Силикатная промышленность производство цемента

Обновлено: 02.05.2024

Сформировать представление у учащихся о ведущих отраслях силикатной промышленности
Рассмотреть химизм получения керамики, стекла, цемента, а также технологию и продукцию
Показать роль М.В. Ломоносова в создании цветных стекол, мозаичном искусстве.
Научить учащихся анализировать свойства изделий силикатной промышленности и предсказывать на основе этого анализа отрасли их применения.

Развивать творческие способности, речь учащихся, умение работать с дополнительной литературой;
развивать интерес к декоративно-прикладному искусству (керамика, фарфор, художественное стекло).

Оборудование: различные изделия из стекла, керамики, цемент, коллекция “Стекло”, мультимедиапроектор.

Методы работы: индивидуальный опрос, фронтальная работа с классом

Ход урока

Фронтальный опрос:

Все сказанное вами подводит нас к более детальному ознакомлению применения соединений кремния в промышленности.

Изучение нового материала

Понятие о силикатной промышленности.

Учитель: прежде, чем говорить о силикатной промышленности, давайте вспомним слова М.В. Ломоносова:

“Пою перед Тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, ни злату, но стеклу”.

Профессиональный праздник работников стекольной промышленности не случайно совпадает с днем рождения выдающегося русского ученого М. В. Ломоносова.

Михаил Васильевич Ломоносов был создателем химического производства глазури, стекла, фарфора. Разработал технологию и рецептуру цветных стекол, которые он употреблял для создания мозаичных картин. Изобрел фарфоровую массу.

Работы Ломоносова в науке о стекле.

Первый ученый стекловар - Михайло Васильевич Ломоносов

Картины из стекла

Учитель: И так, что же такое силикатная промышленность? Какие химические реакции лежат в основе ее производства? Какова ее продукция и где она применяется?

Силикатная промышленность – это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов.

Силикатные изделия – это такие изделия, которые состоят из смесей или сплавов силикатов, полисиликатов, алюмосиликатов.

Силикатная промышленность состоит из трех производств. (Слайд 3)

Производство керамики (Слайд 4)

Основным сырьем для производства керамики (от греч. “керамон” - глина) является глина.

Изготовление этих изделий основано на свойстве глины при смешивании ее с небольшим количеством воды образовывать пластичную массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхания и закрепляется посредством обжига при высокой температуре.

Образующая спекшаяся масса называется черепок. В зависимости от степени спекания могут образоваться изделия со спекшимся черепком и с пористым черепком.

В зависимости от состояния поверхности керамические изделия делятся на глазурованные (покрыты тонким слоем стеклообразной массы) и неглазурованные. При повторном обжиге глазурь расплавляется и после охлаждения образуется стеклообразная масса, которая прочно соединяется с черепком.

К изделиям с пористым черепком относится строительный кирпич, фаянс, кафель, черепица, гончарные изделия, различные огнеупоры (шамотный кирпич, динас).

К изделиям со спекшимся черепком относятся фарфор, тротуарные и облицовочные плиты.

Механизм производства (Слайд 6)

Керамические изделия находят применение в строительных материалах (канализационные трубы, дренажные трубы, облицовочные плиты, кирпичи). Предметах быта.

- Глиняная посуда, горшки были у разных народов: алебастровая посуда - у древних египтян; "краснофигурные и чернофигурные" амфоры - у древних греков и гжельская посуда - у русских.

Фарфор впервые был изготовлен в Китае. Способ его производства держали в секрете. Фарфоровая посуда - тонкая, при постукивании издает нежный звук. Ею украшались залы дворцов и замков богатых вельмож.

Около 1747 Д. И. Виноградов открыл состав твёрдого фарфора и положил начало производству фарфора в России.

Из керамики люди изготовляли и статуэтки. В одной из стоянок древних людей на Енисее при выходе реки из Саянских гор, обнаружена древнейшая статуэтка человека, выполненная из обожженной глины. Она изготовлена около 13 тысяч лет назад. Это самая древняя статуэтка, найденная на территории бывшего Советского Союза.

