কাচের বোতল ও জারের প্রধান উপাদান-অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইড সরবরাহকারী

কাচ যৌগ প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত বিভিন্ন পদার্থকে সম্মিলিতভাবে কাচের কাঁচামাল বলা হয়। প্রধান কাঁচামাল বলতে সেই কাঁচামালকে বোঝায় যা কাচের মধ্যে বিভিন্ন অক্সাইড যোগ করে কাচের কাঠামোর মূল অংশ তৈরি করে, যা কাচের মৌলিক ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। প্রধান কাঁচামালগুলো হলো কোয়ার্টজ বালি, ফেল্ডস্পার, চুনাপাথর, ডলোমাইট, সোডা অ্যাশ ইত্যাদি। বর্তমানে এই কাঁচামালগুলো সাধারণত গুঁড়ো আকারে সরবরাহ করা হয়। (1) সিলিকার কাঁচামাল সিলিকার প্রধান কাঁচামাল হলো সিলিকা বালি (কোয়ার্টজ বালি নামেও পরিচিত), যাকে প্রকৃতিতে এর বিদ্যমান অবস্থা অনুসারে প্রাকৃতিক সিলিকা বালি এবং প্রক্রিয়াজাত সিলিকা বালিতে ভাগ করা যায়। এর গঠন প্রক্রিয়ার জটিলতার কারণে, প্রাকৃতিক সিলিকা বালির রাসায়নিক গঠনে প্রায়শই ব্যাপক তারতম্য দেখা যায়, তবে এর কণার আকার বন্টন তুলনামূলকভাবে সুষম। প্রাকৃতিক সিলিকা বালির গুণমানের জন্য, এর রাসায়নিক গঠন, গঠনের তারতম্য এবং খনিজ পদার্থের অবাধ্য ওজন নিয়ন্ত্রণের দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত। রাসায়নিক গঠন মূলত সিলিকা বালির উপাদান নিয়ন্ত্রণ করে এবং এর গুণমান অনুসারে একে শ্রেণীবদ্ধ ও ব্যবহার করা হয়। সিলিকা বালির গুণমানের শ্রেণীবিন্যাস সারণি ২-১৬-এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। ২) সিলিকা বালির প্রক্রিয়াকরণ: সিলিকা বালির প্রক্রিয়াকরণ হলো কোয়ার্টজ শিলা বা বেলেপাথরের কাঁচামাল থেকে একটি নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সিলিকাময় কাঁচামাল উৎপাদন করা। যেহেতু কোয়ার্টজাইট বা বেলেপাথরের আকরিকের বিশুদ্ধতা সাধারণত বেশি, অশুদ্ধির পরিমাণ কম এবং স্থিতিশীল, তাই প্রক্রিয়াজাতকরণের মাধ্যমে উৎপাদিত সিলিকা বালির গ্রেড উচ্চ এবং স্থিতিশীল হয়। তবে, কোয়ার্টজাইট বা বেলেপাথরের আকরিক থেকে একটি নির্দিষ্ট দানার আকারের সিলিকা বালি পাওয়া গেলেও, এর দানার আকার নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, তাই এর খরচ বেশি। সিলিকা বালি সাধারণত একটি নির্দিষ্ট আর্দ্রতা সহ ভেজা পদ্ধতিতে প্রক্রিয়াজাত করা হয়। সিলিকা বালি গলানো সবচেয়ে কঠিন পদার্থ। কণার আকার, কণার আকারের বন্টন এবং কণার আকৃতি মিশ্রণ, গলন এবং যৌগের সমসত্ত্বকরণের উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। কণার