Утилизация отходов стекла

Введение 

Стекло известно человеку с древнейших времён, были найдены археологами предметы различные украшения, амулеты из природного вулканического стекла в различных местах земного шара. 

Различные виды стёкол используется во всех сферах человеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства, оптики, медицины — до измерительной  техники, высоких технологий и космонавтики, авиации и военной техники. Изучается  физической химией и другими смежными и самостоятельными дисциплинами.

Отходы стекла представляют в различных странах 28-38% всех бытовых  отходов. Кроме того значительные отходы стекла образуются на самих стекольных заводах и в строительстве.

В настоящее время некоторые  фирмы для производства стеклотары используют 90% стеклянного боя. В  США и Канаде построено более 30 экспериментальных дорог с использованием более 50% стеклобоя в качестве заполнителя. Эта добавка улучшает торможение и увеличивает долговечность  дорог. Значительное применение отходы стекла нашли в производстве отделочных стеклянных материалов и изделий, а  также блочного и гранулированного пеностекла. Отходы шлифования стекла применяются в качестве кремнеземистого  компонента для замены молотого песка  при производстве автоклавных силикатных изделий. Отходы камнедобычи и камнепиления представляют собой наиболее значительные по объему по сравнению с другими  отходами промышленности. Использование  их в производстве изделий из каменных расплавов является важным направлением рационального их применения. На металлургических заводах стран СНГ ежегодно образуется более 90 млн.т доменных шлаков. Значительная часть их используется в производстве шлакопортландцемента. Вместе с тем  имеются большие резервы неиспользуемых шлаков, которые находят и имеют  большие перспективы для использования  их в производстве изделий из каменного  литья: шлаковой пемзы, шлакового щебня, шлаковаты, шлакосиликатов [12].

Актуальность темы реферата обусловлена тем,  что процесс  переработки готового стекла более  энергоэффективен по сравнению с  производством нового стекла из первичных  материалов.

1. Отходы 

1.1. Определение и классификация отходов

Отходы — вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции.

Отходы различаются:

по происхождению:

отходы производства (промышленные отходы)

отходы потребления (коммунально-бытовые)

по агрегатному  состоянию:

твердые

жидкие

газообразные

по классу опасности (для человека и / или для окружающей природной среды)

В Российской Федерации выделяют следующие классы опасности для  окружающей природной среды:

1й — чрезвычайно опасные

2й — высоко опасные

3й — умеренно опасные

4й — малоопасные

5й — практически неопасные

Отходы производства

Промышленные  отходы — твердые, жидкие и газообразные отходы производства, полученные в результате химических, термических, механических и других преобразований материалов природного и антропогенного происхождения.[1]

Отходы определенной продукции — неупотребимые остатки сырья и/или возникающие в ходе технологических процессов вещества и энергия, не подвергающиеся утилизации.

Часть отходов, которая может  быть использована в том же производстве, называется возвратными отходами. Сюда входят остатки сырья и других видов материальных ресурсов, образовавшиеся в процессе производства товаров (выполнения работ, оказания услуг). Из-за частичной утраты некоторых потребительских свойств, возвратные отходы могут использоваться в условиях со сниженными требованиями к продукту, или с повышенным расходом, иногда они не используются по прямому назначению, а лишь в подсобном производстве (например, автомобильные отработанные масла — для смазки неответственных узлов техники). При этом остатки сырья и др. материальных ценностей, которые передаются в другие подразделения в качестве полноценного сырья, в соответствии с технологическим процессом, а также попутная продукция, получаемая в результате осуществления технологического процесса, не относятся к возвратным отходам.

Отходы, которые в рамках данного производства не могут быть использованы, но могут применяться  в других производствах, именуются вторичным сырьём.

Отходы, которые на данном этапе экономического развития перерабатывать нецелесообразно. Они образуют безвозвратные потери, их предварительно обезвреживают в случае опасности и захоранивают на спецполигонах.

