ریخته گری و آلیاژ سازی شیشه،شیشه رنگی

 

لینک دانلود کتاب ریخته گری و آلیاژ سازی شیشه - 23 صفحه

اصول انتخاب مواد اولیه در صنعت شیشه
انتخاب مناسب مواد اولیه نه تنها بر روی خردایش و فرآوری مواد اولیه مؤثر است بلکه بر روی فرآیند ذوب، کیفیت، ظرفیت تولید وقیمت تمام شده شیشه نیز تأثیر بسیار دارد. بطور کلی جهت انتخاب مواد اولیه بایستی فاکتور های ذیل را در نظر داشت:
- هم سو با ترکیب شیشه طراحی شده باشد.
- هم خوانی کیفیت مواد اولیه با مشخصات فنی پیش بینی شده
- مناسب بودن  برای ذوب و تصفیه
- حداقل خورندگی برای آجرهای نسوز
- راحتی دستگردانی
- ارزان با حداقل آلودگی برای محیط زیست و غیره
براساس اصول فوق بر روی دو مورد ذیل بایستی تأکید بعمل آید:
بایستی ترکیبات شیمیائی  مواد اولیه کنترل گردد: مواد اولیه برای هر نوع شیشه ای لازم است دارای درصد قابل توجهی از اکسید مورد نظر باشد، دارای حداقل ناخالصی اکسید آهن و یا دیگر ناخالصیها مانند اکسیدهای فلزی سنگین باشد. بعلاوه بسیار مهم است که اکسید مورد نظر در ماده انتخابی دارای حداقل نوسان و با ثبات باشد. درانتخاب مواد اولیه باید مراقب بود اکسیدهای فلزی سنگین در این مواد وجود نداشته باشد چه این مواد دیر گداز درحرارت کوره ذوب نشده و در محصول نهائی ظاهر می گردند وموجب معیوب شدن شیشه تولیدی خواهند شد.
-دانه بندی مواد اولیه بایستی بدقت کنترل شوند.
بمنظور بدست آوردن یک بچ همگن دانه بندی مواد اولیه و توزیع آن بایستی بدقت و شدت کنترل گردد زیرا که دانه بندی های متغیر نقش بسیار تعیین کننده ای را در همگنی واختلاط جامدات بازی می کند
کنترل دقیق دانه بندی و توزیع آن برای مواد اولیه معینی می تواند همگن سازی و مخلوط سازی را تضمین نموده و مضاف بر آن دارای دو مزیت دیگراست:
1-کاهش نوسان ترکیبات مؤثر مواد اولیه
2-کاهش مواد معدنی سنگین در مواد اولیه خام

مواد اولیه مصرفی در صنایع شیشه :

کبالت (COBALT) و سلنیوم(SELENIUM) :
ازکبالت برای آبی کردن واز سلنیوم برای صورتی کردن شیشه استفاده می کنند.در صورت ترکیب این دو ماده با یکدیگر می توان شیشه های برنزی, دودی, مسی تولیدکرد.
شیشه خورده ( کالت ) :
کالت شیشه اضافی است که از تولید جدا شده ودوباره به مصرف ذوب می رسد استفاده اصلی از کالت در شیشه باعث سهولت ذوب ویکنواخت شدن ترکیب شیشه می گردد. شیشه خورده یا کالت بین 25 تا %30 فرمول شیشه را تشکیل می دهد

نیترات سدیم:
از نیترات سدیم برای شفافیت شیشه های بیرنگ وهمچنین اکسیدکردن استفاده می کنند.

زغال :
اززغال برای احیا کردن محیط کوره وهمچنین برای تبدیل سولفات سدیم به سولفید سدیم استفاده می شود.

اکسید آهن(Rouge) :
اکسیدآهن برای جبران کننده آهن شیشه وهمچنین برای اکسیدکردن محیط کوره ورنگی کردن شیشه(سبز) از آن استفاده می شود.

دولومیت(Dolomite):
دولومیت از دو ماده مضائف کربنات کلسیم وکربنات منیزیم تشکیل می شود ودراصل به عنوان جبران کننده اکسید کلسیم درشیشه به کار می رود.دولومیت در حدود  %17.6فرمول شیشه را تشکیل می دهدو دانه بندی آن بین 0.1 تا 0.2 میلی متر می باشد.

آهک (Limestone) :
سنگ آهگ به عنوان منبع ایجادCao وتثبیت میزان اکسیدکلسیم وهمچنین انعطاف پذیربودن شیشه به کار می رود. وهمانطور که می دانیم  Caoاز دولومیت نیز تامین می گردد به همین دلیل میزان استفاده از آهگ بایدباتوجه به مقدار دولومیت مورد استفاده تعیین گردد. آهگ تجزیه می شود وco2 وCao تولید می کند ونقطه ذوبCaoآن حدود 2572 است ولذا به همان صورت در شیشه مذاب باقی می ماند وباعث قوام شیشه می گردد. آهگ در حدود %2فرمول شیشه را تشکیل می دهد.

