Стекловарение

[diant]

Кто близок к этому процессу, подскажите, чем у нас обесцвечивали и осветляли оптическое стекло при варке в 20 веке и чем это делают сегодня?

Мои познания крайне скудны и застыли в этом вопросе на самом начале 20 века, когда в годы Первой мировой войны почти повсеместно прекратили осветлять и обесцвечивать стекло Марганцем и переключились на Селен (и Мышьяк). А как обстояло дело дальше?

И вообще, неужели стекло до сих пор осветляют химически (переводя железо в окисную форму) и обесцвечивают комплиментарными добавками? Это же варварство. С появлением MC покрытий, отражение на поверхности воздух-стекло стало менее 1%, и вся система, будь то объектив, окуляр или фотообъектив, теряет на отражениях уже достаточно мало, чтобы вопрос светопропускания стоял совершенно иначе - железо надо не окислять и тем более не компенсировать всякими дополнительно-окрашивающими добавками, а радикально выводить из стекломассы. Может быть уже так и делается? Если да, то как?
Или же все современные качественные оптические стекла варятся изначально на чистом песке? Так его же уже давно выгребли из всех карьеров...

[библиограф]

 Куда выгребли? Запасы многие миллионы тонн! А кроме песка есть ещё жильный кварц.
А если хотят совсем чистый, для световодов, то из кварцевого песка делают тетрахлорид кремния
от примеси железа он желтоватый, затем ректифицируют в вакууме и получают сверхчистый, гидролизуют
водяным паром - и, готово!

[Клевцов Юрий Андреевич]

Куда выгребли? Запасы многие миллионы тонн! А кроме песка есть ещё жильный кварц.
А если хотят совсем чистый, для световодов, то из кварцевого песка делают тетрахлорид кремния
от примеси железа он желтоватый, затем ректифицируют в вакууме и получают сверхчистый, гидролизуют
водяным паром - и, готово!

Подтверждаю! Жильный кварц на Алтае видел лично. Есть там такая Хрустальная гора на 700 км Чуйского тракта вблизи посёлка Иня - там на вершине проходит пять кварцевых жил! Любовался ими в этом году в бинокль. Самая крупная жила на самом верху.  Её разрабатывают с 1943 г. Есть жильный кварц и в районе Саввушек вблизи Колыванского озера. Думаю, он есть везде. Так что, не всё ещё потеряно, друзья. Учитесь делать заготовки для зеркал из плавленного кварца и будет вам счастье!

[Дмитрий Маколкин]

Мои познания крайне скудны и застыли в этом вопросе на самом начале 20 века, когда в годы Первой мировой войны почти повсеместно прекратили осветлять и обесцвечивать стекло Марганцем и переключились на Селен (и Мышьяк). А как обстояло дело дальше?

От мышьяка сейчас массово отходят, равно как и от свинца. Борьба за экологию.

[diant]

Библиограф, спасибо! Немного уточню вопрос - меня интересует практическая сторона, то есть реальная ситуация на тех или иных производствах. Световоды пока не интересуют, про них речи нет. Кварцевое стекло, где точно используют тетрахлорид, то же не интересует. Речь идет о массовых линзовых изделиях (объективы, окуляры и т.д.)

К примеру, берем в руки отечественный объектив 60-х годов, сделанный из стекла, сваренного где-нибудь в Лыткарино или в Изюме или на каком-то еще конкретном заводе. Или современный китайский окуляр, сделанный из стекла, сваренного на CDGM. Или никоновский объектив 70-х годов из никоновского же стекла и т.д. Хотелось бы знать в этих конкретных случаях, как осветлялась и обесцвечивалась стекломасса? Может быть она и не проходила этих этапов и сырье везли издалёка, где в карьере песок или кварц сразу Fe-free (также Mn, Cu, Ni-free etc) и прозрачен как слеза? Ведь у нас почти все оптические стекла в ближнем УФ прозрачны, и этим ГОСТам уже лет сто.

Тут нужны не столько теоретические знания, а скорее опыт работы на этих производствах.
Теоретические, они в книгах есть. К примеру, я вот открыл "Оптическое материаловедение" Постникова (Пермь, 2013), так там на стр. 85 написано:

Естественной примесью, встречающейся в стекле, являются оксиды железа, которые окрашивают стекло в различные оттенки зеленовато-желтого, голубого или коричневого цветов, но интенсивность окрашивания стекла ионами трехвалентного железа значительно ниже, чем ионами двухвалентного железа.

