих целей. Благодаря определенному химическому составу и физическим характеристикам этот материал незаменим в строительстве, при изготовлении мебели, производстве посуды и многих других отраслях. Ключевой особенностью является доступность сырья для выплавки стекла.
Главные компоненты в стеклопроизводстве
Свойства и характеристики любому материалу предают те элементы, которые входят в его состав. Шихта для выплавки стекла включает в себя следующие обязательные типы ингредиентов:
- базовый элемент;
- оксиды различных металлов щелочной группы;
- вещества, которые отвечают за определенные свойства;
- вспомогательные компоненты.
Кварцевый песок
Основным элементом при изготовлении стекла является кварцевый песок или оксид кремния. Этот компонент широко распространен. Добывают его открытым способом. Поэтому стоимость кремнезема относительно невысока. В среднем по рынку цена за 1 тонну обработанного кварцевого песка лежит в диапазоне 3–4 тысяч рублей.
Под обработкой этого компонента подразумевается его очистка от различных примесей и дробление до нужной фракции. Обычно, для шихты используют размер частицы 0,1–0,6 мм. После этого песочная смесь фасуется в мешки по 25 или 1000 кг и отправляется на стекольное производство. К основным достоинствам кварцевого песка относят:
- стойкость к химическим реакциям;
- невосприимчивость к физическим воздействиям;
- высокую сыпучесть, которая повышает точность дозирования.
Песочная смесь (ПС) для стекольного производства состоит из следующих компонентов:
- кремнезем (свыше 95%);
- оксид железа (до 0,25%);
- оксид алюминия (до 4%);
- влага (не более 0,5%).
Согласно ГОСТ 22551–77 различают марки кварцевого песка в зависимости от того, для изготовления каких стеклянных изделий будет применяться песочная смесь:
- ООВС (особо ответственные с высокой светопрозрасностью);
- ОВС (ответственные с высокой светопрозрасностью);
- ВС (с высокой светопрозрачностью);
- С (светопрозрачные);
- Б (бесцветные);
- ПБ (полубелые);
- ПС (с пониженной светопрозрачностью);
- Т (темные).
В обозначении марок ПС после букв вышеперечисленных аббревиатур указаны три цифры, которые показывают массовую часть оксида железа в тысячных долях. А идущая следом буква «В» или цифра означает сорт смеси. Так, название марки ООВС–010–В говорит, что эта ПС высшего сорта предназначена для особо ответственных изделий с высокой светопрозрачностью. В ее составе содержится 0,01% оксида железа.
Оксид кальция
CaO предает стеклу твердость и увеличивает его стойкость к химическому воздействию. Данный компонент составляет около 10% во всей шихтовой смеси. Он существенно облегчает процесс плавления и осветляет стекломассу.
Оксид кальция добавляется в виде известняка, который состоит из карбоната кальция. Эта горная порода имеет белый или серый цвет. Также в качестве источника CaO на стекольном производстве используют доломит. Этот природный материал дополнительно содержит в себе оксид магния, который снижает скорость кристаллизации смеси при варке.
Породы известняка и доломита обязаны содержать менее 0,2% оксида железа. В то же время в первый элемент должно входить более половины CaO, а во второй более 30%. На стекольное производство горные породы доставляются в виде глыб и камней. Там они подлежат измельчению. И уже как известковая или доломитовая мука поступают в шихту. Цена варьируется от 8 до 10 тысяч рублей за тонну.
Калийная сода
Данный элемент, взаимодействуя с другими компонентами, уменьшает температуру плавления стекла, тем самым ускоряя технологический процесс. Окись калия не только способствует осветлению стекломассы, что влечет за собой улучшение светопропускания. Но и придает твердости готовому изделию.
Для того, чтобы получить калийную соду при выплавке стекла, в шихту добавляют поташ или карбонат калия. В его состав входит:
- окись калия (почти 70%);
- углекислый газ (около 30%).
При выплавке первый элемент принимает участие в стеклообразовании, а второй улетучивается. Окись калия отвечает за блеск стекла, придает ему неповторимый оттенок. Поэтому вещество используется в производстве хрусталя и оптики. Для получения листового стекла его добавляют крайне редко. Поташ бывает двух типов:
- кристаллический;
- кальцинированный.
Для производства стекла применяется второй вид, который содержит более 98% карбоната калия. Он представляет собой желтый порошок, который быстро накапливает влагу. Поташ, полученный искусственным путем из минералов, содержащих хлорид калия и двойной карбонат магния-калия, является дорогим материалом. И при производстве стекла используется мало.
Гораздо дешевле применять содово-поташную смесь, которая включает в себя оксиды калия и натрия. К тому же при таком варианте в шихту вводится сразу два ингредиента.
Красители, обесцвечиватели и глушители
Эти компоненты относятся к вспомогательным материалам. Именно они наделяют стекло индивидуальными и неповторимыми свойствами. В качестве красителей применяются оксиды металлов, которые в процессе плавления стекломассы растворяются в ней, придавая изделию определенный оттенок:
- марганец (фиолетовый);
- кобальт (синий);
- хром (зеленый);
- железо (оранжевый);
- никель (красный);
- уран (желто-зеленый).