فلدسپار (Feldspar):
از فلدسپار برای جبران کمبود Al2o3 استفاده می شود. عموما نقطه ذوب فلدسپار پایین است بطوریکه به سهولت به فرم ذوب شده شفاف (شیشه ای) در می آید ولی فلدسپار با ذرات درشت دیرتر ذوب می شود. فلدسپار  در ایران فراوان و کوبیدن آن آسانتر از سیلیس می باشد. در مورد انتخاب فلدسپار سعی می شود حتما از فلدسپار هایی استفاده شود که درصد آلومین آنها بالاتر از 18درصد باشد. فلدسپار تجزیه می شود و اکسید سیلیس و آلومینا و اکسید قلیایی تولید می کند. در مواقعی که ناخالصی  Al2o3در سیلیس زیاد می شود فلدسپار حذف می گردد. رطوبت فلدسپار باید در حد  0.5 درصد و  Al2o3آن درحد 18-20 درصد باشد. فلدسپار درحدود  %2فرمول شیشه را
تشکیل می دهد و دانه بندی آن بین 0.1تا 0.7 میلی متر می با شد.

سولفات سدیم (Na2So4):
سولفات سدیم منبع تامین Na2o می باشد . سولفات سدیم به عنوان یک ماده تصفیه کننده در شیشه بکار می رود و حضور سولفات سدیم در شیشه مانع از تشکیل یا ایجاد کف (Scum) در سطح شیشه مذاب در مرحله تصفیه می شود . مقدار مصرف سولفات سدیم به ترکیب شیشه وبه میزان آهگ موجود در شیشه بستگی دارد . معمولا همراه با سولفات مقداری کک نیز جهت تبدیل سولفات به سولفیت اضافه می شود که از خوردگی آجرها جلوگیری می کند .در صورتی که مقدار سولفات کم باشد کک حذف می شود. افزایش بیش از حد کربن به شیشه باعث تبدیل سولفات به سولفیت ودر نتیجه شیشه رنگ کهربائی پیدا می کند که از این رو در شیشه های رنگی استفاده می شود. سولفات سدیم در حدود 9 % فرمول شیشه را تشکیل می دهد .

کربنات سدیم   : (Na2Co3)
کربنات سدیم منبع تامین کننده اکسید سدیم (Na2o) بوده وبه عنوان دگرگونساز وکمک ذوب در تولید شیشه به کار می رود زیرا نقطه ذوب سیلیس را از 1725 به1450. درجه می رساند .این ماده به صورت شیمیایی از ترکیب نمک طعام , سنگـ آهگ وآمونیاک بدست می آید .ویا از معادن به صورت طبیعی استخراج می شود که مقداری نا خالصی دارد و به روش فیلتراسیون و کریستالیزاسیون به صورت خالص در می آید .کربنات سدیم در اثر حرارت در حدود 850 درجه ذوب شده و تجزیه می شود که گاز Co2حاصله ,ضمن به هم خوردن خمیر شیشه از طریق دودکش خارج می شود ولی Na2oدر شیشه باقی می ماند و حالت سیالیت به شیشه می دهد . دانه بندی کربنات سدیم بین 0.1 تا1 میلی متر می باشد و در حدود %19.5فرمول شیشه را تشکیل می دهد .

مواد اولیه مصرفی در صنایع شیشه :
سیلیس (Sio2) : عمده ترین ماده اولیه مصرفی در صنایع شیشه سیلیس می باشد در طبیعت به اشکال مختلف بصورت سنگهای آذرین , رسوبی و دگرگونی یافت می شود و به صورت بلورهای کوارتز یا سایر ترکیبات سیلیسی به وفور یافت می شود . معادن سیلیس با خلوص بیش از 99.5 % در بلژیک و هلند وجود دارد . نمونه هایی از سیلیس مناسب در غرب ایران همدان , اطراف ملایر , لرستان , الیگودرز و همچنین در استانهای زنجان , کرمان ,خراسان مشاهده می شود . در سنگهای رسوبی کوارتز به صورت بلورهای ریز بوده ودر ترکیب ماسه سنگها وجود دارد که مهمترین ماسه سنگ غنی از کوارتز , کوارتزیت نام دارد . سیلیس که بزرگترین ماده تشکیل دهنده شیشه است در حدود %58فرمول شیشه را تشکیل می دهد و به عنوان استخوان بندی و یا شبکه سازی شیشه به کار
می رود . دانه بندی سیلیس بین 0.1 تا  0.5میلی متر می باشد .

فرمول برای شیشه های بطری شیری
SAND 100
SODA ASH 22
SALT CAKE 5
SALTPETRE 2
ZINC OXIDE 2
LIME SPAR 5
FELSPAR 5
CRYOLITE 15

فرمول برای شیشه های بطری کهربایی
SAND 100 LBS
SODA ASH 37
SALT CAKE 5
FELSPAR 8
LIME STONE 15
IRON SULPHIDE 1
GRAPHITE 0.5

فرمول برای شیشه های بطری قهوه ایی
YELLOW SAND 100 LBS
LIME STONE 15
SALT CAKE 10
SODA ASH 30
DOLOMITE 10
MANGANESE 8
COKE 2
FLUORSPAR 2

فرمول برای شیشه های بطری سبز
YELLOW SAND 100 LBS
LIMESTONE 18
SALT CAKE 18
SODA ASH 19
CHARCOAL 2
IRON ORE 2
PEGMATITE 8
CULLET 40

فرمول برای شیشه های بطری بیرنگ
WHITE SAND 100 LBS
CARBONATE OF SODA 35
SALT CAKE 3
LIMESPAR 14
FELSPAR 6
SALTPETRE 1

شیشه های مورد استفاده در صنایع شیمیایی،شیشه های ترمومتر،شیشه های مقاوم در برابر حرارت و فلاکس خلا
BEST SAND 100 LBS
LIMESPAR 16
SODA ASH 36
FELSPAR 8
BORAX 3
SALTPETRE 2