Отходы потребления

Отходы потребления образуются в промышленности и в быту.

Бытовые отходы — твердые отходы, образованные в результате бытовой деятельности человека [10].

1.2. Технологии  переработки отходов

Ежегодно на территории России образуется до 150 млн.м3 твердых бытовых  отходов, что соответствует по массе 30 млн.тонн. И эти цифры не окончательны, так как с развитием промышленности и технологий, направленных на совершенствования  быта, создаются новые синтетические  материалы, более активно используются уже созданные. Таким образом, каждый год объем накопления ТБО растет. 
Под полигоны захоронения отходов выделяются крупные площади, но это не является решением проблемы, а лишь позволяет вывозить мусор за пределы городских и поселковых территорий, где он, накапливаясь огромными массами, образует устрашающие и, зачастую, опасные залежи отходов[3]. В сложившейся ситуации, развитие отрасли переработки и утилизации мусора приобрело особую актуальность. Многие развитые страны начитают уделять данной проблеме всё большее внимание: строить перерабатывающие заводы, разрабатывать новые методы и технологии. 
На сегодняшний день в мировой практике существует более 20 методов переработки твердых бытовых отходов [1]. По своей конечной цели их подразделяют на: 
утилизационные – это методы переработки отходов, направленные на получение и последующее использование вторичных ресурсов сырья; 
ликвидационные – их основными задачами является сохранение должной санитарно-экологической обстановки и полного или частичного уничтожения отходов. 
Следует заметить, что группа твердых бытовых отходов весьма разнообразна и подразумевает большое количество различных веществ и материалов: от текстиля и пищевых отходов до стекла, пластика и металлов. Кроме этого, общая масса отходов подразделяется на классы опасности и т.д. По типу применяемых технологий существует два основных метода утилизации и переработки бытовых твердых отходов:   
Механико-биологические методы заключаются в компостировании отходов после осуществления их предварительной сортировки. Сортировку отходов выполняет, преимущественно, население, подразделяя их на металл, стекло, бумагу и т.д. Затем, непосредственно на предприятиях переработки выполняется уже механическая сортировка, далее, для экологической безопасности их захоронения отходы сушат и уплотняют. 
Термические методы подразумевают сжигание, пиролиз, газификацию отходов или комбинированные термические методы. Сжиганию подвергаются преимущественно бумажно-полимерные компоненты, помещаемые в топки с кипящим слоем или в установки колосниковыми решётками.

Пиролиз – это разложение отходов под воздействием высоких температур (более 600°С) во вращающихся трубчатых печах без доступа кислорода.

Газификация отходов – это метод, позволяющий переработать их органическую часть в синтез-газ. 
Значительная часть методов утилизации и переработки ТБО обладает высокой себестоимостью и сложностью в технологическом плане, в связи с этим, в настоящее время более часто используются на практике четыре основных направления:

• вывоз мусора на свалку и территорию полигонов;
• биотермическое аэробное компостирование;
• сжигание в условиях мусоросжигательных заводов;
• комплексные методы сжигания и компостирования, либо пиролиз.

Из всех типов твердых  бытовых отходов, самыми востребованными  в области 

переработки и получения  вторичного сырья считаются:

металлы: 

сталь, алюминий — до 100%;

текстиль — до 50%;

макулатура — до 35%.

стекло — до 35%.

Многие научные центры и институты занимаются разработкой  новых технологий и методов утилизации мусора. Состояние экологии и объемы, не утилизируемых в быту твердых  веществ требуют принятия должных  мер [10].

2. Стекло

Стекло — вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека. Физико-химически — неорганическое вещество, твёрдое тело, структурно — аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии — от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного — в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты) [10]. Температура варки стёкол, от 300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.).  Прозрачность (для видимого человеком спектра) не является общим свойством для всех видов существующих как в природе, так и в практике стёкол.