আকার হ্রাস কাচ গলানোর জন্য উপকারী, তবে যত সূক্ষ্ম হবে তত ভালো। গুচ্ছবদ্ধতার কারণে সিলিকা বালির গুঁড়ো তৈরি হতে পারে। গলানোর অসুবিধার কারণে দানাদার ফাঁকে প্রচুর পরিমাণে ক্ষুদ্র বুদবুদ তৈরি হয়, একই সাথে সিলিকা বালির গুঁড়োর উপস্থিতি সোডিয়াম, ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়ামের মতো উপাদানের সাথে বিক্রিয়া করে প্রাথমিক গলিত পদার্থের ঘনত্ব ও সান্দ্রতা বাড়িয়ে দেয়, যা চুল্লির উপাদানের স্তরকে সহজে স্তরে স্তরে সাজিয়ে ফেলে এবং ব্যাচের অন্যান্য রিফ্র্যাক্টরি কাঁচামালের ক্ষতি করে। বালির কণার আকৃতি কৌণিক হলে ভালো হয়, কারণ কৌণিক আকৃতির পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল বেশি থাকে এবং ফ্লাক্সের সংস্পর্শের সুযোগ বেশি থাকে, ফলে মিশ্রণ ও পরিবহনের সময় স্তর তৈরি হওয়ার সম্ভাবনা কম থাকে। খনি এলাকায় সিলিকা বালি অবশ্যই পরীক্ষা করে গ্রহণযোগ্য হতে হবে। আকরিক উত্তোলনের সময় সিলিকা বালির আর্দ্রতার পরিমাণ ৮%-এর নিচে এবং ওয়ার্কশপে বালি লোড করার সময় ৫%-এর নিচে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। আর্দ্রতার তারতম্যের মান ০.৪%। সারণি ২-১৭ সিলিকাময় কাঁচামালের গুণগত প্রয়োজনীয়তা দেখায়। (২) সাধারণ বোতলের কাচে A12O3-এর পরিমাণ সাধারণত ২.০% ~ ৫.০% থাকে। উচ্চ সাদা উপাদানযুক্ত কাচের বোতলের A12O3 প্রধানত অ্যালুমিনা এবং অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্বারা গঠিত, তবে কন্টেইনার কাচ এবং রঙিন কাচের জন্য গুণগত প্রয়োজনীয়তা কম। একই সময়ে, সোডিয়াম ফেল্ডস্পার, পটাশিয়াম ফেল্ডস্পার বা ক্যালসিয়াম ফেল্ডস্পার ব্যবহার করে চমৎকার A12O3 তৈরি করা যেতে পারে। ফেল্ডস্পার Na₂O বা K₂O-এর অংশ সোডা অ্যাশের কিছু অংশ প্রতিস্থাপন করতে পারে, যা কাচ গলানোর সিস্টেমের জন্য সুবিধাজনক। তবে, সাধারণ ফেল্ডস্পারে লোহার পরিমাণ বেশি থাকে, Fe₂O3-এর পরিমাণ ০.১%-এর কম খুব কম থাকে, তাই এটি শুধুমাত্র সাধারণ বোতল এবং ক্যানের কাচের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এবং উচ্চ গ্রেডের বোতল এবং ক্যানের কাচের জন্য ব্যবহার করা যায় না। ফেল্ডস্পার অনুযায়ী এর বিভিন্ন রাসায়নিক গঠনকে চার প্রকারে ভাগ করা যায়: পটাশিয়াম ফেল্ডস্পার, সোডিয়াম ফেল্ডস্পার, ক্যালসিয়াম ফেল্ডস্পার এবং বেরিয়াম ফেল্ডস্পার। প্রকৃতিতে, এই চারটি ফেল্ডস্পারের খুব কম স্বতন্ত্র সঞ্চয় দেখা যায়, যার বেশিরভাগই অন্যান্য খনিজের সাথে