Бор в производстве боросиликатного стекла

Производство боросиликатного стекла является одной из наиболее важных областей потребления боропродуктов в стекольной промышленности.

Преимуществом использования соединений бора в производстве стекле является то, что введенный оксид бора (B2O3) позволяет сделать шихту более легкоплавкой и способствует предотвращению расстекловывания стекла.

Что касается конечного продукта, то оксид бора, добавленный в стекло, уменьшает коэффициент термического расширения, следовательно, боросиликатное стекло обладает повышенной термостойкостью. Оно не трескается при резких перепадах температуры. Также улучшается сопротивляемость ударам, устойчивость к химическим воздействиям и царапинам. Из-за этих свойств боросиликатное стекло используется в производстве лабораторной посуды, оптического стекла, в производстве кухонной посуды, лампового стекла, солнечных энергетических систем и в автомобильных осветительных приборах. Боросиликатное стекло содержит 5-30% оксида бора (B2O3).

В последние годы одной из наиболее важных развивающихся областей потребления бора является производство стекол для плоскопанельных дисплеев (такие как LCD). В результате смещения предпочтений потребителей от телевизоров с электронно-лучевой трубкой (CRT) в сторону плоских тонкопанельных телевизоров производство стекол для плоскопанельных дисплеев значительно выросло. В целом, в стеклах для плоскопанельных дисплеев используется 11-13% оксида бора (B2O3). Из-за того, что в подобных стеклах щелочные ионы при смешивании с жидкокристаллическим материалом оказывают негативное влияние на TFT характеристики стекла, использование в производстве стекол для дисплеев таких щелочных веществ, как натрий, является нежелательным. Поэтому в таких стеклах используется не содержащая щелочей борная кислота.

Бор используется во фриттах для стеклянного припоя, используемого при изготовлении цветных электронно-лучевых трубок (CRT). Добавка оксида бора во фритте составляет около 9%.

Бор также используется в волоконной оптике, за счет чего обеспечивается эффективная передача световых фотонов в системах связи. Оптическое волокно состоит из двух различных частей - внутреннего сердечника и наружной секции. Внутренний сердечник производится из стекла с высоким индексом преломления, а наружная секция - из стекла с низким индексом преломления. Внутренний сердечник, как правило, состоит из боросиликатного стекла и расплавленного силиката.

Боросиликатные стекла применяются для иммобилизации ядерных отходов. Их состав определяется главным образом различием в составе отходов. Содержание оксида бора составляет от 7,5 до 16,9%. Получаемые стекла с ядерными отходами исключительно стойки. Такой параметр как нормализованная скорость выщелачивания, характеризующий надежность иммобилизации радионуклидов из отходов, NR для боросиликатных стекол с отходами достаточно мал. При варке стекла с ядерными отходами стеклообразующие добавки перемешивают с радиоактивными отходами. В результате варки получается конечный продукт, в виде стеклянной матрицы. Радиоактивное стекло надежно удерживает радионуклиды.

Бор может применятся в производстве тарного и листового стекла. Добавление оксида бора в состав шихты в количестве 1-2 % понижает температуру плавления, что способствует повышению скорости процесса плавления шихты, либо экономии энергоресурсов. Снижение температуры также снижает износ огнеупоров, что приводит к экономии средств. Для листового стекла использование оксида бора позволяет создавать более гладкую поверхность, что уменьшает рассеивание света и улучшает оптические характеристики готового продукта.

В настоящее время перспективным направлением использования боросиликатного стекла является его применение в качестве расходного материала для технологии 3D-печати.
 
В зависимости от области применения боросиликатного стекла для его производства в настоящее время используются следующие соединения бора, выпускаемые компанией «Eti Maden l. G.M.» (Турция):
 
  • борная кислота (H3BO3),
  • бура пятиводная (Na2B4O7*5 H2O),
  • колеманит молотый (2CaO.3B2O3.5H2O) фракции -75 микрон.
     
 
 
 
Поделиться
Поделиться
  |   Печать