Обесцвечиватели выполняют диаметрально противоположную функцию. Они придают стеклу прозрачность и устраняют цветовые оттенки. В качестве таких компонентов применяются:
- перекись мышьяка;
- двуокись церия;
- сульфат натрия;
- селитра.
Глушители наделяют стекло светопоглощающими свойствами. Световой поток приглушается за счет наличия в готовом изделии кристалликов тугоплавких соединений фтора или фосфора, а также пузырьков воздуха. Основными компонентами-глушителями являются:
- фторид кальция;
- фосфат калия;
- криолит;
- апатит;
- фосфоронатриевая соль.
При производстве стекла используются различные сырьевые компоненты. Основополагающим элементом является кварцевый песок. Но отвечают за ключевые свойства стекла, его физические и химические характеристики вспомогательные вещества, доля которых в готовом изделии незначительна. Рекомендуем посмотреть существующих производителей стекла и произвести конкурентную разведку.
30.01.2020
Сегодня стекло является одним из самых популярных материалов. Оно применяется в строительстве, пищевой промышленности и других отраслях. Из него создается огромное количество вещей, без которых нельзя представить современную жизнь: окна, посуда, декор, мебель, зеркала, вазы и множество других. Существует множество материалов, используемых в качестве сырья для стекла, но основным является диоксид кремния или кремнезем.
Разновидности сырья для производства стекла
В промышленности под стеклом понимается не только тот материал, из которого сделаны окна. Существует много его видов, у каждого из которых свое назначение.
Процесс производства стекла известен людям с давних времен, но самые первые его образцы не отличались высоким качеством. Тогда люди не умели очищать сырье, и в составе конечного продукта сохранялось слишком много примесей, таких как металл или сера. Их присутствие делало стекло мутным, зеленоватым и хрупким.
По мере развития технологий росло и качество стекла. Современные методы производства основаны на термической обработке исходного сырья.
Самым часто применяемым веществом для изготовления стекла является оксид кремния, получаемый преимущественно из кварцевого песка. В нем могут содержаться различные примеси, состав которых зависит от того, где находится месторождение. Например, в белом песке присутствует оксид железа, придающий стеклу зеленоватый оттенок.
Кроме оксида кремния, в качестве сырья для производства стекла используются:
- карбонат натрия;
- оксид бора;
- карбонат калия;
- сульфат натрия.
Такие вещества являются стеклообразующими. Каждое из них влияет на свойства готового продукта. Например, в результате смешения оксида кремния и карбоната натрия получится однородная масса, называемая жидким стеклом. Добавление известняка или доломита сделает сырье нерастворимым в воде.
К сырью могут быть добавлены вспомогательные материалы:
- красители;
- осветлители;
- глушители (придают стеклу матовость).
Добавки влияют на устойчивость материала к различному виду воздействиям, светопроницаемостью и т. д. Например, для производства оптического оборудования нужно стекло с оксидом свинца, повышающим уровень светопреломления.
Оборудование для изготовления стекла
Для производства стекла потребуются следующие устройства:
- управляемый канал для подачи сырья;
- механизм для разрезания жидкой массы;
- пресс на несколько форм с пультом управления;
- система охлаждения формирующей машины;
- гидропривод пресса;
- устройство, достающее готовое изделие из формирующего аппарата;
- линия-транспортер, управление которой будет осуществляться автоматически, без контроля оператора;
- печи из огнеупорного кирпича, в которых будет осуществляться плавление сырья и отжиг готовой продукции;
- аппарат, наносящий краску, и механизм, высушивающий готовое стеклоизделие;
- аппарат, промывающий готовое стеклоизделие.
Специфика изготовления стекла и влияние протекания техпроцессов на его свойства
Процесс создания стекла состоит из нескольких стадий.
Подготовка сырья и его подача в приемные бункеры, добавление дополнительных компонентов. Перед этим сырье измельчается до порошкообразного состояния. Пропорции должны быть идеально соблюдены, поэтому для дозировки компонентов используются электронные весы.
Выход стекла из плавильной печи
Отправка подготовленного вещества в плавильную печь. Здесь сырье для стекла расплавляется и превращается в однородную жидкую массу. Температура в печи настраивается в зависимости от того, стекло какого качества нужно получить.
Варка стекломассы, осуществляемая в ванне, наполненной расплавленным оловом, при температуре от 1200 ⁰С. В процессе варки в стекломассу могут быть добавлены красители. Из-за разницы в плотности жидкости не смешиваются, а поверхность стекла становится ровной и гладкой.
Если на каком-то из этих этапов допустить ошибку, то качество готового продукта может понизиться.
- Придание изделию необходимой формы. На этом этапе стеклоизделие должно остыть до 250 ⁰С. Чтобы оно не получило трещины, остывание должно быть постепенным.