বিভিন্ন অনুপাতে মিশ্রিত থাকে। সারণি ২-১৮ ফেল্ডস্পার উপকরণের জন্য গুণমানের প্রয়োজনীয়তা তালিকাভুক্ত করে। (3) Na2O, সোডিয়াম অক্সাইডের কাঁচামাল, কাচের জন্য একটি ভাল ফ্লাক্স। অতএব, কাচের বোতল এবং ক্যানের রাসায়নিক গঠনে Na2O এর পরিমাণ কাচ গলানোর অবস্থার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, যা বর্তমানে বেশিরভাগ ক্ষেত্রে 14% ~ 16% এর মধ্যে থাকে। বোতলের কাচে Na2O প্রধানত সোডা অ্যাশ থেকে আসে। সোডা অ্যাশ এক ধরণের রাসায়নিক কাঁচামাল, এর প্রধান উপাদান হল Na2CO3। সোডা অ্যাশকে ক্রিস্টাল সোডা (Na2CO3·10H2O) এবং ক্যালসাইন্ড সোডা (Na2CO3) এ ভাগ করা হয়। কাচ শিল্পে ব্যবহৃত বেশিরভাগ সোডা অ্যাশ হলো অ্যামোনিয়া অ্যালকালি পদ্ধতিতে তৈরি, কেলাস জলবিহীন ক্যালসাইন্ড সোডা। ক্যালসাইন্ড সোডা অ্যাশ একটি সাদা গুঁড়া, যা জলে সহজে দ্রবণীয়, বাতাসের জলীয় বাষ্প সহজে শোষণ করে এবং জমাট বাঁধে, তাই এটিকে শুষ্ক গুদামে সংরক্ষণ করা প্রয়োজন। কাচের খরচকে প্রভাবিত করে এমন অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হলো সোডা অ্যাশ। বোতলের কাচের জন্য ভারী অ্যালকালি ব্যবহার করা উচিত। হালকা অ্যালকালির তুলনায়, ভারী অ্যালকালির ভালো শিথিলতা, জল শোষণ ক্ষমতা এবং কম উড়ে যাওয়া ও স্তর তৈরির প্রবণতা রয়েছে, যা মিশ্রণের সমরূপতা এবং গলনের গতি উন্নত করতে পারে। কিন্তু খুব মোটা সোডা অ্যাশের কণা অন্যান্য রিফ্র্যাক্টরি উপাদানের সাথে কার্যকরভাবে সহযোগিতা করে সমানভাবে গলন প্রভাবে সাহায্য করতে পারে না, যার ফলে উপাদানের মিশ্রণ অসম হয় এবং এটি কাচের গলন ও স্বচ্ছতার গুণমানকে প্রভাবিত করে। তাই, উপযুক্ত কণার আকার ০.২২ ~ ০.৪২ মিমি হওয়া উচিত। দীর্ঘদিন ধরে সোডা অ্যাশ সংরক্ষণ করা হলে, এতে প্রায়শই 5% ~ 8% জল থাকে, ব্যবহারের সময় আর্দ্রতা সময়মতো নির্ধারণ করা উচিত। কাচ গলানোর সময় সোডা অ্যাশের বাষ্পীভবন 0.5% ~ 3.2% হয়। ক্যালসাইন্ড সোডা অ্যাশে প্রায়শই অল্প পরিমাণে NaCl থাকে, কারণ Cl খুব সক্রিয়, এটি রিফ্র্যাক্টরির ক্ষয়কে খুব গুরুতর করে তোলে। সোডা অ্যাশের পরিমাণ বেশি হলে, কাচের দ্রবণে Cl জমা হওয়ার বিষয়টি সম্প্রতি শিল্পের দৃষ্টি আকর্ষণ করেছে। (4) কাচে পটাশিয়াম অক্সাইড (K2O) এর ভূমিকা Na2O এর অনুরূপ। বোতল ও ক্যানের কাচ উৎপাদনে, Na20-এর একটি ক্ষুদ্র অংশ প্রতিস্থাপন করতে অল্প পরিমাণে K20 ব্যবহার করা হয়, যা কাচের প্রতিসরাঙ্ক বৃদ্ধি করে এবং পণ্যের ঔজ্জ্বল্য ও স্বচ্ছতা উন্নত করে। কাচের ক্ষেত্রে দুটি