Технология получения стекла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургское государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Колледж строительной индустрии и городского хозяйства»

РЕФЕРАТ

по строительным материалам

на тему: «Технология получения стекла»

Подготовила:

Буканова А.

Преподаватель:

Куркина Т.А.

г. Санкт-Петербург 2015 год

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛА

Современное стекольное производство включает в себя три этапа: подготовка сырья, стекловарение и формование стеклоизделий.

Подготовка сырья. Основные сырьевые компоненты для производства материалов из стекла - кварцевый песок, сода, мел, доломит, известняк, т.е. в стекломассу вводятся кислотные, щелочные и щелочно - земельные оксиды. От их количества непосредственно зависят все основные эксплуатационно-технические свойства стекла.

Химический состав обыкновенного оконного стекла по основным оксидам следующий:

SiO2 - 71…72 %;

Na2O - 15…16 %;

CaO - 5…7 %;

MgO - 3…4 %;

Al2O3 - 2…3 %;

Fe2O3 - не более 0,1 % (т.к. оксиды железа придают стеклу зеленовато - коричневый («бутылочный») цвет и снижают светопропускание.

Основные оксиды вводятся в сырьевую шихту в виде следующих веществ.

Кремнезем (SiO2) вводят в виде кварцевого песка, молотых кварцитов или песчаников. Основное требование к кремнеземистому сырью - минимальное количество примесей, особенно оксидов железа. Это основной стеклообразующий оксид, повышающий тугоплавкость и химическую стойкость стекла. стекловарение вытяжка прессование строительный

Глинозем (Al2O3) поступает в сырьевую шихту в виде полевых шпатов и каолина. Его влияние на свойства стекла аналогично действию SiO2.

Оксид натрия (Na2O) вводят в стекло в виде соды и сульфата натрия. Na2O понижает температуру плавления стекла, повышает коэффициент термического расширения и уменьшает химическую стойкость.

Оксид кальция (CaO) и магния (MgO) вводят в стекольную шихту в виде мела, мрамора, известняка, доломита и магнезита. Эти оксиды повышают химическую стойкость стела.

В специальные стекла вводят оксиды бора, свинца, бария и др.

Большое влияние на свойства строительных стекол оказывают вспомогательные компоненты: осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители.

Осветлители вводят в шихту для освобождения стекломассы от видимых пузырей, т.е. для ее осветления, чем ускоряется 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).

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.

Красители служат для окрашивания стекла в тот или иной цвет. Обычно в качестве красителей используют соединения металлов. По механизму их действия различают молекулярные и коллоидные красители. Молекулярные красители, введенные в стекломассу, растворяются в ней. Окраска таких стекол не изменяется при повторной тепловой обработке. К этой группе красителей относятся главным образом оксиды тяжелых металлов - марганца (фиолетовый цвет), кобальта (синий), никеля, хрома (зеленый), железа (коричневый и сине - зеленые тона), урана. К коллоидным относятся те красители, которые при введении из в стекломассу равномерно распределяются в ней в виде мельчайших коллоидных частиц, например, соединения золота (рубиновый), меди, селена (розовый), серебра (желтый).

Большинство светопрозрачных стекол варят в окислительной среде. Это делают, в основном, для перевода закисной формы железа (FeO), содержащейся в сырье, в окисную (Fe2O3). Первая придает стеклу зеленоватый оттенок. Вместе с тем существует группа стекол (цветных), для варки которых требуется восстановительная среда. Для регулирования этих условий варки в стекломассу вводят окислители и восстановители.

Сырьем для производства материалов из минеральных расплавов (каменных, шлаковых) служат, соответственно, базальтовые, диабазовые, базальто - доломитовые и другие породы, доменные металлургические шлаки.

Перед варкой стекла сырьевые материалы измельчают, тщательно смешивают в требуемых соотношениях, брикетируют и подают в стекловаренную печь.

Стекловарение. Обычное стекло получают в непрерывно действующих ванных печах с полезным объемом до 600 м3 и суточной производительностью более 300 т. Для варки специальных (оптических, цветных и др.) стекол применяют периодически действующие ванные, а также горшковые печи.

Стекловарение - главнейшая операция стекольного производства. На первой стадии этого процесса - силикатообразовании - щелочные компоненты образуют с частью кремнезема силикаты, плавящиеся уже при 1000…1200 0C. В этом расплаве при дальнейшем нагревании растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO2 и Al2O3. Образующаяся при этом масса неоднородная по составу и насыщена газовыми пузырьками.

Удаление пузырьков и полная гомогенизация расплава осуществляется на второй наиболее длительной стадии стекловарения - стеклообразовании - при температуре 1400…1600 0С. Третья заключительная стадия - студка - охлаждение стекломассы до температуры, при которой она приобретает оптимальную для данного метода формования стеклоизделий вязкость.

Формование. Метод выработки (формования) зависит от вида изделия. Для получения строительного стекла используют вытяжку, прокат, прессование.

При охлаждении в стекле вследствие его низкой теплопроводности возникают большие градиенты температур, вызывающие внутренние напряжения. Наиболее опасным моментом с этой точки зрения является переход стекла от вязкопластического состояния к хрупкому. Поэтому для снятия внутренних напряжений после формования производят отжиг - охлаждение по специальному режиму: быстрое до начала затвердевания стекломассы, очень медленное в опасном интервале температур (600…300 0С) и вновь быстрое до нормальной температуры.

Основной вид строительного стекла - листовое. С начала XX в. Большая часть листового стекла стала производиться (а в России производится и до сих пор) методом вертикального вытягивания на машинах ВВС. Так получают стекла толщиной до 6 мм. Суть метода сводится к следующему.

Лента стекла формуется из стекломассы лодочкой (шамотным брусом с прорезью), удерживаемой на надлежащем уровне штангами. Стекломасса выдавливается в щель лодочки и оттягивается вверх валками машины в виде ленты шириной до 4,5 м. Скорость вытягивания достигает 2 м/мин. Проходя между холодильниками (3) от лодочки до первой пары валков, стекломасса охлаждается настолько, что становится твердой и валки не оставляют на ней отпечатков (I зона). Далее стекло валками (5) подается в шахту высотой 5…7 м. В нижней части шахты производится отжиг стекла (II зона). В верхней части стекло охлаждается окончательно и, выходя на отломочную площадку (7), нарезается на требуемые размеры.

В 1959 г. Появился новый способ получения высококачественного стекла - флоат-метод (от англ. float - плавать). Суть метода заключается в том, что стекломасса выливается на поверхность расплавленного металла (обычно олова). Из-за большой разницы в плотностях стекла (2550 кг/м3) и олова (7290 кг/м3) стекломасса растекается по поверхности расплавленного олова и, остывая на ней, образует лист с идеально ровной полированной поверхностью.

Производительность установок, работающих по флоат-методу, до 3…4 тыс. м2 в час. Размер получаемых листов: ширина до 4м; толщина от 2 до 25 мм. Преимущества флоат-метода - стабильная толщина листа и высокое качество поверхности, не требующее дальнейшей полировки. В Европе большую часть стекла вырабатывают именно этим методом.

Размещено на Allbest.ru