Компоненты для производства стекла

Стекло – это один из самых востребованных материалов в наше время, что связано с его свойствами. Оно используется в строительстве, сельском хозяйстве, нефтехимии, машиностроении, электронике, пищевой промышленности и т.д. Для разных отраслей необходимы виды стекла с определенными характеристиками. Они во многом зависят от технологии и от того, какие сырьевые материалы для производства стекла использовались.

Основные физические свойства

Выделяют семь основных физических характеристик стекла:

  • прочность;
  • упругость;
  • плотность;
  • твердость;
  • хрупкость;
  • теплопроводность;
  • температура плавления.

Иногда выделяют прозрачность, уровень которой изменяется в зависимости от того, какой процент солнечного света пропускает стекло (отсюда второе название – светопроводность).

Прочность на сжатие у стекла очень велика. Она колеблется от 500 до 2000 МПа. Но предел прочности определяется прочностью стекла на изгибе, которая значительно меньше первого показателя. У обычных видов он находится в районе 35-100 МПа. Посредством закаливания прочность стекла можно повысить в 3-4 раза, но при этом могут пострадать другие его характеристики.

Плотность материала колеблется от 2200 до 7500 кг/м³ у разных сортов.

Стекло относится к идеально хрупким материалам – оно разрушается от механического воздействия без значительных деформаций. Эта характеристика компенсируется удельной ударной вязкостью. Ее можно увеличить введением в состав стекла брома.

Изменение всех этих свойств достигается при помощи применения дополнительных химических добавок, а также особых технологий.

Главные компоненты в стеклопроизводстве

Основное сырье для производства стекла - это:

  • кварцевый песок;
  • оксид кальция;
  • калийная сода.

Кварцевый песок для производства стекла должен быть максимально чистым. Самыми вредными примесями в нем считаются оксиды железа и алюминия. Песок, который есть в больших количествах на берегах морей и рек, является малопригодным для изготовления стекла. Это связано с тем, что он состоит из множества обломков гранита, мрамора, полевого шпата. Кроме того, в нем есть большое количество минеральных солей.

Песок из кремнезема, который является идеальной основой для производства стекла, залегает слоями между пластов различных осадочных пород. Его добывают открытым способом. Для того чтобы определить, станет ли песок подходящим сырьем, его подвергают множеству химических анализов, в ходе чего выявляют наличие вредных примесей. Так, обработка фтористоводородистой и серной кислотами показывает присутствие оксидов таких металлов, как железо и алюминий.

В России есть множество карьеров, в которых добывают чистый песок для производства стекла.

Источником оксида кальция в стекольной промышленности является известняк, доломит, мел, реже мрамор.

Калий значительно упрощает процесс производства стекла. Этот элемент снижает его склонность к кристаллизации. Кроме того, калий придает стеклу блеск и улучшает светопропускающие свойства. Источником этого химического элемента служит сода, поташ, калиевая селитра.

Существуют целые химические предприятия, для которых сода для производства стекла – основной продукт.

Технология производства продукции из стекла

Производство стекла можно разделить на 5 этапов:

  • подготовка материалов;
  • изготовление шихты;
  • плавка;
  • охлаждение;
  • обработка.

На первом этапе компоненты для производства стекла подготавливают к перемешиванию. Также в это время в дробилках происходит изготовление вторсырья – стеклобоя из отходов производства и бытового мусора. Основные материалы пропускают через магнитный сепаратор, который удаляет основное количество примесей.

На втором этапе происходит перемешивание песка, соды, известняка и химических добавок. Эти компоненты поочередно высыпают из силосов на весы. После взвешивания материалы смешивают. Полученную однородную массу называют шихтой.

На третьем этапе происходит плавка. Шихту загружают в печи и нагревают до необходимой температуры. Чем меньше примесей в песке, тем ниже температура. В основном она колеблется в районе 1600-2400°С.

Охлаждение теста, так называют полученное вещество, происходит в несколько этапов. Сначала стекольную массу «купают» в расплавленном олове. Из-за разницы в плотности тесто не смешивается с этим металлом. В оловянных ваннах стекло охлаждают до 600°С. Далее его прокатывают на конвейере, пока температура не опустится до 200-250°С.

Если необходимо, применяют технологию охлаждения воздушными потоками.

При температуре 200°С стекло достигает того состояния, когда можно приступить к стадии формировки. На этом этапе изготавливают конечную продукцию, будь это листовое стекло или тара.

Охлаждение – один из самых важных этапов в производстве стекла. Если тесто остужать слишком быстро, то произойдет кристаллизация. Это негативно скажется на прочности материала. Лишь медленное охлаждение позволяет получить стекло удовлетворительного качества. Так, при изготовлении линз для специальных телескопов его охлаждают несколько месяцев. Тем не менее экстремальное охлаждение также используется в этой отрасли, например при производстве закаленного стекла.

Дополнительные химические добавки в стеклопроизводстве

Дополнительные вещества для производства стекла используют для придания конечному материалу особых свойств. Основными добавками являются оксиды таких металлов, как:

  • свинец;
  • барий;
  • алюминий;
  • бром;
  • магний;
  • хром;
  • медь;
  • кобальт.

Они влияют на прочность, твердость, плотность, цвет.

Такие компоненты для производства стекла, как оксиды тяжелых металлов (свинец, висмут, барий), значительно повышают плотность.

Для увеличения упругости оксид кремния частично замещают. Для этого применяют кальций, алюминий, бор, магний.

Введение в состав шихты брома позволяет повысить ударостойкость стекла практически в два раза.

Оксиды хрома, меди и кобальта придают готовой продукции зеленый, желтый и синий цвета соответственно.

Для производства оптического и лабораторного стекла в формулу вносят оксиды свинца бария и цинка. Чтобы придать материалу стойкость к воздействию химических элементов, используют магний.

Некоторые материалы для производства стекла вводят для его затемнения. Это так называемые глушители, в состав которых входят фтор, фосфор. Противоположный процесс осуществляется посредством сульфатов аммония и натрия. Они способствуют удалению газовых пузырьков, что приводит к осветлению материала.

Сырье для производства стекла с повышенным содержанием кварца используют для изготовления украшений. Это связано с тем, что силиций повышает тугоплавкость, что, в свою очередь, упрощает процесс формирования готовых изделий.

Чистая стеклопродукция

В наше время очень большие обороты набрало движение по защите окружающей среды. Не обошло оно и стеклопромышленность. В данной отрасли наблюдается тенденция максимально возможного использования вторсырья. Кроме того, все чаще применяют горнопромышленные отходы для производства стекла. Шлак с подходящим минеральным составом, который образуется при добыче полезных ископаемых, становится заменителем песка или известняка.

Эти два аспекта позволяют производить более экологически чистую продукцию.

Выставка «Мир стекла»

В начале лета в Москве пройдет тематическая выставка «Мир стекла». Это одно из самых масштабных мероприятий мира в данной отрасли. Организаторы приглашают всех заинтересованных жителей и гостей столицы посетить выставку, которая пройдет в ЦВК «Экспоцентр». Учредители мероприятия создали благоприятные условия для передовых стеклопроизводителей. Администрация заведения считает, что выставка «Мир стекла» поможет заключать выгодные сделки, которые выведут вас в лидеры рынка.

Помимо выставки планируется проведение деловых встреч и пресс-конференций. Стекольные компании получат возможность провести презентации, где продемонстрируют передовые разработки, новые технологии и современное оборудование.

На выставку приглашены лидеры российского рынка стеклопродукции, а также представители мировых компаний.


Читайте другие наши статьи:

Оборудование для производства стекла
Стекло для разного назначения
Технологии стекла