9 класс. Урок. Силикатная промышленность.
презентация к уроку по химии (9 класс) на тему

Фарфор.

Слово «фарфор» произошло от персидского слова «фегфур». Фарфор – это керамическое изделие, имеющее спекшийся, белый и звонкий, просвечивающий в тонком слое черепок.

Фарфор обладает большой механической и диэлектрической прочностью, термостойкостью, кислотоупорностью, богатейшими декоративными возможностями. Из фарфора, точнее из фарфоровой массы изготовляют бытовая и химическая посуда, художественные изделия, изоляторы и т. д. Изделия из обожженной глины пористы и пропускают воду. Поэтому вода в глиняном кувшине всегда прохладнее, чем в стеклянном. Ее молекулы просачиваются наружу и испаряются с поверхности кувшина, охлаждая его.

Родина фарфора – Китай, где он был известен уже в 220 г. до н.э. В Европу его везли по Великому Шелковому пути, и здесь он стал предметом роскоши. Впервые изготовил настоящий европейский фарфор майсенский алхимик И. Беттгер в 1720 г. и до сих пор эта марка фарфора считается наиболее качественной наряду с английским фарфором из Веджвуда.

В России изготовление фарфора было разработано Д.И.Виноградовым в 1746г. и налажено его производство на императорском заводе под Санкт – Петербургом (ныне он носит имя М.В. Ломоносова).

Сырьем для производства фарфора являются: каолин, обычная глина, кварц и полевой шпат. Процессы производства многообразны и в общих чертах сводятся к: 1) обработке сырья; 2) приготовлению керамической массы; 3) формованию изделий и их сушке; 4) обжигу; 5) отделке.

Фарфоровые изделия формируются из пластичных и жидких масс, покрывают глазурью, обжигают при t = 1450-1700 0C до высокой степени спекания. Фарфоровую посуду сначала обжигают, а затем покрывают глазурью и обжигают вторично. Затем россписывают минеральными красками, после росписи еще раз обжигают.

Стекло.

Человеку еще в глубокой древности было известно производство стекла. Древние люди могли держать в руках стекло, даже не имея представлений о его приготовлении, поскольку наряду с искусственным существует и природное (вулканическое) стекло – перлит, обсидан. Пользуясь примитивной техникой, древние мастера уже в 4 тысячелетии до н.э. изготовляли простейшие стеклянные украшения.

Основоположником научного подхода к производству стеклянных изделий в нашей стране был М.В. Ломоносов. Он провел около 2000 плавок стекла, получив при этом новые виды окрашенных стекол. В своей мастерской он создал около 40 мозаик. Некоторые из них находятся в Историческом музее и Эрмитаже.

Сырьем для производства обычного стекла служат чистый кварцевый песок, сода и известняк. Эти вещества перемешивают и нагревают при t = 1500 0C

Образовавшиеся силикаты Na и Ca сплавляются с песком, который берут в избытке. Стекло не является индивидуальным веществом, а представляет собой сплав нескольких веществ. В отличие от кристаллических тел стекла при повышении температуры размягчаются, а затем плавятся. Затем стеклообразная масса застудневает по мере остывания. На этом свойстве стекла основано формование из него изделий. Из стекла в полужидком состоянии вытягивают листовое стекло, стеклянные трубки и волокно. Все эти процессы механизированы.

Если соду (Na2CO3) заменить поташом, формула которого К2CO3 , то получают более тугоплавкое стекло – химическое. Чтобы получить хрустальное стекло берут поташ К2CO3 , PbO и песок SiO2. Это стекло сильно преломляет свет и поэтому применяется в оптике для изготовления линз и призм, из него также изготовляют хрустальную посуду.

Формулы различных стекол:

- оконное стекло;

 - химическое (калиевое) стекло;

- хрустальное стекло;

- кварцевое стекло.

Кирпич.

Кирпич является самым древним искусственным строительным материалом. Хотя вплоть до нового времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы. Применением в строительстве обожжённого кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте, в Мохендто-Даро, 3-2 тыс. до н. э.). Особенно важную роль играл в зодчестве Месопотамии и (позднее) Древнего Рима, где из кирпича выкладывались сложные конструкции, в т. ч. арки и своды. В среднем веке кирпич не только служил конструкционным материалом; использовались декоративные возможности узорной кладки. Художественно-выразительные возможности кирпича используются и в 20-21 веках. В современной архитектуре используются выразительные кладки лицевого кирпича, сочетание глиняного и силикатного кирпича.

По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково-песчанный), получаемый автоклавным способом, и красный (обыкновенный и лицевой).

Красный кирпич обладает следующими свойствами: огнеупорен, легкий, прочный, малотеплопроводен. Для его производства готовят сырьевую смесь, состоящую из глины, кварцевого песка (30-40%). В эту смесь добавляют воды (35%) и готовят пластичную массу, из которой формуют кирпич. После формования кирпич сушат 2-3 дня при t = 110 0С, после этой операции получается кирпич-сырец. Далее кирпич-сырец подвергают обжигу при t = 1050 0С в туннельных печах. Затем кирпич медленно охлаждают.