Производство стеклянных изделий (Слайд 10)

Важные свойства стекла: (Слайд 11)

1) не имеют определенной температуры плавления – при нагревании размягчаются, переходят в подвижную жидкость;

2) высокая прозрачность;

3) значительная механическая прочность;

4) стойкость к химическим реагентам;

5) низкая теплопроводность;

Сырье для производства стеклянных изделий – различные природные минералы, обязательно содержащие SiO₂.

Основное сырье: песок SiO₂, известняк CaCO₃, магнезит MgCO₃, доломит MgCO₃ * CaCO₃ сода Na₂CO₃, сульфат натрия Na₂SO₄, поташ K₂CO₃, свинцовый глет PbO, борная кислота Н₃ВО₃, бура Na₂B₄O₇ * 10H₂O и др.

Вспомогательное сырье: глушители (SnO₂, Ca₃(PO₄)₂, тальк – для придания матовости), осветлители и др.

Стадии производства:

Подготовка сырья – промывают, сушат (речной песок – кварц предварительно промывают для удаления глины и оксидов железа)

Составление шихты - дробят, размалывают, перемешивают

Варка стекла – процесс расплавления шихты до образования однородной массы. Происходят сложные химические процессы. При 250?С начинается реакция

Образующиеся двойные соли взаимодействуют с кварцевым песком:

В составе стекла, они находятся в виде силикатов.(Слайд 12-13)

При температуре 750-900 o С разлагаются не вступившие в реакцию MgCO₃ и CaCO₃, сода взаимодействует с песком, а избыток SiO₂ растворяется в расплаве силикатов. При дальнейшем нагревании (1200-1500 o С) начинается процесс гомогенизации (выравнивание состава) за счет диффузии и удаление пузырьков газа (процесс осветления). Затем стекломасса идет на изготовление различных изделий.

Формование изделия - применяют вытягивание (листовое оконное стекло, стеклянные палочки и трубочки), прокат (листовое стекло, зеркальное стекло), выдувание (химическая и тарная посуда, колбы для электроламп), прессование - самый простой способ выработки изделий (банки, стаканы, изоляторы, пуговицы), отливку (архитектурные, художественные изделия, линзы очков, микроскопов, телескопов).

Отжиг – снимают остаточные напряжения, которое возникает при охлаждении наружных слоев. Они сжимаются, а внутренние препятствуют этому и могут вызвать разрушение стекла.

Виды стекла. (Слайд 19)
Цветное стекло. (Слайд 20)

ОКРАСКА	ДОБАВКИ
КРАСНО-РУБИНОВАЯ	Au, Cu (в коллоидном состоянии), микрокристаллы CdS * CdSe
ЖЕЛТАЯ	Ag (в коллоидном состоянии)
РОЗОВАЯ	Se (в коллоидном состоянии)
ЖЕЛТАЯ	СrO₃, NiO, Fe₂O₃, Ce₂O₃
ЗЕЛЕНАЯ	Cr₂O₃, CuO, Fe₂O₃
СИНЯЯ	CuO, CoO
ФИОЛЕТОВАЯ	NiO, Mn₂O₃, Nd₂O₃
РОЗОВАЯ	СoO, MnO, Er₂O₃
КОРИЧНЕВАЯ	Fe₂O₃, FeS, Ti₂O₃, Bi₂S₃

В России секрет рубинового стекла возродил М.В.Ломоносов.

Стекло - вязкая масса, густеет постепенно.

а) оконное стекло получают - выплавлением

б) зеркало - прокатом;

в) бутылки, банки, елочные игрушки, фужеры - выдуванием (пример: упоминание о Новокузнецком стекольном заводе);

г) пуговицы - прессованием.

Из стекла также получают бусы, бисер.

Производство строительных вяжущих материалов (цемента). (Слайд 21)

Строительные вяжущие материалы – это такие вещества, которые в тонкоизмельченном состоянии при смешивании с водой образуют пластичную массу и со временем затвердевают и приобретают камневидное состояние. Сюда относятся вяжущие материалы на основе гипса, цемент.

Цемент (хлеб строительства).

Слово “цемент” происходит от латинского “цементум”, что означает битый камень. Цемент – собирательное название различных порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешении с водой образовывать пластическую массу, приобретающую со временем камневидное состояние.