ক্ষারীয় অক্সাইডের রাসায়নিক স্থিতিশীলতা একটিমাত্র ক্ষারীয় অক্সাইডের চেয়ে ভালো। এই দুটির অনুপাতে একটি সর্বোত্তম বিন্দু রয়েছে, যা মিশ্র ক্ষারীয় প্রভাব নামে পরিচিত। কাচের তাপীয় প্রসারণ সহগের উপর K20-এর প্রভাব Na20-এর চেয়ে বেশি। অতএব, Na20-এর একটি অংশ K20 দ্বারা প্রতিস্থাপন করার সময়, কাচের তাপীয় প্রসারণ সহগের উপর এর প্রভাব বিবেচনা করা উচিত। বোতলের কাচে K20 সাধারণত পটাশিয়াম কার্বনেটকে ক্যালসাইনিং করে যোগ করা হয়। যখন পটাশিয়াম কার্বনেট গ্লাসে গলানো হয়, তখন K2O-এর উদ্বায়ী ক্ষতি তার নিজের ভরের প্রায় 12% হয়। পটাশিয়াম কার্বনেটের জন্য গুণগত প্রয়োজনীয়তাগুলি হল: K2CO3 96% এর কম, Na2O4 0.2%, KCI+K2SO4 43.5%, জলে অদ্রবণীয় < 0.3%, জলে -3%। পটাশের দাম সোডা অ্যাশের চেয়ে বেশি, কারণ বিশেষ প্রয়োজনীয়তাযুক্ত বোতল এবং ক্যানের গ্লাস ছাড়া, বেশিরভাগ বোতল এবং ক্যানের গ্লাসে পটাশ ব্যবহার না করে সরাসরি পটাশিয়াম অক্সাইড নেওয়া হয়, পরিবর্তে ফেল্ডস্পার সহ পটাশিয়াম অক্সাইড নেওয়া হয়। (5) ক্যালসিয়াম অক্সাইড কাঁচামালের সংযোজন গ্লাসে ক্যালসিয়াম অক্সাইড (CaO) এর প্রধান ভূমিকা হল স্টেবিলাইজার, অর্থাৎ, গ্লাসের রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং যান্ত্রিক শক্তি বৃদ্ধি করা, কিন্তু যখন এর পরিমাণ খুব বেশি হয়, তখন এটি গ্লাসের স্ফটিকীকরণের প্রবণতা বাড়িয়ে তুলতে পারে এবং গ্লাসকে সহজে ভঙ্গুর করে তুলতে পারে। সাধারণ বোতলের গ্লাসে CaO-এর পরিমাণ 7% ~ 11%, সাধারণত 12.5% ​​এর বেশি নয়। উচ্চ তাপমাত্রায় CaO সান্দ্রতা কমাতে পারে। কাচের গলন এবং স্বচ্ছতা ত্বরান্বিত করে, কিন্তু তাপমাত্রা কমে গেলে সান্দ্রতা খুব দ্রুত বেড়ে যায়, যা ছাঁচ তৈরি করা কঠিন করে তোলে। তাই, কাচে CaO-এর পরিমাণ নির্ধারণের ক্ষেত্রে, কাচের বৈশিষ্ট্যের উপর CaO-এর প্রভাব বিবেচনা করার পাশাপাশি কাচ ছাঁচ তৈরির পদ্ধতি এবং অন্যান্য বিষয়ও বিবেচনা করা উচিত। উচ্চ CaO যুক্ত কাচ দ্রুত অ্যানিলিং চুল্লিতে প্রবেশ করানো উচিত, অন্যথায় পণ্যটি ফেটে যাওয়ার সম্ভাবনা থাকে। সোডিয়াম-ক্যালসিয়াম কাচ গলানোর সময়, Na0Ca0-এর সাথে প্রায় ২১ অনুপাতে আনা ভালো। জারের কাচ তৈরিতে ব্যবহৃত প্রধান কাঁচামাল হলো চুনাপাথর, ক্যালসাইট এবং খড়ি। ৪০.০১৫% Fez O3 যুক্ত চুনাপাথর বাসনপত্র এবং সাদা সামগ্রী উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। ০.