23322 (603009), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов, так чтобы избежать кристаллизации. Практически любое вещество из расплавленного состояния может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (как то — отдельных стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как металлосодержащие расплавы) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 100000—1000000 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки. Вязкость аморфных веществ — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Обычно расплавы стеклообразующих веществ имеют высокую вязкость по сравнению с расплавами нестеклообразующих веществ.

Неорганические стёкла, благодаря полимерному строению могут становиться микрогетерогенным. Такие полимеры в стеклообразном состоянии приобретают индивидуальные качества, определяющие, в зависимости от характера этих структурных образований, на прозрачности и других свойствах стёкол. Присутствие в составе стекла соединений того или иного химического элемента, оксида металла, может определить его окраску, электропроводность, другие физические и химические свойства.

В твёрдом состоянии силикатные стёкла весьма устойчивы к обычным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), и к действию атмосферных факторов. На этом свойстве основано его применение для изготовления посуды, оконных стёкол, стеклоблоков и других строительных материалов.

Для специальных целей выпускают химически-стойкое стекло, а также стекло, стойкое к тем или иным видам агрессивных воздействий.

Технология производства стекла

В качестве основного сырья для производства стекла используется кварцевый песок, кальцинированная сода, доломит, а также различные примеси. После смешивания в определённых пропорциях смесь попадает в высокотемпературные печи, где происходит плавление смеси и образование стекломассы, которая затем протекает вниз печи. Такой процесс называется «очисткой».

Существует два основных способа производства листового стекла, различающихся технологически на стадии формирования листового стекольного полотна из расплавленной стекломассы:

• способ вертикального вытягивания. Считается устаревшим, однако до сих пор используется для производства менее качественных марок стекла, поскольку позволяет производить более дешёвое листовое стекло;

• горизонтальный способ на расплаве металла. Способ производства т.н. флоат-стекла или термически полированного стекла. Эта технология отличается от первой тем, что стекломасса при выходе из печи попадает в ванну с расплавленным оловом, где происходит процесс формирования ленты стекла с помощью процесса флотации.

Флоат-стекло (полированное стекло) марок М1-М2 отличается идеально глянцевой поверхностью, высокой светопропускающей способностью (89-90%) и великолепными оптическими свойствами, исключающими искажение изображения. Этот вид стекла может применяться в многослойном остеклении и является основой для производства широкого спектра современных усовершенствованных стекол и стеклопакетов.

В странах Европы и США в основном используется флоат-производство как более современное и позволяющее производить стекло с заданными свойствами (закалённое, триплекс и т. д.).

Естественно, более совершенная технология производства стекла становится более капиталоёмкой, однако растущий мировой спрос именно на стекло качественных марок делает флоат-способ производства стекла всё более распространённым.

Виды стекол

В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.

Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO₂), соды (Na₂CO₃) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na₂O*CaO*6SiO₂.

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула — SiO₂. Кварцевое стекло может быть также природного происхождения, образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка.

Кварцевое стекло характеризуется весьма малым коэффицинтом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики, размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служит использование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.

Оптическое стекло — применяют для изготовления линз, призм, кювет и др.

Химико-лабораторное стекло — стекло, обладающее высокой химической и термической устойчивостью.

Основные промышленные виды стекла

В качестве главной составной части в стекле содержится 70—75% двуокиси кремния (SiO₂), получаемой из кварцевого песка при условии соответствующей грануляции и свободы от всяких загрязнений. Венецианцы для этого применяли чистый песок из реки По или даже завозили его из Истрии, тогда как богемские стеклоделы получали песок из чистого кварца.

Второй компонент — окись кальция (CaO) — делает стекло химически стойким и усиливает его блеск. На стекло она идёт в виде извести. Древние египтяне получали её из щебня морских раковин, а в средние века она приготовлялась из золы деревьев или морских водорослей, так как известняк в качестве сырья для приготовления стекла был ещё не известен. Первым подмешивать к стеклянной массе мел, как тогда назывался известняк, стали богемские стеклоделы в XVII веке.

Следующей составной частью стекла являются оксиды щелочных металлов — натрия (Na₂O) или калия (K₂O), нужные для плавки и выделки стекла. Их доля составляет примерно 16—17%. На стекло они идут в виде соды (Na₂CO₃) или поташа (K₂CO₃), которые при температуре легко разлагаются на окиси. Соду сначала получали выщелачиванием золы морских водорослей, а в местности, удалённой от моря, применяли содержащий калий поташ, получая его выщелачиванием золы буковых или хвойных деревьев.

