Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО «северо-осетинский государственный университет имени К.Л. Хетагурова»

Реферат

Влияние PbO на потребительские свойства хрустального стекла

Чеджемовой Н.С.

Владикавказ 2016

Содержание

Введение

1. История использования оксида свинца в стеклоделии

2. Влияние оксида свинца на оптические свойства хрусталя

3. Влияние оксида свинца на экологические свойства хрусталя

4. Влияние оксида свинца на безопасность изделий из хрусталя

Введение

Свинцовая угроза - результат неумеренного и недальновидного производства и использования свинца в течение минувших веков. Но сейчас на первый план выходит экологическая безопасность производств и технологических процессов. Безусловно, свинец еще долгое время не потеряет своего значения в промышленности, но если находятся альтернативы, то ими необходимо воспользоваться. И мир вокруг нас станет еще немного чище.

В производстве стекла, изделий из хрусталя, искусственных драгоценных камней применяют оксид свинца РbО -- тяжелый легкоплавкий материал, который увеличивает показатель преломления стекла, придает блеск и повышает плотность, снижает теплоемкость и температуру плавления стекла, способствует лучшему растворению и распределению красителей в стекле. Свинцовые стекла легче поддаются гранению, шлифованию и полированию.

Греческим словом «krystallos» («кристалл») назвали вид стекла, отличающийся особой прозрачностью и высоким качеством изготовления.

Хрусталем называется изделие, содержащее от 6% до 36% оксида свинца, однако мировым стандартом является содержание оксида свинца в размере 24%. В России существует следующий государственный стандарт ГОСТ 24315--80, согласно которому:

стекло, содержащее не менее 10% оксидов свинца, бария или цинка, считается хрустальным стеклом;

стекло, содержащее 18-24% оксида свинца, считается малосвинцовым хрусталем;

в дорогом свинцовом хрустале содержание оксида свинца - от 24 до 30%;

присутствие более 30% оксида свинца характерно для самого дорогого высоко-свинцового хрусталя.

В Европе приняты иные стандарты состава хрустальной массы. Кристаллином называют хрустальное стекло, содержащее 1-15% оксида свинца, в хрустале содержится 16-23%, а в высоко-свинцовом хрустале - 24-30% оксида свинца.

1. История использования оксида свинца в стеклоделии

Добавление оксида свинца к стеклянной массе практиковалось еще на заре стеклоделия, в Древнем Египте и Месопотамии. Русичи первыми добавили в шихту оксид свинца, что значительно улучшило качество стекла. Причем кремнеземные (из особого сорта песка) стекла с добавлением большого количества свинца шли на изготовление декоративной мозаики, из калиево-свинцовых сортов делали различные украшения для головных уборов, а также бусы и браслеты. Калиево-кальциевые смеси использовали для изготовления стеклянной посуды (тарелки, стаканы, бокалы, различные сосуды) и оконных стекол.

В Венеции на острове Мурано в XV веке впервые было изготовлено стекло особого качества. Рецепт стекломассы изобрели известный мастер стекольных дел Анджело Беровьеро и его сын Марино. Это стекло отличалось тем, что по своему внешнему виду ни в чем не уступало природному горному хрусталю. Именно поэтому оно было названо «кристалло». Однако этим качеством (чистотой, абсолютной прозрачностью) стекло обладало только в тонкостенных изделиях.

Спустя всего лишь два века, в 1683 г., появляется замечательное по своим свойствам и декоративным качествам калиево-кальциевое стекло, которое оставалось прозрачным даже в толстостенных сосудах. Рецепт его изготовления составил Михаил Мюллер. Это стекло известно и сейчас под названием «богемское».

В 1635 г. английский плавильщик Роберт Манзель впервые использовал для получения стекломассы каменный уголь, заменив им древесный. При этом тигли, в которых варили стекло, стали закрывать для того, чтобы предотвратить заполнение комнаты сажей и гарью. Это, в свою очередь, привело к возникновению необходимости повысить температуру варки стекла, а также подыскать химические вещества, которые ускорили бы процесс плавления исходной массы. Таким веществом оказался оксид свинца, используемый еще в Древней Руси.

После добавления в шихту свинца стекло получалось более прозрачным и блестящим даже по сравнению с богемским. Но особую популярность английское стекло приобрело благодаря свойству шлифованных граней особым образом преломлять световые лучи. Помимо этого, английский хрусталь обладал особенным, приятным для слуха, мелодичным звоном после легкого постукивания по поверхности.

2. Влияние оксида свинца на оптические свойства хрусталя

При добавлении оксида свинца стекло приобретает совершенно новые свойства: помимо прозрачности, прекрасного блеска и мелодичного звона это еще и устойчивость к щелочным, кислым или спиртосодержащим жидкостям. Кроме того, оксид свинца повышает плотность изделия, у хрусталя это более 3 г/см3. Это влияет на оптические свойства хрусталя: возрастает показатель преломления света, блеск и игра света в гранях. Кроме того, добавление к стекломассе оксида свинца ведет к понижению твердости стекла, что, в свою очередь, облегчает его дополировку: при натирании изделия появляется дополнительный блеск.

