Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

9.5 Ш и ш а.
Шиша энг кадимий кимёвий махсулот ( Eгипетда эрамиздан 6 минг йил илгари шиша ишлаб чикарилган). Ковушкоклиги ката булган, ута совутилган суюклик деб караладиган материалдир. Шиша суюкланганда хам жуда ковушкок булиб, унинг таркибидаги заррачаларнинг (кимёвий моддаларнинг) эркин харакати жуда кийин булганлиги сабабли тугри нормал киристал панжара хосил булла олмайди.
Унинг аник суюкланиш ва кайнаш ҳарорати булмайди. Киздирилганда у секинлик билан юмшайди ва сўнгра суюкланади. Шиша тиник, механик мустахкам, кимёвий агрессив реагентларга чидамли электр токини утказмайди. Иссикликни кам утказади. Мана шу ажойиб хоссалар борлигидан кенг куламди ишлатилади. Аммо у мурт бўлади. Бу камчилиги уни термик ишлов бериш йули билан камайтирилади. Шиша таркибига асосан 3 хил типдаги оксидлар: игшкорий, ишкорийер ва кислотали оксидлар киради. Шиша куйидаги умумий формула билан ифодалаш мумкин: nR₂O mPRO₂(R₂O₃). Коэффицентлар узгарувчан кийматлардир.Бунда R₂O- ишкорий металларнинг оксидлари: Na₂O, К₂О, Li₂O ва бошкалар RO- ишкорийер металларининг оксидлари: CaO, ВаО, PbO, SrO, ZnO, FeO, MnO ва бошкалар RO2 (R2O3 )- кислотали оксидлар SiO₂ , В₂О₃ ,Al₂O₃ ва бошкалар (SiO₂ нинг микдори 70-75% дан кам булмайди,баъзан SiO₂ ни кисман B₂O₃ билан алмаштирилади, Al₂O₃ эса 1-4% дан ошмайди). Шишанинг хоссалари унинг таркибига кирувчи оксидларнинг сифатий ва микдорий таркибига боглик бўлади. Кислотали оксидлар шишага механик, термик ва киёвий мустахкамлик беради. Ишкорий металл оксидлари шишанинг ковушкоклиги, механик кимёвий мустахлигини камайтиради. Аксинча ишкорийер металлари эса кимёвий чидамлигини ва ковушкоклигини оширади. Таркибида факат Na₂O, CaO, MgO SiO₂ ва оксидларни саклойчи шиша кенг микиёсда кулланилади.Na₂O ни урнига K₂O ва CaO ҳамда MgO урнига PbO ишлатилса тиниклиги, ялтироклиги ,нурни буриш хоссаси ортади. Масалан, биллур, хрустал ва оптик шишалар. Кимёвий идишлар тайёрлаш учун ишлатиладиган шиша олишда,ишкорий металлар оксидларини микдори камайтирилади ва SiO₂ ни кисман B₂O₃ ҳамда Al₂O₃ билан алмаштирилади. Бунда кимёвий ватермик мустахкамлиги ортади. Шиша пишириш учун асосий хом ашё :кварц куми,охак тош ёки бур ва сода ёки сувсиз натрий сульфат , поташ,каолин магнизит,даломит глёт (PbO) бор кислотаси ёки бура ва бошкалар бўлиб ,уларга шиша ҳосил килувчилар дейилади.
Қўшимча хом ашё эса шиша массасини,хоссасини узгартирувчи моддалар бўлиб бунга рангсизлантиргичлар (окартиргичлар) натрийли силитра ,баъзан аммоний тузлари,мишьяк(III)оксиди (0,5-1%гача) кабилар киради. Шиша хом ашёсининг асосий компоненти сода бўлиб натрий сульфатга нисбатан узининг кўпгина техник устунликларга эга масалан,сода 851⁰Сда суюкланса натрий сульфат эса 885⁰Сда суюкланади, бундан ташкари сода суюкланиши биланок SiO₂ билан бирикиб СО₂ ажратиб чикаради. Натрий сулфат эса парчаланмай суюкланади ва1200⁰С дагина парчаланади,демак кўп энергия сарфланади яна сода таркибида 58,5% Na₂O булса Na₂SO₄ таркибида эса 43,6%Na2Oбор, демак, Na2SO4кўп микдор талаб килинади.Агар сода урнига Na₂SO₄ишлатилса унга кумир хам кушиш керак бўлади. Бунда натрий силикат тенгламасига мувофик ҳосил бўлади.