Стёкла образуются в результате переохлаждения расплавов со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации. Благодаря этому  стёкла обычно длительное время сохраняют  аморфное состояние. Неорганические расплавы, способные образовать стеклофазу, переходят  в стеклообразное состояние при  температурах ниже температуры стеклования Tg (при температурах свыше Tg аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии).

Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов без  кристаллизации. Практически любое  вещество из расплавленного состояния  может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (как  то — отдельных стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как металлосодержащие расплавы) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 105—106 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки.

Тогда как значение свойства жидкости (и стабильной, и метастабильной) обусловлено лишь её составом, температурой и давлением, значение свойства неравновесной  жидкости или стеклообразного вещества зависит ещё и от структурного состояния. В данном случае заманчиво описывать структуру произвольной жидкости единым параметром. Вследствие того весьма широкое применение у специалистов в области стекла получил предложенный А. Тулом  способ описания структурного состояния стеклообразного вещества посредством характеристики так называемой структурной температуры Tf (fictive temperature), то есть такой, при которой исследуемое стекло с заданной структурой находится в равновесном состоянии[5]. Впоследствии выявилась практическая невозможность описания стеклообразного состояния одной величиной структурной температуры и необходимость применения целого спектра таких температур  . В настоящее время наряду с релаксационной трактовкой стеклование аморфных веществ объясняется формированием при охлаждении достаточного количества межатомных связей, придающего веществу твердотельные свойства, причем выявлено не только изменение Хаусдорфовой размерности системы связей от фрактальной к трехмерной , но также формирование фрактальных структур при стекловании [2].

Вязкость аморфных веществ — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Обычно расплавы стеклообразующих веществ имеют высокую вязкость по сравнению с расплавами нестеклообразующих веществ.

Стёкла, в частности благодаря  полимерному строению обладают способностью к гетерогенности. Полимерность стёкол в стеклообразном состоянии придаёт им индивидуальные качества, определяющие, в зависимости от характера этих структурных образований, степень прозрачности и других свойств стёкол. Присутствие в составе стекла соединений того или иного химического элемента, оксида металла, может влиять его окраску, степень электропроводности, и другие физические и химические свойства.[5]

2.1.История стекла

Долгое время первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом, чему несомненным свидетельством считались глазурованные стеклом фаянсовые плитки внутренних облицовок пирамиды Джессера (27ой век до н. э.); к ещё более раннему периоду (первой династии фараонов) относятся находки фаянсовых украшений, то есть стекло существовало в Египте уже 5 тысяч лет назад. Археология Двуречья, в особенности — Древних Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, что немногим менее древними образцом стеклоделия следует считать памятник, найденный в Месопотамии в районе Ашнунака — цилиндрическую печать из прозрачного стекла, датируемую периодом династии Аккада, то есть возраст её — около четырёх с половиной тысяч лет. Бусина зеленоватого цвета диаметром около 9 мм, хранящаяся в Берлинском музее, считается одним из древнейших образцов стеклоделия. Найдена она была египтологом Флиндерсом Питри около Фив, по некоторым представлениям ей пять с половиной тысяч лет. Н. Н. Качалов отмечает, что на территории Старовавилонского царства археологи регулярно находят сосудики для благовоний местного происхождения, выполненные в той же технике, что и египетские. Учёный утверждает — есть все основания считать, «что в Египте и в странах Передней Азии истоки стеклоделия… отделяются от наших дней промежутком приблизительно в шесть тысяч лет». 

Существует также несколько  легенд, с той или иной степенью правдоподобия толкующих возможные  предпосылки того, как сложилась  технология. Н. Н. Качалов воспроизводит одну из них, поведанную античным естествоиспытателем и историком Плинием Старшим (I век). Эта мифологическая версия гласит, что однажды финикийские купцы на песчаном берегу, за неимением камней, сложили очаг из перевозимой ими африканской соды — утром на месте кострища они обнаружили стеклянный слиток. 

Египетские стеклоделы плавили  стекло на открытых очагах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали  раскалёнными в воду, где они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, растирались в пыль жерновами и снова плавились.

