Стекло из кислорода

В древние времена изделия из стекла были предметом роскоши и приравнивались к произведениям искусства. Сегодня это обычный материал для изготовления посуды, лабораторных емкостей, его используют в строительстве и промышленности. Существует около десятка видов стекла: от простого оконного до пуленепробиваемого, от прозрачного до художественного витражного. При этом его атомная структура как у жидкости, а молекула состоит на две трети из кислорода.

Предыстория

История стекловарения насчитывает более пяти тысяч лет. Первые известные стекловарни были построены в Риме. Начиналось все с изготовления мозаики. Там же изобрели оконное литое стекло. Однако оно оставалось роскошью вплоть до XII века и использовалось только для застекления окон в церквях. Даже богатые римские патриции закрывали окна слюдяными пластинками. Искусство стеклоделия развилось благодаря римскому мастеру, который изобрел в начале I века длинную металлическую трубку с расширением на одном конце и деревянным мундштуком на другом. Это простое и гениальное приспособление на протяжении двух тысяч лет было единственным инструментом стеклодувов.

В старину стекло варили в тиглях, топливом служили дрова, а с 1635 г. уголь. Промышленное производство начало развиваться с XIX в. после изобретения печей непрерывного действия и машин механизированного формования изделий. Основным сырьем служит кварцевый песок. Его температура плавления свыше 1700 °C. В обычных печах этого не добиться, поэтому применяют специальные электрические агрегаты или горелки для подачи кислорода в зону горения. В результате получается очень вязкая и тягучая субстанция, из которой сложно удалить пузырьки воздуха и сформировать изделие. Чтобы улучшить физико-химические характеристики, в расплавленную массу добавляется ряд присадок: сода, вода, известняк, уголь, полевой шпат. Оксиды металлов придают стекломассе цвет:
• красный – золото, медь и селен (золотой, медный и селеновый рубин),
• желтый – коллоидное серебро,
• розовый – коллоидный селен,
• синий – кобальт,
• зеленый – хром + медь или калий + цинк.
Повышенная концентрация красящего пигмента в сочетании с оксидом свинца усиливает цвет и придают ему яркость.

Применение кислорода для производства стекла

Использование кислорода для поддержания горения и увеличения температуры пламени (теплового излучения) за счет вытеснения азота применяется в сталеплавильных процессах. Этот же принцип используется и при кислородно-топливной технологии варки стекла.

Кислород участвует в процессе химического обесцвечивания стекла, что особенно важно при производстве хрусталя. При повышении содержания кислорода происходит окислительная реакция, ослабляя нежелательный оттенок и повышая прозрачность.

На газовые горелки подается кислород, струя которого режет изделия в размер, оплавляет края и микродефекты, а также полирует поверхность.

Струей кислорода выдуваются лампочки, медицинское и лабораторное стекло (колбы, мензурки и пр.)

Повышение производительности плавки за счет поднятия температуры в плавильной печи при изготовлении специальных тугоплавких видов стекла (боросиликатное, темное, стеклокерамика). Через плоские горелки в ванну подается струя кислорода, ускоряя процесс и снижая потребление основного горючего.

Замена воздуха кислородом в процессе барботирования (продувка газом) помогает улучшить качество плавки за счет конвекционного течения расплавленной массы и удаления примесей. Пузырьков при такой обработке не остается, т. к. он полностью растворяется в стекле.

Преимущества использования

• Поддувание кислорода увеличивает производительность и уменьшает затраты при плавлении стекла.
• Использование в качестве окислителя при сжигании вместо воздуха позволяет снизить выбросы окислов азота и твердых частиц.
• Увеличивается выход стекломассы с одновременным повышением ее качества.
• Нет необходимости предварительно подогревать воздух, что уменьшает энергоемкость производства.
• Снижаются расходы на оборудование за счет уменьшения размеров блока фильтров.

Это интересно…

Несмотря на хрупкость стекла, оно хорошо обрабатывается. Все механические способы формообразования – порезка, вытачивание, сверление, шлифование – применяются к стеклянным изделиям.

В природе встречается вулканическое стекло – обсидиан, образовавшееся из лавы миллионы лет назад. Оно непрозрачное, почти черное. В доисторический период люди использовали его для обработки инструментов. Не менее экзотическое грозовое стекло, получаемое при ударе молнии в песок.

Секрет возникновения стекла окутан легендами. Одну из них передал римский историк Плиний Старший. Согласно ей финикийцы, перевозившие соду из Египта, после кораблекрушения высадились на берег реки Белус. Они сложили костер из кусков соды, которая под воздействием высокой температуры смешалась с чистым песком. Вытекающая вязкая полупрозрачная жидкость и была первым стеклом. Было это почти 6 тысяч лет назад.

Долгое время оконные стекла были с характерной «пупочкой» в центре. Происходило это потому, что через трубку выдували диск толщиной 1–3 мм и диаметром больше, чем окно, обрезали края, придавая форму, а место присоединения заготовки к трубке и образовывало такую точку.

Еще одно значение слова «халява» связано с производством стекла. В XI–XIII вв. немецкие и итальянские мастера с помощью стеклодувной трубки выдували «халяву» – цилиндр, который затем разрезали и придавали форму листа. Качество было низким, а сложность процесса делала такую продукцию дорогостоящей, доступной только церквям, правителям и вельможам для их замков.

Многие уникальные открытия произошли случайно. Так было и со сверхтонким листом стекла. Его толщина составляет два атома. Немецкие и американские ученые исследовали технологии производства сверхтонкого материала – графена – однослойного (в один атом) графита. Как в случае с обычным стеклом, в изобретение «вмешался» случай: произошла утечка кислорода в вакуумную камеру, в которой шел синтез графена. Применение нового материала разнообразно: от дисплеев до контактных линз и фильтров.

Компания DP Air Gas предлагает клиентам газообразный кислород по ДСТУ ГОСТ 5583–09: технический (99,7%) и медицинский (99,5%), закачанный под давлением 150 кгс/кв. см. в 40л баллоны. Приоритетом компании является соблюдение норм и требований стандарта ISO 9001:2008. Мы осуществляем поставки не только по Украине, а и в страны СНГ и ЕС. Поэтому каждый клиент получит продукцию высокого качества, которое постоянно контролируется квалифицированными специалистами в современной лаборатории компании DP Air Gas.