Полірування скла виробляють або вільними порошками у вигляді суспензій або пов'язаними порошками, освіченими склеюванням кристалічних частинок полірувального порошку відповідними органічними сполучними засобами. Ефективним компонентом в обох випадках є тонка фракція полірувального порошку.
Полірувальні порошки. У деяких випадках застосовуються полірувальні порошки природного походження, проте велика ча'сть стекол полірується синтетичними полірувальними матеріалами. З п р и р о д п и х полірувальних матеріалів застосовуються пемза і трепел.
З групи синтетичних полірувальних матеріалів відомі в основному полірувальний крокус, чорні полірувальні порошки на основі окису церію, цирконію і торію. Значно рідше застосовується окис хрому, олова і цинку.
Полірувальний крокус є тонкодисперсний порошок безводного окису заліза (Нс203), кристалізується в гексагональної системі у вигляді а-модіфнкаціі
Дуже поширене виробництво крокусу термічним розкладанням залізного купоросу. При цьому відбувається поступове зневоднення залізного купоросу (FeS04-7НцО> (який при температурі 57 ° С втрачає три молекули води, а при 70 -90 ° С - ще три: FeSO, - 7 Н30 57, з 'FeS04 - 4 Н20- - - FeS04 • Н20.
Сірий «гігроскопічний моногідрат (FeSO ^ Н20) являє собою тонкозернистий порошок, який при випалюванні окислюється і поступово переходить в Fe2CS04) 3Н20; це з'єднання прокаливают при температурі 260-310 ° С. Утворюється безводний сульфат заліза re2 (S04) 3, який обпалюють при температурі понад 720 ° С, в результаті чого він розкладається за формулою Fe 2 (SO,), -> FeA I 3 SO ,
Утворюється окис заліза і сірчаний ангідрид (S03). Окис заліза утворюється вже при температурі нижче 500 ° С, коли сульфат заліза розкладається з утворенням окису і закису: 2 FeS04 + SO, -! - S03.
Кубічна модифікації * у = Ре20з, що утворюється при більш низьких температурах, переходить при 550 ° С в гексагональну - а - ^ Fe ^ Oa.
Залізний купорос (FcSO<- 71ТмО) просеивают через вибрационные сита, па которых отделяются грубые примеси н очень мелкие частицы, содержащие наибольшее количество абразивных зерен песка, а также другие неоднородные частицы.
Кристали залізного купоросу, що залишилися і а тонкому ситі, надходять в сушильний барабан, при цьому утворюється моногідрат (FeS04 НйО). Висушений продукт розмелюють в вальцьової млині і надходить у обертову піч, де обпалюють протягом 30 хв при температурі 710-750 ° С. обпалена червона окис заліза містить певну частину ггеразложівшіхся сульфатів і утворює агломерати, які ретельно промивають горячен водою; прн цьому нз крокусу видаляються нони сульфату до певного мінімального вмісту. Після декантації крокус просівають через сито 1900 отв / см2, висушують і в такому вигляді знову розмелюють. Окис заліза, отримана цим способом, є полірувальним 'порошком, застосовуваним в основному для полірування листового дзеркального скла і дешевих сортів оптичного скла.
Тяк званий содовий червоний крокус готується змішуванням еквівалентних розчинів залізного купоросу і соди. Отриманий осад складається з вуглекислого заліза (FeC03) п частково з основних солей двовалентного п тривалентного заліза. Окислюють випалюванням осаду при 750 ° С виходить окис заліза (Fe203) за формулою
4 FeCOa | Ofl> 2FeB03 1 4СО,
Окис заліза розмелюють, промивається і висушується гак само, як і крокус з сульфату. Подібним способом - випалюванням осаду щавлевокислого заліза (FcC ^ O * - 2Н20) н окіслі- гельіой середовищі - готують високоякісний щавлевокислий червоний крокус.
Випалюванням жовтого моногідрат (FeOOH) при оптимальній температурі 600 650 ° С отримують окис заліза, кристали якої мають форму добре розвинених шестигранних призм. Вихідний моногідрат отримують шляхом окислення металевого заліза в розчині сульфату заліза. Окислення проводиться повітрям або розчином бертолетова калію (КС103). Початковою сировиною служать залізні або сталеві тирсу. Окис заліза, приготована цим способом, має яскраво-червоний колір, і її полірують здатності дуже писок. Та кой крокус під назвою «крокус С» виробляють в Чехословаччині на Моравському хімічному заводі.
