Goden în 1839 a făcut din
transparent și opac cuarț
fire de sticlă, bile și
alte articole mici și descrise
unele proprietăți ale
materiale. Organizarea
producția de
de la începutul acestui secol,
Atunci când "clasicul"
Metodele de creuzet și steric
topirea topiturii și flacăra de gaz
procesare, aplicată pe
împreună cu noile metode din
personal tehnologic și
la variante.
timpul prezent.
Tehnologie din sticlă de cuarț
în toate privințele, de la
materiile prime folosite și îmbogățirea sa.
producția de topitură și
pentru a forma, brusc diferit de
Acesta diferă de tehnologia multicomponente
geamurile din sticlă de silicat.
Acest lucru se datorează temperaturii ridicate
punctul de topire al unei soluții de silice-
cu vâscozitate excepțională
topi, imposibilitatea
clarificări prin convecție și
agitare mecanică și
de asemenea, o evaporare puternică a
se topește pe măsură ce crește temperatura
riu. Prin urmare, metodele de obținere
sticlă de cuarț transparentă
se bazează pe faptul că
formarea bulelor în
pe linia de plutire. În acest scop,
combaterea materiilor prime și a metodelor speciale
topirea asociată cu vid și
presiune crescută,
la temperaturi ridicate electrice
gaz și plasmă
de un design complex, dar
un volum relativ mic,
refractare speciale și
metode și mașini.
noi, concepute pentru a crea
mare efort pe scurt
timp.
Sticlă tehnică și optică transparentă. Aceste tipuri de sticlă se obțin în două moduri fundamental diferite: electrotermale (în special compresiune în vid) și flacără de gaz. Feed-em servi cristal, cristale de cuarț sintetice sau sârmă din cuarț granular din care după zdrobire și tratament pis lotnoy, uruială dimensiune 0,1-0,4 mm, care conține minimum 99,99 mai. % BYuT.
Metoda de compresie de vid este că topirea este realizată într-un spațiu închis la început în vid pentru pomparea aerului și a altor gaze din golurile dintre granulele, și după formarea unei topituri de vid suprapresiune au înlocuit generat gaz NYM inert, ceea ce contribuie la comprimarea bule de gaz, și dizolvare
în topitură. Pentru a simplifica proiectarea cuptoarelor sunt adesea limitate de presiunea atmosferică (metoda vacuum-atmosferică).
V Topirea este efectuată în cuptoare electrice - cuptoare de inducție cu creuzet sau rezistență la bară. Acestea din urmă pot avea un corp nemotos, rotativ sau rotativ de-a lungul axei longitudinale (cuptoare rotative). Creuzetele și tijele sunt realizate din grafit pur, dens. Alimentarea cu energie a cuptoarelor cu creuzet este efectuată de la generatoarele de lămpi sau mașini cu puteri de 100-200 kW, de tip tija din transformatoare speciale cu o capacitate de 50-150 kW cu o gamă largă de reglaj de tensiune sub sarcină. Timpul de funcționare este adesea folosit de rezistență din urmă cuptor cu creuzet cu un încălzitor divizat în trei faze, având un punct zero, în partea de jos (Fig. 21.4, a). Schema instalației de comprimare în vid este prezentată în Fig. 21.4,6. Vacuumul în cuptoare este creat de pompe de vid cu ulei de înaltă eficiență. Presiunea reziduală la începutul perioadei de topire în vid este de 0,01-1 Pa, dar apoi crește datorită evaporării silicei, precum și eliberării monoxidului de carbon ca urmare a interacțiunii topiturii cu creuzetul
3S02 + 3C- ^ HC + 2CO. (21.1
Cu toate acestea, această reacție este utilă tehnologic pentru topitură ke în cuptoare de tijă, deoarece gazele formate sunt separate naplav lenny-bloc din încălzitor, care permite elimina liber ultima din cuptor după topire.
