Производство цемента и стекла

Производство цемента и стекла

Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 11. ПОДГРУППА КАРБОНА

§ 11.9. Производство стекла и цемента

Из искусственных силикатов больше значение имеют стекло, цемент и керамика .

Стекло. Состав обычного оконного стекла приближенно выражается формулой Na 2 O СаО ∙ 6 SiO 2 .

Стекло добывают сплавлянням в специальных печах смеси соды Nа2СО3, известняка СаСО3 и белого песка SiO 2 . Химизм процесса можно представить так: при сплава образуются силикаты натрия и кальция:

Эти силикаты и кремнезем (его берут в избытке) сплавляют в массу, которая постепенно охлаждается:

Часто в производстве стекла соду заменяют сульфатом натрия и углем. В этом случае силикат натрия образуется по уравнению реакции:

Для изготовления специального стекла меняют состав исходной смеси. Заменяя соду Nа2СО3 поташом К2СО3, получают тугоплавкое стекло (для химического посуды). Заменяя мел СаСО3 оксидом свинца(II) Г b О, а соду — поташом, добывают хрустальное стекло. Оно имеет большую променезалом — лювальну способность и применяется для изготовления художественной посуды.

Добавки оксидов металлов в исходной смеси придают стеклу различной окраски: оксид хрома(III) С r 2 О3 — зеленого, оксид кобальта(II) СоО — синего, оксид марганца(И V ) М n О2 — красновато-лилового и т. д. Стекло при повышении температуры постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние. Обратный процесс также осуществляется постепенно — стеклянная масса загустевает по мере остывания. На этом свойстве стекла основывается формирование с него различных изделий. С помощью машин из стеклянной массы извлекают листовое стекло (рис. 11.4).

Из стекла изготавливают волокна и ткани для технических нужд. Освоен выпуск склокристалічних материалов — ситаллов, которые по сравнению со стеклом имеют большую прочность. Из них изготавливают электрические изоляторы, посуду и др. Цемент. Обычный силикатный цемент, или портландцемент,- зеленовато-серый порошок, который при смешивании с водой затвердевает на воздухе (или в воде), превращаясь в каменеподібну массу. Конечно его добывают прокаливанием (1 400-1 600°С) до спекания сырьевой смеси, состоит из известняка и глины.

Читайте также:  Удаликс для ковров отзывы

Прокаливание осуществляется в специальных цилиндрических вращающихся печах. Испеченная зернистая масса, образуется, называется клинкером. Это — полуфабрикат. Клинкер с соответствующими добавками размалывают до тонкого порошка в шаровых мельницах и получают окончательный продукт.

В природе встречаются породы, которые содержат известняк и глину в соотношениях, необходимых для добывания портландцементу. их называют мергелями. Значительные залежи мергеля в районе Новороссийска; на их основе работают крупные цементные заводы.

Смесь сырья готовят и искусственным способом. Регулируя состав смеси, получают различные виды цемента — швидкотвердіючі, морозостойкие, коррозионностойкие и др.

Из смеси цемента, воды и наполнителей (песок, гравий, щебень, шлак) после их затвердевания получают искусственный камень — бетон. Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью. При затвердевании цементное тесто связывает зерна заполнителей. Твердение происходит даже в воде. Бетон со стальной арматурой (внутренним каркасом) называется железобетоном. Бетон и залізобетони в значительных количествах идут на сооружение гидроэлектростанций, дорог, несущих конструкций зданий.

Разработаны и изготавливаются также бетоны, в которых в качестве вяжущего используются органические полимеры или полимеры вместе с цементом. Это так называемые пластобетони, имеющие особые свойства.

Рис. 11.4. Машина для вытягивания листового стекла:

1 — расплавленное стекло; 2 — лодочка; 3 — вальцы; 4 — стеклянная лента

Производство стекла, цемента и керамики относится к силикатной промышленности, которая перерабатывает природные соединения кремния.

1 Керамикой называют материалы и различные изделия, которые изготавливают из природных глин путем формования, сушки и выжигание. Это кирпич, облицовочные плитки, черепица, трубы, глиняная посуда, фарфоровые и фаянсовые изделия.

Диоксид кремния — основа для получения кремния, производства обыкновенного и кварцевого стекла, а также необходимый компонент керамики и абразивных материалов.

Сырьем в цементном производстве служит смесь глины с известняком. Применяют и природный мергель (глинистый известняк) , если он по составу удовлетворяет требованиям цементного производства. Основной химический процесс при производстве цемента — спекание при 1200 — 1300 оС смеси глины с известняком, приводящий к образованию силикатов и алюминатов кальция.