- Закрепление формы. Этот процесс заключается в термической обработке и состоит из нескольких стадий: быстрое охлаждение, медленное воздействие, быстрое повышение температуры до обычной. Остывание не должно быть резким, иначе на стекле могут появиться трещины.
- Проверка качества полученного изделия. Как правило, на конвейере присутствует специальный автомат, проверяющий стеклоизделие.
- Упаковка готовой продукции.
Описанный выше процесс позволяет получить в результате стандартное стекло. Если требуется получение стекол с особыми свойствами, то использоваться другие методы.
Производство разных видов стекла и зеркал
В легкой промышленности производство стекла является одним из самых востребованных направлений. Этот материал легко обрабатывать, поэтому из него изготовляют посуду, декор, елочные игрушки и т. д. Но самым распространенным является производство стеклотары, так как она широко используется в алкогольной и пищевой промышленности.
От того, какое стекло требуется, зависит процесс его производства.
При создании каленого или закаленного стекла производится обработка типичных материалов. Сырье помещается в специальную печь, в которой температура сначала повышается до определенной отметки, затем понижается. Благодаря такой обработке в верхних слоях возникает зона напряженности, придающая стеклу дополнительную прочность. При нормальных атмосферных условиях прочность каленого стекла в шесть раз большего, чем обычного.
Схема гнутого стекла
Производство гнутых стекол считается одним из самых сложных. Чтобы получить такой результат, необходимо воздействие высокой температуры. Это нужно, чтобы размягчить материал и избежать его поломки.
В зависимости от степени требуемого изгиба и толщины исходного материала работа над гнутым стеклом может занять от двух до десяти часов.
При производстве жидкого стекла используется специальное оборудование. Это связано с тем, что сырье нужно обрабатывать под определенным давлением при температуре кипения щелочи натрия.
Зеркало – это особый класс стекол, отличительной характеристикой которого является свойство отражать свет. Чтобы получить такой эффект, нужно обработать стекло особым образом. Его поверхность шлифуют, чтобы готовое зеркало было идеально ровным и отражало предметы без искажений.
Классификация стеклоизделий
Стеклоизделия классифицируются по следующим параметрам:
- состав;
- назначение;
- способ производства;
- фасон;
- размер;
- метод декорирования.
Декорирование стеклянных изделий
Нанесение украшений на стекло может осуществляться непосредственно в процессе изготовления (когда оно подвергается воздействию высокой температуры) или после, когда готовое изделие уже остыло.
Цветное стекло, украшение насыпью
В процессе производства можно:
- окрашивать изделие;
- прикрепить на него стекломассу различной формы;
- охладить заготовку для образования декоративных трещин.
Готовые изделия декорируют следующим образом:
- с помощью шлифовальных материалов на изделие наносится гравировка, шлифовка, алмазная грань и т. д.;
- украшения можно наносить, воздействуя на стекло плавиковой кислотой;
- стеклоизделие украшается с помощью красок.
Требования к качеству
Готовое стеклоизделие должно отвечать техническим, функциональным, эргономическим и эстетическим требованиям.
Технические требования – это соответствие продукции требованиям нормативно-технических документов.
По функциональным требованиям поверхность стеклоизделия должна быть гладкой, исключено наличие посторонних включений и внешних дефектов.Согласно эргономическим требованиям, стеклоизделие необходимо производить удобным и безопасным в эксплуатации.
К эстетическим требованиям относятся оригинальный внешний вид, соответствие моде и высокое качество обработки.
Транспортировка и хранение стеклоизделий
Кассетные системы для хранения стекла
Любое стеклоизделие маркируется. В марке должны быть указаны название предприятия, где было изготовлено стекло, товарный знак, артикул, номер стандарта, группа разделки. Если изделие выполнено из хрусталя, должно быть также указано процентное содержание оксидов свинца и бария.
Транспортировка стеклоизделий должна осуществляться в упаковке, на которой присутствует надпись «осторожно, стекло» и т. п.
Хранить такие изделия нужно в сухих помещениях, так как из-за сырости на его поверхности может появиться беловатый налет, а стекло станет менее прозрачным.
Видео по теме: Виды оконного стекла
Ñûðüå äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà ìîæåò áûòü ðàçíûì, íî îäèí êîìïîíåíò ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì äèîêñèä êðåìíèÿ. Åãî åùå íàçûâàþò êðåìíåçåìîì. Èìåííî ýòîò ýëåìåíò ïðè îõëàæäåíèè ðàñïëàâà ñîçäàåò ñòåêëî. Êàê è íåêîòîðûå äðóãèå ðàçíîâèäíîñòè îêñèäîâ, òàêèå ìàòåðèàëû íàçûâàþò ñòåêëîîáðàçóþùèìè.
Ðàçíîâèäíîñòè ñûðüÿ äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà
Ìàòåðèàëû, íåîáõîäèìûå äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñòåêëà, çà÷àñòóþ èìåþò âèä åñòåñòâåííûõ ñîåäèíåíèé. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì âèäîì ñûðüÿ ÿâëÿåòñÿ êâàðöåâûé ïåñîê.