০৪%-এর কম Fez O3 যুক্ত চুনাপাথর রঙিন কাচ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। চুনাপাথরের জলীয় অংশ 1% এর কম নিয়ন্ত্রণ করা উচিত। যখন কাচের উপাদানে আয়রন অক্সাইডের পরিমাণ খুব কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করার প্রয়োজন হয়, তখন এটিকে ক্যালসাইট দিয়ে প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে, যা চুনাপাথরের চেয়ে অনেক বেশি বিশুদ্ধ, তবে অনেক বেশি ব্যয়বহুলও। (6) কাচের বোতল এবং ক্যানের রাসায়নিক উপাদানে ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডের (Mgo) পরিমাণ সাধারণত 2% এর কম থাকে। আংশিক Cao এর পরিবর্তে আংশিক Mgo ব্যবহার করলে, উচ্চ তাপমাত্রায় কাচীয় তরলের সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায়, কাচের কঠিন হওয়ার গতি ধীর হয়ে যায়, ফলে এর স্থায়িত্ব দীর্ঘ হয়, কাচের গঠন বৈশিষ্ট্য উন্নত হয় এবং এর স্ফটিকীকরণের প্রবণতা হ্রাস পায়, ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম এবং ২ যোজ্যতার ক্ষারীয় মৃত্তিকা ধাতব অক্সাইড কাচের রাসায়নিক স্থিতিশীলতা উন্নত করতে পারে, দীর্ঘ সময় ধরে আর্দ্র পরিবেশে পণ্যকে ছত্রাক পড়া থেকে রক্ষা করে। সাধারণত, প্রতিস্থাপনের পরিমাণ 3% এর নিচে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত, অন্যদিকে প্রতিস্থাপনের পরিমাণ 3% এর বেশি হলে, এটি কাচের গলন এবং গঠনকে প্রভাবিত করবে। আগে মনে করা হতো যে ডলোমাইট এবং চুনাপাথর সূক্ষ্ম কণার হওয়ায় গলে যায়, কিন্তু উচ্চ তাপমাত্রায় কাচ তৈরির প্রক্রিয়ার কার্যপ্রণালী নিয়ে গভীরতর গবেষণায় দেখা যায় যে, বহিরাগত ডলোমাইট কণা বড় সিলিকা কণার চারপাশে শোষিত হয়ে বালিকে বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করতে বাধা দেয়। অন্যদিকে, সিলিকেট বিক্রিয়ার শুরুতে অপেক্ষাকৃত বড় চুনাপাথরের কণাগুলো প্রাথমিক দশা দ্বারা সিক্ত না হওয়ায়, প্রাথমিক তরলটি বড় দানার ডলোমাইট, চুনাপাথর ও সিলিকা বালির মধ্যবর্তী ফাঁক দিয়ে মসৃণভাবে প্রবেশ করে চারপাশের কণাগুলোকে সিক্ত করতে পারে, যা সিলিকেট বিক্রিয়ার হার আরও বাড়িয়ে দেয়। তবে, পরবর্তী পর্যায়ে, এদের দ্রুত বিয়োজন ও গলনের ফলে নির্গত গ্যাস কাচের তরলকে স্বচ্ছ ও সমসত্ত্ব করতে সহায়ক হয়। দেখা গেছে যে, যখন উভয়ের কণার আকার ২.