Стекольное сырье. Состав и химико-технологическая характеристика стекольной шихты. Главнейшие геолого-промышленные типы месторождений стекольного кварцевого сырья

Стекло - это материал, получаемый при остывании неметаллического расплава в виде аморфного, изотропного, хрупкого, в различной степени прозрачного твердого продукта. В отличие от кристаллических тел стекло при нагревании не плавится, а постепенно размягчается, переходя в высоковязкое тягучее, а затем и в жидкое состояние. Среди различных видов неорганического стекла господствующим является стекло, полученное на основе кремнезема (так называемое силикатное стекло). Стекло, содержащее только кремнезем и не более 1% различных примесей, называется кварцевым.

В последние годы вырос спрос на кварцевое стекло для получения волокнисто-оптического кабеля. Как потенциальный материал перспективных систем хранения информации кварцевое волокно превосходно: в его 1 г помещается 50 Гб информации.

Сырьевые материалы, используемые в производстве стекла, подразделяют на главные и вспомогательные. К главному сырью относятся кремнезем (обычно в виде кварцевого песка или молотого кварца), борный ангидрит (в виде буры или борной кислоты), фосфорный ангидрит, оксид алюминия (в виде глины, каолина, ПШ пород или чистого глинозема), оксиды щелочных металлов (в виде поташа, соды или безводного сульфата натрия, Li-содержащих минералов) и др. К вспомогательным сырьевым материалам относят всевозможные осветлители (сульфаты натрия и алюминия, хлористый натрий), обесцвечиватели (для окисления соединений железа), красители (оксиды различных металлов), глушители (различные фтористые соединения, рассеивающие свет, для получения белых малопрозрачных стекол) и восстановители (углеродистые вещества).

Для варки высококачественных бесцветных стекол кварцевый песок очищают физическими или химическими методами, причем размер его зерен должен находиться в пределах 0,1-0,5 мм.

Помимо обычных силикатных стекол продукцией стекольной промышленности являются растворимое стекло и ситаллы. Растворимое, или жидкое, стекло (применяется преимущественно в виде водных растворов) представляет собой расплав чистых силикатов натрия или калия или их смеси. Ситаллы - это микрокристаллические материалы, получаемые путем принудительной кристаллизации стекла.

Главное требование стекольной промышленности к этому сырью - его чистота, определяемая содержанием SiO₂, а также вредных примесей TiO₂, Fe₂O₃ и других хромофоров; второе требование - гранулометрический состав (наиболее оптимальный размер зерен 0,1-0,5 мм). При оценке соответствующих месторождений решается вопрос об обогатимости сырья, то есть удалении или снижении содержания в нем вредных примесей.

Мономинеральные кварцевые пески редки. Их промышленные концентрации образуются преимущественно в платформенных условиях в прибрежных частях эпиконтинентальных морей при поступлении с суши терригенного кварцевого материала из размывавшихся каолинитовых кор выветривания.Среди древних докембрийских толщ достаточно обычными являются кварциты, нередко ассоциирующие с мраморами, гнейсами, кристаллическими и другими сланцами и понимаемые как продукт метаморфического преобразования (перекристаллизации) песчаников существенно кварцевого состава.

Главнейшие геолого-промышленные типы месторождений.

1. Субгоризонтальные пласты и линзы кварцевых песков высокой степени сортировки, выдержанного химического и гранулометрического состава, мощностью метры-десятки метров, значительного площадного распространения в разрезах морских терригенно-осадочных платформенных толщ мезокайнозойского, реже палеозойского возраста (Люберецкое и Егановское в Московской области).

2. Пласты и линзы кварцевых песчаников, иногда кварцитовидных, мощностью метры-сотни метров, значительной протяженности в субгоризонтальных и дислоцированных терригенно-осадочных, часто метаморфизованных толщах различного возраста (Черемшанское в Бурятии, многочисленные месторождения Центральных Аппалачей).

3. Пласты и линзы светлых кварцитов мощностью метры-сотни метров, значительной протяженности, залегающие в составе дислоцированных древних высокометаморфизованных алюмосиликатных и карбонатных метаосадочных пород (Нильсия в Финляндии, Бар Ривер в Канаде и др.).