De verschillende stoffen die worden gebruikt voor de bereiding van glascomplexen worden gezamenlijk glasgrondstoffen genoemd. De belangrijkste grondstof verwijst naar de grondstof die verschillende oxiden in het glas introduceert om de hoofdstructuur van het glas te vormen, die de fundamentele fysische en chemische eigenschappen van het glas bepaalt. De belangrijkste grondstoffen zijn kwartszand, veldspaat, kalksteen, dolomiet, natriumcarbonaat, enzovoort. Deze grondstoffen worden momenteel over het algemeen in poedervorm geleverd. (1) Silica-grondstoffen: de belangrijkste silica-grondstof is silicazand (ook bekend als kwartszand), dat kan worden onderverdeeld in natuurlijk silicazand en bewerkt silicazand, afhankelijk van de toestand waarin het in de natuur voorkomt. Vanwege de complexiteit van het vormingsproces fluctueert de chemische samenstelling van natuurlijk silicazand vaak sterk, maar de deeltjesgrootteverdeling is relatief uniform. Voor de kwaliteit van natuurlijk silicazand moet aandacht worden besteed aan de controle van de chemische samenstelling, de fluctuatie van de samenstelling en het gehalte aan vuurvaste mineralen. De chemische samenstelling bepaalt voornamelijk het gehalte aan Fez 03, en het wordt gesorteerd en gebruikt op basis van de kwaliteit. De kwaliteitsclassificatie van silicazand is weergegeven in tabel 2-16. 2) Verwerking van silicazand: Bij de verwerking van silicazand wordt kwartsgesteente of zandsteenerts op een bepaalde manier verwerkt tot silicahoudende grondstoffen. Omdat de zuiverheid van kwartsiet- of zandsteenerts over het algemeen hoger is, het gehalte aan onzuiverheden lager en stabieler is, is de kwaliteit van het geproduceerde silicazand hoger en stabieler. Het is echter moeilijk om de korrelgrootte van kwartsiet- of zandsteenerts naar silicazand met een bepaalde korrelgrootte te beheersen, waardoor de kosten hoog zijn. Silicazand wordt over het algemeen verwerkt met een natte methode, waarbij een bepaald vochtgehalte wordt aangehouden. Silicazand is een van de moeilijkst te smelten materialen. Deeltjesgrootte, deeltjesgrootteverdeling en deeltjesvorm hebben een belangrijke invloed op het mengen, smelten en homogeniseren van het composiet. Een kleinere deeltjesgrootte is gunstig voor het smelten van glas, maar hoe fijner, hoe beter. Silicazandpoeder zal klonteren en er zullen korrelopeningen ontstaan. Door de moeilijkheidsgraad van het smelten kunnen er grote hoeveelheden microbellen ontstaan. Tegelijkertijd kan de aanwezigheid van silicazandpoeder leiden tot een voortijdige reactie van materialen zoals natrium, calcium en magnesium, waardoor de primaire smeltdichtheid en viscositeit toenemen. Dit kan gemakkelijk leiden tot gelaagde afzettingen in de oven, wat ook andere vuurvaste grondstoffen in de batch kan beïnvloeden. De voorkeur gaat uit naar hoekige zandkorrels, omdat deze een groot oppervlak hebben en daardoor betere contactmogelijkheden met het smeltmiddel bieden. Hierdoor is de kans op gelaagdheid tijdens het mengen en transport kleiner. Het silicazand moet worden gecontroleerd en goedgekeurd in het mijnbouwgebied. Het vochtgehalte van het silicazand moet onder de 8% blijven bij de winning van het erts en onder de 5% bij het laden in de werkplaats. De waarde van de vochtfluctuatie is 0,4%. Tabel 2-17 toont de kwaliteitseisen van siliciumhoudende grondstoffen. (2) Het