Для устранения естественной окраски проводят обесцвечивание стекол.

Физическое обесцвечивание:
в состав стекла вводят строго контролируемые количества добавок красителей (соединения кобальта, никеля), которые окрашивают стекло в цвет, дополняющий
спектр поглощения железа до нейтрального.

Химическое обесцвечивание:
железо переводят в трехвалентное состояние путем введения в шихту добавок окислителей – нитратов, оксидов сурьмы и мышьяка, созданием окислительной газовой
среды в процессе варки.

Но в точности так делали уже в годы Первой мировой. Тот же колбальт для компенсации, та же сурьма и мышьяк для доокисления железа. Неужели в 21 веке в массовом производстве оптичекского стекла воз и ныне там? Если этому учат студентов, видимо ничего не изменилось?

Короче, берем в руки конкретный объектив конкретного времени (немецкий, японский, советский, китайский - не важно). Можно ли говорить, что в его стекле по прежнему железо доокислено сурьмой и/или мышьяком и обесцвечено кобальтом и/или никелем?

От мышьяка сейчас массово отходят, равно как и от свинца. Борьба за экологию.

Дим, хорошо. Допустим, мышьяк запретили. Как теперь окисляют железо? Сурьмой? Или же теперь просто резко поднимают планку на допустимое содержание железа в исходном сырье?

[библиограф]

По-всякому поступают - листовое стекло высокой прозрачности для витрин и всевозможных конструкций,
вполне оптическое. по поглощению света, и не слишком дорогое. Более 100000 тонн в год производят.
 Окисью церия окисляют и варят при
высокой температуре. Китай снабжает редкими землями за недорого, надо всего полкило на тонну.
https://www.ctlanthan.ru/articles/116091

[diant]

Библиограф, молю вас, пожалуйста сконцентрируйтесь на вопросе.

[библиограф]

 В ссылке https://www.ctlanthan.ru/articles/116091
 вполне внятный ответ на ваш вопрос:

Как теперь окисляют железо? Сурьмой?

Окисью церия при высокой температуре варки.

[diant]

В ссылке https://www.ctlanthan.ru/articles/116091
 вполне внятный ответ на ваш вопрос:

Библиограф, вы что издеваетесь надо мной?
По этой ссылке разбирается (цитирую) "производство стеклотары". И перечисляются заводы, производящую стеклотару.
Если это не издевательство, еще раз прошу вас, соберитесь с мыслями.

[библиограф]

Естественно, тарное стекло тоже должно быть бесцветным, а объемы производства несравнимы
   В последние годы средний общемировой объём производства стекла превышает 130 миллионов тонн, 48% приходится на "тарное" стекло, 42% на "листовое" стекло ( строительное и оконное стекло, автомобильное стекло и т. д.). 5% - это посуда и 6% приходится на остальные виды стекла.
 
Оптическое стекло занимает ничтожные доли процента, поэтому большинство опубликованных технологий относятся
к обычным тарным и строительным стеклам.   
Стекло Оптивайт осветляемое при варке окисью церия, по составу близко к обычным боросиликатным кронам.
Оптические стекла, в состав которых входят окись церия, маркируются дополнительно единицей -
К108 -аналог К8, с прибавкой 0.2% СeO2.
За подробностями технологии можно обратиться например, на ЛЗОС или в  GuangZhou Lighting Glass CO., LTD.
   

Успехов!

[Клевцов Юрий Андреевич]

Тут нужны не столько теоретические знания, а скорее опыт работы на этих производствах.
Теоретические, они в книгах есть.

Прошу прощения, что влезаю в вашу дискуссию. Но Вы так дотошно докапываетесь до сути вопроса, что невольно напрашивается
вопрос и к Вам. Для чего Вам всё это нужно? Вы собственное стекольное производство решили открыть? Вряд ли здесь на сайте есть
люди, имеющие опыт работы на различных стекольных производствах, а если бы и были, вряд ли стали бы раскрывать секреты современных
технологий производства оптического стекла.

[библиограф]

    а скорее опыт работы на этих производствах.   

   Иной раз или ходили смотреть, как плавят металлы, или как льют орудия, или же ходили смотреть мастерские гранильщиков, ювелиров, резчиков драгоценных камней; лаборатории алхимиков и монетчиков; ковровые мастерские, шелковые и бархатные, ткацкие; ходили к часовых дел мастерам, к зеркальщикам, типографщикам, органистам, красильщикам и всякого рода другим мастерам. Всем давая на выпивку, они получали возможность изучать всякие мастерства и разные нововведения в них. 