Êâàðöåâûé ïåñîê. òàêæå ìîæåò îòëè÷àòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò òîãî, ãäå îí äîáûâàëñÿ. Ýòî âëèÿåò íà ñîñòàâ ïðèìåñåé, êîòîðûå âõîäÿò â íåãî. Ê ïðèìåðó, áåëûå ïåñêè ñîäåðæàò îêñèä æåëåçà. Èç-çà ýòîãî ïîñëå èõ ïëàâëåíèÿ ãîòîâîå ñòåêëî ïðèîáðåòàåò çåëåíîâàòûé îòòåíîê.
Äîïîëíèòåëüíî ê ïåñêó â øèõòó ìîãóò ââîäèòüñÿ:
- èçâåñòíÿê;
- ñîäà;
- áîðíûé àíãèäðèä;
- ïîòàø;
- ñóëüôàò íàòðèÿ è äðóãèå ýëåìåíòû.
 çàâèñèìîñòè îò òîãî, ñ êàêèìè ýëåìåíòàìè áóäåò âçàèìîäåéñòâîâàòü êðåìíåçåì, çàâèñÿò ìíîãèå õàðàêòåðèñòèêè ãîòîâîãî ïðîäóêòà. Åñëè ñ ïåñêîì ðàñïëàâèòü òîëüêî ñîäó, òî ïîñëå îêîí÷àíèÿ ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà îáðàçóåòñÿ îäíîðîäíàÿ ìàññà, ïîëó÷èâøàÿ íàçâàíèå «æèäêîå ñòåêëî». Äîëîìèò èëè èçâåñòíÿê ïðèäàäóò êîíå÷íîìó ïðîäóêòó ïðî÷íîñòè è ñäåëàþò åãî íåðàñòâîðèìûì â âîäå.
Ïîìèìî îñíîâíûõ âèäîâ ñûðüÿ äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà è èçìåíåíèÿ åãî õàðàêòåðèñòèê â ðàñïëàâ ÷àñòî äîáàâëÿþò ðàçëè÷íûå äîïîëíèòåëüíûå âåùåñòâà. Îíè ìîãóò ïîâûñèòü óñòîé÷èâîñòü ìàòåðèàëà ê õèìè÷åñêèì, ìåõàíè÷åñêèì è òåðìè÷åñêèì âîçäåéñòâèÿì, à òàêæå óâåëè÷èòü åãî ñâåòîïðîïóñêàåìîñòü, óìåíüøèòü êðèñòàëëèçàöèþ èëè îêðàñèòü â íåîáõîäèìûé öâåò. Ê ïðèìåðó, îêñèä ñâèíöà óâåëè÷èâàåò ó ñòåêëà óðîâåíü ñâåòîïðåëîìëåíèÿ, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ ïðîèçâîäñòâà îïòè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ è ëàáîðàòîðíîé ïîñóäû. Ïðè ýòîì â ðàñïëàâ òàêæå äîáàâëÿþò öèíê è áàðèé.
Ñïåöèôèêà èçãîòîâëåíèÿ ñòåêëà è âëèÿíèå ïðîòåêàíèÿ òåõïðîöåññîâ íà åãî ñâîéñòâà
Ñðåäè âñïîìîãàòåëüíîãî ñûðüÿ, êîòîðîå èñïîëüçóåòñÿ ïðè ïëàâëåíèè, íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ÿâëÿþòñÿ ãëóøèòåëè, êðàñèòåëè è îñâåòèòåëè. Îíè íå îêàçûâàþò ñåðüåçíîãî âëèÿíèÿ íà òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñòåêëà. Èõ ïðåäíàçíà÷åíèå èçìåíåíèå åãî ñâåòîïðîïóñêàåìîñòè è îêðàøèâàíèå.
Òåõíîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà âêëþ÷àåò â ñåáÿ íåñêîëüêî ýòàïîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ îêàçûâàåò îïðåäåëåííîå âîçäåéñòâèå íà êîíå÷íûå õàðàêòåðèñòèêà ñòåêëà:
- ïîäãîòîâêà ñûðüÿ äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà;
- ñìåøèâàíèå èçìåëü÷åííûõ ìàòåðèàëîâ â øèõòå;
- âàðêà ñòåêëîìàññû;
- ïðèäàíèå èçäåëèþ íåîáõîäèìîé ôîðìû;
- ïðîâåäåíèå äîïîëíèòåëüíîé îáðàáîòêè äëÿ ïðèîáðåòåíèÿ ãîòîâûì ïðîäóêòîì îïðåäåëåííûõ ñâîéñòâ.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ çàêðåïëåíèÿ ôîðìû èçäåëèÿ, îíî ïîäâåðãàåòñÿ îõëàæäåíèþ. Ýòîò ïðîöåññ ñòóïåí÷àòûé, òî åñòü âêëþ÷àåò â ñåáÿ íåñêîëüêî ýòàïîâ:
- áûñòðîå ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû;
- ìåäëåííîå âîçäåéñòâèå;
- áûñòðîå äîâåäåíèå ìàòåðèàëà äî íîðìàëüíîé òåìïåðàòóðû.