Фриттование использовалось ещё долго после Средневековья, поэтому на старых гравюрах и при  археологических раскопках мы всегда находим две печи — одну для предварительной плавки и другую для плавки фритт. Необходимая температура проплавления составляет 1450 °C, а рабочая температура — 1100—1200 °C. Средневековая плавильная печь («гуть» — по чешски) представляла собой низкий, топящийся дровами свод, где в глиняных горшках плавилось стекло. Выложенная только из камней и глинозёма, долго она не выдерживала, но надолго не хватало и запаса дров. Поэтому, когда лес вокруг гуты вырубали, её переводили на новое место, где леса было ещё в достатке.

Ещё одной печью, обычно соединяемой  с плавильной, была отжигательная  печь — для закалки, где готовое изделие нагревалось почти до точки размягчения стекла, а затем — быстро охлаждалось, чтобы тем самым компенсировать напряжения в стекле (предотвратить кристаллизацию). В виде такой конструкции стеклоплавильная печь продержалась до конца XVII века, однако нехватка дров вынуждала некоторые гуты, особенно в Англии, уже в XVII веке переходить на уголь; а так как улетучивающаяся из угля двуокись серы окрашивала стекло в жёлтый цвет, англичане начали плавить стекло в замкнутых, так называемых крытых горшках. Этим плавильный процесс затруднялся и замедлялся, так что приходилось подготавливать шихту не такой твёрдой, и тем не менее однако уже в конце XVIII века преобладающей делается топка углем.

Интересны сведения, имеющие  отношение и к истории стекла и тому факту, что стекло, в общем  смысле, за время своего существования, в отличие от многих других материалов, не претерпело практически никаких  изменений (самые ранние образцы  того, что стали называть стеклом  ничем не отличаются от известного всем — бутылочного; исключением, конечно, являются виды стёкол с заданными свойствами), однако в данном случае речь идёт о веществе и материале минерального происхождения, нашедшем применение в современной практике.[10].

2.2. Строение и  свойства стекла

Свойства стекла определяются прежде всего, составом входящих в него оксидов. Главными стеклообразующими  оксидами являются оксиды кремния, фосфора  и бора, в соответствии с чем  стекла называют силикатными, фосфатными или боратными.[5]. Подавляющее большинство промышленных стекол является силикатными. Фосфатные стекольные расплавы применяют в основном для производства оптических, электровакуумных стекол, боратные – для специальных видов стекол (рентгенопрозрачных, реакторных и др.). Смешанные боросиликатные стекла применяют для изготовления оптических и термически устойчивых стеклоизделий.

Химический состав стекол в значительной степени влияет на их свойства. Строительное стекло содержит 71,5 – 72,5 % SiO2, 1,5 – 2 % Al2O3, 13 – 15 % Na2O, 6,5 – 9 % CaO, 3,8 – 4,3 % MgO и незначительное количество других оксидов (Fe2O3, K2O, SO3). Увеличение содержания оксидов Al2O3, CaO, ZnO, B2O3, BaO повышает прочность, твердость, модуль упругости  стекла и снижает его хрупкость. Повышенное содержание SiO2,Al2O3, B2O3, Fe2O3 увеличивает  теплопроводность. Оксиды щелочных металлов, а так же CaO, BaO повышают температурный  коэффициент линейного расширения, а SiO2, Al2O3, ZnO, B2O3, ZrO2 уменьшают его. Введение в состав стекла оксида свинца взамен части SiO2 и Na2O вместо K2O приводит к повышению  блеска и световой игры, что позволяет  получать хрустальные изделия. Добавки  фторидов и пятиокиси фосфора  уменьшают светопрозрачность стекол, позволяют получать «глушенные», непрозрачные стеклоизделия[6]. Таким образом, варьирование химического состава стекол позволяет изменить их свойства в нужном направлении в соответствии с областью их использования.