 Франсуа Рабле Гаргантюа и Пантагрюэль

[diant]

Юрий Андреевич, день добрый! Благодарю за внимание к теме. Я изучаю люминесценцию старых стекол. Как это ни странно, люминесцируют не только старые, есть и объективы второй половины 20 века, линзы которых люминесцируют про освещении ближним УФ. Существует некоторое кол-во статей на эту тему, где изучаются те или иные ионы-примеси в силикатных стеклах с описанием их возб. и люм. линий, но гораздо проще понять тот или иной объектив, не перебирая всю таблицу Менделеева, а просто зная, как эти стекла изготавливались. Если людей, знающих этот процесс, на форуме нет - не беда, значит ветка не прорастет.

[библиограф]

 Литиевые стекла, обогащенные стабильным изотопом Li6 и легированные церием, повсеместно сейчас применяют
как сцинтилляционные детекторы тепловых нейтронов.
https://sciencejournals.ru/view-article/?j=pribory&y=2021&v=0&n=2&a=Pribory2101031Kuzmin
Их люминисцентные свойства изучены детально, например.
https://cyberleninka.ru/article/n/lyuminestsentnye-svoystva-silikatnyh-stekol-s-ionami-tseriya-i-surmy/viewer

[art-xrom]

У нас Максим пробовал делать заготовки, путем плавления стеклобоя бутылок, в теме подвала было

[библиограф]

Речь совсем о другом: вопрос был о том, могут ли добавки, вводимые для обесцвечивания стекла, влиять на их люминесцентные свойства.
Небольшие примеси некоторых элементов придают стеклам способность к люминесценции - под действием УФ, или радиоактивных излучений.
Иногда люминесцентные свойства стекла применяют с пользой, например, в сцинтилляционных
детекторах.
Ответ утвердительный - и ионы сурьмы и ионы церия, вводимые в стекло, придают ему такую способность.

[Rodjer]

Доброго здравия. Возможно "спалю контору". Единственное что мне пришло в голову, пока читал тему. Это квантовый усилитель света (оку). Возможно ошибаюсь, но меня эта мысль тоже давно мучает. А именно изготовить линзу с возможностью люминесценции как раз в уф лучах. Понятно, что это дилетантский взгляд на ОКУ. Суть в следующем, изготавливаем такую линзу подсвечиваем её слегка с рёбер уф излучением и всякий прилетевший фотон из космоса усиливается этой линзой. И мы видим те слабые объекты. Свет которых поглощался ранее материалом обычной линзы.  Сию идею давно ношу в мозгу, но моя идея реализации ещё ужаснее.Спецы поймут. Я планировал отлить заготовку линзы из эпоксидной смолы "активированной" родамином ж. Но эта идея тоже пока не реализована в материи.

[библиограф]

 Если стекло люминесцирует, мы видим вместо объектов какую-то светящуюся муть.
Для кварца КУ, предназначенного для работы в УФ области, в ГОСТе прямо написано-
люминесценция не допускается

[arkturz]

Тут стёкла плавили-варили- https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,9063.0.html

[diant]

Интересный фрагмент из книги Максутова "Изготовление и исследование астрономической оптики" 1984. Он как раз касается вопроса освобождения песка от железа. И никаких химических осветелений, с переводом Fe в 3-валентную форму, и тем более обесцвечиваний, с добавлением комплиментарного поглотителя, Максутов не рассматривает как вариант для оптического стекла. Его вывод звучит так: "Поэтому для производства оптического стекла требуются совершенно исключительные по чистоте пески при надлежаще организованных их разработке, транспортировке и хранении". Но даже к этому "исключительному" материалу он добавляет очистку "путем его промывки, химической обработки, дробления и магнитной сепарации".

Так ли обстояло дело с производством оптического стекла всюду в СССР и в мире в конце 20 века?
Действительно ли к этому времени повсюду в мире стекловарение оптического стекла (а это у нас вся линзовая оптика) уже пересело на "исключительные по чистоте пески" с последующей промывкой, дроблением и магнитной сепарацией?
Или все-таки и в случае оптических марок стекол кто-то все еще доокислял/ет железо какими-то добавками?
А может его сегодня тотально доокисляют кислыми условиями варки?

Я очень прошу всех, кого тянет отвечать мимо, еще раз перечитать главный вопрос темы и не уклоняться от него. Другие темы вполне можно стартовать в другой ветке.