Áîëåå ïîäðîáíî î ñïåöèôèêå òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ èçãîòîâëåíèÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ ñòåêëà ìîæíî óçíàòü íà ãëàâíîå îòðàñëåâîé âûñòàâêå, ïðîõîäÿùåé â ÖÂÊ «Ýêñïîöåíòð». Íà ýòîì ñîáûòèè ìîæíî ïîñåòèòü ñòåíäû êðóïíåéøèõ êîìïàíèé-ïðîèçâîäèòåëåé ýòîãî ìàòåðèàëà â ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ. Òàì ëþáîé æåëàþùèé ñìîæåò ïîëó÷èòü ïîäðîáíóþ èíôîðìàöèþ î åãî ñîñòàâå, à òàêæå èñïîëüçóåìîì ñûðüå äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà.
Ýòè äàííûå îñîáåííî âàæíû çàêàç÷èêàì, äëÿ êîòîðûõ òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëà èìåþò áîëüøîå çíà÷åíèå. Ê ïðèìåðó, ïðîèçâîäèòåëè ñòðîèòåëüíûõ òîâàðîâ èçó÷àþò ïðèìåñè è äîïîëíèòåëüíûå âåùåñòâà, èñïîëüçóåìûå ïðè èçãîòîâëåíèè ñòåêëà, òàê êàê îíè ìîãóò îêàçàòü ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ïðîòåêàíèå òåõïðîöåññà.
Ïðîèçâîäñòâî ïðîòèâîïîæàðíîãî ñòåêëà
Ïðîèçâîäñòâî ñòåêëà â Ìîñêâå
Ïðîèçâîäñòâî öâåòíîãî ñòåêëà
Ñòåêëî – ýòî îäèí èç ñàìûõ âîñòðåáîâàííûõ ìàòåðèàëîâ â íàøå âðåìÿ, ÷òî ñâÿçàíî ñ åãî ñâîéñòâàìè. Îíî èñïîëüçóåòñÿ â ñòðîèòåëüñòâå, ñåëüñêîì õîçÿéñòâå, íåôòåõèìèè, ìàøèíîñòðîåíèè, ýëåêòðîíèêå, ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè è ò.ä.
Äëÿ ðàçíûõ îòðàñëåé íåîáõîäèìû âèäû ñòåêëà ñ îïðåäåëåííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Îíè âî ìíîãîì çàâèñÿò îò òåõíîëîãèè è îò òîãî, êàêèå ñûðüåâûå ìàòåðèàëû äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà èñïîëüçîâàëèñü.
Îñíîâíûå ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà
Âûäåëÿþò ñåìü îñíîâíûõ ôèçè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñòåêëà:
- ïðî÷íîñòü;
- óïðóãîñòü;
- ïëîòíîñòü;
- òâåðäîñòü;
- õðóïêîñòü;
- òåïëîïðîâîäíîñòü;
- òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ.
Èíîãäà âûäåëÿþò ïðîçðà÷íîñòü, óðîâåíü êîòîðîé èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò òîãî, êàêîé ïðîöåíò ñîëíå÷íîãî ñâåòà ïðîïóñêàåò ñòåêëî (îòñþäà âòîðîå íàçâàíèå – ñâåòîïðîâîäíîñòü).
Ïðî÷íîñòü íà ñæàòèå ó ñòåêëà î÷åíü âåëèêà. Îíà êîëåáëåòñÿ îò 500 äî 2000 ÌÏà. Íî ïðåäåë ïðî÷íîñòè îïðåäåëÿåòñÿ ïðî÷íîñòüþ ñòåêëà íà èçãèáå, êîòîðàÿ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå ïåðâîãî ïîêàçàòåëÿ.
Ó îáû÷íûõ âèäîâ îí íàõîäèòñÿ â ðàéîíå 35-100 ÌÏà. Ïîñðåäñòâîì çàêàëèâàíèÿ ïðî÷íîñòü ñòåêëà ìîæíî ïîâûñèòü â 3-4 ðàçà, íî ïðè ýòîì ìîãóò ïîñòðàäàòü äðóãèå åãî õàðàêòåðèñòèêè.
Ïëîòíîñòü ìàòåðèàëà êîëåáëåòñÿ îò 2200 äî 7500 êã/ì³ ó ðàçíûõ ñîðòîâ.
Ñòåêëî îòíîñèòñÿ ê èäåàëüíî õðóïêèì ìàòåðèàëàì – îíî ðàçðóøàåòñÿ îò ìåõàíè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ áåç çíà÷èòåëüíûõ äåôîðìàöèé. Ýòà õàðàêòåðèñòèêà êîìïåíñèðóåòñÿ óäåëüíîé óäàðíîé âÿçêîñòüþ. Åå ìîæíî óâåëè÷èòü ââåäåíèåì â ñîñòàâ ñòåêëà áðîìà.