Используют для строительства жилых зданий, печей.

Силикатный кирпич.

Сырьем является кварцевый песок (95%) и гашеная известь Ca(OH)2 (5%). Изготовляется безобжиговым способом. Слегка увлажненная сырьевая смесь раскладывается в формы и уплотняется, затем подается в автоклав (10-14 часов) при t = 100 0С, Р = 10 атм.

Силикатный кирпич имеет светло-серый цвет, но иногда его окрашивают. Для этого используют глины или промышленные отходы, содержащие оксиды железа. Водопоглощение силикатного кирпича довольно высокое, но не должно превышать 16%. Вследствие высокого водопоглощения по сравнению с красным глиняным кирпичом он обладает меньшей морозостойкостью. Силикатный кирпич в основном используют в качестве стенового материала для возведения надземных частей зданий. Его нельзя применять для возведения фундаментов и кладки печей.

Кирпич.

Кирпич является самым древним искусственным строительным материалом. Хотя вплоть до нового времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы. Применением в строительстве обожжённого кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте, в Мохендто-Даро, 3-2 тыс. до н. э.). Особенно важную роль играл в зодчестве Месопотамии и (позднее) Древнего Рима, где из кирпича выкладывались сложные конструкции, в т. ч. арки и своды. В среднем веке кирпич не только служил конструкционным материалом; использовались декоративные возможности узорной кладки. Художественно-выразительные возможности кирпича используются и в 20-21 веках. В современной архитектуре используются выразительные кладки лицевого кирпича, сочетание глиняного и силикатного кирпича.

По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково-песчанный), получаемый автоклавным способом, и красный (обыкновенный и лицевой).

Красный кирпич обладает следующими свойствами: огнеупорен, легкий, прочный, малотеплопроводен. Для его производства готовят сырьевую смесь, состоящую из глины, кварцевого песка (30-40%). В эту смесь добавляют воды (35%) и готовят пластичную массу, из которой формуют кирпич. После формования кирпич сушат 2-3 дня при t = 110 0С, после этой операции получается кирпич-сырец. Далее кирпич-сырец подвергают обжигу при t = 1050 0С в туннельных печах. Затем кирпич медленно охлаждают.

Используют для строительства жилых зданий, печей.

Силикатный кирпич.

Сырьем является кварцевый песок (95%) и гашеная известь Ca(OH)2 (5%). Изготовляется безобжиговым способом. Слегка увлажненная сырьевая смесь раскладывается в формы и уплотняется, затем подается в автоклав (10-14 часов) при t = 100 0С, Р = 10 атм.

Силикатный кирпич имеет светло-серый цвет, но иногда его окрашивают. Для этого используют глины или промышленные отходы, содержащие оксиды железа. Водопоглощение силикатного кирпича довольно высокое, но не должно превышать 16%. Вследствие высокого водопоглощения по сравнению с красным глиняным кирпичом он обладает меньшей морозостойкостью. Силикатный кирпич в основном используют в качестве стенового материала для возведения надземных частей зданий. Его нельзя применять для возведения фундаментов и кладки печей.

Цемент.

Важнейшим продуктом силикатной промышленности является цемент, который в огромном количестве применяется в строительстве. Цемент – это вяжущие материалы, употребляемые в строительстве для скрепления между собой твердых предметов.

В зависимости от того, происходит ли отвердение на воздухе или под водой, различают цементы воздушные (известковое тесто) и гидравлические. В технике цементами называют только гидравлические цементы.

Цемент был известен еще римлянам, которые получали его из извести, вулканического пепла и жженой извести. В настоящее время главнейшим видом цемента является портландский цемент (портланд-цемент). В 1824 г. каменщик Д. Аспдин в Англии получил патент на производство цемента, похожего на портландский камень, который добывали около города Портланда. Однако        инженер Е. Г. Челиев (Челидзе) уже в 1817—1821 гг. для восстановительных работ г. Москвы разработал способ получения цемента из глины и известняка. Но позже его приоритет был забыт. 

Основным сырьем для производства портланд-цемента являются известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV). Эти вещества тщательно перемешивают, и их смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах, длина которых достигает более 200 м, а в поперечнике — около 5 м (рис.). В процессе обжига печь медленно вращается, и исходные материалы постепенно движутся к нижней ее части навстречу потоку раскаленных газов (принцип противотока) — продуктов сгорания поступающего газообразного или твердого пылевидного топлива.

При повышенной температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Простейшими из них являются обезвоживание каолинита, разложение известняка и образование силикатов и алюминатов кальция: 

Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка.

Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что различные силикаты и алюминаты, входящие в состав цемента, реагируют с водой с образованием каменистой массы. Основным строительным материалом являются цемент, бетон, шлакобетон и железобетон.

Бетон — смесь щебня и песка с цементом. При смешивании цемента со шлаком получают шлакобетон. Бетонные сооружения получают еще более прочные, если в бетон закладывают каркас из железных стержней. Такой строительный материал называется железобетоном. Из него воздвигают капитальные строительные объекты: заводские корпуса, плотины и другие сооружения.