2 Sản Xuất Thủy Tinh. - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Khoa Học Tự Nhiên >
3. Môi trường >

2 Sản xuất thủy tinh.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (796.81 KB, 37 trang )

Ngày nay để sản xuất thủy tinh ta cần phải có một quy trình công nghệ với cácgiai đoạn chính là:Nguyên liệu (cát, đá vôi,đôlômit,...)Gia công, phối liệuNấu chảy(1000ºC)Thủy tinh nhãoLàm nguộiThủy tinh dẻoÉp thổi, kéo ( kéo nổi, kéo ngang,…)Các đồ vậtHình 2.1: Quy trình sản xuất thủy tinh.Công đoạn đầu tiên trong qui trình sản xuất thủy tinh là chuẩn bị những nguyênvật liệu có chất lượng, đặc biệt là cát silicat vì chúng là nguyên liệu chính để sản xuấtthủy tinh.2.2.2 Nguyên liệu2.2.2.1 Nhóm nguyên liệu chính•Nguyên liệu cung cấp S:Silicát là điôxít silic (SiO2) có trong dạng đa tinh thể như cát và cũng là thànhphần hóa học của thạch anh. Silicat có điểm nóng chảy khoảng 2000 °C (3632 °F), vìthế có hai hợp chất thông thường hay được bổ sung vào cát trong công nghệ nấu thủytinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống khoảng 1000 °C. Một trong số đó làsoda (Na2CO3), hay K2CO3. Tuy nhiên, soda làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước 9là điều người ta không mong muốn, vì thế người ta cho thêm vôi sống (CaO) là hợpchất bổ sung để phục hồi tính không hòa tan.SiO2 cung cấp cho thủy tinh độ bền cơ, bền nhiệt, bền hóa. Thủy tinh công nghiệpthông thường chứa từ 50-80% SiO2. Trong thiên nhiên thường gặp SiO2 dưới dạng tinhthể như cát, thạch anh, quăczit , pha lê thiên nhiên; các dạng vô định hình như opan(SiO2.nH2O), điatomit. Trong công nghiệp sản xuất kính từ thủy tinh người ta hay lấynguyên liệu cung cấp SiO2 chủ yếu là cát thạch anh (SiO 2 chiếm tới 99%). Yêu cầu cơbản đối với thành phần hóa học của cát là hàm lượng SiO2 phải rất cao, lượng tạp chất,đặc biệt là sắt phải rất nhỏ.Theo Beyersdorfer lượng oxit sắt cho phép trong cát như sau:Bảng 2.1: Lượng oxit sắt cho phép trong cát.Loại thủy tinhThủy tinh quang học và loại cho tia cực tím% Oxit Sắt0,01quaThủy tinh pha lê0,015 – 0,02Thủy tinh tấm0,1 – 0,2Thủy tinh không màu (dày- mỏng)0,3 – 0,5Thủy tinh bao bì xanh0.5 – 4Kích thước hạt cát và thành phần hạt có ảnh hưởng rất nhiều đến tốc độ nấu và sựhình thành khuyết tật của thủy tinh. Cát thạch anh tự nhiên có kích thước hạt từ 0,12mm rất khó nấu hoặc nấu không hoàn toàn. Hạt nhỏ dễ nấu và nhanh nhưng cỡ hạtphải đồng đều. Cỡ hạt không đồng đều thì quá trình hòa tan cũng không đồng đều, dễgây bọt. Cát quá nhỏ có nhược điểm dễ bay bụi và hay lẫn tạp chất sắt. Cỡ hạt thíchhợp cho lò nồi là 0,1-0,3mm; cho lò bể là 0,1-0,5mm. Ngoài ra hình dạng hạt cát cũngảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh . Hạt tròn khó nấu hơn hạt sắc cạnh và khi dichuyển phối liệu dễ bị phân lớp.•Nguyên liệu cung cấpB2O3 là oxit tạo thủy tinh, nó cung cấp cho thủy tinh độ bền cơ, bền nhiệt, bềnhóa. Ở nhiệt độ cao B2O3 làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt thuận lợi cho quátrình khử bọt. B2O3 là chất tăng nhanh quá trình nấu.10Thường dùng ~ 1% B2O3 được cung cấp từ nhiều nguyên liệu khác nhau :Từ axitboric H3BO3 ( 56,45% B2O3 và 43,55% H2O). H3BO3 dạng vảy hoặc dạng tinh thể békhông màu, dễ bay hơi và dễ tan trong nước, hơi độc. Borax Na 2B4O7.10H2O dễ tantrong nước, cung cấp cho thủy tinh đồng thời 2 oxit B 2O3 và Na2O. B2O3 bay hơi cùngvới hơi nước trong khí thải nên khi nấu phối liệu có chứa hợp chất của Bor phải tínhđộ tổn thất. Lượng B2O3 bay hơi sẽ ăn mòn vật liệu chịu lửa.•Nguyên liệu cung cấpAl2O3 có ảnh hưởng nhất định đến nhiều tính chất của thủy tinh :- Giảm vận tốc và khả năng kết tinh.- Có ảnh hưởng thuận lợi đến biến thiên độ nhớt theo nhiệt độ .- Tăng độ bền cơ bền hóa.- Với một lượng nhỏ(≤5%) sẽ làm cho quá trình nấu thuận lợi .Nguyên liệu hay dùng là trường thạch. Để sản xuất thủy tinh alumosilicat,alumoborosilicat và các sản phẩm thủy tinh khác có hàm lượng Al 2O3 lớn hơn 5%người ta dùng oxit nhôm kỹ thuật ( >99% Al2O3) hoặc hydrat nhôm Al2O3.3H2O.• Nguyên liệu cung cấp NaOCùng với SiO2, Na2O là thành phần quan trọng nhất của thủy tinh công nghiệp.Đưa Na2O vào hầu hết các tính chất của thủy tinh như tính chất cơ học, hóa học … đềugiảm đi. Tuy vậy tác dụng quan trọng của Na2O là ở chỗ nó giải quyết được nhiều khókhăn có tính chất công nghệ như hạ thấp nhiệt độ nấu, tăng tốc độ hòa tan các hạt cát,tăng tốc độ khử bọt do hạ thấp độ nhớt của thủy tinh . Nguyên liệu chủ yếu cung cấpNa2O là sô đa (•) và sulfat natri.Nguyên liệu cung cấpTác dụng của K2O giống như Na2O nhưng tốt hơn. K2O làm giảm khả năng kếttinh của thủy tinh , làm cho thủy tinh ánh hơn và sắc thái đẹp hơn. K 2O được dùng đểsản xuất các loại thủy tinh cao cấp như thủy tinh quang học, thủy tinh màu và pha lê.Nguyên liệu cung cấp K2O chủ yếu là pôtat khan K2CO3 chứa 68,2%K2O và31,8%CO2. Pôtat đắt gấp 3 lần sô đa và hút ẩm mạnh.11• Nguyên liệu cung cấp CaOCaO là một trong những thành phần cơ bản của thủy tinh. Nó giúp cho quá trìnhnấu và khử bọt thêm dễ, làm cho thủy tinh chịu được tác dụng hóa học. Nhưng lượngCaO nhiều làm cho thủy tinh dễ kết tinh, giòn, sản phẩm đòi hỏi nhiệt độ hấp ủ cao. Ởnhiệt độ thấp CaO làm giảm độ nhớt của thủy tinh còn ở nhiệt độ cao thì ảnh hưởngcủa nó rất phức tạp; khi lượng CaO đến 10% thì làm giảm độ nhớt nhưng nếu tăng tiếpsẽ ngược lại. Tăng hàm lượng CaO sẽ tăng độ bóng của thủy tinh .Hàm lượng CaO trong thủy tinh dao động trong khoảng xác định.Với thủy tinhnatricanxi thông thừơng không thấp hơn 6%;thủy tinh bao bì chai lọ chứa từ 7-10%;Kính cửa chứa 10-15%; kính làm gương chứa 12-16%.CaO đưa vào thủy tinh dưới dạng đá vôi hoặc đá phấn. Theo qui định chung đávôi hoặc đá phấn dùng nấu thủy tinh phải có thành phần hóa cố định, lượng tạp chất tốithiểu, đặc biệt là oxit sắt. Để nấu thủy tinh cao cấp cho phép chứa đến 0,03% Fe 2O3còn với thủy tinh kỹ thuật, thủy tinh tấm là 0,2%.• Nguyên liệu cung cấp MgOĐể cung cấp MgO các nhà máy thủy tinh thường sử dụng đôlômit(CaCO3.MgCO3). Chất lượng đôlômit và khả năng sử dụng nó để nấu thủy tinh dohàm lượng MgO quyết định . Theo điều kiện kỹ thuật đôlômit dùng nấu thủy tinh phảicó hàm lượng MgO > 19% ; CaO > 30% ; FeO+Fe2O3