Èçìåíåíèå âñåõ ýòèõ ñâîéñòâ äîñòèãàåòñÿ ïðè ïîìîùè ïðèìåíåíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ õèìè÷åñêèõ äîáàâîê, à òàêæå îñîáûõ òåõíîëîãèé.
Ãëàâíûå êîìïîíåíòû â ñòåêëîïðîèçâîäñòâå
Îñíîâíîå ñûðüå äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà – ýòî:
- êâàðöåâûé ïåñîê;
- îêñèä êàëüöèÿ;
- êàëèéíàÿ ñîäà.
Êâàðöåâûé ïåñîê äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà äîëæåí áûòü ìàêñèìàëüíî ÷èñòûì. Ñàìûìè âðåäíûìè ïðèìåñÿìè â íåì ñ÷èòàþòñÿ îêñèäû æåëåçà è àëþìèíèÿ.
Ïåñîê, êîòîðûé åñòü â áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ íà áåðåãàõ ìîðåé è ðåê, ÿâëÿåòñÿ ìàëîïðèãîäíûì äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñòåêëà. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî îí ñîñòîèò èç ìíîæåñòâà îáëîìêîâ ãðàíèòà, ìðàìîðà, ïîëåâîãî øïàòà. Êðîìå òîãî, â íåì åñòü áîëüøîå êîëè÷åñòâî ìèíåðàëüíûõ ñîëåé.
Ïåñîê èç êðåìíåçåìà, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ èäåàëüíîé îñíîâîé äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà, çàëåãàåò ñëîÿìè ìåæäó ïëàñòîâ ðàçëè÷íûõ îñàäî÷íûõ ïîðîä. Åãî äîáûâàþò îòêðûòûì ñïîñîáîì. Äëÿ òîãî ÷òîáû îïðåäåëèòü, ñòàíåò ëè ïåñîê ïîäõîäÿùèì ñûðüåì, åãî ïîäâåðãàþò ìíîæåñòâó õèìè÷åñêèõ àíàëèçîâ, â õîäå ÷åãî âûÿâëÿþò íàëè÷èå âðåäíûõ ïðèìåñåé. Òàê, îáðàáîòêà ôòîðèñòîâîäîðîäèñòîé è ñåðíîé êèñëîòàìè ïîêàçûâàåò ïðèñóòñòâèå îêñèäîâ òàêèõ ìåòàëëîâ, êàê æåëåçî è àëþìèíèé.
 Ðîññèè åñòü ìíîæåñòâî êàðüåðîâ, â êîòîðûõ äîáûâàþò ÷èñòûé ïåñîê äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà.
Èñòî÷íèêîì îêñèäà êàëüöèÿ â ñòåêîëüíîé ïðîìûøëåííîñòè ÿâëÿåòñÿ èçâåñòíÿê, äîëîìèò, ìåë, ðåæå ìðàìîð.
Êàëèé çíà÷èòåëüíî óïðîùàåò ïðîöåññ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà. Ýòîò ýëåìåíò ñíèæàåò åãî ñêëîííîñòü ê êðèñòàëëèçàöèè. Êðîìå òîãî, êàëèé ïðèäàåò ñòåêëó áëåñê è óëó÷øàåò ñâåòîïðîïóñêàþùèå ñâîéñòâà. Èñòî÷íèêîì ýòîãî õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà ñëóæèò ñîäà, ïîòàø, êàëèåâàÿ ñåëèòðà.
Ñóùåñòâóþò öåëûå õèìè÷åñêèå ïðåäïðèÿòèÿ, äëÿ êîòîðûõ ñîäà äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà – îñíîâíîé ïðîäóêò.
Òåõíîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà ïðîäóêöèè èç ñòåêëà
Ïðîèçâîäñòâî ñòåêëà ìîæíî ðàçäåëèòü íà 5 ýòàïîâ:
- ïîäãîòîâêà ìàòåðèàëîâ;
- èçãîòîâëåíèå øèõòû;
- ïëàâêà;
- îõëàæäåíèå;
- îáðàáîòêà.
Íà ïåðâîì ýòàïå êîìïîíåíòû äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà ïîäãîòàâëèâàþò ê ïåðåìåøèâàíèþ. Òàêæå â ýòî âðåìÿ â äðîáèëêàõ ïðîèñõîäèò èçãîòîâëåíèå âòîðñûðüÿ – ñòåêëîáîÿ èç îòõîäîâ ïðîèçâîäñòâà è áûòîâîãî ìóñîðà. Îñíîâíûå ìàòåðèàëû ïðîïóñêàþò ÷åðåç ìàãíèòíûé ñåïàðàòîð, êîòîðûé óäàëÿåò îñíîâíîå êîëè÷åñòâî ïðèìåñåé.