Различаются три главных вида стекла:

1. Содово-известковое стекло (1Na₂O: 1CaO: 6SiO₂)

2. Калийно-известковое стекло (1K₂O: 1CaO: 6SiO₂)

3. Калийно-свинцовое стекло (1K₂O: 1PbO: 6SiO₂)

Кальциево-натриевое стекло - «содовое стекло» можно с лёгкостью плавить, оно мягкое и потому легко поддаётся обработке, а, кроме того, чистое и светлое.

Калиево-кальциевое стекло - «поташное стекло», в отличие от калиевого, более тугоплавкое, твёрдое и не такое пластичное и способное к формовке, но обладает зато сильным блеском. Оттого что раньше его получали непосредственно из золы, в которой много железа, стекло было зеленоватого цвета, и в XVI веке для его обесцвечивания начали применять перекись марганца. А так как именно лес давал сырьё для изготовления этого стекла, его называли ещё лесным стеклом. На килограмм поташа шла тонна древесины.

Свинцовое стекло (или «хрусталь») - получается заменой окиси кальция окисью свинца. Оно довольно мягкое и плавкое, но весьма тяжёлое, отличается сильным блеском и высоким коэффициентом светопреломления, разлагая световые лучи на все цвета радуги и вызывая игру света.

Боросиликатное стекло - это техническое стекло, оно дороже и более тугоплавко, по сравнению с традиционным. Высокая химическая стойкость, низкий коэффициент температурного расширения.

Прозрачное и цветное стекло

Прозрачное стекло

Рецептура прозрачного стекла была известна ещё в древности, о чём свидетельствуют античные флаконы и бальзамарии, в том числе и цветные,— на помпейских фресках мы видим совершенно прозрачную посуду с фруктами. Но вплоть до средневековья, когда огромное распространение получают витражи, не приходится встречать образцов стеклоделия, выраженно обладающих этими свойствами.

Цветное стекло

Сплавленная из обычных сырых материалов стеклянная масса бесцветна, с лёгким желтовато-зелёным или голубовато-зелёным отливом, вызываемым различными минеральными примесями. Для того же, чтобы эту массу внутри неё самой окрасить, чаще всего применяют окислы металлов, добавляют их в шихту до или после плавки. Железистые соединения окрашивают стекло в голубовато-зелёный и жёлтый до красно-бурого цвет, окись марганца — в жёлтый и коричневый до фиолетового, окись хрома — в травянисто-зелёный, окись урана — в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта — в синий (кобальтовое стекло), окись никеля в фиолетовый до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия — в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди — в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Костяное стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное — прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Теми же прибавками, замутив стекломассу в очень слабой степени, получают опаловое стекло.

Оптическое стекло

К оптическому стеклу предъявляют особые технические требования, первое из которых — однородность, оцениваемая до сих пор на основании экспертного анализа по степени и количеству находящихся в нём свилей и прозрачности в заданном диапазоне спектра.

Наряду с обычным «бесцветным» стеклом стекольная промышленность выпускает окрашенные стёкла, применяемые в качестве цветных светофильтров.

Художественное стекло

Художественное стекло - очень давний промысел. Из стекла делали не только посуду, оконное стекло, линзы и другие утилитарные предметы, но и самые разные художественные изделия.

Выдувание стекла — операция, позволяющая из вязкого расплава получить различные формы — шары, вазы, бокалы.

С точки зрения стеклодува стёкла делятся на «короткие» (тугоплавкие и термостойкие, например — «пирекс»), пластичные в весьма узком диапазоне температур и «длинные» (легкоплавкие, например — молибденовое) — имеющие этот интервал значительно более широким.

Важнейший рабочий инструмент стеклодува, его выдувальная трубка, это полая металлическая трубка длиной 1—1,5 м, на одну треть обшитая деревом и снабжённая на конце латунным мундштуком. Пользуясь трубкой, стеклодув набирает из печи расплавленное стекло, выдувает его в форме шара и формует. Для этого ему нужны:

• металлические ножницы для отрезания стеклянной массы и прикрепления её к трубке,

• длинные пинцетообразные клещи из металла для вытягивания и формования стеклянной массы, для образования тиснёных украшений и т. д.,

• сечка для отсекания всего изделия от трубки

• деревянная ложка (скалка, долок — в форме коклюшки) для разравнивания набранной стекломассы.