При виробництві сірчаної кислоти з пиритов випадає крас- IIий порошок, осаждающийся на електрофільтрах Котреля. Цей порошок з колчеданових огірків містить більше 50% Fc203, близько 50% сульфатів FeS04, FcsfSOfb і нерозчинних домішок. Для приготування поліровочпого крокусу з цього порошку необхідно видалити ретельним промиванням або випалюванням розчинні сульфати. Отриманий напівфабрикат розмелюють, знову промивають і просівають через тонке сито.
Полірувальний чорний крокус представляє по суті суміш магнітного окислу заліза-Fe304 і гідрату u-FeOOH. Він має чорний колір, іноді з коричневим або зеленуватим відтінком; розмір erf] частинки приблизно дорівнює розміру часток червоного крокусу або трохи більше їх. Найбільші зерна, що досягають 40 мк, являють собою грудочки, які менше первинних кристалів.
Полірувальний чорний крокус отримують як продукт окислення у виробництві аніліну при відновленні нітробензолу залізними тирсою.
У реактсфе змішують розбавлену соляну кислоту, нітробензол і тонкі залізні ошурки. При безперервному розмішуванні відбувається реакція відновлення, при якій нітробензол відновлюється до аніліну, а елементарне залізо виходить у вигляді окису. Екзотермічна реакція протікає з виділенням теплоти, прискорює реакцію, яка закінчується при утворенні безбарвного дестілата аніліну. Б цьому випадку анілінові масло з реактора відсмоктується, і залишається водний відстій, що містить частинки аніліну і окису заліза, під тиском переганяється. Після відгону аніліну вловлюють грубі компоненти, зокрема, що не прореагував залізо, пісок і графіт. Мокра класифікація триває в башті; отмученний чорний порошок просівається на вібраційному ситі в посудину для осадження. Після промивання і декантування суспензія перекачується насосом у фільтр-прес. Зневоднений чорний порошок просушується в сушарці на відкритих листах при температурі 90-110іС і розмелюють в кульової млині в тонкий порошок, який збирається в бункер готової продукції.
В даний час все більше застосовуються полірувальні матеріали, приготованим на основі рідкісних земель, - окису ц е [1 і я і його сумішей.
Головним сировиною для виробництва окису рідкісних земель є мінерал моназіт-по суті фосфат рідкісних земель і торію. Його отримують різними способами сепарації з мопазітового піску, зустрічається про основному в Індії, Південній Америці, Китаї, Південній Африці та Австралії. Збагачене моназітовое сировину розмелюють в дрібну крихту, яка нагрівається при безперервному перемішуванні з потрійною кількістю концентрованої сірчаної кислоти. Тим самим фосфати рідкісних земель і торію переходять в сульфати, які можна екстрагувати водою. Торій виділяється після добавки пірофосфату натрію у вигляді нерозчинного фосфату або основної солі, виділеної лугом. З розчину сульфату, що залишився після сепарації торію, осідають рідкісні землі, які фільтрують і обпалюють для отримання суміші рідких земель, що містять, крім окису церію (Се02). окнеі празеодіма, неодиму та лантану.
Отримання чистого окису церію проводиться шляхом окіслегші розчинної солі трехвалетгпюго церію кислим розчином персульфата амонію або електролітичним способом. Утворилися з'єднання іерін можна виділити у вигляді нерастворі- мій основний солі з суміші інших рідкісних земель; шляхом випалу лужної солі (Се1-) можна отримати чисту окис СеОу.
Полірувальний -порошок, що містить, крім СеОг, також оксиди тривалентних рідкісних земель, має коричневе забарвлення. Абсолютно хімічно чистий Се02 має білий або жовтий колір; сліди інших рідкісних земель забарвлюють його також в коричневий колір.
Описаний до і з л и й спосіб отримання оксидів рідкісних земель досить поширений, проте в деяких країнах більш широко застосовується лужний спосіб.
При осадженні хлористого растгюра вуглекислого натрію отримують карбонати рідкісних земель, які при випалюванні розкладаються; при цьому утворюється суміш оксидів рідкісних земель, що містить майже 45% окису церію і 55% окису лантану, неодиму та празеодіма. Ця суміш може бути виготовлена також гідр оксидним або аміачним осадженням гідроксиду рідкісних земель і подальшим кальцинуванням.