Стекло как строительный материал обладает целым рядом ценных качеств, не свойственных другим материалам, и прежде всего, светопрозрачностью при высокой плотности и прочности, в связи с чем оно является незаменимым материалом для светопроемов[4].

Плотность обычного строительного  стекла составляет 2,5 т/м3. С увеличением  содержания оксидов металлов с низкой молекулярной массой (B2O3, LiO2) плотность  стекла понижается до 2,2 т/м3, с увеличением  содержания оксидов тяжелых металлов (свинца, висмута и др.) плотность  повышается до 6 т/м3 и более.

Прочность при сжатии стекла достигает 700 – 1000 МПа, прочность при  растяжении значительно ниже – 30 – 80 МПа. Прочностные показатели изделий  из стекла зависят не только от состава, но и от целого ряда других факторов: способа получения, режима тепловой обработки, состояния поверхности, размеров изделия. Низкая прочность  стекла при растяжении и изгибе обусловлена  наличием на его поверхности микротрещин, микронеоднородностей и других дефектов. Теоретическая прочность стекла при растяжении, рассчитанная различными способами, достигает 10000 МПа.[7].

Для повышения прочности  стекол применяют различные технологические  приемы: повышение температуры отжига, закалку, травление и комбинированные  методы, покрытие поверхности различными пленками, микрокристаллизация, армирование, триплексование и др. При травлении  стекла плавиковой кислотой происходит растворение поверхностного слоя и  удаление наиболее опасных дефектов, в результате чего прочность стекла повышается в 3 – 4 раза и более. Закаливание  отожженных стекол увеличивает прочность  в 4 – 5 раз. Комбинированные способы  закалки и травления позволяют  значительно повысить прочность  стекла (до 800 – 900 МПа). Упрочнение стекла после травления путем нанесения  силиконовой пленки приводит к повышению  прочности стекла в 5 – 10 раз.

Термохимический способ упрочнения стекол заключается в закалке  с последующей обработкой кремнийорганической  жидкостью, что позволяет получить закаленное стекло с защитной кремнекислородной  пленкой и прочностью при изгибе до 550 – 570 МПа.

На прочность стекла при  растяжении и изгибе в значительной мере влияет размер изделия. Так, прочность  на растяжение стеклянного волокна  диаметром 10-3 мм достигает 200 – 500 МПа, что значительно выше показателей  для массивного стекла. Воздействие  длительных нагрузок снижает прочность  стекла примерно в 3 раза, после чего значение этого показателя стабилизируется. Наступает так называемое явление  усталости стекла, которое обусловлено влиянием окружающей среды, и прежде всего воды. Прочность стекла изменяется с изменением температуры. Стекло имеет минимальную прочность при +2000С, максимальную при – 2000С и +5000С. Увеличение прочности при понижении температуры объясняют уменьшением действия поверхностно-активных веществ (влаги), а при высоких температурах (до 5000С) возможностью появления пластических деформаций.

Модуль упругости стекол лежит в пределах 45000 – 98000 МПа. Отношение  модуля упругости к прочности  при растяжении (Е/Rp) – так называемый показатель хрупкости стекла – достигает 1300 – 1500 (у стали он составляет 400 – 450, у резины – 0,4 – 0,6). Чем больше показатель хрупкости материала, тем  при меньшей деформации напряжение в материале достигает предела  прочности[8].

Стекла являются типично  хрупкими материалами. Они практически  не испытывают пластической деформации и разрушаются, как только напряжение достигает предела упругой деформации. Хрупкость стекла – величина обратная ударной прочности. Ударная прочность  при изгибе обычного стекла составляет 0,2 МПа, закаленного – 1 – 1,5 МПа. Хрупкость  можно снизить увеличением содержания в стекле оксидов B2O3, Al2O3, MgO, а так  же закалкой стекол, травлением кислотой и другими способами его упрочнения. Твердость обычных силикатных стекол составляет 5 – 7 по шкале Мооса. Кварцевое  стекло и борсодержащие малощелочные стекла имеют большую твердость.[7].

