Klaaskomplekside valmistamiseks kasutatavaid erinevaid aineid nimetatakse ühiselt klaasi tooraineks. Peamine tooraine on tooraine, mis lisab klaasi mitmesuguseid oksiide, moodustades klaasstruktuuri põhiosa, mis määrab klaasi põhilised füüsikalised ja keemilised omadused. Peamised toorained on kvartsliiv, päevakivi, lubjakivi, dolomiit, sooda jne. Praegu tarnitakse neid tooraineid üldiselt pulbrina. (1) Ränidioksiidi toorained Ränidioksiidi peamine tooraine on ränidioksiidliiv (tuntud ka kui kvartsliiv), mida saab vastavalt oma praegusele looduslikule olekule jagada looduslikuks ränidioksiidliivaks ja töödeldud ränidioksiidliivaks. Loodusliku ränidioksiidliiva keemiline koostis kõigub selle tekkeprotsessi keerukuse tõttu sageli suuresti, kuid selle osakeste suurusjaotus on suhteliselt ühtlane. Loodusliku ränidioksiidliiva kvaliteedi tagamiseks tuleks pöörata tähelepanu keemilise koostise, koostise kõikumise ja tulekindlate mineraalide kaalu kontrollimisele. Keemiline koostis kontrollib peamiselt Fez 03 sisaldust ning seda liigitatakse ja kasutatakse vastavalt selle kvaliteedile. Ränidioksiidliiva kvaliteediklass on loetletud tabelis 2-16.2) ränidioksiidliiva töötlemine ränidioksiidliiv on kvartskivist või liivakivist toormaagist teatud ränidioksiidirikaste toorainete töötlemise ja tootmise protsess. Kuna kvartsiidi või liivakivimaagi puhtus on üldiselt kõrgem, lisandite sisaldus on väiksem ja stabiilne, on töötlemisel saadud ränidioksiidliiva kvaliteet kõrgem ja stabiilne. Kuid alates kvartsiidist või liivakivimaagist kuni teatud terasuurusega saadaoleva ränidioksiidliivani on terasuurust raske kontrollida, seega on hind kõrge. Ränidioksiidliiva töödeldakse tavaliselt märgmeetodil teatud niiskusesisaldusega. Ränidioksiidliiv on kõige raskemini sulatatav materjal. Osakeste suurus, osakeste suurusjaotus ja osakeste kuju mõjutavad oluliselt komposiidi segamist, sulamist ja homogeniseerimist. Osakeste suuruse vähenemine on kasulik klaasi sulamisele, kuid mida peenem, seda parem. Ränidioksiidliivapulber tekib klastrite, granuleeritud lõhede ja suure hulga mikromullide tõttu, mis on põhjustatud sulamisraskustest. Samuti võib ränidioksiidliivapulbri olemasolu olla enneaegne ja selliste materjalide nagu naatriumi, kaltsiumi ja magneesiumi reaktsioon partiis tekitab primaarse sulamise tiheduse ja viskoossuse, mis kergesti põhjustab ahjumaterjali kihi hierarhias, põhjustades partiis teiste tulekindlate toorainete sattumist. Nurgelise kujuga liivaterade kuju on parem, kuna nurgakujuline pindala on suur ja voolu kokkupuutevõimalused segamise käigus ei ole transportimisel kerged. Ränidioksiidliiv tuleb kaevanduspiirkonnas kontrollida ja vastu võtta. Ränidioksiidliiva niiskusesisaldust tuleb maagi tootmisel kontrollida alla 8% ja liiva laadimisel töökojas alla 5%. Niiskuse kõikumise väärtus on 0,4%. Tabel 2-17 näitab ränidioksiidist toorainete kvaliteedinõudeid. (2) A1203 sisaldus tavalises pudeliklaasis on üldiselt 2,0% ~ 5,0%. A1203 kõrge valge sisaldusega klaaspudelid koosnevad peamiselt alumiiniumoksiidist ja alumiiniumhüdroksiidist, kuid madalamad on anumaklaasi ja värvilise klaasi kvaliteedinõuded. Päevakivi saab kasutada ka naatrium-, kaalium- või kaltsiumpäevakivina, et samal ajal kasutada päevakivi, mis asendab sooda osa NazO või K20, mis on klaasisulatussüsteemile kasulik. Päevakivi sisaldus on üldiselt aga kõrgem, Fe203 on alla 0,1%, seega saab seda kasutada ainult üldise pudeli- ja purgiklaasi jaoks, mitte aga kõrgema kvaliteediga pudeli- ja purgiklaasi jaoks. Päevakivi saab oma erineva keemilise koostise järgi jagada nelja tüüpi. kaaliumpäevakivi, naatriumpäevakivi, kaltsiumpäevakivi, baariumpäevakivi. Looduses leidub nelja päevakivi üksikuid leiukohti, millest enamik on segatud teiste mineraalidega erinevates proportsioonides. Tabelis 2-18 on loetletud päevakivi materjalide kvaliteedinõuded. (3) Na20, naatriumoksiidi tooraine, on klaasile hea räbusti. Seetõttu on Na20 sisaldus klaaspudelite ja purkide keemilises koostises tihedalt seotud klaasi sulamistingimustega, mis on praegu enamasti vahemikus 14% ~ 16%. Na20 lisandub pudeliklaasi peamiselt sooda abil. Sooda on teatud tüüpi keemiline tooraine, mille peamine komponent on NazCO3. Sooda jaguneb kristallsoodaks (Na2CO3·10H2O) ja kaltsineeritud soodaks (NazCO3). Suurem osa klaasitööstuses kasutatavast soodast on ammoniaagi-leelise meetodil valmistatud kaltsineeritud sooda ilma kristallveeta. Kaltsineeritud sooda on valge pulber, mis lahustub vees kergesti, imab õhust kergesti vett ning on vedel ja paakuv ning vajab ladustamist kuivas laos. Sooda on üks olulisemaid klaasi hinda mõjutavaid tegureid. Pudeliklaasi puhul tuleks eelistada raskeid leeliseid. Võrreldes kergete leelistega on rasketel leelistel hea lahtisus, hügroskoopsus, väiksem lenduvus ja kihistumisvõime, mis parandab segu ühtlust ja sulamiskiirust. Kuid liiga paksud soodaosakesed ei suuda materjali teiste tulekindlate materjalidega tõhusalt koostööd teha, soodustades ühtlast sulamist, põhjustades ebaühtlast segu jaotumist, mõjutades klaasi sulamise ja selitamise kvaliteeti, mistõttu on sobiv osakeste suurusvahemik 0,22–0,42 mm. Naatriumkarbonaadi pikaajalisel kasutamisel tuleks niiskusesisaldus õigeaegselt määrata. Naatriumkarbonaadi lenduvus klaasi sulatamisel on 0,5–3,2%. Kaltsineeritud sooda sisaldab sageli väikest kogust NaCl-i, kuna Cl on väga aktiivne ja tulekindlate materjalide erosioon on väga tõsine. Naatriumkarbonaadi kogus on suur ja Cl kogunemine klaasilahusesse on hiljuti tööstuse tähelepanu pälvinud. (4) Kaaliumoksiidi (K20) roll klaasis on sarnane Na20 omaga. Pudeli- ja purgiklaasi tootmisel kasutatakse väikeses koguses K20-d, et asendada väike osa Na20-st, mis võib suurendada klaasi murdumisnäitajat ning parandada toodete läiget ja läbipaistvust. Kahe leelismetalli oksiidi keemiline stabiilsus klaasis on parem kui ühe leelismetalli oksiidi oma. Nende kahe suhtes on optimaalne punkt, nähtus on segatud baasiefekt. K20 mõju klaasi soojuspaisumistegurile on suurem kui Na20-l. Seetõttu tuleks Na20 osa asendamisel K20-ga arvestada selle mõjuga klaasi soojuspaisumistegurile. K20 lisatakse pudeliklaasi tavaliselt kaaliumkarbonaadi kaltsineerimise teel. Kui kaaliumkarbonaat sulatatakse klaasis, on K20 lenduvate osakeste kadu umbes 12% selle enda massist. Kaaliumkarbonaadi kvaliteedinõuded on järgmised: K2CO3 alla 96%, Na2040,2%, KCI+K2SO4 43,5%, vees lahustumatu <0,3%, vesi -3%. Kaaliumkarbonaadi hind on kõrgem kui sooda, kuna see on pudeli- ja purgiklaasist erinõuded. Enamik pudeli- ja purgiklaasist ei kasuta kaaliumoksiidi otse saamiseks kaaliumoksiidi, vaid kasutab selle asemel päevakivi. (5) Kaltsiumoksiidi tooraine kaltsiumoksiidi (Ca0) lisamine klaasi on peamine stabilisaator, st see suurendab klaasi keemilist stabiilsust ja mehaanilist tugevust. Liiga kõrge sisaldus võib aga suurendada klaasi kristalliseerumist ja muuta klaasi kergesti hapraks. Tavalise pudeliklaasi CaO sisaldus on 7–11%, üldiselt mitte üle 12,5%. Kõrgel temperatuuril võib CaO vähendada klaasi viskoossust, soodustada sulamist ja selitamist. Klaas on küll kuum, aga temperatuuri langedes suureneb viskoossus väga kiiresti, mis raskendab vormimist. Seetõttu tuleks klaasi CaO sisalduse määramisel lisaks CaO mõjule klaasi omadustele arvestada ka klaasi vormimismeetodi ja muude teguritega. Suure CaO-sisaldusega klaas tuleks kiiresti lõõmutusahju panna, vastasel juhul puruneb toode kergesti. Naatriumkaltsiumklaasi sulatamisel on parem läheneda temperatuurile 21 Na0Ca0-ga. Klaaspurgis kasutatavad peamised toorained on lubjakivi, kaltsiit ja kriit. Lubjakivi, mis sisaldab 40,015% Fez O3, kasutatakse söögiriistade ja valgete materjalide tootmisel. Värvilise klaasi tootmisel