SU761428A1 - Способ получения оптического теплопоглощающего стекла - Google Patents

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству фосфатных оптических стекол для теплозащитных светофильтров.

Известен способ получения фосфатных 5 стекол, содержащих двухвалентное железо, путем взаимодействия при комнатной температуре активного соединения железа со смесью фосфорной и галогенной кислот с образованием затвердевающего промежу- щ точного продукта и последующего нагревания промежуточного продукта в присутствии восстановителя (твердого углерода или железосодержащего материала) вплоть до получения стекольного расплава [1]. 15

Однако этот способ применим только для двухкомпонентных (железофосфатных) или трехкомпонентных (щелочежелезофосфатных) стекол, которые вследствие низкой химической устойчивости непригодны для из- 20 готовления оптических тенлофильтров.

Наиболее близким к изобретению является способ получения оптического теплопоглощающего стекла, включающий приготовление шихты с введением Р₂О₅ в виде 25 ΝΗ4Η2ΡΟ4, перемешивание компонентов с последующей варкой и подачей красителя 12].

Недостатком этого способа являетсД высокое содержание в шихте вредных п^боч- 30

ных продуктов, выделяющихся при варке стекла и загрязняющих окружающую среду. Так, например, в шихте на 1000 кг стекла с содержанием 80% Р₂О₅ при введении его в виде ΝΗ4Η2ΡΟ4 содержится (и выделяется при варке) 192 кг ΝΗ₃.

Целью изобретения является сокращение длительности варки стекла и уменьшение содержания в шихте вредных побочных продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения оптического поглощающего стекла, включающему приготовление шихты с введением Р2О5 в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄, перемешивание компонентов с последующей варкой и подачей красителя, часть Р₂Об вводят в виде Н₃РО₄ при отношении количества, вводимого в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ4, к количеству Р₂О₅, вводимому в виде Н₃РО₄, равном 0,15—0,40, а краситель подают перед осветлением.

Целесообразно в качестве красителя подавать металлическое железо при отношении количеств Р2О5, вводимых в виде ΝΗ4Η2ΡΟ4 и Н₃РО4, 0,15—0,25, или в качестве красителя подавать окись железа при отношении количеств Р₂Об, вводимых в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄ и Н3РО4, 0,20—0,40.

Указанные предельные значения отношений количеств Р₂О₅, вводимых в виде

761428

3

ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄ и Η₃ΡΟ₄, установлены экспериментально. Эти пределы сужаются при использовании в качестве исходного сырья конкретных железосодержащих материалов. Так, при использовании металлическо(Р,О₅)_ач

го железа отношение ~ —— должнооыть в

(Ρζθδΐκ

пределах 0,15—0,25, а при использовании окиси железа Ре₂О₃ оно должно быть в пределах 0,20—0,40. В каждом из этих конкретных случаев нижний предел обеспечивает создание минимально необходимых восстановительных условий для получения и сохранения в стекле железа в двухвалентном состоянии, а превышение верхнего предела бесполезно с точки зрения создания восстановительных условий, но приводит к технически неоправданному увеличению содержания в шихте вредных побочных продуктов, загрязняющих атмосферу, а также к увеличению стоимости шихты и продолжительности варки.

Как видно из приведенных данных, использование металлического железа предпочтительнее с точки зрения уменьшения необходимого количества ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄ в шихте. Однако введение металлического железа в фосфатный расплав сопровождается бурной реакцией с выделением значительного числа пузырей, на удаление которых требуется дополнительное время осветления стекломассы. По мере увеличения заданной, согласно синтетическому составу, концентрации красителя в стекле и по мере увеличения объема стекловаренного сосуда этот отрицательный эффект усиливается, и поэтому оказывается более целесообразным использование в качестве исходного сырья окиси железа.

Выбор времени введения красителя в стекломассу определяется необходимостью исключения его контакта с непрореагировавшей фторфосфорной кислотой. Однако введение красителя в уже сваренную, осветленную стекломассу связано с удлинением времени усвоения красителя и гомогенизации стекла.

Экспериментально установлено, что оптимальным является введение красителя непосредственно после расплавления последней порции неокрашенной шихты, когда стекломасса еще не осветлена и сохраняет достаточную реакционную способность, вследствие чего усвоение ею красителя происходит одновременно с гомогенизацией и осветлением стекла, т. е. не требует дополнительного времени.

С целью сокращения времени, необходимого для полной гомогенизации окрашенной стекломассы, засыпку красителя в расплав предпочтительно производить одновременно с началом ее механического размешивания. Такое сочетание операций является абсолютно необходимым при засыпке металлического железа, которое вследствие высокой плотности имеет тенденцию к осаждению на дно стекловаренного сосуда.