2SiO₂+2Na₂SO₄+C=2Na₂SiO₃+CO₂↑+2SO₂↑
Рангли шишалар олиш учун шихтага турли буёклар (турли металл оксидлари улар шишада эрийди) кушилади. Масалан темир оксиди шишани сарик яшил рангга буяйди, МnО₂-бинафша , МnO-оч сарик ёки кизил ,никел оксиди–кизил-кунгир,калий оксиди-бинафша,кобальт оксиди-кук рангларга буяйди.Булардан ташкари шихтага 25-30%гача шиша синиклари кушилади.Тиник булмаган ок-сутсимон шишаларни олиш учун шихтага сундиревчилар масалан,калай оксиди, кальций фосфат, криолит, талк, сурьма ва фтор бирикмалари кушилади. Бунда улар шиша суюкланганда унга эриб утади , котаётганда эса майда кристалчалар шаклида ажралиб чикади. Хом ашё куритилади,майдаланилади,кукун холига келтирилади ва эланади. Кум таркибидаги тупрок зарралари ва темир оксидларини йукотиш учун ювилади. Шишанинг таркибидаги моддаларнинг хаммаси қўшилиб,яхшилаб аралаштирилади. Тайёр шихта ваннасимон печларга солиниб пиширилади. Шишани пишириш деб бир жинсли шиша массаси ҳосил булгунча шихтанисуюклантириш жараёнига айтилади.Шишани пиширганда мураккаб физик-кимёвий жараёнлар боради. Шихта киздирилганда (Na₂CO₃, CaCO₃, MgCO₃ ва SiO₂ лардан) кисман куш тузлар ҳосил бўлади:
MgCO₃+Na₂CO₃=MgNa₂(CO₃)₂ (250⁰Cда)
CaCO₃+Na₂CO₃=CaNa₂(CO₃)₂ (400⁰Cда) улар сўнгра SiO₂билан реакцияга киришади:CaNa₂(CO₃)₂+2SiO₂ =CaSiO₃+Na₂SiO₃+2CO₂

MgNa₂(CO₃)₂+2SiO₂=MgSiO₃+Na₂SiO₃+2CO₂

Дастлабки карбонатлар SiO₂ билан бевосита хам реакцияга киришиб силикатларни ҳосил киладилар.750-900⁰С ҳароратда суюк фаза ҳосил бўлади,натижада силикатлар ҳосил булиши тезлашади. Ҳароратнинг кутарилиши билан реакцияга киришмаган охок тош парчаланиб ҳосил булган кальций оксиди реакцияга киришмаган сода, SiO₂ билан бирикиб силикатларга айланади,реакцияга киришмай ортиб колган SiO₂ силикатлар суюкланмасида аста-секин эрийди. Шихтага озгина CaF₂ плавик шпат кушиш, суюкланишини анча тезлаштиради, кимёвий реакциялар тугагач суюкланган шиша массасини хали бир жинсли деб булмайди, у таркибида хаво СО₂ ва бошка газ пуфаклари саклайди. Янада киздирилгач ҳарорат 120⁰ дан 150⁰ С гача кутарилгандан кейин шиша массасининг ковушкоклиги камайиб окувчан бўлиб колади, диффузия туфайли таркиби гомогенлашади ва газлар чикиб кетади.