Вводят оксид свинца в стекло в составе свинцового сурика Рb3O4 или свинцового глета РbО. На стекольных заводах чаще всего используют свинцовый сурик, представляющий собой порошок ярко-оранжевого цвета, который получают, прокаливая глет при 360 ... 380°С. В сурике есть примеси SiO2, Al2O3, СаО и Fe2O3. Содержание оксида железа не должно превышать 0,01 %, а соединений меди, никеля и кобальта в сурике не должно быть совсем. Оксиды свинца легко восстанавливаются до металлического свинца, поэтому вводить в шихту их следует вместе с веществами, выделяющими кислород (окислителями).

Оксид бария ВаО повышает блеск и показатель преломления стекла, улучшает диэлектрические свойства, поэтому его применяют в производстве оптических и специальных стекол, а также при производстве бариевого хрусталя. Частичная замена СаО оксидом бария уменьшает вязкость и склонность расплава стекла к кристаллизации.

Вводят оксид бария в стекло карбонатом бария ВаСO3, сульфатом бария BaSO4 или нитратом бария Ba(NO3)2. Карбонат бария -- белый кристаллический, нерастворимый в воде порошок, вырабатывается химическим путем и содержит 77,7 % ВаО. Природный карбонат (витерий) встречается очень редко. Сульфат бария бывает природный (минерал барит или тяжелый шпат) и искусственный. На стекольных заводах BaSO4 применяют редко, так как он очень трудно разлагается. Если в состав шихты вводят более 5 % ВаО с помощью BaSO4, то в этом случае в шихту добавляют углерод (5 ... 7 % по массе от массы BaSO4).

Нитрат бария применяют главным образом при варке оптического стекла. Это синтетический продукт, легкоплавкий, растворимый в воде, при разложении в стекло переходит 56,6 % ВаО и выделяется кислород. Однако стекломасса с бариевыми соединениями сильно разъедает огнеупор.

За последние годы в стеклоделии находят применение новые виды сырья. Щелочесодержащие горные породы являются комплексным недефицитным сырьем. Один из недостатков этих горных пород -- колебание химического состава, а также наличие значительного количества оксидов железа. оксид свинец барий стекло

Прозрачность -- способность стекла пропускать лучи света. Стекло, пропускающее световые лучи в том же направлении и в той же последовательности, как они входят, характеризуется просматриваемостью: через такое стекло предметы, находящиеся за ним, видны без искажений. Прозрачность стекла никогда не бывает полной. При прохождении света через стекло всегда имеют место два рода потерь: потери, обусловленные отражением, и потери поглощения.

Светопреломление -- изменение направления луча света при его переходе из одной среды в другую, отличающуюся от первой по плотности. В случае стекла светопреломление чаще всего наблюдается при переходе луча света из воздуха в стекло и обратно. Каждое светящееся тело характеризуется своим собственным спектром. Для хрусталя показатель светопреломления 1,65, что превышает соответствующее значение для оконного стекла (1,52) приблизительно на 10%, однако даже столь небольшое превышение этого показателя дает значительное видимое усиление сверкания, блеска стекла.

Разложение луча света на цвета спектра при переходе его через призму называется дисперсией. Разницу между показателями преломления крайних лучей видимого спектра: фиолетового и красного лучей, называют средней дисперсией данного стекла. Чем больше средняя дисперсия, тем заметнее «радужный эффект», создаваемый призматическими элементами резного рисунка на стеклянных изделиях. Более высокой средней дисперсией характеризуется свинцовый хрусталь.

Хрусталь светится даже при отсутствии света, издает изумительный звук при самом мягком касании. У качественного хрусталя звук длится после удара 3-4 секунды на одной ноте и только потом начинает убывать.

3. Влияние оксида свинца на экологические свойства хрусталя

Однако оксид свинца РbО вводится в стекольную шихту свинцовым суриком Рb3О4, относящимся к веществам 1-го класса опасности (чрезвычайно опасные). При подготовке шихты, варке хрусталя, а также гранении и полировке хрустальных изделий происходит выделение соединений свинца в атмосферу, что отрицательно влияет на условия труда и экологическую обстановку. В связи с ужесточением требований, предъявляемым к нормам вредных выбросов и обеспечению безопасности условий труда, в настоящее время жестко ставится вопрос о выводе оксида свинца из составов сортовых стекол. Ситуация усугубляется ростом стоимости сурика свинцового, что приводит к падению рентабельности производства хрустальных изделий. В связи с изложенным выше, на кафедре технологии стекла и керамики БГТУ проведены исследования по разработке составов бессвинцовых хрустальных стекол - аналогов промышленного свинцового хрусталя на основе системы Na2O-K2O-R2O-SiO2, где в роли RO фигурировали оксиды ZnO, BaO, CaO, SrO. Изучение основных свойств опытных стекол - плотности, микротвердости, оптических характеристик, водостойкости, показало, что наиболее интересными являются составы, включающие (BaO+CaO). Оксид бария хорошо известен как аналог PbO, имея схожие свойства с последним.