gehalte aan Al2O3 in gewoon flessenglas is over het algemeen 2,0% ~ 5,0%. Hoogwaardig wit flessenglas van A12O3 bestaat voornamelijk uit aluminiumoxide en aluminiumhydroxide, maar voor lagere kwaliteitseisen voor containerglas en gekleurd glas kan men er ook voor kiezen om natriumveldspaat, kaliumveldspaat of calciumveldspaat te gebruiken in combinatie met het spectaculaire A12O3-veldspaat. De hoeveelheid Na2O3 of K2O3 kan een deel van de soda vervangen, wat gunstig is voor het glasproductieproces. Het ijzergehalte in algemeen veldspaat is echter hoger; Fe2O3 is minder dan 0,1%, waardoor het alleen geschikt is voor gewoon flessen- en blikglas en niet voor flessen- en blikglas van hogere kwaliteit. Veldspaat is afhankelijk van zijn verschillende eigenschappen. De chemische samenstelling kan worden onderverdeeld in vier soorten: kaliumveldspaat, natriumveldspaat, calciumveldspaat en bariumveldspaat. In de natuur komen slechts weinig afzonderlijke afzettingen van deze vier veldspaten voor; de meeste zijn gemengd met andere mineralen in verschillende verhoudingen. Tabel 2-18 geeft de kwaliteitseisen voor veldspaatmaterialen weer. (3) Na2O, de grondstof voor natriumoxide, is een goede vloeimiddel voor glas. Daarom is het gehalte aan Na2O in de chemische samenstelling van glazen flessen en blikken nauw verbonden met de smeltomstandigheden van het glas, dat momenteel meestal tussen de 14% en 16% ligt. Na2O in flessenglas wordt voornamelijk geïntroduceerd door soda. Soda is een chemische grondstof, waarvan het hoofdbestanddeel Na2CO3 is. Soda wordt onderverdeeld in kristallijne soda (Na2CO3·10H2O) en gecalcineerde soda (Na2CO3). Het meeste soda dat in de glasindustrie wordt gebruikt, is gecalcineerd soda zonder kristalwater, gemaakt met de ammoniakalische methode. Gecalcineerd soda is een wit poeder dat gemakkelijk in water oplosbaar is, gemakkelijk water uit de lucht absorbeert en liquefactie en klontervorming vertoont. Het moet daarom in een droge opslagruimte worden bewaard. Soda is een van de belangrijkste factoren die de kosten van glas beïnvloeden. Voor flessenglas heeft een zware alkali de voorkeur. In vergelijking met een lichte alkali heeft een zware alkali een betere losheid, hygroscopiciteit en minder neiging tot zweven en gelaagdheid, wat de uniformiteit en smeltsnelheid van het mengsel kan verbeteren. Te grote sodadeeltjes kunnen echter niet effectief samenwerken met andere vuurvaste materialen in het materiaal om een gelijkmatig smeltproces te bevorderen, wat resulteert in een ongelijkmatige menging van de materialen zelf en de kwaliteit van het smelten en de helderheid van het glas beïnvloedt. Daarom is een geschikte deeltjesgrootte van 0,22 tot 0,42 mm aan te raden. Na lange tijd bevat soda vaak 5% tot 8% water; bij gebruik moet het vochtgehalte tijdig worden bepaald. De vervluchtiging van soda tijdens het smelten van glas bedraagt 0,5% tot 3,2%. Gecalcineerde soda bevat vaak een kleine hoeveelheid NaCl, omdat Cl zeer reactief is en de erosie van vuurvast materiaal zeer ernstig is. De grote hoeveelheid soda en de ophoping van Cl in de glasoplossing hebben de laatste tijd de aandacht van de industrie getrokken. (4) De rol van kaliumoxide (K2O) in glas is vergelijkbaar met die van Na2O. Bij de productie van flessen- en blikglas wordt een kleine hoeveelheid K2O gebruikt ter vervanging van een klein deel Na2O. Dit