Шиша махсус узлуксиз ишловчи ванна печларида пиширилади. (80- расм.)Печнинг асосий кисми тугри бурчакли гаризонтал холда урнатилган бассейн 1бўлиб,узунлиги 40метр,эни 10мва баландлиги 1,5м,танаси гумбас шаклида копланган бўлиб динас плиталардан килинган бассейн деворлари эса цирконийли корундли турт бурчакли тошлар билан копланади. Шиша пишириш печлари ,ичида олов ёкиладиган печларга киради. Хом ашё хам суюк шиша хам устки кисмидан ёнувчи газ алангасида киздирилади. Ҳосил булган иссик газлар регенераторлар оркали чикади ва унга уз иссиклигини беради; Газни ёкиш учун куритиладиган хаво эса регенераторлар оркали кизиб утади. (регенераторлар 2 та бўлиб, биридан иссик газ утаётган булса,иккинчисидан совук хаво утаётган бўлади). Шихта печиннинг олд кисмидан пишириш зонаси 2 узлуксиз ёки даврий равишда солиниб турилади.Шиша массаси печнинг тиниклаштириш зонасига 3 узи окиб утади. ( ҳарорат 1500⁰С) Сўнгра шиша массаси окиб тайёрлаш зонасига боради,у ерда 1200⁰Сгача совийди,натижада унинг ковушкоклиги ортади.У ердан турли буюмлар тайёрлаш учун олинади .Ваннали печларнинг махсулдорлиги 300т.суткага тенг.
Дераза шиша,шиша листлари ва бутилка шишаларни тайёрлаш учун электр токи билан киздириладиган печлар хам кулланилади.Оптик шишаларни олишда шомотдан ясалган туваксимон печлардан фойданилади.
Шиша буюмларига шакл бериш учун турли усуллар: Чузиш, прокатлаш, пуфлаш, преслаш, куйиш ва бошкалар кулланилади.Шиша суюкланмаси совутилганда унинг ковушкоклиги секинлик билан ортади, бу хоссаси унга шакл беришни осонлаштиради.
Шиша саноатининг махсулоти,дераза шиша суюкланмасининг устки кисмидан,кайикча усилида машина ёрдамида шиша листларини чузиб тортиш оркали олинади.Бунда утга чидамли материалдан ясалган кайикча (кайикчани уртасида ,узинасига кесилган узун тешик бўлиб ,ундан шиша суюкланмаси чикади) шиша суюкланмасининг устига куйилади ,кайикча махсус кисувчи мослама ёрдамида шундай урнатиладики бунда кайикча тешигининг устки кисми шиша сув сатхидан паст бўлади .Натижада тешикдан шиша массаси ва у машинанинг темир роми ёрдамида юқорига чузиб тортилади.(81-расм)
Кайикчага 1 якин жойда тортиладиган шиша листининг 2 томонида совутгич 3 урнатилган бўлиб, шишани совутади. Машинанинг баландлиги 5,5 м ,13 жуфт вал 4 урнатилган. Вальлар асбест билан копланган , уларнинг орасида шиша листи бўлиб, икки томонидан валлар айланиб,уни юқорига кутаради.Вальларни умумий вертикал вальлар кониссимон тишли гилдирак ёрдамида харакатга келтиради.
Кайсиким у электроматорга уланган шиша листининг харакат тезлиги 120м/с гача бўлади. Олинган шиша машинанинг юқори кисмига чиккач киркиб олинади унинг калинлиги 2-6 мм,кайикча усулида олинган шишалар кўпинча нуксонли бўлади. Тулкинсимон шаклидаги ёки юзасида чизиклари булган шишалар олинади. Кайикчасиз нуксонсиз, сифатли шиша олинади, суюкланмаси олинадиган жойга махсус утга чидамли панжара урнатилади, суюкланмага туширилади ва бир тексда шиша суюкланмаси тортилади.