৫ মিমি পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন কাচের গলন এবং স্বচ্ছতার বৈশিষ্ট্য উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়, এবং যখন কণার আকার ৩ মিমি-এর বেশি হয়, তখন কাচের গলন এবং স্বচ্ছতার বৈশিষ্ট্য উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। অতএব, ডলোমাইট এবং চুনাপাথরের কণার ঊর্ধ্বসীমা একটি নির্দিষ্ট পরিসরের মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত। বর্তমানে, বড় দানার ডলোমাইট ও চুনাপাথরের ব্যবহার একটি প্রচলিত ধারা। প্রকৃত উৎপাদনে, কাচের ফর্মুলা গণনা করার সময়, MgO যোগ করার জন্য ডলোমাইট ব্যবহার করা হয় এবং CaO-এর অপর্যাপ্ত অংশ চুনাপাথর বা ক্যালসাইট দিয়ে পূরণ করা হয়। যদি কাচের উপাদানে CaO না থাকে, তবে কাচের মধ্যে MgO আকর্ষণ করার জন্য ডলোমাইট ব্যবহার করা যাবে না, সেক্ষেত্রে MgO আকর্ষণের জন্য ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেট বেছে নেওয়া উচিত। ডলোমাইটের জন্য গুণগত প্রয়োজনীয়তা হল Mg0≥20%, Cao < 32%, Fe2O3 < 0.15%।(7) বেরিয়াম অক্সাইড কাঁচামালের পরিচিতি বেরিয়াম অক্সাইড (BaO) কাঁচের ক্ষেত্রে Cao এবং MgO এর সাথে মূলত একই ভূমিকা পালন করে, কিন্তু বেরিয়াম এবং Cao যুক্ত কাঁচের ঔজ্জ্বল্য ভালো এবং ঘনত্ব বেশি হয়, সাধারণত রঙিন বোতলের কাঁচের উপাদানে 0.5% ~ 1% BaO যোগ করা হয় কাঁচের ঔজ্জ্বল্য বাড়ানোর জন্য। BaO কাঁচের গলন, স্বচ্ছতা ত্বরান্বিত করতে এবং স্ফটিকীকরণ প্রতিরোধ করতে পারে, কিন্তু যখন এর মাত্রা খুব বেশি হয়, তখন 2Ba0 1002 2Ba02 বিক্রিয়ার কারণে কাঁচের স্বচ্ছতা কঠিন হয়ে পড়ে এবং ক্রুসিবল এবং রিফ্র্যাক্টরি উপকরণগুলির ক্ষয় বেশি হয়। প্রাকৃতিক বেরিয়াম সালফেট (BaS04) ব্যারিট নামে পরিচিত, BaS04-এ প্রচুর পরিমাণে ফ্লাকচুয়েশন থাকে এবং অশুদ্ধির পরিমাণও বেশি, শুধুমাত্র কাঁচের গুণগত প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য ব্যবহৃত হয় না। শিল্পজাত BaSO4 প্রধানত বোতলের কাচ এবং নকল জেড কাচে ব্যবহৃত হয়, যা কাচকে তুলনামূলকভাবে দুর্বল অস্বচ্ছতা প্রদান করে। কিন্তু এর অতিরিক্ত ব্যবহারে কাচের জলীয় অংশ, রিফ্র্যাক্টরি উপাদান, ক্রুসিবল, ছাঁচ এবং পণ্যের গুণমানের উপর একাধিক প্রতিকূল প্রভাব পড়ে। বোতল এবং ক্যানের কাচ উৎপাদনে, BaSO4 সাধারণত শিল্পজাত বেরিয়াম কার্বনেট দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। এছাড়াও, বেরিয়ামযুক্ত কাঁচামালের একটি নির্দিষ্ট বিষাক্ততা রয়েছে, তাই ব্যাচিং অপারেশনের সময় সুরক্ষার দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত। শিল্পজাত বেরিয়াম কার্বনেটের জন্য প্রয়োজনীয় গুণগত মান হলো BCO3 ৯৭%, Fe2O3 ৪০.১% এবং অ্যাসিডে অদ্রবণীয় ৩%।