Первый цемент был открыт во времена Римской империи. Примерно в это же время жители Древней Руси заметили, что устойчивость к воде придает извести измельченная обожженная глина.

Одним из наиболее распространенных промышленных цементов является портландцемент.

Известно несколько видов цемента: быстротвердеющий, расширяющийся, морозостойкий (добавляют хлорид кальция), жаропрочный, портландцемент.

Основное сырье: известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV), маргелистые породы, а также различные добавки – шлак, бокситы и др.

Эти вещества размалывают и тщательно перемешивают, смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах (длина – более 200 м, в поперечнике – 5 м). В процессе обжига печь медленно вращается, и исходные материалы постепенно движутся к нижней ее части навстречу потоку раскаленных газов- продуктов сгорания поступающего топлива.

Происходят различные химические превращения. Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков - клинкер. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка.

Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что входящие в состав алюминаты и силикаты реагируют с водой с образованием каменистой массы.

Бетон – смесь щебня и песка с цементом. При смешивании цемента со шлаком получают шлакобетон. Бетонные сооружения получают ещё 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. Пластобетоны – цемент и органические полимеры. Шифер – цемент с асбестом.

Народные художественные промыслы занимают видное место в отечественном декоративно-прикладном искусстве. Искусство народных художественных промыслов предстает перед нами как сложное, богатое по декоративным возможностям, глубокое по идейно-образному содержанию явление современной культуры.

Виды народных художественных промыслов: гусевский хрусталь, гжельская керамика, кисловодский фарфор, дымковская игрушка, абашевская игрушка, скопинская керамика.

Домашнее задание: подготовить презентации по группам – 1 группа производство керамики, 2 группа - производство стекла, 3 группа - производство цемента.

Силикатная промышленность — это производство керамики, стекла, цемента из природных соединений кремния.

Керамика. Кирпич, кафель, глиняная, фаянсовая посуда, осколки древнегреческой амфоры — все это керамика (от греческого «керамон» — глина). Сырьем для производства керамических изделий являются глина и минеральные добавки. Глина состоит из мельчайших кристаллов минерала каолинита Аl₂О₃ • 2SiO₂ • 2НО₂. Процесс изготовления керамики сводится к следующему: подготовка сырья, формовка, сушка, обжиг. При подготовке сырья глину смешивают с водой. При этом образуется тестообразная масса, способная сохранять приданную ей форму. После сушки и обжига изделие приобретает камневидное состояние. Керамическое производство развивается в трех направлениях: строительная керамика, керамика для быта, техническая керамика (рис. 56).

Стекло. Состав обычного оконного стекла выражается формулой Na₂O • CaO • 6SiO₂. Стекло получают в специальных печах спеканием соды, известняка и белого песка. Схематично химизм процесса можно показать таким образом:

Стекло открыто очень давно. Еще в IV тысячелетии до н. э. в некоторых странах Востока умели выплавлять стекло. Это твердый аморфный хрупкий прозрачный материал. Переход из жидкого состояния в твердое происходит постепенно, это дает возможность прокатывать стеклянную массу в листы, выдувать из нее различные изделия, получать нити, листовое стекло (рис. 57).

Стекла могут быть различными по составу. Если заменить соду на поташ К₂СО₃, получают специальное тугоплавкое стекло, которое идет на изготовление химической посуды. Если же заменить известняк на оксид свинца (II) РbО, а соду на поташ, то получится хрусталь — стекло с высоким коэффициентом преломления. Добавляя в стеклообразную массу различные оксиды, можно придавать стеклу различную окраску: оксид кобальта (II) СоО — синюю, оксид хрома (III) Сr₂O₃ — ярко-зеленую, оксид марганца (IV) МnO₂ — красновато-лиловую и т. д.

Лабораторный опыт. Ознакомление с видами стекла (работа с коллекцией «Стекло и изделия из стекла»).

Цемент. Сырьем для производства цемента являются глина и известняк. При их спекании происходит разложение известняка и образование силикатов и алюминатов кальция. Полученную массу (клинкер) перемалывают в зеленовато-серый порошок — портландцемент. При смешивании цемента с водой образуется тестообразная масса, которая со временем затвердевает. Происходит «схватывание» цемента.