Теплоемкость промышленных стекол колеблется в пределах 0,3 – 1,1 кДж/(кг*0С), увеличиваясь с повышением температуры и содержания оксидов  легких металлов.

Температурный коэффициент  линейного расширения обычных строительных стекол сравнительно невысок, он лежит  в пределах (9 – 15)*10-6 0С-1, увеличиваясь с повышением содержания в стекле щелочных металлов. Наименьший температурный  коэффициент линейного расширения у кварцевого стекла: 5*10-7 0С-1.

Термостойкость стекол определяется совокупностью термических свойств (теплоемкостью, теплопроводностью, температурным  коэффициентом линейного расширения), а так же размерами и формой изделия. Кварцевые и боросиликатные стекла имеют наибольшую термостойкость. Тонкостенные изделия более термостойки, чем толстостенные.

Электрические свойства стекла оцениваются объемной и поверхностной  электропроводностью. Электропроводность определяет возможность применения стекол в качестве изоляторов и учитывается  при расчете режимов работы стекловарных электропечей. При нормальной температуре  объемная электрическая проводимость стекол мала. С возрастанием температуры  она повышается. Увеличение содержания в составе щелочных оксидов, особенно оксида лития, повышает электропроводность стекол[2]. Закалка стекол приводит к увеличению их электропроводности, кристаллизация – к ее уменьшению.

Стекло обладает просто уникальными  оптическими свойствами: светопропусканием (прозрачностью), светопреломлением, отражением, рассеиванием. Светопропускание стекла достигает 92%. Оно находится в  прямой зависимости от его отражающей и поглощающей способности. Показатель преломления для обычных строительных стекол составляет 1,46 – 1,51. Он определяет светопропускание стекол при разных углах падения света. При изменении  угла падения света с 00 (перпендикулярно  плоскости стекла) до 750 светопропускание уменьшается с 92 до 50%. Коэффициент  отражения может быть снижен или  увеличен путем нанесения на поверхность  стекла специальных прозрачных пленок определенной толщины и с меньшим  или большим показателем преломления, избирательно отражающих лучи с определенной длиной волны.

Поглощающая способность  стекла в значительной степени зависит  от его химического состава, увеличиваясь с повышением содержания оксидов  тяжелых металлов, и от толщины  изделий. Многие специальные виды стекол (например, солнцезащитные) отличаются значительным светопоглощением – до 40%.

Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть  спектра и незначительную часть  ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Поглощение ультрафиолетовой области спектра достигается  увеличением содержания в стекле оксидов титана, свинца, хрома, сурьмы, трехвалентного железа и сульфидов  тяжелых металлов. Поглощение инфракрасной области спектра достигается  при окраске стекла Fe2+ и Cr2+. Кварцевые  стекла хорошо пропускают коротковолновую  инфракрасную и ультрафиолетовую области  спектра, а сернистомышьяковые стекла – длинноволновые инфракрасные излучения. Для пропускания ультрафиолетовых лучей содержание оксидов железа, титана, хрома в стекольной шихте  должно быть минимальным. Стекла, пропускающие рентгеновские лучи, содержат оксиды легких металлов – L2O, BeO, B2O3. Таким образом, изменяя химический состав стекол и  применяя различные технологические  приемы, можно получить специальные  виды стекол с солнце- и теплозащитными свойствами, предопределяющими теплотехнические и светотехнические показатели светопрозрачных  ограждений.

Химическая устойчивость стекол характеризует их сопротивляемость разрушающему действию водных растворов, атмосферных воздействий и других агрессивных сред. Силикатные стекла отличаются высокой стойкостью к  большинству химических реагентов, за исключением плавиковой и фосфорной  кислот[2]. Химическая устойчивость силикатных стекол объясняется образованием при воздействии воды, кислот и солей защитного нерастворимого поверхностного слоя из гелеобразной кремнекислоты – продукта разложения силикатов.

