Они повысили прозрачность и прочность силикатного стекла, используя осадок после очистки кислых шахтных вод.
Учёные Пермского Политеха получили смесь солей (NH4)2 SO4 и Li2СО3, которые упрощают процессы осветления и гомогенизации во время варки силикатного стекла. Осадок после очистки кислых шахтных вод применили для стекловарения впервые, сообщили в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ).
Силикатное стекло получают в результате плавления смеси кварцевого песка, соды и извести. Его используют в разных областях, от бытовых предметов до строительных материалов и электроники. Из силикатного стекла делают: посуду, осветительные приборы, лабораторное оборудование, линзы, пробирки, окна, стекловолокно, защитные покрытия и многое другое. В коллекции Политехнического музея хранятся автомобильные встраиваемые часы, циферблат которых сделан из силикатного стекла.
Чтобы улучшить качество силикатного стекла, необходимо повышать его прозрачность и однородность. Для осветления из стекломассы удаляют газовые пузырьки и разные твёрдые примеси. Для однородности расплавленного стекла применяется гомогенизация: перемешивание массы, удаление нерасплавленных частиц и выравнивание температурного поля.
Учёным Пермского Политеха удалось ускорить процесс получения изделий из стекла и значительно повысить их качество с помощью технологии очистки кислых шахтных вод. Эта технология позволяет получить стекло с однородным составом – прозрачнее и прочнее обычного. Кроме того, очистка кислых шахтных вод снижает уровень загрязнения окружающей среды.
Шахтные воды, в основном, образуются при добыче полезных ископаемых, также они могут возникать в результате деятельности человека. Вода взаимодействует с сульфидными минералами и подкисляется. Кислая среда вымывает тяжёлые металлы, такие как железо, медь, свинец, цинк, которые могут нанести вред экосистемам, загрязняя окружающую среду.
«Полученный нами готовый продукт имеет эффект синергии, то есть повышает как минимум в два раза явление осветления и гомогенизации стекломассы при совместном воздействии на процесс варки. В результате смесь — применяемый материал, который влияет на состав, изменяет вязкость и повышает перемешиваемость стекломассы за счет химических реакций», – рассказала доктор технических наук, заведующий кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и водоснабжение, водоотведение» ПНИПУ Ольга Ручкинова.
Полученная смесь значительно ускоряет варку стекла и снижает температуру на 20-50°C, при которой завершается процесс осветления и гомогенизация, добавила она.
Стекло имеет повышенную проницаемость ультрафиолетовых лучей, устойчивость к кислотам, щелочам и растрескиванию. Прочность стекла повышена в 1,5-2 раза.
Примечательно, что изначально целью исследования был поиск способа борьбы с кислыми шахтными водами, которые присутствуют в больших объёмах в заброшенных шахтах Пермского края, а не улучшение качества стекла.
Авторы изобретения получат патент, положительное решение о его выдаче уже принято. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».