Читайте также:  Панели для туалета фото дизайн для маленькой

Сырьем в стекольном производстве служат кремнезем SiO2 и силикаты щелочных и щелочноземельных металлов. Состав стекла в общем виде может быть представлен формулой: xЭ2О. уЭО. zSiO2, где Э2О – окисел щелочного металла (Na2O, K2O, Li2O и др.) ; ЭО — окисел щелочноземельного металла (СаО, MgO, BaO) и SiO2 – кислотный окисел (кремневый ангидрид) . Окислы щелочной группы понижают вязкость и температуру плавления стекла, а также его твердость. Окислы щелочноземельной группы повышают химическую стойкость стекла, а окислы кислотной группы (SiO2, а иногда Al2O3, B2O3, P2O5 и др. ) сообщают высокую термическую, химическую и механическую стойкость.
Производство стекла состоит из следующих процессов: подготовка сырьевых компонентов, получения шихты, варки стекла, охлаждения стекломассы, формования изделий, их отжига и обработки (термической, химической, механической) .
Процесс стекловарения условно разделяют на несколько стадий: силикатоообразование, стекловарение, осветление, гомогенизацию и охлаждения («студку») .

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Сырьём для керамического производства служат различного рода глины. Глины характеризуются рядом свойств, которые учитываются при их промышленном использовании: пластичностью, воздушной и огневой усадкой, пористостью, огнеупорностью, спеканием, гидроскопичностью и набуханием, адсорбционными свойствами, связующей способностью, вспучиванием, зыбкостью и гидрофильностью. С учетом свойств и состава глин, обусловливающих их использование, можно выделить следующие группы: 1) каолины, 2) огнеупорные и тугоплавкие глины, 3) высокосорбирующие глины (отбеливающие) , 4) легкоплавкие глины. Каолин также идет на изготовление фарфоровых изделий.

Диоксид кремния — основа для получения кремния, производства обыкновенного и кварцевого стекла, а также необходимый компонент керамики и абразивных материалов.

Сырьем в цементном производстве служит смесь глины с известняком. Применяют и природный мергель (глинистый известняк) , если он по составу удовлетворяет требованиям цементного производства. Основной химический процесс при производстве цемента — спекание при 1200 — 1300 оС смеси глины с известняком, приводящий к образованию силикатов и алюминатов кальция.

Читайте также:  Дизайн тамбура в квартире фото реальные

Сырьем в стекольном производстве служат кремнезем SiO2 и силикаты щелочных и щелочноземельных металлов. Состав стекла в общем виде может быть представлен формулой: xЭ2О. уЭО. zSiO2, где Э2О – окисел щелочного металла (Na2O, K2O, Li2O и др.) ; ЭО — окисел щелочноземельного металла (СаО, MgO, BaO) и SiO2 – кислотный окисел (кремневый ангидрид) . Окислы щелочной группы понижают вязкость и температуру плавления стекла, а также его твердость. Окислы щелочноземельной группы повышают химическую стойкость стекла, а окислы кислотной группы (SiO2, а иногда Al2O3, B2O3, P2O5 и др. ) сообщают высокую термическую, химическую и механическую стойкость.
Производство стекла состоит из следующих процессов: подготовка сырьевых компонентов, получения шихты, варки стекла, охлаждения стекломассы, формования изделий, их отжига и обработки (термической, химической, механической) .
Процесс стекловарения условно разделяют на несколько стадий: силикатоообразование, стекловарение, осветление, гомогенизацию и охлаждения («студку») .

Нетрудно понять, что в будущем применение силикатов станет еще большим. Металлов в земной коре не так уж много. Углерод, который служит основой органических полимеров и пластмасс, составляет всего лишь 0,1% земной коры по массе. Производство древесины ограничено скоростью прироста леса. А использование силикатов практически не ограничено ничем. По силикатному сырью, можно сказать, мы ходим. Правда имеется существенный недостаток у силикатных изделий. Они обладают большой хрупкостью, но этот недостаток в принципе преодолим. Ведь изобрели же японцы небьющийся фарфор. А на сковородках из мелкокристаллического стекла – ситалла еще двадцать лет назад жарили картошку. Прочность таких сковородок близка к чугунным, и бьются они значительно меньше, чем обычное стекло.
Впрочем, о силикатах можно говорить бесконечно. Сведений о них так много, что химия силикатов давно выделилась в большую самостоятельную отрасль химического знания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector