|
|
Даже если полностью очистить
сырьевые материалы шихты от железистых примесей, придающих стеклу нежелательные
оттенки, в особепности недопустимые при изготовлении хрустальных изделий, то
оксиды железа (II) FeO и (III) РегОз все же могут оказаться в стекломассе
вследствие частичного растворения стекломассой огнеупоров, в которых
присутствуют соединения железа, при высоких температурах; вследствие
попадания окалины со стального инструмента, погружаемого в стекломассу, и т.
д.
Оксид железа (II) FeO и оксид железа (III) РегОз обычно
присутствуют в стекломассе в различных соотношениях, придавая ей голубоватый,
зеленоватый и желтоватый оттенки, снижающие све- топрозрачность и белизну
стекла, в особенности хрустального. Обесцвечивание — устранение
нежелательного огтеика п повышение свето- прозрачности бесцветного стекла.
Применяют химическое и физическое обесцвечивание.
Химическое обесцвечивание. В стекломассе оксиды (II) FeO и
(III) Fe2Oj находятся в динамическом равновесии; Fe203^2FeO +V2O2. Реакция,
которая идет в направлении стрелки, указывающей направо, называется
восстановительной: оксид железа (III) РегОз теряет часть кислорода,
восстанавливаясь до оксида железа (II) FeO. Реакция, идущая справа налево,
называется окислительной, она протекает при избытке кислорода, т. е. в
окислительных условиях. Окислительная реакция, способствующая образованию
главным образом оксида железа (III) Fe203, сообщающего стеклу более
желтоватую окраску (не столь заметную по сравнению с отчетливой голубоватой
окраской, обусловленной оксидом железа (II) FeO, наиболее целесообразна.
Повышение ео- держания кислорода в стекломассе с целью смещения равновесия
между оксидами железа в сторону (III) РегОз и тем самым с целью ослабления
нежелательного оттенка называют химическим обесцвечиванием.
Вещества, добавляемые в шихту и разлагающиеся в процессе
варки стекла с выделением кислорода, называют химическими обесцвечивателями.
Традиционным химическим обесцвечи- вателем долгое время был оксид мышьяка
(III) АйгОз в сочетании с селитрой: натриевой NaN03 или калиевой KN03.
В самом начале варки, еще до стекло- образования, кислород
выделяется благодаря разложению селитры: 2NaN03~ ->Na20 + N2 + 2V202.
Однако поскольку кислород необходим на стадии стекло- образования, то вместе
с селитрой вводится АйгО.ч и кислород присоединяется к молекулам оксида
мышьяка (III): AS2O3 + O2—>-Аэг05 с образованием оксида мышьяка (V),
который в свою очередь разлагается в нужные оксид мышьяка (III) и кислород, а
именно при высокой температуре на стадии стекло- образования: AS2O5—^АвгОз +
Ог. Оксид мышьяка (III) AS2O3 вводят в шихту в количестве 5—8 кг на 1 т
стекла. Однако она ядовита, а кроме того, усложняет процесс осветления. В
настоящее время для обесцвечивания применяют диоксид церия (IV) СеОг, который
разлагается по уравнению: 4СеОг—^2Се2Оз + Ог. Диоксид церия вводят в
количестве 1 — 2 кг из расчета на 1 т стекла. Одновременно добавляют 5—10 кг
селитры.
Физическое обесцвечивание. Поскольку совместное
присутствие FeO и РегОз обусловливает зеленоватую окраску, точнее от
голубовато-зеленоватой до желтовато-зеленоватой, соответствующие длине волн
видимого спектра (480...570 нм), то можно ввести в шихту, а следовательно, в
стекломассу небольшое количество красителя, придающего стеклу оттенок,
дополнительный к зеленому, а именно фиолетовый (пурпурный, розоватый). При
этом происходит цветовое смешение с образованием незаметного для глаза серого
цвета. Превращение нежелательного оттенка стекла в незаметный серый цвет
добавлением малых количеств специально подобранных красителей называется
физическим обесцвечиванием.
В качестве упомянутых красителей (физических
обесцвечивателей) можно использовать пурпурно-фиолетовый краситель— диоксид
марганца МпОг в количестве около 1 кг на 1 т стекломассы. Одновременно МпОг
является и химическим обесцвечивателем, так как разлагаясь выделяет кислород:
МпОг—МПО+72О2; розовый краситель — селен Se в количестве от 20 до 40 т/т;
голубой краситель—оксид кобальта (II) СоО (как правило, в сочетании с
селеном) в количестве от 1 до 2 г/т; фиолетовый краситель — оксид никеля (II)
NiO (от 3 до 40 г/т); сиреневый краситель — оксид неодима (III) ХсЬОз (от 50
до 100 г/т); бледно-розовый краситель—оксид эрбия (III) ЕггОз в количестве от
200 до 250 г/т.
|