Цемент — важный строительный материал, из него готовят бетон, железобетон. Бетон — смесь щебня или гравия, песка с цементом. Если в бетон ввести каркас из металлических стержней (стальная арматура), то получится железобетон. Бетон и железобетон в больших количествах идут на строительство гидроэлектростанций, плотин, сооружений, дорог, зданий.

Производством материалов из соединений кремния занимается силикатная промышленность. Основные направления – изготовление стекла, цемента и керамики.

Свойства элемента

Кремний – твёрдый элемент тёмно-серого цвета с металлическим блеском. Проявляет свойства полупроводника. В природе находится в составе песка, кварца, глины.

В реакциях с металлами кремний выполняет функцию окислителя (принимает электроны), с неметаллами – восстановителя (отдаёт электроны). При обычных условиях кремний реагирует только с фтором. С остальными веществами взаимодействует при нагревании.

Рис. 1. Кремний.

Кремний образует сложные вещества:

оксиды SiO и SiO₂;
простые соли – хлорид (SiCl₄), нитрид (Si₃N₄), карбид SiC, силициды (Mg₂Si, CsSi₈, Cu₈Si);
кислородные соли (Na₂SiO₃).

Взаимодействуя с углеродом, кремний образует карборунд или карбид. Это вещество близкое по твёрдости алмазу. В промышленности используются силикаты – соли кремниевых кислот. Кремниевые кислоты весьма слабые и неустойчивые. Водород легко вытесняется металлами. В результате образуются прочные кристаллические вещества.

Рис. 2. Карборунд.

Из кислот кремний реагирует только с плавиковой кислотой HF. Кроме того, элемент не реагирует непосредственно с водородом. Гидроксид Si(OH)₄ в свободном виде неустойчив и быстро превращается в кислоту за счёт потери воды.

Виды производства

Кремний используют в составе песка (SiO₂), глины и других природных материалов для изготовления прочных материалов – цемента, стекла, керамики. В таблице кратко описаны изготовление и использование материалов.

Материал

Сырьё

Использование

Сода, известняк, белый песок. Сырьё спекают в специальных печах. Процесс состоит из трёх этапов:

Могут добавляться дополнительные соединения для придания прочности или, наоборот, пластичности и хрупкости. Например, поташ К₂СО₃, добавленный вместо соды, делает стекло жаропрочным. Добавление оксидов придаёт стеклу окраску: CoO – синюю, Cr₂O₃ – зелёную, MnO₂ – красную

Изготовление стеклянных листов для окон, нитей для оптоволокна, посуды

Глина, состоящая из кристаллов каолинита Al₂O₃ ∙ 2SiO₂ ∙ 2Н₂О. Сначала глину готовят для формовки, смешивая её с водой. Затем придают форму изделиям, обсушивают и обжигают

Производство кафеля, кирпичей, посуды

Глина, известняк. Получившуюся после спекания массу размалывают в порошок, который при смешивании с водой образует цемент

Изготовление строительного материала – щебня, бетона, железобетона

Рис. 3. Производство стекла.

Кремний используется в производстве фотоэлементов, транзисторов, диодов, микросхем. Элемент добавляют при производстве стали для повышения прочности.

Что мы узнали?

Из урока химии 9 класса узнали об особенностях кремния и его соединений, а также о производстве материалов на основе кремния. Кремний в природе находится в составе песка, глины, известняка. Эти природные материалы используются в качестве сырья для изготовления стекла, цемента, керамики. Кремний также применяется в производстве электроники и электротехники.

Разработка урока химии с использованием мультимедийных презентаций для 9 класса.

(Селиверстова Ольга Александровна, учитель химии МОУ СШ № 64 г.Волгограда)

Тема:«Кремний.Силикатная промышленность»

Познакомиться с соединениями кремния, их ролью в жизни человека.

Задачи урока:

1. Сформировать понятие о силикатной промышленности.

2. Познакомиться с производством стекла, керамики и строительных материалов.

Природные соединения кремния.

Применение кремния и его соединений.

