Химический состав и технология производства стекла

Промышленные составы стекла содержат, как правило, не менее пяти компонентов, а специальные и оптические стекла могут содержать более десяти компонентов.

Однокомпонентное кварцевое стекло на основе диоксида кремния SiO₂, широко используемое в технике и быту, являет­ся наиболее простым по составу.

Двухкомпонентное {бинарное) щелочно-силикатное стекло состава Me₂O-nSiO₂, где Afe-Na, К; п = 2...4, так называемое растворимое (жидкое) стекло, имеет большое промышленное значение и широко применяется в строительстве для получения кислотостойкого цемента, а также при реставрационных работах.

Широкое применение находит многокомпонентное оксид­ное стекло. Основу промышленного стекла (оконного, архи­тектурно-строительного, сортового, автомобильного, тарного и др.) составляют композиции тройной системы Na₂O(K₂O)-CaOSiO₂ при содержании SiO₂ - 60...80% (по мас­се), СаО - 0... 10, Na₂O - 10...25%.

По содержанию неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, галогенидные, халькогенидные, оксидные, сульфатные, нитратные, карбонатные, фосфатные и др.

Элементарные стекла образуются лишь при небольшом количестве элементов: сера (S), селен (Se), мышьяк (As), фос­фор (Р), углерод (С). Стеклообразные серу и селен удается по­лучить при быстром переохлаждении расплава, мышьяк - пу­тем сублимации в вакууме, фосфор - при нагревании под дав­лением более 100 МПа, углерод - в результате длительного пи­ролиза органических смол.

Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента BeF₂. Многокомпонентные составы фторо-бериллатных стекол содержат также фториды алюминия, каль­ция, магния, стронция и бария.

Халькогенидные стекла получают в бескислородных систе­мах типа Ge - Аl - X, Ge - Sb - X, Ge - P -X, где X- S, Se, Те. Они прозрачны в инфракрасной области спектра, обладают по­лупроводниковой проводимостью электронного типа, обнару­живают внутренний фотоэффект.

Оксидные стекла имеют важнейшее значение в технике и строительстве. Они представляют собой обширный класс со­единений. Наиболее легко образуют стекла оксиды SiO₂, GeO->, В₂О₃ AI2O3. Большая группа оксидов (ТеО2, ТЮ₂, SeO₂, МоО" ₃, WO₃, BiO₃, AIP3, Ga₂O₃, V₂O₃) образует стекла при сплавлении с другими оксидами или их смесями.

Производство стекла состоит из подготовки сырьевых ма­териалов, приготовления шихты, варки стекломассы, изготов­ления стеклянных материалов и изделий. Сырьевые материалы, применяемые для получения стекла, подразделяют на ос­новные и вспомогательные. К основным относят кварцевый пе­сок, кальцинированную соду, сульфат натрия, доломит, известняк, мел, к вспомогательным — осветлители, глушители, красители.