Íà âòîðîì ýòàïå ïðîèñõîäèò ïåðåìåøèâàíèå ïåñêà, ñîäû, èçâåñòíÿêà è õèìè÷åñêèõ äîáàâîê. Ýòè êîìïîíåíòû ïîî÷åðåäíî âûñûïàþò èç ñèëîñîâ íà âåñû. Ïîñëå âçâåøèâàíèÿ ìàòåðèàëû ñìåøèâàþò. Ïîëó÷åííóþ îäíîðîäíóþ ìàññó íàçûâàþò øèõòîé.
Íà òðåòüåì ýòàïå ïðîèñõîäèò ïëàâêà. Øèõòó çàãðóæàþò â ïå÷è è íàãðåâàþò äî íåîáõîäèìîé òåìïåðàòóðû. ×åì ìåíüøå ïðèìåñåé â ïåñêå, òåì íèæå òåìïåðàòóðà.  îñíîâíîì îíà êîëåáëåòñÿ â ðàéîíå 1600-2400°Ñ.
Îõëàæäåíèå òåñòà, òàê íàçûâàþò ïîëó÷åííîå âåùåñòâî, ïðîèñõîäèò â íåñêîëüêî ýòàïîâ. Ñíà÷àëà ñòåêîëüíóþ ìàññó «êóïàþò» â ðàñïëàâëåííîì îëîâå. Èç-çà ðàçíèöû â ïëîòíîñòè òåñòî íå ñìåøèâàåòñÿ ñ ýòèì ìåòàëëîì.  îëîâÿííûõ âàííàõ ñòåêëî îõëàæäàþò äî 600°Ñ. Äàëåå åãî ïðîêàòûâàþò íà êîíâåéåðå, ïîêà òåìïåðàòóðà íå îïóñòèòñÿ äî 200-250°Ñ.
Åñëè íåîáõîäèìî, ïðèìåíÿþò òåõíîëîãèþ îõëàæäåíèÿ âîçäóøíûìè ïîòîêàìè.
Ïðè òåìïåðàòóðå 200°Ñ ñòåêëî äîñòèãàåò òîãî ñîñòîÿíèÿ, êîãäà ìîæíî ïðèñòóïèòü ê ñòàäèè ôîðìèðîâêè. Íà ýòîì ýòàïå èçãîòàâëèâàþò êîíå÷íóþ ïðîäóêöèþ, áóäü ýòî ëèñòîâîå ñòåêëî èëè òàðà.
Îõëàæäåíèå – îäèí èç ñàìûõ âàæíûõ ýòàïîâ â ïðîèçâîäñòâå ñòåêëà. Åñëè òåñòî îñòóæàòü ñëèøêîì áûñòðî, òî ïðîèçîéäåò êðèñòàëëèçàöèÿ. Ýòî íåãàòèâíî ñêàæåòñÿ íà ïðî÷íîñòè ìàòåðèàëà.
Ëèøü ìåäëåííîå îõëàæäåíèå ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ñòåêëî óäîâëåòâîðèòåëüíîãî êà÷åñòâà. Òàê, ïðè èçãîòîâëåíèè ëèíç äëÿ ñïåöèàëüíûõ òåëåñêîïîâ åãî îõëàæäàþò íåñêîëüêî ìåñÿöåâ. Òåì íå ìåíåå ýêñòðåìàëüíîå îõëàæäåíèå òàêæå èñïîëüçóåòñÿ â ýòîé îòðàñëè, íàïðèìåð ïðè ïðîèçâîäñòâå çàêàëåííîãî ñòåêëà.
Äîïîëíèòåëüíûå õèìè÷åñêèå äîáàâêè â ñòåêëîïðîèçâîäñòâå
Äîïîëíèòåëüíûå âåùåñòâà äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà èñïîëüçóþò äëÿ ïðèäàíèÿ êîíå÷íîìó ìàòåðèàëó îñîáûõ ñâîéñòâ. Îñíîâíûìè äîáàâêàìè ÿâëÿþòñÿ îêñèäû òàêèõ ìåòàëëîâ, êàê:
- ñâèíåö;
- áàðèé;
- àëþìèíèé;
- áðîì;
- ìàãíèé;
- õðîì;
- ìåäü;
- êîáàëüò.
Îíè âëèÿþò íà ïðî÷íîñòü, òâåðäîñòü, ïëîòíîñòü, öâåò.
Òàêèå êîìïîíåíòû äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà, êàê îêñèäû òÿæåëûõ ìåòàëëîâ (ñâèíåö, âèñìóò, áàðèé), çíà÷èòåëüíî ïîâûøàþò ïëîòíîñòü.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ óïðóãîñòè îêñèä êðåìíèÿ ÷àñòè÷íî çàìåùàþò. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò êàëüöèé, àëþìèíèé, áîð, ìàãíèé.
Ââåäåíèå â ñîñòàâ øèõòû áðîìà ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü óäàðîñòîéêîñòü ñòåêëà ïðàêòè÷åñêè â äâà ðàçà.
