Роль силикатной промышленности в народном хозяйстве

Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента и устанавливается ситовым анализом (просеиванием через определённые сита). Более точный характеристикой степени измельчения цемента является его удельная поверхность, т.е. поверхность всех зёрен, содержащихся в 1 г цемента. Тонкость помола в значительной степени влияет на прочность цементного камня. Чем более тонко измельчён цемент (до известного предела), тем выше прочность цементного камня.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10178-62 тонкость помола должна быть такой, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% от всей навески портландцемента. Удельная поверхность обычного портландцемента находится в пределах 2000-3000 см2/г и 3000-5000 см2/г - быстротвердеющих и высокопрочных цементов.

Сроки схватывания цементного теста (цемент + вода) зависят от тонкости помола, минерального состава и водопотребности цемента. При этом водопотребность характеризуется количеством воды в процентах от массы цемента, необходимой для получения теста нормальной густоты, т.е. определённой подвижности (24-28%).

Начало схватывания должно наступать не ранее 45 минут, а конец не позднее 12 часов. За начало схватывания принимают время, прошедшее от начала затворения цемента водой до начала загустевания цементного теста: а за конец - время от начала затворения теста до полной потери им пластичности.

С повышением температуры схватывания цементного теста ускоряется, с понижением - замедляется.

За период схватывания, которое завершается относительно быстро (несколько часов), следует продолжительный процесс превращения цементного теста в цементный камень.

2.2. Изделия широкого потребления.

Товарами широкого потребления называются товары, используемые населением повсеместно в течение жизни. Среди товаров широкого потребления широко распространена продукция силикатной промышленности в виде фаянса и фарфора.

2.2.1. Фарфор.

Фарфор - основной представитель тонкой керамики. Характерные признаки фарфора - белый цвет с синеватым оттенком, малая пористость и высокая прочности, термическая и химическая стойкость и природная декоративность. Его особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований.

Состав керамической массы и метод ее подготовки определяют исходя из назначения из назначения изделия, его формы и вида сырья. Цель подготовки сырья - разрушение природной структуры материалов до мельчайших частиц для получения однородной массы и ускорения взаимодействия частиц в процессе фарфорообразования. Ее проводят в основном пластическим способом, который обеспечивает получение равномерной по составу массы.

Пластичные материалы (глину, каолин) распускают в воде в лопастных мешалках. Полученную массу в виде суспензии пропускают через сито (3600 - 4900 отверстий на 1 см2) и электромагнит для удаления крупных включений и железистых примесей.

Отощающие материалы и плавни сортируют, освобождают от посторонних вредных примесей. Кварц, полевой шпат, пегматит и другие компоненты подвергают обжигу при температуре 900-1000°С. При этом кварц претерпевает полиформные изменения, в результате которых растрескивается. Это, во-первых, облегчает помол, а во-вторых, позволяет удалить куски, загрязненные железистыми примесями, так как при обжиге кварц с примесями железистых соединений приобретает желто-коричневый цвет.

Каменистые материалы, в том числе и фарфоровый бой, промывают, подвергают дроблению и грубому помолу на бегунах, после чего просеивают. Тонкий помол производят в шаровых мельницах с фарфоровыми или уралитовыми шарами. Для интенсификации помола в мельницу вводят поверхностно-активную добавку - сульфитно-спиртовую барду (от 0,5 до 1%), которая, заполняя микротрещины, оказывает как бы расклинивающее действие. Помол ведут до остатка 1-2% на сите с 10 000 отверстий на 1 см2.

Пластичные и отощающие материалы, плавни и фарфоровый бой тщательно смешивают в мешалке пропеллерного типа. Однородную массу пропускают через сито и электромагнит и обезвоживают в специальных фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Полученную пластичную массу влажностью 23-25% направляют на две недели на вылеживание в помещение с высокой влажностью. При вылеживании происходят окислительные и микробиологические процессы, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты, что способствует разрыхлению массы, дальнейшему разрушению природной структуры материалов и повышению пластических свойств массы. После вылеживания массу обрабатывают на массомялках и вакуум-прессах для удаления включений воздуха, а также пластичности и других физико-механических свойств, необходимых для формирования изделий.

