2020-06-08
332
Смесь SiO2+ Na2CO3+ CaCO3
В трехкомпонентной шихте (Na2CO3, CaO, SiO2) скорость реакции увеличивается скачкообразно при температурах 760 и 827 оС.
Реакции в смеси Na2CO3+ CaCO3+ SiO2 при температуре 790 оС протекают в 10–20 раз быстрее, чем в смеси Na2CO3+SiO2 и в 100 раз быстрее, чем процесс диссоциации карбонатов.
Это доказывает, что в 3-х компонентной системе силикатообразование протекает гораздо быстрее.
Реакции при нагревании четырехкомпонентной смеси
Смесь SiO2+ Na2CO3+ CaCO3+ MgCO3
Процесс плавления четырехкомпонентной шихты весьма сложен из-за многообразия химических реакций:
Реакции Температура, оС
Образование MgNa2(CO3)2 < 300
Начало диссоциации MgCO3 300
образования CaNa2(CO3)2 < 400
разложения CaCO3 420
MgNa2(CO3)2 + 2SiO2 → MgSiO3 + Na2SiO3 + 2CO2 340–620
|
|
|
MgCO3 + SiO2 → MgSiO3 + CO2 450–700
CaNa2(CO3)2 + 2SiO2 → CaSiO3 + Na2SiO3 + 2CO2 585–900
Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3+ CO2 700–900
CaCO3 + SiO2 → CaSiO3+ CO2 600–920
Максимум скорости разложения MgCO3 620
Появление жидкой фазы за счет эвтектик силикатов
магния и натрия с SiO2 и двойных карбонатных
солей с Na2CO3 780–880
Максимум скорости разложения CaCO3 915
MgO + SiO2 → MgSiO3 980–1150
CaO+ SiO2 → CaSiO3 1010–1150
CaSiO3 + MgSiO3 → CaSiO3·MgSiO3 600–1200
Растворение зерен кварца и силикатов
кальция и магния в расплаве 1150–1200
В четырехкомпонентной магнезиальной шихте реакции диссоциации карбонатов силикатообразования и плавления начинаются раньше и заканчиваются при более низких температурах, чем в трехкомпонентной натрий-кальциевой шихте.
Реакции при нагревании шихт, содержащих красители и глушители
Красители при нагревании шихт могут переходить из одной степени окисления в другую, образовывать химические соединения и твердые растворы с компонентами шихты, а также участвовать в реакции образования силикатов.
Оксиды железа
FeO3 + CO → 2FeO+ CO2
2Fe2O3 → 4FeO + O2
|
|
|
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
Оксиды марганца
4MnO2 → 2Mn2O3 + O2
Mn2O7 → Mn2O3 + 2O2
2Mn2O3 → 4MnO + O2
Оксиды меди
4CuO → 2CuO + O2
2Cu2O → 4Cu + O2
CuO + SiO2 = CuSiO3
CuO + 2B2O3 = CuB4O7
Оксиды хрома
4K2CrO4 → 4K2O + 2Cr2O3 + 3O2
2K2Cr2O7 → 2K2O + 2Cr2O3 + 3O2
Все оксиды с кремнеземом образуют силикаты.
Глушители – фтористые соединения, фосфатные соли оксид олова.
В стекловарении имеют значение следующие реакции глушителей:
4NaF + SiO2 → 2Na2O + SiF4
4AlF3 + 3SiO2 → 2Al2O3 + 3SiF4
2CaF2 + SiO2 → 2CaO+ SiF4
Na2SiF6 → 2NaF+ SiF4
Процессы окисления- восстановления в стекломассе
При варке цветных стекол имеет значение равновесие между различными валентностями окрашивающих оксидов соединения, присутствующие в стекломассе в различных степенях окисления в одних случаях играют роль окислителей (Mn2O3 и As2O5 по отношению к FeO), в другом они являются восстановителями (As2O3 по отношению к CrO3 и Mn2O3).
Последовательность распределения кислорода в стекле, в котором содержатся оксиды, такова
FeO → Fe2O3, Sb2O3 → Sb2O5, As2O3 → As2O5, Ce2O3 → CeO2, MnO → Mn2O3, Cr2O3 → CrO3.
Первым окислится FeO, затем Sb2O3, As2O3, Ce2O3 и MnO, и только потом Cr2O3.
Распределение О2 между оксидами зависит также от их концентрации.
