Варка стекломассы

Варка стекломассы при производстве ситаллов осуществляется в различных стекловаренных печах (ванных и порошковых); температура ее и длительность зависят от состава стекла. Наряду с легкоплавкими стеклами, температура варки которых около 1300 °С, для получения ситаллов применяют и более тугоплавкие составы с температурой варки около 1700 °С. Для обеспечения высокой степени гомогеннности стекла при необходимости применяют различные приемы перемешивания. При использовании летучих катализаторов7 (фториды, сульфиды, некоторые окислы и т. д.) приходится прибегать к специальным мерам по предупреждению или по крайней мере по уменьшению потерь этих компонентов в процессе варки стекла. Известно, что количества катализатора должно быть определенным, и его уменьшение в результате улетучивания может сделать стекло непригодным для кристаллизации по принятому режиму. Такое положение способно вызвать серьезное затруднение в производстве, и чтобы избежать его, принимают ряд мер, стабилизирующих количество летучего катализатора. При варке стекол, содержащих сульфидную серу, во избежание ее выгорания недопустимо присутствие кислорода в газовом пространстве печи. Варку ситалловых стекол следует проводить в строго контролируемых восстановительных или нейтральных условиях; температуру, и время выдержки сохранять постоянными. Содержание сульфидной серы в стекле не влияет на фазовый состав материала, но от нее зависят количество выделившейся кристаллической фазы и свойства закристаллизованных стекол.

Для получения шлакоситалла с максимальным количеством кристаллической фазы и наилучшими свойствами в стекле необходимо сохранять 0,3 — 0,5 %; при меньшем количестве S2- стекло не кристаллизуется, при большем процесс кристаллизации" становится самопроизвольным. Процесс улетучивания сульфидной серы находится в определенной взаимосвязи с улетучиванием и ряда других компонентов, в первую очередь фтора и оксида цинка (при их совместном содержании в стекле). Фтор, как и сера, принадлежит к числу летучих компонентов, и концентрации его в стекле при изменении условий варки может значительно меняться. Вследствие улетучивания фторидов особенно большие потери наблюдаются в поверхностном слое стекломассы, при этом теряется до 75 — 90 % количества фтора, введенного в шихту. На глубине 100 — 300 мм потери фтора уменьшаются до 35 — 40% исходного содержания его в шихте. Стабилизация содержания указанных добавок в стекле представляет собой сложный физико-химический процесс, который при прочих равных условиях (температурно-временной режим, основной химический состав и т. д.) зависит прежде всего от постоянства содержания сульфидной серы.

В процессе кристаллизации при синтезе ситаллов с использованием диоксида титана большую роль играют температурные и окислительно- восстановительные условия варки. Являясь элементом.переменной валентности, титан может присутствовать в стекле в различном валентном состоянии. Преобладает обычно наивысшая степень окисления , однако при высоких температурах содержание трехвалентного титана в расплаве и его устойчивость значительно возрастают. По своему положению в структуре стекла относится к группе «промежуточных оксидов» и в зависимости от состава стекла и условий его получения может быть как сеткообразователем, так и модификатором. Координация титана при этом может меняться от тетраэдрической к октаэдрической. Последнее может происходить

при изменении температуры и условий варки. Влияние условий варки стекла на процесс его кристаллизации связано прежде всего с частичным восстановлением до трехвалентного состояния. При этом по механизму своего влияния на процесс кристаллизации область концентрации может быть разделена на две: а) область малых концентраций , которая изменяет фазовый состав ситаллов только

количественно, и б) область более высоких концентраций (около 2 % ), вызывающих изменение всего процесса кристаллизации. При таких концентрациях принимает непосредственное участие в образовании кристаллических фаз.