verhoogt de brekingsindex van het glas en verbetert de glans en lichtdoorlatendheid van de producten. De chemische stabiliteit van twee alkali-oxiden in glas is beter dan die van een enkel alkali-oxide. Er is een optimale verhouding tussen de twee, wat het gemengde-base-effect wordt genoemd. De invloed van K2O op de thermische uitzettingscoëfficiënt van glas is groter dan die van Na2O. Daarom moet bij de vervanging van een deel van Na2O door K2O rekening worden gehouden met de invloed op de thermische uitzettingscoëfficiënt van het glas. K2O in flessenglas wordt over het algemeen geïntroduceerd door het calcineren van kaliumcarbonaat. Wanneer kaliumcarbonaat in glas wordt gesmolten, bedraagt het vervluchtigingsverlies van K2O ongeveer 12% van zijn eigen massa. De kwaliteitseisen voor kaliumcarbonaat zijn: K2CO3 minder dan 96%, Na2O 40,2%, KCl + K2SO4 43,5%, wateronoplosbaar < 0,3%, water -3%. De prijs van kaliumcarbonaat is hoger dan die van natriumcarbonaat. Daarom wordt, afgezien van de speciale eisen voor flessen- en blikglas, bij de meeste flessen- en blikglas geen kaliumcarbonaat gebruikt om direct kaliumoxide te winnen, maar wordt kaliumoxide in plaats daarvan met veldspaat gewonnen. (5) Introductie van calciumoxide als grondstof: calciumoxide (CaO) in glas heeft als belangrijkste functie de stabilisator te zijn, dat wil zeggen dat het de chemische stabiliteit en mechanische sterkte van het glas verhoogt. Een te hoog gehalte kan echter de neiging tot kristallisatie van het glas vergroten en het glas broos maken. Het CaO-gehalte in gewoon flessenglas ligt tussen de 7% en 11%, over het algemeen niet hoger dan 12,5%. Temperatuur kan de viscositeit van het glas verlagen en het smelten en helder worden, maar bij een temperatuurdaling neemt de viscositeit zeer snel toe, waardoor het vormen moeilijk wordt. Daarom moet, naast de invloed van CaO op de eigenschappen van het glas, ook rekening worden gehouden met de glasvormingsmethode en andere factoren. Glas met een hoog CaO-gehalte moet snel in de gloeioven worden geplaatst, anders kan het product gemakkelijk barsten. Bij het smelten van natrium-calciumglas is het beter om een NaOCaO-gehalte van ongeveer 21 aan te houden. De belangrijkste grondstoffen voor potglas zijn kalksteen, calciet en krijt. Kalksteen met een Fez-O3-gehalte van 40,015% wordt gebruikt voor de productie van gebruiksvoorwerpen en wit glas. Kalksteen met een Fez-O3-gehalte van minder dan 0,04% wordt gebruikt voor de productie van gekleurd glas. Het watergehalte van kalksteen moet onder de 1% worden gehouden. Wanneer de samenstelling van glas een zeer strikt gehalte aan ijzeroxide vereist, kan dit worden vervangen door calciet, dat veel zuiverder is dan kalksteen, maar ook veel duurder. (6) De hoeveelheid magnesiumoxide (MgO) in de chemische samenstelling van glazen flessen en blikken is over het algemeen minder dan 2%. Wanneer gedeeltelijk MgO wordt gebruikt ter vervanging van gedeeltelijk CaO, kan de viscositeit bij hoge temperaturen van het glasmateriaal toenemen, waardoor de uithardingssnelheid van het glasmateriaal wordt vertraagd, de sikkelvorming wordt verlengd, de vormeigenschappen van het glasmateriaal worden verbeterd en de neiging tot kristallisatie wordt verminderd. Calcium-, magnesium- en 2-valente aardalkalimetaaloxiden kunnen de chemische stabiliteit van het glasmateriaal verbeteren en schimmelvorming voorkomen wanneer het product lange tijd in een vochtige omgeving wordt bewaard. Over het algemeen moet de hoeveelheid vervanging onder de 3% worden gehouden, omdat een hoeveelheid vervanging groter dan 3% het smelten en vormen van het glas beïnvloedt. Vroeger dacht men dat dolomiet en kalksteen met fijne deeltjes smolten, maar Naarmate het onderzoek naar het mechanisme van glasvorming bij hoge temperaturen vordert, blijkt dat dolomietdeeltjes zich rond de grote silicadeeltjes adsorberen, waardoor zand niet aan de reactie kan deelnemen. Grotere kalksteendeeltjes worden in het begin van de silicaatreactie niet bevochtigd door de primaire fase, waardoor de primaire vloeistof gemakkelijk door de openingen tussen de grote dolomiet-, kalksteen- en silicazanddeeltjes kan sijpelen en de omringende deeltjes kan bevochtigen, wat de reactiesnelheid van de silicaatreactie verder verhoogt. In een later stadium dragen de gassen die vrijkomen door hun snelle ontbinding en smelten bij aan de klaring en homogenisering van de glasvloeistof. Er is gebleken dat wanneer de deeltjesgrootte van beide materialen toeneemt tot 2,5 mm, de smelt- en klaringseigenschappen van het glas aanzienlijk verbeteren, terwijl bij een deeltjesgrootte groter dan 3 mm deze eigenschappen juist aanzienlijk afnemen. Daarom moet de maximale deeltjesgrootte van dolomiet en kalksteen binnen een bepaald bereik worden gehouden. Momenteel is het gebruik van grotere dolomiet- en kalksteenkorrels een trend. In de praktijk wordt bij het berekenen van de glasformule dolomiet gebruikt om MgO toe te voegen, en wordt een tekort aan CaO aangevuld met kalksteen of calciet. Als de glassamenstelling geen CaO bevat, kan dolomiet niet worden gebruikt om MgO in het glas te binden; in dat geval moet magnesiumcarbonaat worden gebruikt om MgO te binden. De kwaliteitseisen voor dolomiet zijn Mg0≥20%, CaO < 32%, Fe2O3 < 0,15%.(7) Introductie van bariumoxide als grondstof: bariumoxide (BaO) heeft in principe dezelfde rol in glas als CaO en MgO, maar glas dat barium en CaO bevat, heeft een goede glans en een hoge dichtheid. Over het algemeen wordt in de samenstelling van gekleurd flessenglas 0,5% tot 1% BaO toegevoegd om de glans van het glas te verbeteren. BaO kan het smelten en de helderheid van het glas versnellen en glaskristallisatie voorkomen, maar bij een te hoge dosering wordt de helderheid van het glas bemoeilijkt door de reactie 2BaO → 10O2 → 2BaO2, en treedt er een grotere erosie op van de smeltkroes en vuurvaste materialen. Natuurlijk bariumsulfaat (BaSO4), ook bekend als bariet, bevat veel fluctuaties en heeft een hoog gehalte aan onzuiverheden. Het wordt daarom alleen gebruikt voor glas dat aan de kwaliteitseisen voldoet. Industrieel BaSO4 wordt voornamelijk gebruikt in fluorhoudend opaciteitsglas en imitatie jadeglas voor flessen, waardoor het glas een relatief zwak opaciteitseffect krijgt. Overmatig gebruik kan echter een reeks nadelige effecten hebben op vuurvaste materialen, smeltkroezen, mallen en de productkwaliteit. Bij de productie van flessen- en blikglas wordt doorgaans industrieel bariumcarbonaat gebruikt. Bovendien zijn bariumhoudende grondstoffen enigszins giftig, waardoor tijdens het productieproces voorzichtigheid geboden is. De kwaliteitseisen voor industrieel bariumcarbonaat zijn BaSO4 97%, Fe2O3 40,1% en zuuronoplosbaar 3%.
Geplaatst op: 14 april 2020