Кварцовий пісок.
Кварцовий пісок являється основним матеріалом для введення в скло SiO2. Якість кварцового піска визначається вмістом в ньому кремнезему та домішок. Кварцові піски високої якості повинні містити 99 – 99,8% кремнезему та 1 – 0,2% домішок. Звичайно в кварцовому піску міститься домішки різноманітних мінералів: магнезиту, польового шпату, каоліну, карбонатів кальцію, магнію та ін. Для безкольорового скла найбільш шкідливими домішками є сполучення заліза, які фарбують скло в зелений або жовтий колір. При температурах варіння скла стійкими є дві форми: Fe2O3 та FeO, при чому, їх вплив на колір скла різний. Fe2O3 надає склу жовтого кольору, а FeO надає синій. Інтенсивність відтінку, який надає двохвалентне залізо у 15 більше ніж трьохвалентне, а причиною появи зеленого кольору є те, що у склі одночасно можуть існувати обидві оксидні форми. В залежності від того, яка форма переважає скло набуває відповідного жовтувато зеленого, або синювато зеленого кольору Крім сполучень заліза пісок може містити наступні фарбуючи оксиди: Cr2O3 та ТІО2.
У виробництві різноманітних видів склотари дозволяється вміст оксидів заліза в піску (в%):для безкольорової склотари до 0,1 для напівбілої склотари до 0,3. Для виробництва склотари, особливо пофарбованої в зелений колір, вміст оксидів заліза не нормується та у зв’язку з цим часто використовуються піски, видобуток яких можна організувати неподалік від скляного заводу. Розміри зерен піску, та особливо кількісне відношення зерен по розмірам, дуже важливо враховувати при варінні скла. У випадку використання однорідних за розмірами зерен піску досягається рівномірне їх розчинення з утворенням гомогенного розплаву. У виробництві склотари бажано вживати такі кварцові піски, в яких вміст фракції розміром 0,2 – 0,5мм складає 85-90%. Бажано вживати дрібний, з гострокутною формою зерен, пісок тому, що в цьому разі значно підвищується швидкість розчинення завдяки збільшенню реакційної поверхні. Це в свою чергу прискорює процес варіння.
Хімічний склад піску(мас. %):
SiO2 – 98,64;
Al2O3 – 0,44;
Fe2O3 – 0,65;
в.п.п. – 0,21;
важка фракція – 0,54.
Пісок відповідає ДСТу 22551-77.
Додавання Al2O3 в певних кількостях у склад скла сприяє зниженню КТР скла, підвищує механічну та термічну витривалість, поліпшує кристалізаційні властивості. АІ2О3 вводять у склад скла за допомогою технічного оксиду алюмінію, гідрооксиду алюмінію, польових шпатів, каолінів та ін. Крім того можна застосовувати відходи гірничо-збагачувальних фабрик, полевошпатного та нефелінового концентратів. Для введення АІ2О3 також використовують пегматити.
Пегматити уявляють собою природну суміш польових шпатів та оксиду кременю. Вміст оксиду алюмінію в них може досягати 20-22%. У вигляді супутніх домішок у пегматитах зустрічаються оксиди заліза, лужноземельних металів, титану. На різницю від польових шпатів, в пегматитах оксиди заліза містяться у вигляді крупнокристалічних включень, і легше піддаються відділенню від основної породи. Al2O3 вводимо каоліном, що відповідає ДСТу 19609,0-89.
Каолін має наступний хімічний склад(мас. %):
Al2O3 – 36,7;
Fe2O3 – 0,52;
CaO – 1,18;
MgO – 0;
SiO2 – 46,35;
в.п.п. – 14,74;
волога – 0,51.
Матеріали, що утримують кальцій.
Оксид кальцію прискорює реакції силікатоутворення, сприяє полегшенню варіння та освітлення, поліпшує виробку скломаси, підвищує його хімічну стійкість.
Оксид кальцію вводять у скло за допомогою вуглекислих солей CaO –1,18, MgO -0, які містять 56% СаО та 44% СО2. на підприємствах використовують мінеральні різновиди вуглекислого кальцію. Серед них крейда, вапняк, мармур та вапняковий шпат. В цих мінералах міститься до 90-98% СаСО3,а все інше –домішки.
Оксид кальцію вводимо крейдою, хімічний склад якої відповідає ДСТу 12085-88.
Крейда Слав’янського родовища має наступний хімічний склад(мас. %):
ΣСаСО3*MgСО3 – 96,55;
СаСО3 – 95,51;
MgСО3 – 1,04;
Fe2O3 – 0,03;
волога – 0,07.
Крейда Бєлгородського родовища:
ΣСаСО3*MgСО3 – 96,65;
СаСО3 – 95,65;
MgСО3 – 1,00;
Fe2O3 – 0,02;
волога – 0,08.
Матеріали, що утримують магній.