Îêñèäû õðîìà, ìåäè è êîáàëüòà ïðèäàþò ãîòîâîé ïðîäóêöèè çåëåíûé, æåëòûé è ñèíèé öâåòà ñîîòâåòñòâåííî.
Äëÿ ïðîèçâîäñòâà îïòè÷åñêîãî è ëàáîðàòîðíîãî ñòåêëà â ôîðìóëó âíîñÿò îêñèäû ñâèíöà áàðèÿ è öèíêà. ×òîáû ïðèäàòü ìàòåðèàëó ñòîéêîñòü ê âîçäåéñòâèþ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, èñïîëüçóþò ìàãíèé.
Íåêîòîðûå ìàòåðèàëû äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà ââîäÿò äëÿ åãî çàòåìíåíèÿ. Ýòî òàê íàçûâàåìûå ãëóøèòåëè, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò ôòîð, ôîñôîð.
Ïðîòèâîïîëîæíûé ïðîöåññ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñðåäñòâîì ñóëüôàòîâ àììîíèÿ è íàòðèÿ. Îíè ñïîñîáñòâóþò óäàëåíèþ ãàçîâûõ ïóçûðüêîâ, ÷òî ïðèâîäèò ê îñâåòëåíèþ ìàòåðèàëà.
Ñûðüå äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì êâàðöà èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ óêðàøåíèé. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ñèëèöèé ïîâûøàåò òóãîïëàâêîñòü, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, óïðîùàåò ïðîöåññ ôîðìèðîâàíèÿ ãîòîâûõ èçäåëèé.
×èñòàÿ ñòåêëîïðîäóêöèÿ
 íàøå âðåìÿ î÷åíü áîëüøèå îáîðîòû íàáðàëî äâèæåíèå ïî çàùèòå îêðóæàþùåé ñðåäû. Íå îáîøëî îíî è ñòåêëîïðîìûøëåííîñòü.  äàííîé îòðàñëè íàáëþäàåòñÿ òåíäåíöèÿ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîãî èñïîëüçîâàíèÿ âòîðñûðüÿ.
Êðîìå òîãî, âñå ÷àùå ïðèìåíÿþò ãîðíîïðîìûøëåííûå îòõîäû äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòåêëà. Øëàê ñ ïîäõîäÿùèì ìèíåðàëüíûì ñîñòàâîì, êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïðè äîáû÷å ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ, ñòàíîâèòñÿ çàìåíèòåëåì ïåñêà èëè èçâåñòíÿêà.
Ýòè äâà àñïåêòà ïîçâîëÿþò ïðîèçâîäèòü áîëåå ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòóþ ïðîäóêöèþ.
Âûñòàâêà «Ìèð ñòåêëà»
 íà÷àëå ëåòà â Ìîñêâå ïðîéäåò òåìàòè÷åñêàÿ âûñòàâêà «Ìèð ñòåêëà». Ýòî îäíî èç ñàìûõ ìàñøòàáíûõ ìåðîïðèÿòèé ìèðà â äàííîé îòðàñëè.
Îðãàíèçàòîðû ïðèãëàøàþò âñåõ çàèíòåðåñîâàííûõ æèòåëåé è ãîñòåé ñòîëèöû ïîñåòèòü âûñòàâêó, êîòîðàÿ ïðîéäåò â ÖÂÊ «Ýêñïîöåíòð». Ó÷ðåäèòåëè ìåðîïðèÿòèÿ ñîçäàëè áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ ïåðåäîâûõ ñòåêëîïðîèçâîäèòåëåé. Àäìèíèñòðàöèÿ çàâåäåíèÿ ñ÷èòàåò, ÷òî âûñòàâêà «Ìèð ñòåêëà» ïîìîæåò çàêëþ÷àòü âûãîäíûå ñäåëêè, êîòîðûå âûâåäóò âàñ â ëèäåðû ðûíêà.
Ïîìèìî âûñòàâêè ïëàíèðóåòñÿ ïðîâåäåíèå äåëîâûõ âñòðå÷ è ïðåññ-êîíôåðåíöèé. Ñòåêîëüíûå êîìïàíèè ïîëó÷àò âîçìîæíîñòü ïðîâåñòè ïðåçåíòàöèè, ãäå ïðîäåìîíñòðèðóþò ïåðåäîâûå ðàçðàáîòêè, íîâûå òåõíîëîãèè è ñîâðåìåííîå îáîðóäîâàíèå.
Íà âûñòàâêó ïðèãëàøåíû ëèäåðû ðîññèéñêîãî ðûíêà ñòåêëîïðîäóêöèè, à òàêæå ïðåäñòàâèòåëè ìèðîâûõ êîìïàíèé.
Ïðîèçâîäñòâî ãíóòîãî ñòåêëà
Ïðîèçâîäñòâî ñòåêëà è îñîáåííîñòè
Ïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî ñòåêëà