Предварительно отформованное с помощью этих инструментов стекло («баночку») стеклодув вкладывает в форму из дерева или железа. Готовое изделие отшибают от трубки на вилы и несут в отжигательную печь. Оставшийся от отшибания след (насадок, колпачок) приходится удалять шлифовкой.

1.2Стекольная промышленность России

Место стекольной промышленности в экономике России и мира. Основные показатели работы отрасли

В современных условиях международного разделения труда, одной из отраслей специализации России является национальная стекольная промышленность. Продукция российского стекла составляет значительную долю в мировом производстве и торговле.

В 2002 году в России было произведено около 100 млн. квадратных метров плоского стекла и 6 млрд.200 млн. штук стеклянной тары, в том числе, 5 млрд. 300 млн. штук узкогорлой и свыше 900 млн. штук широкогорлой тары или 7% мирового выпуска (4 место в мире). На рис.1 изображена динамика российского производства плоского стекла (в т.ч. в среднесрочной перспективе).

По данным СтеклоСоюза, объём рынка листового стекла в России по итогам 2007 года составил порядка 175 млн. м2. Основной же рост физических объёмов производства высококачественного флоат-стекла в России ожидается в 2009-2010 гг. Объёмы производства к 2010 году могут составить примерно 300 млн. м2 флоат-стекла в год. К этому времени произойдёт запуск основных мощностей крупных западных компаний в России, и, по прогнозам СтеклоСоюза, стекольная отрасль имеет все шансы существенно увеличить объём экспорта листового стекла. В настоящее время доля экспортных поставок от общего объёма производимого в России листового стекла не превышает 7-10%.

При этом из общего объема производства стекла экспортировалось 30%, что составляет около 1,3 % мировой торговли (18 место в мире). Таким образом, отечественная стекольная промышленность функционирует в общей системе мировых хозяйственных связей, и ее состояние в значительной степени зависит от тенденций развития мировой стекольной отрасли.

Основным направлением развития международных экономических отношений на рубеже XX и XXI веков стала глобализация экономики, которая в полной мере проявилась в стекольной промышленности. Международные хозяйственные связи превратились в инструмент перераспределения ресурсов и повышения эффективности производства в глобальном масштабе. Это привело к развитию следующих тенденций в мировом производстве стекла:

• усилению роли крупных интегрированных компаний на мировых рынках;

• обострению конкуренции на рынках продукции с высокой добавленной стоимостью и распространению применения национальных защитных мер во внешней торговле;

• активизация работ по снижению затрат на производство, при этом наиболее затратные виды производств переносятся в страны, обладающие наиболее дешевыми природными и энергетическими ресурсами, рабочей силой, обеспечивающие минимальные налоговые и транспортные издержки.

• мировые тенденции определяют проблемы отечественной стекольной промышленности. Российские предприятия вытесняются с рынков стекла; на внешнем рынке государства используют различные тарифные и нетарифные ограничения.

На внутреннем рынке неадекватное отношение государственной власти к защите интересов отечественной стекольной промышленности и как результат низкие таможенные пошлины на ввозимую в Россию промышленную продукцию, оборудование для отрасли, стекло и изделия из стекла с высокой добавленной стоимостью, и как результат - интервенция Российского рынка.

В результате действий этого фактора уровень загрузки мощностей по производству машин и оборудования резко упал, это привело к снижению общего технического уровня заводов отраслевых.

Существует реальная угроза победы технических и научных кадров и целых научных школ, а также снижения технического и научного потенциала отрасли.

Одновременно, на Российском рынке стекольной продукции отечественные предприятия испытывают усиливающиеся давление со стороны третьих стран (в первую очередь Китая). Это вызвано тем, что обладая низкими затратами производства эта страна сумела привлечь значительные иностранные инвестиции для создания современной стекольной промышленности.

Таким образом, сегодня российская стекольная промышленность функционирует в условиях глобальной конкуренции на мировом рынке.

Особенностями стекольной промышленности являются высокие капитало-, материало-, энергоемкость производств. Стекольная промышленность в значительной степени определяет уровень загрузки производственных мощностей ряда базовых отраслей экономики. На производство продукции стекольного комплекса расходуется 7,9% топлива, 13% электроэнергии от их общего потребления в промышленности, 21% сырья и минимальных ресурсов от общего их потребления в стране. Стекольные предприятия обеспечивают около 20% грузооборота железнодорожного транспорта.

Характеристики

Список файлов курсовой работы