Глина и песок, природные вещества, содержащие кремний, самый доступный природный материал, т.к. встречается повсеместно. Глину и песок называют природными силикатами.

Ещё в древние времена человек оценил возможности этих материалов и стал использовать в изготовлении строительных материалов и предметов быта.

В XXI веке мы не мыслим свою жизнь без предметов, сделанных из глины и песка: посуда, фарфор, керамика, облицовочная плитка, фаянсовая сантехника, кирпичи, цемент и стекло.

Промышленность, которая занимается производством различных строительных материалов, стекла и керамики из природных силикатов называется силикатной и включает в себя три основных направления: производство стекла, производство цемента и производство керамики.

Ученик 1.С химической технологией гончарного ремесла люди были знакомы ещё в древности. Основным сырьём для этого процесса стала глина. Изготовление керамических изделий (глиняная, фарфоровая, фаянсовая посуда, керамическая плитка, фарфоровые куклы и другие изделия) основано на свойстве глины при смешивании её с небольшим количеством воды, образовывать пластическую массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраниться после высыхания и закрепляется посредством обжига при высокой температуре. В состав глины входит каолин ( AI ₂ O ₃×2 SiO ₂×2 H ₂ O ) и в виде механических примесей песок ( SiO ₂) и известняк ( CaCO ₃). С тех далёких времён сырьё и технология не изменились, а процесс подготовки сырья и производства готовой продукции ускорился.

Ученик 2.Самой благородной керамикой считается фарфор. Его родина – Китай, где уже в 220 году до н.э. было освоено его производство. Природа создала благоприятные условия для его изобретения и производства именно в Китае. Дело в том, что в одной из провинций имеются неисчерпаемые запасы уникального минерала «фарфорового камня», состоящего из кварца, полевого шпата и глины.

Естественно, что многие европейские учёные пытались разгадать тайну китайского фарфора. В России состав фарфора был разработан в 1746 году М.В. Ломоносовым и налажено его производство на императорском заводе под Петербургом.

Характерными признаками фарфора являются: тонкость изделия, белый цвет, отсутствие пористости, термическая и химическая прочность.

Ученик 3.Стекло - это прозрачный твёрдый материал, полученный из кварцевого песка и оксидов ряда металлов.

История стекла уходит своими корнями в Древний Египет, где впервые из него сделали бусы. На Руси стеклянные вещи: бокалы, браслеты изготовлялись ещё в XI - XIII веках.

В XVIII веке М.В. Ломоносов открыл секрет изготовления цветных стёкол, сейчас существуют следующие разновидности стекол: обыкновенное стекло, химическое, хрустальное, рубиновое, кварцевое, жидкое. Поговорим о каждом чуть подробнее.

Ученик 4. Обыкновенное стекло. История стекла своими корнями уходит в глубокую древность. Право изобретения его принадлежит древним финикийцам. Не будем пересказывать легенду об открытии стекла, известную каждому пятикласснику и сразу перейдём к более близким временам.

Первый стекольный завод в России был построен в 1636 году под Москвой, но особенно быстро стеклоделие получило развитие при Петре I .

Главный потребитель стекла в настоящее время – строительная индустрия. Больше половины всего вырабатываемого стекла приходится на оконное. Для его изготовления берут только чистый кварцевый песок, соду и известняк. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию, до 1500º. Образовавшиеся при этом силикаты натрия и кальция сплавляются.

Стекло не является индивидуальным веществом, а представляет собой сплав нескольких веществ. Примерный состав обычного оконного стекла можно выразить формулой Na ₂ O × CaO ×6 SiO ₂.

Ученик 5. Производство стекла: Расплавленное стекло при охлаждении твердеет не сразу, а постепенно загустевает, образуя сначала вязкую массу. Благодаря этому свойству стекло подвергается формовке – в разогретом состоянии ему можно придавать любую форму. Для формовки стеклянных изделий применяют выдувание (бутылки, электролампы), прессование (пуговицы), прокатку (зеркальное стекло), вытягивание (листовое стекло, стеклянные трубки). Вытягивание листового стекла путём вытягивания происходит при помощи специальных машин. В них полужидкое стекло выдавливается через щель, и при помощи специальных вальцов вытягиваются листы.