kasutatakse lubjakivi, mis sisaldab alla 0,04% Fez O3. Lubjakivi veesisaldust tuleks kontrollida alla 1%. Kui klaasi koostis nõuab väga ranget raudoksiidi sisaldust, saab selle asendada kaltsiidiga, mis on lubjakivist palju puhtam, kuid ka palju kallim. (6) Klaaspudelite ja -purkide keemilises koostises on magneesiumoksiidi (Mgo) sisaldus üldiselt alla 2%. Kui osalist Mgo-d kasutatakse osalise CaO asendamiseks, võib see klaaskeha kõrgel temperatuuril viskoossust suurendada, klaaskeha kõvenemiskiirust aeglustada, mis pikendab selle kõvenemiskiirust, parandab klaaskeha vormiomadusi ja vähendab kristalliseerumiskalduvust. Kaltsium, magneesium ja kahevalentne leelismuldmetalli oksiid võivad parandada klaaskeha keemilist stabiilsust, takistades toote pikaajalist seismist niiskes keskkonnas. Hallitusnähtus. Üldiselt tuleks asendamise kogust kontrollida alla 3%, samas kui asendamise kogus on suurem kui 3%, mis mõjutab klaasi sulamist ja moodustumist. Varem arvati, et dolomiit ja lubjakivi sulavad peenosakeste kujul, kuid süvenevate uuringutega selle mehhanismi kohta. Klaassegu temperatuuril leiab aset dolomiidi osakeste adsorptsioon suurte ränidioksiidi osakeste ümber, takistades liiva osalemist reaktsioonis, samal ajal kui jämedamad lubjakiviosakesed silikaatreaktsiooni alguses primaarse faasi poolt niisutamata jäävad, pääseb primaarne vedelik sujuvalt läbi suurte teradega dolomiidi, lubjakivi ja ränidioksiidi liiva vaheliste tühimike, et niisutada ümbritsevat keskkonda, suurendades veelgi silikaatreaktsiooni kiirust. Hilisemas etapis soodustavad aga nende kiire lagunemise ja sulamise käigus eralduvad gaasid klaasvedeliku selitamist ja homogeniseerimist. On leitud, et kui kahe osakese suurus suureneb 2,5 mm-ni, paranevad klaasi sulamis- ja selitusomadused märkimisväärselt ning kui osakeste suurus on suurem kui 3 mm, vähenevad klaasi sulamis- ja selitusomadused oluliselt. Seetõttu tuleks dolomiidi ja lubjakivi osakeste ülempiiri teatud vahemikus kontrollida. Praegu on trendiks suuremateralise dolomiidi ja lubjakivi kasutamine. Tegelikus tootmises kasutatakse klaasi valemi arvutamisel Mgo lisamiseks dolomiiti ja ebapiisava Cao osa täiendatakse lubjakivi või kaltsiidiga. Kui klaasi koostis ei sisalda Cao-d, ei saa dolomiiti Mgo ligimeelitamiseks klaasis kasutada, Mg0 ligimeelitamiseks tuleks valida magneesiumkarbonaat. Dolomiidi kvaliteedinõuded on Mg0≥20%, Cao<32%, Fe2O3<0,15%.(7) Baariumoksiidi toorainena baariumoksiidi (Bao) kasutamine klaasi, Cao ja Mgo tootmisel on põhimõtteliselt sama, kuid baariumi ja CaO-d sisaldaval klaasil on hea läige ja tihedus on suur. Värviliste pudelite klaasi koostises on tavaliselt 0,5%–1% Bao, et parandada klaasi läiget. Bao kiirendab klaasi sulamist, selitamist ja kristalliseerumise vältimist, kuid liiga suure annuse korral on 2Ba0-1002-2BaO2 reaktsiooni tõttu klaasi selitamine keeruline ning tiigli ja tulekindlate materjalide erosioon on suurem. Looduslik baariumsulfaat (BaS04), tuntud ka kui bariit, sisaldab BaS04 suures koguses kõikumisi ja lisandite sisaldus on samuti suur, seda kasutatakse ainult madalate klaasi kvaliteedinõuete korral. Tööstuslikku BaS04 kasutatakse peamiselt fluori läbipaistmatuse korral. Klaas ja jadeklaasi imitatsioon pudeliklaasis, mistõttu klaas tekitab suhteliselt nõrga läbipaistmatuse efekti. Kuid see juhtub siis, kui seda kasutatakse liiga palju. Klaas vett. Tulekindlate materjalide, tiigli, vormimise ja toote kvaliteedi suhtes võivad tekkida mitmed kahjulikud mõjud. Pudeli- ja purgiklaasi tootmisel lisatakse baariumkarbonaati tavaliselt tööstusliku baariumkarbonaadi abil. Lisaks on baariumi sisaldavatel toorainetel teatav toksilisus, seega tuleks partiiprotsessis pöörata tähelepanu kaitsele. Tööstusliku baariumkarbonaadi kvaliteedinõuded on Bac03 97%, Fe203 40,1% ja happes lahustumatu 3%.
Postituse aeg: 14. aprill 2020