По счастью, такой материал нашелся. Он долгое время оставался единственным. Люди пять тысяч лет пользуются им для варки стекла и, по существу, ничем лучшим его до сих нор не заменили.
Этот материал — глина.
Глина принадлежит к числу очень огнеупорных материалов. Ее чистые разновидности, свободные от загрязняющих примесей, плавятся при температуре, близкой к температуре плавления платины (около 1780°). Природная глина обладает двумя замечательными свойствами, обеспечивающими ей столь широкое распространение в различных отраслях промышленности, — пластичностью, т. е. способностью легко воспринимать и хорошо сохранять форму, и огнеупорностью, точнее — способностью твердеть, каменеть под действием огня. Первое качество обеспечило простоту и дешевизну методов формования изделий, второе — надежный способ навечно сохранить полученную форму путем обжига. На этих двух свойствах глины построена керамическая промышленность — одна из самых старых на земле и одна из самых важных по своему значению в жизни человека.
Глина, так же как в кварцевый песок, — весьма распространенная на земле горная порода вторичного происхождения. Она представляет собой продукт разрушения атмосферными агентами некоторых изверженных пород, богатых полевыми шпатами, например гранитов, гнейсов, порфиров. В процессе выветривания этих пород щелочи полевых шпатов вымываются водой и остается чрезвычайно тонкодисперсный минерал каолинит, состоящий из одной молекулы глинозема, двух молекул кремнезема и двух молекул воды. Этот минерал, смешанный с обломками некоторых сопутствующих ему минералов (например, кварца, полевого шпата, слюды, железорудных и некоторых других минералов), относится от места своего образования водными потоками иногда на очень большие расстояния. В застойных бассейнах при потере скорости потоков происходит осаждение взвешенных в воде частиц нередко с образованием очень мощных тонкодисперсных илистых напластований, однородных по своему строению, освобожденных от грубых включений посторонних минералов отмучиванием в процессе переноса.
Так возникают месторождения глин, называемых «вторичными», в отличие от «каолинов», или «первичных глин», которые не подвергались переносу и, в силу особенностей топографических условий, остались на месте своего образования. В подавляющем большинстве случаев месторождения вторичных глин сильно загрязнены железистыми примесями, понижающими их тугоплавкость и придающими обожженным глиняным изделиям интенсивную желто-оранжевую окраску. Такие глины обычно применяются в простом гончарном производстве и при изготовлении строительного кирпича. В обоих случаях понижение огнеупорности, т. е. понижение температуры спекания «глиняного черепка», только выгодно, так как упрощает и удешевляет обжиг изделий, а желтая окраска не имеет значения.
Но в сравнительно редких случаях глина приносится к месту окончательного залегания совершенно чистой, избежав на своем пути встреч с такими потоками, которые могли бы загрязнить ее посторонними веществами, в первую очередь железистыми примесями. Так образуются месторождения глин, обладающих драгоценными техническими свойствами, прежде всего — высокой огнеупорностью. Подобные месторождения насчитываются единицами и делаются знаменитыми на многие десятилетия по той пользе, которую они приносят человечеству.
Из такой высокоогнеупорной чистой глины и изготовляются сосуды для варки стекла.
До конца прошлого столетия эти сосуды имели форму простых толстостенных горшков, цилиндрических или слегка расширяющихся кверху. В очень древние времена, когда техника стекловарения находилась в зачаточном состоянии, когда высокие температуры достигались с большим трудом и размеры стеклянных изделий не превосходили масштабов украшений женского туалета, емкости стекловаренных сосудов были очень малы. Это, вероятно, были совсем небольшие тигельки. Но с течением времени, по мере развития техники, размеры их постепенно возрастали, и сейчас мы имеем стекловаренные горшки, вмещающие до 2-3 т стекломассы.
Это — один из типов, применяющихся сейчас сосудов для варки стекла, а служащие для этого печи называются «горшковыми» печами.
Но существуют также печи, предназначенные для массовой выплавки особо ходовых сортов стекла, например оконного; они называются «ванными» печами и отличаются от «горшковых» не только своими огромными внешними габаритами, но также формой и величиной того вместилища или того сосуда, в котором находится стекло во время варки. Такие печи вошли в употребление около ста лет назад (рис. 4).