Ученик 6. Химическое стекло. Если при производстве стекла соду заменить на поташ K ₂ CO ₃, то получают более тугоплавкое стекло. Примерный состав такого стекла можно выразить следующей формулой K ₂ O × CaO ×6 SiO ₂. Тугоплавкое стекло используют для изготовления химической посуды (пробирок, колб и т.д.).

Кварцевое стекло получают из чистого песка. Расплавленный песок, остывая, образует стекловидную массу. В отличие от обычного стекла кварцевое мало изменяется в объёме при изменении температуры. Посуду, изготовленную из него можно накалить добела, а затем бросить в холодную воду и она не трескается. Другое специфическое свойство – это способность пропускать ультрафиолетовые лучи, поэтому из него изготовляют кварцевые лампы для физиокабинетов и посуду для микроволновых печей.

Хрустальное стекло. Если в качестве сырья берут поташ, оксид свинца ( II ) и песок, то дополучают хрустальное стекло. Считают, что хрусталь был открыт в Англии в XVII столетии и характеризуется высокой прозрачностью, хорошим блеском, характерным звоном и большой плотностью. Изделие из хрусталя в руке чувствуется по массе. Хрустальное стекло сильно преломляет свет, поэтому применяется в оптике для изготовления линз и призм.

Ученик 7.Для приготовления цветных стекол к сырью добавляют оксиды соответствующих металлов. Так, например, при добавлении оксида кобальта ( II ) получают синее стекло, оксид хрома ( III ) придаёт стеклу зелёный цвет, а железа ( III ) - жёлтый. Добавлением небольших количеств мелкораздробленного золота получают рубиновое стекло.

Триплекс - безопасное безосколочное стекло с высокой тепло- и шумоизоляцией (лобовые стекла автомобилей и др.).

Жидкое стекло. К ним относят концентрированные растворы силикатов натрия и калия, получаемые при сплавлении оксида кремния ( IV ) со щелочами или карбонатами.

Пропитанные жидким стеклом изделия из дерева и ткани плохо загораются, поэтому таким способом обрабатывают материалы, идущие на изготовление театральных декораций.

Ученик 8.Почти 6 000 лет назад возникло стеклоделие и появились стеклянные бусы разных форм и размеров. Благодаря совершенствованию технологии изготовления со временем бусы становились всё мельче и мельче. Так появился бисер – мелкие бусинки с отверстиями для продевания нитки. В те далёкие времена стекло варили на кострах в толстостенных глиняных горшках. В них засыпали шихту – смесь чистого кварцевого песка, соды, извести и мела. Венеция на многие века стала единственным центром бисерного производства. Громадный сбыт бисера шёл в Европу. Особенно ценился очень мелкий (диаметром 0,5 мм) и блестящий бисер.

В начале XVIII века становится популярным чешское стекло. Бисер из него легче поддавался обработке, гранению и шлифованию. Расцвет бисерного рукоделия в России пришёлся на начало XX века, но и сейчас искусство бисероплетения не забыто.

Ученик 9.Витраж (от лат. vitrum — стекло) — вид монументального искусства, произведение изобразительного декоративного искусства или орнаментального характера из цветного стекла. С давних пор витражи использовались в храмах.

Строительные материалы

Ученик 10.Современная силикатная промышленность – важнейшая отрасль народного хозяйства. Она обеспечивает основные потребности страны в строительных материалах.

8 000 лет назад появились первые города. Уже в то время широко применялся кирпич – древнейший строительный материал, изготовляемый из глины.

Ученик 11. Красный глиняный кирпич изготавливают из замешанной с водой глины с последующим формованием, сушкой и обжигом. Плохо высушенный сырец при обжиге неизбежно приведёт к образованию трещин. Важнейшими характеристиками кирпича являются влагопоглощение и морозостойкость. При понижении температуры, вода, попавшая, в поры кирпича замерзает, и может его разломать, поэтому кирпичную кладку защищают штукатуркой или окрашивают. Кстати, красный цвет кирпичу придает оксид железа ( Fe ₂ O ₃), встречающийся в глине в виде примесей.