În perioada de compresie a topirii, presiunea în exces la 1-2,5 MPa este creată de un gaz inert. Ca rezultat al topirii, care durează de la 3 la 5 h, se topesc blocuri de diferite configurații cântărind 15-40 kg. Sticla topită în acest fel, practic nu conține grupări hidroxi și nu are o bandă de absorbție de 2720 nm.
proces cu flacara constă în aceea că uruiala de cuarț continuu sau puls-ously alimentat în pistolet multi- duză arzător hidrogen-kis-lorodnoy cu amestecare externă a gazelor în care este căldură etsja, apoi cade pe suprafața sticlei și aderă la ea. Pe suprafața geamului boabelor sunt încălzite la temperatura de topire, pla-vyatsya transforma in picaturi care apoi se unesc între ele și cu masa de sticlă, formând treptat un bloc de sticlă de cuarț transparent. În cazul în care se formează picăturile între cavitățile individuale ale gazului, ele sunt în proces de curgere vâscoasă a sticlei sunt reduse în dimensiune și de plyvayut.
Timpul de topire depinde puternic de temperatura topiturii și de mărimea granulelor. La 2100 ° C, proces în timp ce teoretic fuziune stivă la de granulație 0,2-0,5 mm este de 1-2,5 secunde, respectiv, și la 2200 ° C, este redus de 2,5 ori.
În cuptoare moderne de gaz, viteza de fuziune nu este la fel de kg-1 h, dimensiunile produsului ajunge la 1,5-2 m si o greutate sa in mai multe sute de kilograme. Sticla, reglată prin această metodă, conține o anumită cantitate de grupe hidroxil (0,02-0,04% în masă), determinând o bandă de absorbție de 2720 nm.
Unul dintre modele ale cuptorului cu gaz prezentate în Fig. 21.5. Hidrogenul și oxigenul necesar procesului este obținut-Roliz electroni cu apă sub presiune, simultan in electrolitică tip filtru presă. Hidrogenul în combustie cu oxigen pur permite, nefumatori temperatură ridicată a flăcării (temperatura de ardere calculat amestec omogen XYZ stoichiometric este 2810 ° C, și de fapt, în munte diverse temperatura de proiectare flacără-Lok atinge 2100-2500 ° C), cu putere calorică ridicată (242 kJ / mol), care asigură sticlă eficient cuarț calitate fuzionare și efectuarea lucrărilor de sudură și kvartseduvnyh. Prin urmare, stația de gaz pentru producerea hidrogenului și oxigenului sunt o parte obligatorie a companiilor de fabricație și de sticlă de înaltă transparent pur.
Sticlă deosebit de curată. În legătură
cu nevoia de electronice
instrumente de precizie-
tehnologie laser și atomică
energie în sticlă de cuarț,
care posedă o substanță chimică specială
puritate, uniformitate ridicată,
rezistența la radiații și lu-
durabilitate, transparență
în ultraviolete scurte
ariile de spectru și altele
proprietățile sociale,
și sunt utilizate pe scară largă
Noi metode de obținere
cuarț de sticlă.
În primul rând, acest lucru este valabil
la metoda de temperatură ridicată
sinteza de vapori din tetraclor-
de siliciu în acid hidrogen-
flacără nativă ca urmare a
reacția de fierbere
Esența metodei este
Faptul că un amestec de gaz combinat,
care este o vapori de tetraclorură și
oxigen uscat
hidrogen-oxigen torță
flacără, formată de un arzător cu
amestecarea externă a gazelor,
din cuarț transparent,
sticlă Vågå. Flacără torță
simultan o sursă de căldură și reacție necesară
zona de proces, deoarece vaporii de apă produsi de sistemul de combustie-
hidrogen în oxigen, sunt direct utilizate pentru reacție
hidroliză.
Hidroliza format molecula O liniar - O, care este apoi polimerizat și condensat în cea mai mică silice amorfă părți ale gical depus pe substratul Kvar tsevogo-sticlă, urmată de topirea și formarea blocului monolit-TION de silice vitros. O tehnologie importantă
și caracteristica de energie este procesul de desfășurare a sudurii Lenia la o temperatură mult mai scăzută (în comparație cu topirea rochastits silice mac cristalin), deoarece topirea tempera-călătorie scade odată cu scăderea dimensiunii particulelor sub influența presiunii capilare niem (Laplace)
unde 0 este energia de suprafață; r este raza de curbură.
Pentru o suprafață convexă a unei particule, AP este întotdeauna pozitivă și determină o scădere a temperaturii de topire, exprimată cantitativ prin Eq.