Бунда хам кайикча усулда кулланиладиган машина ишлатилади. Мухим шиша махсулотлардан бири шиша толасидир. У шиша тукималар, шиша пахта ва бошка нарсалар учун ишлатилади. Шиша толаси олиш учун электр печларида тайёрланган шиша суюкланмаси печнинг махсус жойда тешикчалари (тешикчаларнинг кувватлиги 1-3 V* бўлади.) оркали окиб остга тушади , чузилади ва котиб (2-30ккм, калинликдаги ) шихта толаларига айланади.
Сайкаллангант шиша олиш учун (82 – расм.) шиша суюкланмаси шомотоли куйгич оркали ичи бушликдан иборат булган ва ички томонидан сув билан совутиладиган , металлдан ясалган валлар 3 ва 4 оралигидаги бушликка тушади,валлар айланиб тукади (иккаласи бир томонга айланади). Валдан чикканшиша лентаси 5 юмшатиш учун махсус туннель печига 6утади(туннель печи ер остида курилган печь). Олинган шиша листлари пардозланиб силликлангач (сайкал берилгач) ойна тайёрлаш учун , автомобильлар кабинасига куйиш , вириналарга урнатишучун ишлатилади. Олинганшиша листларини киздириб тез совутиш оркали тобланган чинниктирилган шишалар олинади. Улар хавфсиз шиа бўлиб ,автомобиль ва самалётларнинг кабиналарига урнатилади. Пуфлаш усилида тара ва кимёвий идишлар олинади. Хозирги пайтда пуфлаш , сикилган хаво билан машиналар ёрдамида амалга оширилади; Пресслаш усулида турли буюмлар: банкалар, стаканлар, изоляторлар. Минчоклар, тугмалар ва бошкалар тайёрланади. Бунда чуяндан ясалган пресслаш колипларига шиша суюкланмаси куйили, унинг устидан босувчи керн билан босилади, натижада колип билан керн оралигида шиша, колип шаклини эгаллайди, бир текисда таксимланади.
Куйиш усулида пулат колипга ( Бирон бир буюм шаклига) шиша суюкланмасини куйиш йули билан буюм тайёрланади. Бу усулда турли хилдаги архитектор- курилиш ва санъат буюмлари хамда оптик асбоблар учун шишалар олинади.
Айникса купик шишада ажойиб фойдали хоссалар мужассамлашган, у говак- говак тузилган булиб, ажойиб иссиклик ва товуш утказмаслик хоссаларига эга. Унингт зичлиги 100-700 кг\м³, механик жихатдан жуда мустахкам, уни шиша кукуни ва 3% гача газ хосил килувчи моддалар (кокс,курум ва бошкалар) аралашмасини 700-900⁰С да утга чидамли пулат колипларга солиб пишириш оркали олинади.
Янги материал сифатида ката ахамият касб этаётган шиша бу ситаллдир. ( силикат ва «кристалл» сузларидан олинган, Америкада уни «Пирокерам» деб аталади.) Ситаллар, MgО, Al₂O₃ ва SiO₂ лар асосида тайёрланган шиша массасига кур сифатида озрок TiO₂ кушиб буюм тайёрланади сунгра у 700-1000⁰ С хароратда узок муддат киздирилади. Аммо 15-45 % шиша аморф холда колади, кристалланмайди. Механик мустахкамлиги жихатдан ситаллар хатто пулатдан хам устин туради. Уларнинг кенгайиш коэффиценти таминан нольга тенг, 1000⁰С гача хароратнинг узгаришига хам чидамли.
Шлакосталлар домна шлаклари 35% гача кварц куми, 2-4% ва кур (темир,Рух ёки марганец сульфатлар) кушиб тайёрланади. Ундан уйларни емирилишига чидамли поллари, зиналар, дереза токчалар тайёрланади. Республикамизда Чирчик, Кувасой шиша заводлари ишлаб турибди. Хоразмда шиша заводи курилиш арафасида.
Х-БОБ. ЭЛЕКТРОКИМЁВИЙ ЖАРАЁНЛАР