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.
