在玻璃生产中,由于种种原因总是有少量的铁进入玻璃熔体中,使玻璃产生不良的黄绿色,降低玻璃的透明的和“白度”,影响到玻璃制品的质量,因此必须对玻璃进行脱色。
玻璃的脱色分为化学脱色和物理脱色两类。
化学脱色一般是在配合料中加入氧化剂,使着色较强的Fe2+转变为着色弱的Fe3+。另外氟化物能与铁形成无色的(FeF6)3-,也属于化学脱色的范畴。常用的化学脱色剂有白砒(与硝酸盐共用)、二氧化铈和氟化物等。
化学脱色只是在一定程度减弱铁的着色,不能完全消除玻璃的颜色,因此在化学脱色的同时还需要进行物理脱色。
物理脱色是通过颜色互补来消除玻璃的颜色。三原色(红、绿、蓝)中任一中颜色与其余两种混合色光都互为补色。铬、锰混合着色就是颜色互补的实例之一。说明两种颜色的综合,几乎把整个可见光的各波段全面地按比例地均匀吸收,因而所得的颜色为灰色。在理想的情况下,两种颜色互补可以成为白色。一般来说符合式下式关系即为互补色。
(λk-565.52)(497.78-λe)=223.02
式中:λk——位于光谱红色一端颜色的波长,nm;
λe——位于光谱蓝色一端颜色的波长,nm。
根据上式对单色光的平均波长进行计算,得出互补关系图,见图5-43.
根据上述互补关系,即可选择脱色剂。铁主要生产黄和黄绿色,与此互补的颜色为蓝和紫色。因此产生紫、蓝色的着色物质,如硒、钴、镍、锰、钕等都是物理脱色剂。氧化锰还有化学脱色作用。最常用的是硒钴脱色,在硒钴脱色中钴着色稳定,便于掌握,关键是如何控制硒的着色。
前已指出,硒在玻璃中一般存在单质硒(紫色)、多硒化物(棕色)、硒化物(无色)和亚硒酸盐(无色)、硒酸盐四种状态。它们在玻璃中存在着复杂的平衡关系。它随熔制中的氧化还原条件而改变,这是造成硒钴脱色不稳定的原因。在硒钴脱色中,实际上只有一小部分单质硒使玻璃产生紫色,而大部分的硒是以各种无色硒的状态存在。
在强氧化熔制条件下,有利于形成无色的亚硒酸盐和硒酸盐(如Na2SeO3和Na2SeO4),在强还原条件下(必须保证玻璃中不存在重金属,否则易还原出金属),则有利于形成无色的硒化物(如Na2Se)。介于上述两种条件之间,则为游离的原子状态硒,它使玻璃产生紫色。在单质硒和碱金属西化物之间的物为棕色的多硒化物(如Na2Sex)。由于玻璃中总是含有少量的铁,因此在硒钴脱色玻璃中也可能形成一部分棕红色的硒化铁,它往往对硒钴脱色产生干扰作用。
由上可知,氧化还原条件对硒钴脱色有重要的作用,它直接影响到硒钴脱色的稳定性。因此在产生实践中,应当根据生产的具体情况(例如玻璃中铁的含量和熔制条件等),确定硒钴用量和熔制的氧化还原条件,相应制定合理的工艺制度,以保障脱色的稳定性。在生产中如脱色发生问题(例如颜色偏紫、偏蓝、棕红或偏黄绿等),可根据不同情况,通过改变硒钴用量调整氧化还原条件和熔制制度等途径加以解决。当玻璃中的铁含量超过通0.05%(质量分数)时,物理脱色将失去效果。
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