Оксид магнію сприяє поліпшенню кристалізаційних властивостей скла, зниженню КТР, підвищенню механічної витривалості. При одночасному введенні Al2O3 та MgO поліпшується вироблення скла, підвищується його хімічна стійкість. В якості сировини для введення MgO звичайно використовують доломіт - СаСО3*MgСО3– природній подвійний карбонат кальцію та магнію. Доломіт це гірська порода, тому крім СаСО3 і MgСО3 уній містяться домішки SiO2, Al2O3, Fe2O3. в залежності від виду та концентрації домішок, доломіт може набувати жовтого, бурого або сірого кольору. Припустимий вміст оксидів заліза, при виготовленні тарного скла, складає не більше ніж 0,05%
У чистому вигляді доломіт містить 30,4% CaO, 21,9 MgO та 47,7% СO2. Природні доломіти завжди містять домішки піску, глинозему і заліза. Тому постійність складу та мінімальний вміст шкідливих домішок має дуже важливе значення при виготовленні безбарвної тари. У якості матеріалів за допомогою яких можна ввести MgO іноді використовують ( за умови постійності хімічного складу ) магнезит MgСО3, доломітизований вапняк та ін. MgO вводимо доломітом ДСТу23673,0-79.
Доломіт Докучаєвський(мас. %).
CaO – 34,69;
MgO – 13,64;
Al2O3 – 0,51;
Fe2O3 – 0.24;
SiO2 – 4,4.
Доломіт Новотроїцький
CaO – 37,82;
MgO – 14,75;
Al2O3 – 0,58;
Fe2O3 – 0.11;
SiO2 – 2,14.
Матеріали, що містять натрій.
Основними матеріалами для введення у скло оксиду натрію є сода та сульфат. У виготовленні скла в якості основного сировинного матеріалу, що містить луги, використовують кальциновану соду, яка містить 58,5 Na2O та 41,5 СO2. температура плавлення соди 8510С. технічна сода для виготовлення скла повинна утримувати не менш ніж 95% Na2СO3 і не більш ніж 1% Na2СІ. Сульфат натрію використовують, як замісник соди тому, що він менш дефіцитний і більш дешевий. При варінні скла сульфат важко і повільно розкладається. Сульфат, що не розклався, неповністю засвоюється скломасою, і за рахунок того, що він має меншу щільність, випливає на поверхню, утворюючи луг. Для того, щоб полегшити розкладення сульфату і попередити появу лугу, в шихту вводять відновлювач (вуглець) у вигляді вугілля, коксу, антрациту, деревинного вугілля та ін.
Na2O вводять за допомогою сульфату в кількостях, які залежать від призначення та способу виготовлення склотари. Таким чином, при виготовленні забарвлених пляшок за допомогою сульфату вводиться 30% Na2O, і виготовленні напівбілих пляшок – 25% Na2O, у виробництві безбарвних пляшок – 5% Na2O.
Оксид натрію частково можна ввести за допомогою гірничих порід, які використовуються для введення інших основних оксидів, що утворюють скло, наприклад Al2O3 (нефеліни, трахіти, польові шпати, та ін.).
Оксиди лужних металів вводимо за допомогою соди ДСТу 5100-85 та частково сульфату.
Сода має наступний хімічний склад(мас. %):
Na2СO3>99,2 (після прожарення);
СІ-<0.5;
в.п.п.<0,8.
Сульфат натрію ОАО „Волжский орхиндоз”
ТУ-21-249-0020416892.
Na2SO4 – 99,4%.
Сульфат натрію ВАТ ”Черкаське хімволокно”
ТУУ 6-13697008 006-95.
Na2SO4 – 99,6%.
Раніше існувала думка, що для поліпшення процесу варіння та підвищення якості скла необхідним є введення у шихту певної кількості склобою, але це уявлення не знайшло достатнього практичного підтвердження. Тому тепер кількість бою, що вводиться у шихту, визначається лише кількістю відходів. Разом з цим, введення склобою більше ніж 40% звареної скломаси, є недоцільним, тому, що змінюються деякі властивості скла, пов’язані з його тепловим минулим. Склобій повинен точно відповідати заданому хімічному складу скла, не повинен містити забруднюючи домішки. Розмір кусків склобою повинен бути не більше 80-100 мм [3].
Кожен вид сировини повинен зберігатися в умовах, котрі виключають його забруднення або змішування різних матеріалів. Склади сировинних матеріалів і складальні цехи розташовуються в одній будівлі, яка складається з трьох приміщень: складу матеріалів, що перевозяться в тарі; складу матеріалів, що перевозяться навалом; складального цеху з відділеннями, підготовки компонентів і приготування шихти.
Склад матеріалів, що підвозяться навалом, обладнаний грейферним краном та залізничною колією. Сировину розвантажують за допомогою механічних завантажувачів у траншею складу.
Склад розділений підпірними стінами на відсіки по числу сировинних матеріалів. Грейферними кранами матеріали переміщуються з траншеї у відсік складу або безпосередньо у відповідний приймальний бункер.
Склад матеріалів, що поставляються у тарі є продовженням складу матеріалів, що поставляються навалом. Підлога складу розташована на рівні залізничних рейок, що введена у приміщення складу. Мішки розвантажуються і укладуться в штабелі за допомогою механічного навантажувача. Висота укладання мішків дорівнює 5 м. Площа складу розрахована на місячний запас кожного виду сировини, крім піску (14 діб), сировини [4].