Сущность изобретения поясняется конкретными примерами.

Пример 1. Теплопоглощающее оптическое стекло, имеющее синтетический состав основы, масс. %: Р₂О₅ 79,66; 51О₂ 4,50; А1₂О₃ 15,28; В₂О₃ 0,37; ΖηΟ 0,19, и окрашиваемое железом в концентрации 0,94 частей Ге на 100 частей стекла, получают следующим образом.

66,54 Β₂Οδ вводят в шихту в виде Н₃РО₄, а 13,12% — в виде ΝΗ.₄Η₂ΡΟ₄ (отношение

(РгОо)ам ₌θ 20) остальные компоненты ос(Р₂О₅)к

новы вводят соответственно в виде кварцевой пудры, окиси алюминия, борной кислоты и окиси цинка. Указанные исходные материалы смешиваются обычным, известным в технологии оптического стекловарения способом.

Расчетное в соответствии с заданной массой стекла количество Ре с шихтой не смешивают.

Варку стекла ведут в шамотном сосуде емкостью 400 л в газовой стекловаренной печи. Загрузку неокрашенной шихты в сосуд производят при температуре 1500±20° обычным принятым для варки фосфатных стекол способом, при этом каждую последующую порцию шихты загружают после расплавления предыдущей.

После расплавления последней порции шихты (на что уходит 1 —1,5 ч) в сосуд опускают шамотную мешалку с размахом лопастей, равным 0,3—0,5 внутреннего диаметра сосуда, которую приводят во вращение со скоростью 15—30 об/мин. Одновременно с пуском мешалки в центральную область сосуда, диаметр которой равен размаху лопастей мешалки, засыпают ковшом отвешенное согласно расчету количество металлического железа. После засыпки железа температуру в печи поднимают в течение 0,5—1 ч до 1550+10°. Последующие стадии варки (гомогенизацию, осветление, студку) и выработку стекла ведут обычными для оптического стекловарения приемами.

Пример 2. Теплопоглощающее оптическое стекло, имеющее синтетический состав основы, масс. %: Р₂О₅ 79,85; 8Ю₂ 4,46; А1₂О₃ 15,13; В₂О₃ 0,37; Ζη 0,19, и окрашиваемое окисью железа в концентрации

1,3 частей Ре₂О₃ на 100 частей стекла, получают следующим образом: 57,57% Р2О5 вводят в виде Н₃РО₄, а 22,28% — в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄. Таким образом, отношение общего количества Р₂О₅ в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄ к количеству Р₂О₅ в виде Н₃РО₄ составляет 0,39. Для введения в шихту остальных компонентов используют сырьевые материалы, указанные в примере 1. Варку стекла ведут

761428

5

В шамотном сосуде емкостью 700 л. Температурный режим варки соответствует указанному в примере 1. После расплавления последней порции неокрашенной шихты в сосуд засыпают красящую смесь Ре₂0з + + ΝΗ₄Η₂ΡΟ₄. Через час после засыпки красящей смеси устанавливают и приводят во вращение мешалку как в примере 1. Последующие стадии варки и выработку стекла ведут обычными приемами.

Эффективность предлагаемого способа характеризуется данными указанных выше опытов, приведенными в таблице.

Показатели	Известный способ	Предлагаемый способ Пример 1|пример 2
Длительность варки, ч	75	69	65
Содержание в ших те ΝΗ3 на 1000 кг стекла, кг	192	31	53
Стоимость сырьевых материалов на 1000 кг стекла, руб.	1177	799	801

Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа получения оптического теплопоглощающего стекла при 30 существующем объеме его производства составит ориентировочно 70 тыс. руб.

б

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Способ получения оптического теплопоглощающего стекла, включающий приго5 товление шихты с введением Р₂О₅ в вид ' ΝΗ₄Η₂ΡΟ4, перемешивание компонентов с последующей варкой и подачей красителя, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности варки стекла и

   Ш уменьшения содержания в шихте вредных побочных продуктов, часть Р₂Оя вводят в виде Н3РО4 при отношении количества Р₂О₅, вводимого в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ4, к количеству Р₂О₅, вводимому в виде Н3РО4, рав15 ном 0,15—0,40, а краситель подают перед осветлением.
2. 2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что в качестве красителя подают металлическое железо при отношении коли20 честв Р₂О₅, вводимых в виде ΝΗ4Η2ΡΟ4 и Н3РО4, 0,15—0,25.
3. 3. Способ по π. 1, отличающийся тем, что в качестве красителя подают окися железа при отношении количеств Ρ₂0δ, вво25 димых в виде ΝΗ₄Η₂ΡΟ₅ и Н3РО4, 0,200,40.