Формуют керамические изделия в основном пластическим методом и методом литья, а также полусухим прессованием.

При пластическом формовании используют массу влажностью 22-24%, из которой в зависимости от формы получают заготовки в виде пластов. Для формования применяют полуавтоматы или автоматы. При изготовлении плоских изделий помещают глиняный пласт, который разравнивают роликом при вращении формы. Для получения полых изделий, например чашек, заготовку массы помещают в форму и раскатывают специальным профильным роликом. Промежуток между роликом и формой заполняется слоем массы необходимой толщины. Наружная поверхность изделия формуется поверхностью формы, а внутренняя - роликом. Если на внутренней поверхности формы имеется углубленный рисунок, то он точно воспроизводится на наружной поверхности изделия.

Методом литья в гипсовые формы изготавливают изделия сложной формы и емкостные, например чайники, художественно-декоративные предметы. Для получения изделий сложной конфигурации используют разъемные формы. Для формования методом литья готовят сметанообразную массу - шликер влажностью 34-36%. В шликер добавляют для повышения текучести при минимальной влажности 0,1-0,2% электролита, что обеспечивает лучшее заполнение формы.

Полусухое прессование применяют для формирования плоских изделий небольшой толщины, например тарелок. Подготовленную пластичную массу высушивают до влажности 2-3%, тонко измельчают и получают порошок, в который добавляют пластификатор. Из этого порошка формуют изделие в металлических пресс-формах под большим давлением (25-30 МПа). Изделия имеют правильную форму, точные размеры, более высокую механическую прочность и небольшую влажность, что значительно сокращает время сушки перед обжигом.

После формования изделия для подготовки к обжигу - заключительному и наиболее ответственному этапу производства - сушат до остаточной влажности 2-4%. При этом изделие приобретает достаточную для обжига прочность, исключается образование внутренних напряжений, приводящих к появлению трещин, деформации и т.д.

Сушку проводят в две стадии: предварительная стадия (подвяливание) и окончательная.

Для сушки применяют конвейерные, конвекторные (с направленной подачей теплоносителя на изделие), радиационные (с электрическим или газовым обогревом) и комбинированные сушилки, в которых время сушки значительно сокращается.

Теплоносителями являются воздух и лучистая энергия, выделяемая керамическими панелями и другими поверхностями, которые обогреваются газом, реже - лампами накаливания. Все эти сушилки характеризуются высокой производительностью и минимальными затратами ручного труда на загрузку и выгрузку. Современные методы сушки позволяют регулировать температуру и время процесса в зависимости от толщины изделия.

Высушенные изделия перед обжигом зачищают наждачной бумагой, удаляют швы от пресс-форм, посторонние примеси и загрязнения. После зачистки изделия обдувают сжатым воздухом для удаления пыли.

Керамические изделия подвергают, как правило, двукратному обжигу - утельному (до глазурования) и политому (после глазурования). Утельный обжиг в зависимости от состава черепка и назначения фарфоровых изделий проводят при температуре 900-1000°С, а политой - 1350-1400°С. При утельном обжиге удаляет механически и химически связанная влага, черепок приобретает необходимую прочность при достаточной для впитывания глазури пористости. Реакции взаимодействия исходных компонентов массы протекают в твердой фазе.

Для обжига применяют печи непрерывного действия - туннельные, конвейерные с шагающим подом и роликовые щелевые, а также периодического действия - горны. В печах непрерывного действия поддерживается более строгий температурный режим, сокращается время обжига и обеспечиваются нормальные условия работы при загрузке и выгрузке. В качестве топлива используют нефть, газ и электричество (в электропечах).

Фарфоровые изделия после утельного обжига чаще всего глазуруют , а затем обжигают. Тугоплавкую глазурь в виде суспензии наносят методом окунания, обливания и пульверизацией. После глазурования с ножки или верхнего края форфорого изделия счищают глазурь, чтобы предупредить сплавление х с подставкой во время политого обжига или другими изделиями при обжиге "в спарку". Это отличительный признак фарфоровых изделий; фаянсовые изделия полностью покрывают глазурью.

В процессе обжига формируется черепок с необходимыми физическими и химическими свойствами. При политом обжиге происходят расплавление глазури, равномерное ее распределение по всей поверхности изделия и сплавливание с черепком. Строгое соблюдение определенного режима температуры, скорости ее подъема, времени выдержки и газовой среды - непременное условие проведения обжига.

Продолжительность политого обжига в туннельных печах от 18-22 до 32-34ч. На некоторых предприятиях керамические изделия, в том числе и фарфоровые, подвергают однократному бескапсельному обжигу. При этом цикл производства сокращается до 3-5ч, значительно снижается расход топлива, повышается производительность труда, уменьшает себестоимость готовой продукции. Главная задача однократного обжига - обеспечение непромакаемости черепка при глазуровании изделий, высушенных до содержания влаги 1%. С этой целью в массу вводят высушенные до 4-7% трошковской глины или специальных пластифицирующих добавок, способствующих повышению водостойкости, в том числе и некоторые виды пластических масс.

Однократному обжигу подвергают в основном толстостенные изделия - кружки, салатники, масленки, сахарницы, которые при глазуровании без утельного обжига не размокают, не деформируются и не разрушаются.

Изделия украшают подглазурными и надглазурными красками, препаратом золота, растворами солей, красящих окислов и декоративными глазурями с последующим обжигом.

В зависимости от характера поверхности декорирование изделий может быть рельефным и гладким. Рельефное декорирование - это нанесение на поверхность изделий выпуклых ил заглубленных украшений. К выпуклым относится рельеф, получаемый при формовании путем лепки, к заглубленным - врезывание, сверление и вдавливание на поверхности. Различают гладкое дкорирование по сырому черепку, подглазурное и надглазурное.

Вид разделки зависит от назначения и природы изделий. При выборе разделки необходимо учитывать естественную красоту черепка, украшение должно сочетаться с его естественными особенностями и подчеркивать их, а не затушевывать. Для фарфора в основном применяют гладкое надглазурное декорирование, иногда рельефное и подглазурное.

Фарфоровые изделия бытового назначения классифицируют по форме, размерам, наличию глазурного слоя, назначению, комплектности, видам и группам сложности разделок и сортам.

По форме изделия делят на полые и плоские, по размерам - на мелкие и крупные. В зависимости от наличия глазурного слоя различают изделия глазурированные и неглазурированные. По назначению фарфоровые изделия на бытовую посуду, художественно-декоративную и прочие; по комплектности - одиночные и в виде комплектов. Особенностью изделий, входящих в комплект, является единство декоративного оформления, конструкции и формы.

Комплектную посуды по функциональному использованию, та же как и штучные изделия, делят на столовую, кофейную, чайную, закусочную, для вина, пива и воды, прочую и изделия художественно-декоративного назначения. Выпускают ее в виде сервизов, гарнитуров, наборов и подарочных комплектов, предназначенных для двух, четырех, шести и двенадцати человек.

2.2.2. Стекло

Стекло - прозрачный (бесцветный или окрашенный) хрупкий материал. Наиболее распространено силикатное стекло, основной компонент которого оксид кремния. Получают его главным образом при остывании расплава, содержащего кремнезем и часто оксиды магния, кальция, бора, свинца и других. Производство стекла возникло в Древнем Египте около 4000 до нашей эры. Изделия из стекла изготовляют выдуванием, прессованием и отливкой. Стекло широко применяется в различных отраслях техники, строительства, промышленности, в декоративном искусстве, быту (например, оконное, кварцевое стекло). Обработкой кремнеземистого сырья едкими щелочами получают растворимое стекло, водный раствор которого - жидкое стекло. Жидкое стекло - компонент специальных цементов, силикатных красок, глазурей, мыла. Оно используется при флотации, для склеивания бумаги, картона, стекла, дерева (силикатный клей).

Известно, что стекло - это аморфный изотропный материал, получаемый переохлаждением расплавов неметаллических оксидов и бескислородных соединений. Материалами, склонными к переохлаждению и к переходу в стеклообразное состояние, являются главным образом силикаты, бораты, фосфаты.

Что можно сказать об обычном строительном стекле? Для изготовления такого стекла основным сырьем служат: кварцевый песок, известняк, сода или сульфат натрия. Варка строительного силикатного стекла происходит в стекловаренных печах при температуре до 1500 °С. Строительное стекло как строительный материал отличается долговечностью, высокой стойкостью к воздействию влаги, солнечной радиации, перепаду температур, морозостойкостью, невозгораемостью, жесткостью. Плотность обычного стекла - 2500 кг/м2. Основными оптическими показателями стекла являются: светопропускание (прозрачность), светопреломление, отражение, светорассеивание. Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Показатель преломления строительного стекла 1,46-1,53. Стекло плохо сопротивляется удару, т.е. оно хрупкое: прочность при ударном изгибе составляет около 0,2 МПа. Стекло обладает высокой прочностью на сжатие - 700-1000 МПа и малой прочностью при растяжении - 35-85 МПа. Теплопроводность обычного стекла при температуре до 100оС составляет 0,4 - 0,82 Вт/(моС).

Стекла различаются по своему химическому составу, т.е. массовым или процентным содержанием оксидов, что влияет на его химические и физические свойства.

Существует множество видов стекол, которые охватывают весь спектр применения их в народном хозяйстве:

Закаленное стекло, обладающее повышенной термостойкостью, получают путем нагрева стекла до температуры закалки (540-650 °С) и последующего быстрого равномерного охлаждения. Этим добиваются однородного распределения внутренних напряжений в стекле. Прочность при ударе и предел прочности при изгибе закаленного стекла в 3-4, иногда в 10-15 раз выше, чем обычного. Разрушается в виде мелких осколков с тупыми нережущими краями. Термостойкость - до 175 °С. Применяется в строительстве (двери, перегородки, ограждения), для остекления городского транспорта.

Теплозащитное стекло по своему составу отличается от обычных стекол содержанием окислов железа, кобальта и никеля, благодаря чему приобретает слабый сине-зеленый оттенок. Теплопоглощающее стекло задерживает 70-75% инфракрасных лучей, т.е. в 2-3 раза больше, чем обычное оконное стекло, оставаясь при этом прозрачным для видимого света.

Отражающее стекло используют для уменьшения нагрева солнечными лучами и регулирования освещенности. Эти свойства достигаются путем покрытия, наносимого на стекло в вакуумной камере и образующего с ним единое целое.

Термостойкое (боросиликатное) стекло содержит окись рубидия, окись лития и др. Термостойкие стекла имеют коэффициент линейного расширения около 2-4 х 10-6 С-1 , т.е. в 2-3 раза меньше, чем обычное стекло. Изделия из таких стекол выдерживают перепады температур до 200 °С. Их используют для изготовления термостойких деталей аппаратуры.

Увеолевое стекло - стекло с повышенной прозрачностью в ультрафиолетовой биологической области спектра (при длинах волн 380-240 нм). Изготавливают его на основе кварцевого, силикатных, боросиликатных, фосфатных стекол, не содержащих примесей соединений, поглощающих УФ-лучи (окислов железа, титана, хрома). Увеолевое стекло пропускает 25-75% ультрафиолетовых лучей.

Триплекс - безопасное безосколочное стекло с высокой тепло- и шумоизоляцией.

Заключение.

Таким образом, можно сделать вывод о высокой значимости и незаменимости силикатной промышленности в жизни современного человека. Мы живём в домах, построенных из бетона и кирпича, едим из фарфоровой посуды, украшаем себя природными силикатами, а свои жилища - художественными произведениями из стекла, фаянса и фарфора.

4. Список литературы

1) Н.С. Алексеев, Введение в товароведение непродовольственных товаров - М., Экономика, 1982г.

2) Н.С. Алексеев, Товароведение хозяйственных товаров - М., Экономика, 1984г.

3) Брауэр “Руководство по неорганическому синтезу” том 1 Москва “Мир” 1985

4) Горячев, Зайцев “Руководство по неорганическому синтезу”

5) Корякин “Особо чистые вещества”

6) Ахметов “Общая и неорганическая химия”

А также материалы из интернета.

Страницы: 1, 2