Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Существует довольно много типов дуговых печей подобного рода. Однако благодаря тем высоким требованиям, которые предъявляет производство прозрачного кварцевого стекла в отношении вредных химических влияний и вытекающим отсюда усложнениям в конструк-дии, дуговые печи получили в этой области техники сравнительно небольшое распространение, уступив место печам реостатного типа.
Как указывалось выше, получение прозрачного кварцевого стекла представляет собой операцию, довольно сложную и требующую, во всяком случае, применения соответствущего режима плавки. Простым нагреванием кристаллов кварца до температуры плавления получить прозрачный продукт не . удается и -приходится прибегать к различным методам, обеспечива-
¦Рис. 56. Схема дуговой отражательной ЮЩИМ отсутствие пуЗЫрЬКОВ ВОЗДу-
печи. ха в расплавленной массе. До сих
пор мы ограничивались рассмотрением лишь таких методов, которые связаны различными температурными режимами (медленное нагревание—Heraeus и быстрое нагревание Hersch-Srowitsch), в дальнейшем нам придется подробно остановиться на приемах плавки кварца, связанных с изменением давления и с введе-дением в плавильное пространство инертных газов. Говоря о дуговых печах, следует отметить, что они в значительной степени усложняют проведение всех этих режимов плавки, будь то планомерное изменение температуры или давления. Это обстоятельство также послужило .причиной отказа от печей этого типа.
Не останавливаясь подробно на описании различного вида дуговых печей, укажем только на интересную попытку Mehner 168 применить для плавки отражательную печь (рис. 56).
Мощная вольтова дуга S получается в фокусе эллиптического зеркала а, около другого фокуса которого F помещается кварц либо в виде песка, либо в виде кристаллов. Таким расположением исключается, во-первых,.восстанавливающее действие газов дуги на расплавленный кварц и, во вторых, необходимость иметь тигель «з соответствующею огнеупорного химически инертного материала: роль такого тигля в данном случае играет нераснлавившаяся благодаря дальнему расстоянию от фокуса кварцевая масса.
Стремясь избавиться от пузырьков воздуха достаточным размягчением расплавленной массы, Mehner сделал свою печь герметически закрытой, с тем чтобы в ней можно быдо повышать давление, а следова--
тельно и температуру. Как мы уже видели, опыты Day и Shepherd {стр. 121) показали полную несостоятельность этого метода, и поэтому нет ничего удивительного, что Mehner не удалось достигнуть удовлетворительных результатов.
Резюмируя все сказанное, мы можем основные неудобства применения дуговых печей для плавки кварца свести к следующему:
1. Наличие атмосферы восстанавливающих газов, защитить от действия которых плавящийся кварц — дело чрезвычайно трудное.
2. Загрязнение получаемого продукта частицами угля, отделяющимися от электродов дуги.
3. Трудность регулирования температуры и неравномерность ее распределения.
4. Трудность плавки в вакууме или атмосфере инертных газов. Все эти обстоятельства заставили отказаться от использования
дуговых печей и перейти к печам реостатного типа.
РЕОСТАТНЫЕ ПЕЧИ
Несравненно более плодотворным оказалось применение другого типа электрических печей, в которых нагревание производится выделением джоулева тепла в тех или иных достаточно огнеупорных сопротивлениях. Эти так называемые печи сопротивления, или реостатные печи, получили в настоящее время чрезвычайно широкое распространение. Различные системы печей этого типа, применяемые в кварцевой промышленности, можно разбить на две категории. В первом случае \ ток пропускается через стержень из соответствующего материала ! {уголь, графит, вольфрам), окруженный кварцем, который нредпола- ' гается расплавить. Этот метод, нашедший широкое распространение при изготовлении непрозрачного кварцевого стекла, применяется также для изготовления стекла прозрачного, например французской компанией Quartz et Silice.
Во втором случае нагреваемым сопротивлением является тигель, в котором плавится кварцевая масса.
Решающим шагом в области практического применения реостатных печей для получения прозрачного кварцевого стекла явилось изобретение таких огнеупорных материалов, которые, обладая достаточной электропроводностью, не вступали бы при высоких температурах в химическое соединение с кварцем. Мы видели, что введением в промышленность графита с соответствующим образом обработанной поверхностью вопрос о нужном материале решается вполне.
Первоначальные типы реостатных печей обладали сопротивлением из обыкновенного угля. Ввиду того что этим путем чистый прозрачный кварц получен быть не может, они сохранились лишь для производства непрозрачного кварцевого стекла. Их историю, современное устройство и характер работы мы рассмотрим в главе, посвященной непрозрачному кварцу, здесь же остановимся лишь на новых системах, специально предназначенных для получения оптически прозрачного продукта.
Современные методы плавки кварца в реостатных печах, с целью получения прозрачного стекла, являются дальнейшим развитием идей Шуи Shepherd (1906), а также Bredel l6°, впервые со всей ясностью наметивших пути преодоления основных трудностей, лежащих в этой
