Окислители, восстановители, ускорители и осветлители

Ряд составов стекол, особенно цветных, требует строго окислительной или восстановительной среды варки. Например, свинец-содержащие стекла должны вариться в окислительных условиях, так как в восстановительной среде оксид свинца восстанавливается до металлического и стекло приобретает серый цвет, напротив, окраску медного рубина можно получить только в восстановительных условиях.

Для создания соответствующих условий варки регулируют характер пламени в печи или в шихту вводят специальные окислители и восстановители.

К окислителям относятся натриевая и калиевая селитра, оксид мышьяка, диоксид церия. NaNO₃ полностью разлагается при 725°C, а KNO₃ – при 925°C. Последняя обладает более эффективным действием. CeO₂ – не только активный окислитель, но и обесцвечиватель.

Восстановителями служат углерод, виннокаменная соль, металлические алюминий и магний, соединения олова в виде оксида SnO, дихлорида SnCl₂·2H₂O и оловянных опилок.

Некоторые соединения играют роль ускорителей варки. Активные ускорители – фтористые соединения. Обычно в шихту вводят 0,5 – 1 % этих соединений в пересчете на ион фтора. Для этих целей используются NaF, AlF₃, криолит 3NaF· AlF₃, CaF₂, NH₄F. Ускоряют варку аммонийные соли (до 3% массы шихты), оксид бора (до 1,5%), сульфат бария (до 1,5%).

Осветлители – материалы, вводимые в шихту для ускорения процессов осветления стекломассы, т.е. освобождения ее от газовых включений. К ним относятся Na₂SO₄, NaCl, As₂O₃, аммонийные соли.

Все эти вещества при высоких температурах выделяют газообразные продукты, которые при подъеме к поверхности расплава захватывают более мелкие пузыри и этим способствуют осветлению.

Подготовка сырья и приготовление шихты.

Общие требования, предъявляемы к сырьевым материалам, включают: постоянство химического состава; минимальное содержание примесей; определенный гранулометрический состав; заданную влажность. В зависимости от вида и состояния исходных материалов их подвергают различным видам обработки. Один из вариантов подготовки стекольной шихты представлен на рис 6.

Песок. Необогащенный песок проходит сложную обработку, основная цель которой удаление оксидов железа до установленных нормами пределов. Для обезжелезивания применяют разные методы обогащения: промывку, оттирку, флотацию, флотооттирку, электромагнитную сепарацию, химическую обработку. После обогащения песок сушится и просеивается (сито №8).

Известняк и доломит на заводы обычно поступают в виде кусков. Их обработка осуществляется по следующей схеме: дробление, сушка, тонкий помол, грохочение, магнитная сепарация.

По этой же схеме подготавливают другие кусковые материалы, включая полевой и плавиковый шпаты.

Стекольный бой. Его подготовка заключается в удалении загрязнений (магнитная сепарация, сортировка, промывка) и дроблении.

Рис.6.Схема подготовки компонентов шихты

в дозировочно-смесительном цехе

Приготовление шихты – одна из важнейших технологических операций. Шихта – однородная смесь компонентов для стекловарения, которую готовят путем дозирования по заданному рецепту подготовленных сырьевых материалов и их тщательного перемешивания. От точности и тщательности подготовки исходных компонентов и их смешивания зависит качество сваренной стекломассы. Допустимые отклонения от заданного содержания компонентов в шихте устанавливаются отдельно для каждого вида стекла и обычно не превышают +0,5 – 1%. Дозирование производят порционным или роторным питателями. Смешивание осуществляют в смесителях периодического действия: тарельчатых, барабанных, а конусных бетономешалках. Влажность шихты рекомендуется поддерживать на уровне 4 – 5%. Влага благоприятно влияет на однородность шихты и позволяет избежать расслаивания и пыления. Увлажнение производят в специальных смесителях. Дополнительные возможности интенсификации процесса стекловарения дает агломерация стекольных шихт путем ее грануляции или прессования. В уплотненном материале возрастает теплопроводность, что сокращает время прогрева и компенсирует затраты на уплотнение.