DW = 2amT / g<И, (21.4)
unde a este energia de suprafață, J / m 2; M - masa molară, kg / mol; T este punctul de topire în macrovolume, K; r este raza particulelor, m; d este densitatea, kg / m3; B - căldură latentă de fuziune, J / mol.
Pentru silicele cu un L relativ mic, acest efect este deosebit de semnificativ.
Teoretic, pentru particulele de silice de dispersie coloidală moleculară, trebuie să se compună o scădere a temperaturii formării sticlei
Prin urmare, pentru nevoile tehnologiei semiconductoare și în alte scopuri, se dezvoltă metode de producere a unui sticlă non-hidroxil de mare puritate. Una dintre metodele - sinteza plasmochimică - se bazează pe oxidarea directă a tetraclorurii de siliciu într-o plasmă de oxigen la temperatură joasă:
Metoda constă în aceea că amestecul de gaze de vapori este introdus în flacăra unei plasme de oxigen la temperatură joasă produsă de un plasmatron de înaltă frecvență; silicea fin dispersată rezultată este condensată și se topește pe substrat, rezultând un bloc de sticlă de cuarț.
În instalațiile moderne echipate cu dispozitive de neutralizare a clorului și alimentarea cu generatoare de frecvență înaltă, cu o putere de 100-150 kW, sunt topite blocuri cu greutatea de până la 150-200 kg.
Sticla non-hidroxidică de înaltă calitate este de asemenea sudată din granule de cuarț selectate într-o plasmă cu azot sau aer cu temperatură joasă. Rata de topire în cuptoare care funcționează în acest fel ajunge la 2 kg / h, iar greutatea blocurilor depășește 100 kg.
O altă metodă este de a pulveriza dioxid de siliciu foarte pur pe un dorn de grafit în procesul de sinteză a fazelor de vapori cu următoarea vitrificare în cuptoare electrice cu vid la 1600-1650 ° C Această metodă se poate obține atât produsul masiv și direct de creuzete și diametru cupa 250-300 mm.
Producerea de sticlă extrem de pură este posibilă și din siliciul sintetic prin tratarea termică și prin topirea în cuptoarele cu vid compresiv. Utilizarea SiO2 sintetice dă un pahar de înaltă calitate și, în același timp, acest proces nu este asociat cu eliberarea de substanțe toxice cum ar fi acid clorhidric sau clor.
Fără sticlă de hidroxil este cea mai perfectă sticlă "universală", care realizează cele mai multe posibilități teoretice ale structurii silicei vitroase.
Aliaj de sticlă. Cea mai mare aplicație până acum a fost o stivă dopată cu 9-10% în greutate TiO2. care în compoziția sa corespunde unui eutectic care se topește la 1550 ° C Această sticlă are practic un coeficient de dilatare termică zero, ceea ce îl face un material indispensabil pentru fabricarea de piese optice de precizie de dimensiuni mari, în special asteroizoare. Posibilitățile nelimitate de utilizare a sudurii pot crea din aceste modele de sticlă ușoare, fără a compromite rigiditatea lor. În același timp, sticla dopată cu TiO2. precum și oxizi de europiu și staniu, este un filtru de lumină care întârzie radiația UV în intervalul 180-300 nm.
Sticla cea mai uniformă cu aditivi de aliere distribuită uniform este obținută prin sinteza combinată în fază de vapori combinată cu compuși volatili într-o flacără de hidrogen-oxigen.
Sticla alifiată cu diferite proprietăți speciale conține oxizi de N (1, Fe, Co, N1, Mo, Cr, Al și alte metale.
Sticla opacă este albă, translucidă în straturi subțiri de materie. Opacitatea se datorează prezenței în masa de sticlă a numeroaselor bule mici de gaz cu o dimensiune de 0,003 până la 0,3 mm, împrăștiind lumina.
Materia primă pentru producerea sticlei opace de cuarț este nisipurile cu cuarț de înaltă calitate sau cuarțul viu. După pansament, nisipurile conțin 99,9-99,7% în greutate Eug.
Se dezvoltă și se aplică o metodă centrifugă de fuziune a unui teanc cu arc electric pe suprafața interioară a unei carcase cavitate rotative. Această metodă permite obținerea directă în produsele cuptorului reprezentând corpurile de revoluție, de exemplu, țevi, creuzete, capace cu o grosime a peretelui foarte uniformă și gabarite mari.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: