काचेची निर्मिती आणि सामग्रीचे विश्लेषण

ज्वालामुखीतून बाहेर पडलेल्या अम्लीय खडकांच्या घनीकरणातून ही काच मूळतः प्राप्त झाली होती. सुमारे 3700 ईसापूर्व, प्राचीन इजिप्शियन लोकांनी काचेचे दागिने आणि साधी काचेची भांडी बनवली होती. त्यावेळी फक्त रंगीत काच होती. सुमारे 1000 बीसी, चीनने रंगहीन काच बनवली. 12 व्या शतकात, व्यावसायिक काच दिसू लागले आणि ते एक औद्योगिक साहित्य बनू लागले. 18 व्या शतकात, विकसनशील दुर्बिणींच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, ऑप्टिकल ग्लास तयार केले गेले. 1873 मध्ये, बेल्जियमने प्रथम सपाट काचेचे उत्पादन केले. 1906 मध्ये, युनायटेड स्टेट्सने सपाट काचेचे उत्पादन केले जे मशीनकडे नेले. तेव्हापासून, औद्योगिकीकरण आणि मोठ्या प्रमाणावर काचेच्या उत्पादनासह, विविध उपयोग आणि विविध गुणधर्म असलेल्या काचे एकापाठोपाठ एक बाहेर पडत आहेत. आधुनिक काळात, दैनंदिन जीवनात, उत्पादनामध्ये आणि विज्ञान आणि तंत्रज्ञानामध्ये काच ही एक महत्त्वाची सामग्री बनली आहे.

मुख्य घटकांनुसार काचेचा प्रकार सहसा ऑक्साईड ग्लास आणि नॉन-ऑक्साइड ग्लासमध्ये विभागला जातो. नॉन-ऑक्साइड ग्लासचे काही प्रकार आणि प्रमाण आहेत, मुख्यतः चॅल्कोजेनाइड ग्लास आणि हॅलाइड ग्लास. चॅल्कोजेनाइड काचेचे आयन बहुतेक सल्फर, सेलेनियम, टेल्युरियम इ. असतात, जे कमी-तरंगलांबीचा प्रकाश कापून पिवळा, लाल प्रकाश आणि जवळचा आणि दूरचा इन्फ्रारेड प्रकाश टाकू शकतात. यात कमी प्रतिकार आहे आणि स्विचिंग आणि मेमरी गुणधर्म आहेत. हॅलाइड ग्लासमध्ये कमी अपवर्तक निर्देशांक आणि कमी फैलाव असतो आणि ते बहुतेक ऑप्टिकल ग्लास म्हणून वापरले जाते.

ऑक्साईड ग्लास सिलिकेट ग्लास, बोरेट ग्लास, फॉस्फेट ग्लास इत्यादींमध्ये विभागलेला आहे. सिलिकेट ग्लास म्हणजे ज्या काचेचा मूळ घटक SiO 2 आहे, ज्यामध्ये अनेक प्रकार आणि विस्तृत अनुप्रयोग आहेत. सामान्यतः काचेमध्ये SiO 2 आणि अल्कली धातू आणि क्षारीय पृथ्वी धातू ऑक्साईडच्या भिन्न सामग्रीनुसार, ते विभागले जाते: ① क्वार्ट्ज ग्लास. SiO 2 सामग्री 99.5% पेक्षा जास्त, कमी थर्मल विस्तार गुणांक, उच्च तापमान प्रतिरोध, चांगली रासायनिक स्थिरता, अतिनील प्रकाश आणि अवरक्त प्रकाश प्रसारण, उच्च वितळणारे तापमान, उच्च चिकटपणा आणि कठीण मोल्डिंग आहे. हे मुख्यतः अर्धसंवाहक, विद्युत प्रकाश स्रोत, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, लेसर आणि इतर तंत्रज्ञान आणि ऑप्टिकल उपकरणांमध्ये वापरले जाते. ②उच्च सिलिका ग्लास. SiO 2 ची सामग्री सुमारे 96% आहे आणि त्याचे गुणधर्म क्वार्ट्ज ग्लाससारखेच आहेत. ③ सोडा चुना ग्लास. यात प्रामुख्याने SiO 2 समाविष्ट आहे आणि त्यात 15% Na 2 O आणि 16% CaO देखील आहे. त्याची किंमत कमी आहे, आकार देणे सोपे आहे, मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य आहे आणि त्याचे उत्पादन व्यावहारिक काचेच्या 90% आहे. हे काचेच्या जार, सपाट काच, भांडी, लाइट बल्ब इत्यादी तयार करू शकते. ④ लीड सिलिकेट ग्लास. मुख्य घटक SiO 2 आणि PbO आहेत, ज्यात उच्च अपवर्तक निर्देशांक आणि उच्च आवाज प्रतिरोधकता आहे आणि धातूंसह चांगली ओलेपणा आहे. ते बल्ब, व्हॅक्यूम ट्यूब स्टेम, स्फटिकासारखे काचेचे भांडे, चकमक ऑप्टिकल ग्लास इत्यादी बनवण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. मोठ्या प्रमाणात PbO असलेले शिसे क्ष-किरण आणि γ-किरण अवरोधित करू शकतात. ⑤ अल्युमिनोसिलिकेट ग्लास. मुख्य घटक म्हणून SiO 2 आणि Al 2 O 3 सह, त्यात उच्च मृदू तापमान आहे आणि ते डिस्चार्ज बल्ब, उच्च-तापमानाचे काचेचे थर्मामीटर, रासायनिक ज्वलन ट्यूब आणि काचेचे तंतू बनवण्यासाठी वापरले जाते. ⑥बोरोसिलिकेट ग्लास. मुख्य घटक म्हणून SiO 2 आणि B 2 O 3 सह, त्यात चांगली उष्णता प्रतिरोधकता आणि रासायनिक स्थिरता आहे. याचा उपयोग स्वयंपाकाची भांडी, प्रयोगशाळेतील उपकरणे, धातूची वेल्डिंग काच इ. बनवण्यासाठी केला जातो. बोरेट ग्लास प्रामुख्याने B 2 O 3 ने बनलेला असतो, वितळण्याचे तापमान कमी असते आणि सोडियम वाष्पाने गंजण्यास प्रतिकार करू शकतो. दुर्मिळ पृथ्वी घटक असलेल्या बोरेट ग्लासमध्ये उच्च अपवर्तक निर्देशांक आणि कमी फैलाव असतो. हा एक नवीन प्रकारचा ऑप्टिकल ग्लास आहे. फॉस्फेट ग्लास मुख्य घटक म्हणून P 2 O 5 वापरतो, कमी अपवर्तक निर्देशांक आणि कमी फैलाव असतो आणि ऑप्टिकल उपकरणांमध्ये वापरला जातो.

या व्यतिरिक्त, काचेची कार्यक्षमतेच्या वैशिष्ट्यांनुसार कडक काच, सच्छिद्र काच (म्हणजे, फोम ग्लास, सुमारे 40 छिद्रे असलेला, समुद्रातील पाण्याचे विलवणीकरण, विषाणू गाळण्यासाठी वापरला जातो) मध्ये विभागली जाते, प्रवाहकीय काच (इलेक्ट्रोड आणि विमान म्हणून वापरली जाते. विंडशील्ड्स), ग्लास-सिरेमिक्स, ओपल ग्लास (लाइटिंग डिव्हाइसेस आणि सजावटीच्या वस्तू इ.) आणि पोकळ काच (दरवाजा आणि खिडकीची काच म्हणून वापरली जाते), इ.

उत्पादन प्रक्रिया काचेच्या उत्पादनासाठी मुख्य कच्चा माल म्हणजे काच तयार करणारी संस्था, काचेचे समायोजन आणि काचेचे मध्यवर्ती आणि बाकीचे सहायक कच्चा माल आहेत. मुख्य कच्चा माल नेटवर्क तयार करण्यासाठी काचेमध्ये आणलेल्या ऑक्साईड्सचा संदर्भ देते, इंटरमीडिएट ऑक्साइड आणि ऑफ-नेटवर्क ऑक्साइड; सहायक कच्च्या मालामध्ये क्लॅरिफायर्स, फ्लक्सेस, ओपेसिफायर्स, कलरंट्स, डिकॉलरंट्स, ऑक्सिडंट्स आणि रिड्यूसिंग एजंट्स यांचा समावेश होतो.

काचेच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये प्रामुख्याने हे समाविष्ट होते: ①कच्च्या मालाची पूर्व-प्रक्रिया. काचेच्या गुणवत्तेची खात्री करण्यासाठी ढेकूळ असलेला कच्चा माल ठेचला जातो, ओला कच्चा माल वाळवला जातो आणि लोहयुक्त कच्चा माल लोखंडी काढून टाकण्यासाठी प्रक्रिया केली जाते. ② बॅच साहित्य तयार करणे. ③वितळणे. काचेची बॅच सामग्री टाकी भट्टीमध्ये किंवा क्रूसिबल भट्टीमध्ये उच्च तापमानावर गरम केली जाते ज्यामुळे मोल्डिंगची आवश्यकता पूर्ण करणारा एकसमान, बबल-मुक्त द्रव ग्लास तयार होतो. ④निर्मिती. फ्लॅट प्लेट्स, विविध भांडी इत्यादीसारख्या आवश्यक आकारांच्या उत्पादनांमध्ये द्रव ग्लास प्रक्रिया करा. ⑤ उष्णता उपचार. एनीलिंग, शमन आणि इतर प्रक्रियांद्वारे, काचेचे अंतर्गत ताण, फेज वेगळे करणे किंवा क्रिस्टलायझेशन काढून टाकले जाऊ शकते किंवा निर्माण केले जाऊ शकते आणि काचेची संरचनात्मक स्थिती बदलली जाऊ शकते.