2.3. Виды стекол

В зависимости от основного  используемого стеклообразующего  вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.[10].

СТЕКЛО  ОПТИЧЕСКОЕ — прозрачное стекло любого химического состава, обладающее высокой стептнью однородности. Содержат 46,4% РЬО, 47,0% Si0 и другие оксиды; кроны — 72% SiO  щелочные и другие оксиды.

Оптическое стекло применяется  для изготовления линз, призм, кювет  и др. Стекло для оптических приборов изготовлялось уже в 18 веке, однако возникновения собственно производства оптического стекла относится к началу 19 века, когда швейцарским учёным П. Гинаном был изобретён способ механического размешивания стекломассы во время варки и охлаждения — круговым движением глиняного стержня, вертикально погруженного в стекло. Этот приём, сохранившийся до настоящего времени, позволил получить стекло высокой степени однородности. Производство оптического стекла получило дальнейшее развитие благодаря совместным работам немецких учёных Э. Аббе и Ф. О. Шотта, в результате которых в 1886 возник известный стекольный завод товарищества Шотт в Иене (Германия), впервые выпустивший огромное многообразие современных оптическиъх стекол. До 1914 производство оптического стекла существовало только в Англии, Франции и Германии. В России начало производства оптического стекла относится к 1916. Оно достигло большого развития только после Великой Октябрьской социалистической революции благодаря работам советских учёных Д. С. Рождественского, И. В. Гребенщикова, Г. Ю. Жуковского, Н. Н. Качалова и др.[5].

Основное требование, предъявляемое  к оптическому стеклу— это  высокая степень однородности. Отсутствие однородности вызывает отклонение лучей света от их правильного пути, что делает стекло негодным для его прямого назначения. Однородность оптического стекла нарушается причинами химического и физического порядка. Химическая неоднородность обусловлена местными изменениями химического состава и устраняется размешиванием оптического стекла в процессе варки. Физическая неоднородность вызывается напряжениями, возникающими в процессе охлаждения оптического стекла, и устраняется тщательным отжигом. Оптическое стекло должно иметь определённые оптические свойства— точные величины показателей преломления для лучей различных длин волн. Большой ассортимент оптического стекла с различными показателями преломления и средней дисперсией имеет огромное значение при расчёте и конструировании оптической систем для снижения их дефектов, в частности для уничтожения вредного влияния вторичного спектра и исправления качества изображения.

Оптические свойства стекла зависят от его химического состава. Разнообразным сочетанием окислов  удаётся получить стекло с требуемыми значениями оптических постоянных. Некоторые сорта оптического стекла, например, не содержат кремнезёма (основного составляющего любого стекла), другие содержат обычно применяемые окислители, но в чрезвычайно больших количествах. Прозрачность оптического стекла должна быть высокой, порядка 90—97% на 100 мм пути луча в стекле. Оптическое стекло должно быть химически устойчивым по отношению к действию влажной атмосферы и к действию слабых кислот, характеризующему «пятнимость» их, т. е. чувствительность к прикосновению рук.[6].

Для производства оптического  стекла применяются такие же сырьевые материалы, как и для других типов стекол. Однако требования к чистоте сырья весьма высоки. Особенно вредными примесями являются соединения железа и хрома, окрашивающие стекло и увеличивающие его светопоглощепие. Варка оптического стекла производится в одно-, двухгоршковых печах. Важнейшая операция в производстве оптического стекла— размешивание стекла в процессе варки и особенно в процессе охлаждения. Для разделки оптического стекла применяются три способа:

охлаждение стекла вместе с горшком с последующей разбивкой  на куски и формовкой этих кусков в нагретом состоянии;

2) отливка стекломассы в железную форму;

3) прокатка в лист отлитой  на стол стекломассы. 

Оптические стекла выпускаются  стекловаренными заводами в виде прямоугольных кусков различных размеров «плитки» и в виде заготовок — «прессовки» (линзы, призмы).