تشكيل الزجاج وتحليل المواد

تم الحصول على الزجاج في الأصل من تصلب الصخور الحمضية المنبعثة من البراكين. وفي حوالي 3700 قبل الميلاد، صنع المصريون القدماء زخارف زجاجية وأواني زجاجية بسيطة. في ذلك الوقت، لم يكن هناك سوى الزجاج الملون. حوالي عام 1000 قبل الميلاد، صنعت الصين الزجاج عديم اللون. وفي القرن الثاني عشر الميلادي، ظهر الزجاج التجاري وبدأ يتحول إلى مادة صناعية. في القرن الثامن عشر، ومن أجل تلبية احتياجات تطوير التلسكوبات، تم إنتاج الزجاج البصري. في عام 1873، أنتجت بلجيكا لأول مرة الزجاج المسطح. في عام 1906، أنتجت الولايات المتحدة زجاجًا مسطحًا يؤدي إلى الآلة. منذ ذلك الحين، مع التصنيع والإنتاج على نطاق واسع للزجاج، ظهر الزجاج ذو الاستخدامات المختلفة والخصائص المختلفة واحدًا تلو الآخر. في العصر الحديث، أصبح الزجاج مادة مهمة في الحياة اليومية والإنتاج والعلوم والتكنولوجيا.

ينقسم نوع الزجاج عادةً إلى زجاج أكسيد وزجاج غير أكسيد وفقًا للمكونات الرئيسية. هناك أنواع وكميات قليلة من الزجاج غير المؤكسد، وبشكل رئيسي زجاج الكالكوجينيد وزجاج الهاليد. الأنيونات الموجودة في زجاج الكالكوجينيد هي في الغالب كبريت وسيلينيوم والتيلوريوم وما إلى ذلك، والتي يمكنها قطع الضوء ذو الطول الموجي القصير وتمرير الضوء الأصفر والأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة. لديها مقاومة منخفضة ولها خصائص التبديل والذاكرة. يتمتع زجاج الهاليد بمعامل انكسار منخفض وتشتت منخفض، ويستخدم في الغالب كزجاج بصري.

ينقسم زجاج الأكسيد إلى زجاج السيليكات وزجاج البورات وزجاج الفوسفات وما إلى ذلك. يشير زجاج السيليكات إلى الزجاج الذي مكونه الأساسي هو SiO 2، والذي يحتوي على العديد من الأصناف والتطبيقات الواسعة. عادة وفقا لمحتوى مختلف من SiO 2 والمعادن القلوية وأكاسيد المعادن الأرضية القلوية في الزجاج، وينقسم إلى: ① زجاج الكوارتز. محتوى SiO 2 أكبر من 99.5٪، ومعامل التمدد الحراري المنخفض، ومقاومة درجات الحرارة العالية، والاستقرار الكيميائي الجيد، ونقل الضوء فوق البنفسجي والأشعة تحت الحمراء، ودرجة حرارة الانصهار العالية، واللزوجة العالية، والقولبة الصعبة. يتم استخدامه في الغالب في أشباه الموصلات ومصادر الضوء الكهربائية والاتصالات البصرية والليزر وغيرها من التقنيات والأدوات البصرية. ②زجاج السيليكا العالي. يبلغ محتوى SiO 2 حوالي 96%، وخصائصه مشابهة لخصائص زجاج الكوارتز. ③ زجاج الصودا والجير. يحتوي بشكل أساسي على SiO 2 ويحتوي أيضًا على 15% Na2O و16% CaO. إنها منخفضة التكلفة، وسهلة التشكيل، ومناسبة للإنتاج على نطاق واسع، ويشكل إنتاجها 90% من الزجاج العملي. يمكنها إنتاج الجرار الزجاجية والزجاج المسطح والأواني والمصابيح الكهربائية وما إلى ذلك. ④ زجاج سيليكات الرصاص. المكونات الرئيسية هي SiO 2 وPbO، والتي تتمتع بأعلى معامل انكسار ومقاومة عالية الحجم، ولها قابلية جيدة للتبلل مع المعادن. ويمكن استخدامها لصنع المصابيح، وسيقان الأنابيب المفرغة، والأواني الزجاجية البلورية، والزجاج البصري الصوان، وما إلى ذلك. يمكن لزجاج الرصاص الذي يحتوي على كمية كبيرة من PbO أن يحجب الأشعة السينية وأشعة جاما. ⑤ زجاج سيليكات الألمنيوم. مع SiO 2 وAl 2 O 3 كمكونات رئيسية، فإنه يتمتع بدرجة حرارة تليين عالية ويستخدم لصنع مصابيح التفريغ، ومقاييس الحرارة الزجاجية ذات درجة الحرارة العالية، وأنابيب الاحتراق الكيميائي والألياف الزجاجية. ⑥زجاج البورسليكات. مع SiO 2 وB 2 O 3 كمكونات رئيسية، فهو يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة واستقرار كيميائي. يتم استخدامه لصنع أواني الطبخ، وأدوات المختبرات، وزجاج اللحام المعدني، وما إلى ذلك. يتكون زجاج البورات بشكل أساسي من B 2 O 3، وله درجة حرارة انصهار منخفضة، ويمكنه مقاومة التآكل بواسطة بخار الصوديوم. يحتوي زجاج البورات الذي يحتوي على عناصر أرضية نادرة على معامل انكسار مرتفع وتشتت منخفض. إنه نوع جديد من الزجاج البصري. يستخدم زجاج الفوسفات P2O5 كمكون رئيسي، وله معامل انكسار منخفض وتشتت منخفض، ويستخدم في الأجهزة البصرية.

بالإضافة إلى ذلك، ينقسم الزجاج إلى زجاج مقسى، زجاج مسامي (أي زجاج رغوي، بحجم مسام يبلغ حوالي 40، يستخدم لتحلية مياه البحر، وترشيح الفيروسات، وما إلى ذلك) وفقًا لخصائص الأداء، والزجاج الموصل (يستخدم كأقطاب كهربائية وطائرات). الزجاج الأمامي)، والسيراميك الزجاجي، وزجاج الأوبال (المستخدم لأجهزة الإضاءة والعناصر الزخرفية، وما إلى ذلك) والزجاج المجوف (المستخدم كزجاج للأبواب والنوافذ)، وما إلى ذلك.

عملية الإنتاج المواد الخام الرئيسية لإنتاج الزجاج هي أجسام تشكيل الزجاج، وتعديلات الزجاج والوسائط الزجاجية، والباقي عبارة عن مواد خام مساعدة. تشير المواد الخام الرئيسية إلى الأكاسيد التي يتم إدخالها في الزجاج لتشكيل الشبكة، والأكاسيد الوسيطة والأكاسيد خارج الشبكة؛ وتشمل المواد الخام المساعدة عوامل التوضيح، والتدفق، والمعتمات، والملونات، ومزيلات اللون، والمؤكسدات وعوامل الاختزال.

تتضمن عملية إنتاج الزجاج بشكل أساسي ما يلي: ①المعالجة المسبقة للمواد الخام. يتم سحق المواد الخام المتكتلة، وتجفيف المواد الخام الرطبة، وتتم معالجة المواد الخام المحتوية على الحديد لإزالة الحديد لضمان جودة الزجاج. ② إعداد المواد الدفعية. ③الذوبان. يتم تسخين مادة الخلطة الزجاجية عند درجة حرارة عالية في فرن الخزان أو فرن البوتقة لتشكيل زجاج سائل موحد وخالي من الفقاعات يلبي متطلبات التشكيل. ④التشكيل. معالجة الزجاج السائل إلى منتجات بالأشكال المطلوبة، مثل الأطباق المسطحة، والأواني المختلفة، وما إلى ذلك. ⑤ المعالجة الحرارية. من خلال التلدين والتبريد وغيرها من العمليات، يمكن إزالة أو توليد الإجهاد الداخلي أو فصل الطور أو تبلور الزجاج، ويمكن تغيير الحالة الهيكلية للزجاج.