Роль же СаО в сортовом стекле до последнего времени недооценивалась. Между тем СаО, сильно снижая высокотемпературную вязкость расплавов, облегчает достижение гомогенного состояния стекломассы, повышает показатель преломления и средней дисперсии стекол, вводится дешевым и экологически чистым сырьем.

Полученные составы стекол характеризуются следующими показателями свойств: светопропускание - 91,7-91,8 %; показатель преломления - 1,55-1,56. Таким образом, установлено, что кальциево-бариевые сортовые стекла соответствуют требованиям, предъявляемым к хрусталю и пригодны для промышленного применения, обеспечивая существенную экономию ресурсов.

Кроме того важнейшей причиной профессиональной интоксикации является загрязнение воздушной среды производственных помещений. К мероприятиям, направленным на улучшение ее состояния, относятся совершенствование технологии с целью сокращения выделения вредных веществ, а также вентиляция и мероприятия, сокращающие выбросы загрязнителей в атмосферу.

К сожалению, большинство предприятий, особенно в нашей стране, не может позволить себе масштабного переоборудования систем, отвечающих за экологическую безопасность предприятия. Но во многих случаях это и не требуется.

Интересны разработки таких российских ученых, как Пастухова Л.Г., Толстова Ю.И., Шумилов Р.Н. и др. Ими на практике доказано, что обезопасить само производство свинца можно без особых денежных затрат. Одна из разработанных технологий заключается в оптимизации распределения воздушных потоков, что может быть применено на любых производствах, связанных со свинцом. Такая незначительная модернизация сыграет серьезную роль в уменьшении профессиональной интоксикации, обусловленной превышением допустимой концентрации свинца в воздухе.

4. Влияние оксида свинца на безопасность изделий из хрусталя

Учеными проводились неоднократные исследования возможного влияния свинца, содержащегося в хрустале готового изделия, на здоровье человека. В результате исследований было выявлено, что поскольку свинец находится в хрустале в связанном состоянии (в виде оксида свинца), он практически не активен. Только в случае длительного хранения жидкостей в хрустальных емкостях крайне незначительная часть ионов свинца может переходить из хрусталя в жидкость. Нужно годами хранить напиток в хрустальном бокале, чтобы появилось мизерное количество свободных радикалов, которые в таком ничтожном количестве неспособны нанести вред и поменять вкус напитка.

Тут нужно напомнить о лимитированных сериях коньяка, таких как Ричард Хеннесси Кристал, Шато де Монтифо, Ле Вояж де Деламен, которые запечатаны именно в хрустальные декантеры и рассчитаны на многолетнее хранение.

Заключение

При добавлении оксида свинца стекло приобретает совершенно новые свойства: помимо прозрачности, прекрасного блеска и мелодичного звона это еще и устойчивость к щелочным, кислым или спиртосодержащим жидкостям. Кроме того, оксид свинца повышает плотность изделия, у хрусталя это более 3 г/см3. Это влияет на оптические свойства хрусталя: возрастает показатель преломления света, блеск и игра света в гранях.

Однако оксид свинца РbО вводится в стекольную шихту свинцовым суриком Рb3О4, относящимся к веществам 1-го класса опасности (чрезвычайно опасные). При подготовке шихты, варке хрусталя, а также гранении и полировке хрустальных изделий происходит выделение соединений свинца в атмосферу, что отрицательно влияет на условия труда и экологическую обстановку.

Целесообразность перехода от свинцового хрусталя к бессвинцовому обусловлено следующими факторами: снижением стоимости шихты за счет вывода дорогостоящего свинцового сурика из ее состава; улучшением условий труда и экологической ситуации на предприятии; возможностью применения разработанных составов без существенной перестройки технологического процесса.

На практике доказано, что обезопасить само производство свинца можно без особых денежных затрат. Одна из разработанных технологий заключается в оптимизации распределения воздушных потоков, что может быть применено на любых производствах, связанных со свинцом.

Оксид свинца, входящий в составе готовых изделий из настоящего хрусталя, это неактивный свинец в связанном состоянии, никак не способный повлиять на здоровье человека.

Литература

1. Асатурьян Н.Г. Справочник товароведа непродовольственных товаров: в 3х книгах, 2-е изд., перераб. - М.: Экономика

2. Неверов А.Н., Чалых Т.И., Пехташева Е.Л./ Товароведение и организация торговли непродовольственными товарами, 2004 г.

3. Ходыкин А.П., Ляшко А.А./ Товароведение непродовольственных товаров, 2006 г.

Размещено на Allbest.ru