Американська фірма Vitro Chemical З лужним способом готує полірувальний матеріал «Вітрокс С», що містить близько 90% Се02 і поліровочпьгй -порошок «Вітрокс R» з 45% Се02. Вітрокс З обпалюється при температурі 1040-1090 ° С, оптимальна температура випалу для «Вітрокс R» складає 980 ° С. Радянський полірувальний порошок «полірує» містить від 40 до 50% С з Оу, залишок складають окису інших рідкісних земель. Цей порошок отримують зазвичай по карбонатного способу з концентратів лопарітовим і апатитових руд; через його високу вартість про і застосовується тільки для полірування оптичного скла.
Прекрасними поліруючими якостями володіє окис торію 'гюй, яку готують шляхом випалу гідроксиду торію Th (OH) 4 або оксалату торію Th (C504> 2КНуО, образую- шнхся npir обробці моназітового піску. В даний час окис торгш застосовується для полірування скла в дуже обмеженій мірі , так як більша частина продукції використовується іншими галузями промисловості.
Хорошому полірувальним матеріалом є також окис цирконію (ZrOa). Fe готують в більшості випадків з мінералу 'цирконію, який за своїм хімічним складом є силікатом цирконію (ZrSlO ^). Екстракцією в киплячій соляній кислоті виділяються домішки, і очищений силікат імпарівапіем з концентрованої сірчаної кислотою або шляхом сплаву з лугами перетворюється п сульфат цирконію. Гідроокис цирконію, обложена з растнора сульфату, перетворюється при випалюванні в окис Zr02.
Інший виробничий процес заснований на відновленні мінерального силікату ZrSi04 вуглецем; при цьому в печі утворюється карбід цирконію або кіанонітрід цирконію, який в результаті спалювання на повітрі переходить в Zr02. Дуже чиста окис цирконію може бути отримана випалюванням органічних солей чотирьохвалентного цирконію.
Поліруюча окис цирконію (Zr02) звичайного приготування обпалюється при температурі 1300 ° С, потім дробиться і класифікується гідравлічним способом. Це білий порошок, який може містити до Si02 і до 0,06% SiC; він кристалізується зазвичай в моноклинную систему, а при температурі 1000 "С переходить в тетрагональную систему; тверда УСТЬ його по В1КАЛЕ Мооса дорівнює 6,5.
Другий американський патент відноситься до -Приготування кубічної модифікації Zr02 при звичайних температурах, яка переходить в моноклинную систему тільки після тривалого нагрівання при 1200 ° С і подальшого охолодження до кімнатної температури. Початкове з'єднання являє собою тонко розмелений силікат ZrSi04; відповідної обробкою отримують Zr02 з кубічної гратами, стабилизованной Si02. Цей препарат має виняткові полірувальними якостями.
Окис хрому (Сг2Ое) являє собою зелений порошок, який порівняно мало застосовують для полірування скла. Його готують відновленням біхромату калію або амонію сірої за рівнянням КАЛ + S ^ CraOs + K * S04. С17)
В окремих випадках полірування проводиться окісио олова або цинку. Окис олова (Sn02) отримують шляхом спалювання нагрітого олова в повітрі так само, як і окис цинку (ZnO), яка утворюється як продукт спалювання металевого цунка.
Пов'язані полірувальні матеріали. Зв'язуванням кристалічних частинок полірувального порошку можна приготувати полировальник зі зв'язаним полпровочним матеріалом. Самою простої формою такого матеріалу є Полировочная полотно. Його готують шляхом змішування ефірного розчину деяких натуральних смол з певною кількістю полірувального порошку; ця суспензія наноситься на гумове підставу і просушується. Після випаровування розчинника залишається шар зв'язаного полірувального порошку, на якому при безперервної подачі води можна полірувати.
З суміші полірувального порошку і деяких синтетичних смол готують великі полировальник штампуванням або литтям у форми. Як сполучна речовина використовують фенолформальдегідні, мочсвіноформальдегідние, фуралопие, епоксидні або поліефірні смоли, причому пористість і твердість полировальник регулюють відповідними добавками і виробничими параметрами. Тверді полировальник і полірувальний полотно на гумовому підставі застосовують в основному для полірування ювелірних виробів.