Силикатный кирпич имеет светло-серый цвет, меньшую влаго- и морозостойкость, его нельзя применять для кладки печей, т.к. он не выдерживает длительного воздействия высоких температур, и для кладки фундаментов, т.к. не выдерживает длительного воздействия влаги.

Сырьём для производства силикатного кирпича служит известь ( Ca ( OH )₂) и кварцевый песок ( SiO ₂). Подготовленную массу прессуют и высушивают. В процессе сушки идёт химическая реакция с образованием силиката кальция, который и придаёт прочность и долговечность изделию.

Ученик 12. Цемент - это собирательное название различных порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешивании с водой образовывать пластическую массу, приобретающую со временем камневидное состояние. Слово «цемент» в переводе с латинского означает битый камень. Самая распространённая марка – портландцемент, была запатентована английским каменщиком в 1824 году. А первый цемент был открыт во времена Римской империи.

Основным сырьём для производства портландцемента являются известняк ( CaCO ₃) и глина, содержащая оксид кремния ( IV ). Эти вещества тщательно перемешиваются и их смесь обжигается в наклонных цилиндрических печах, длинна которых достигает 200м, а в поперечнике – около 5м. В процессе обжига печь медленно вращается и исходные материалы постепенно движутся навстречу потоку раскалённых газов – продуктов сгорания поступающего топлива.

При повышенной температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Простейшими из них являются обезвоживание каолина, разложение известняка и образование силикатов и алюмосиликатов 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. Чтобы цементное тесто не лопнуло, при затвердевании в него добавляют песок.

Бетон — искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения смеси воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.

Железобетон — строительный композиционный материал, состоящий из бетона и стали.

Подведем итоги урока:

- Что вам понравилось на сегодняшнем уроке?

- Какие продукты силикатной промышленности вызвали у вас наибольший интерес, что вы используете в быту?

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Онлайн
формат
Диплом
гособразца
Помощь в трудоустройстве

311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов

Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!

Курс повышения квалификации

Профессиональные компетенции педагога в рамках Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» №273-ФЗ от 29.12.2012

Курс повышения квалификации

Интерактивные технологии в обучении и воспитании

Курс повышения квалификации

Актуальные вопросы преподавания химии в школе в условиях реализации ФГОС

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

«Учись, играя: эффективное обучение иностранным языкам дошкольников»

Свидетельство и скидка на обучение
каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Силикатная промышленность — это производство керамики, стекла, цемента из природных соединений кремния.

Керамика Кера́мика — изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг. Кирпич, кафель, глиняная, фаянсовая посуда — всё это керамика. Сырьём для производства керамических изделий являются глина и минеральные добавки.

Производство керамики Сырье: глина, каолин: Al2O3 · SiO2 · H2O Процесс происходит так: Подготовка сырья Формовка Сушка Обжиг Глазурование Вторичный обжиг

Виды керамики В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) Основные виды тонкой керамики — фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика. И грубую керамику (черепок крупнозернистый). Основной вид грубой керамики — гончарная керамика. Кроме того, различают керамику карбидную (карбид вольфрама, карбид кремния), алюмооксидную, циркониевую (на основе ZrO2), нитридную (на основе AlN) и пр.

Фарфор Фарфор имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглощением (до 0,2 %), при постукивании издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. Глазурь не покрывает край борта или основание изделия из фарфора. Сырье для фарфора — 50% белой глины, 25% кварцевого песка, 25% полевого шпата.

Фарфор - тонкий, плотный, мелкопористый, стекловидный материал с высокой прочностью, водо и газонепроницаемостью, терм. и хим. стойкостью. Фарфор появился в 4 веке в Китае, 7-13 веках распространился в Азии. В России первый фарфоровый завод заработал в 1747 году в С.-Петербурге, разработки отечественных технологий вел Д.И.Виноградов. Известен Дулевский фарфор, Гжельский – своей неповторимой глазуровкой в синих тонах. Из фарфора изготавливают: столовую и химическую посуду, сантехнику, электроизоляторы, художественные изделия

Дулевский фарфор Фарфоровое производство в пустоши Дулёво было основано в 1832 году купцом Т. Я. Кузнецовым и, к началу XX века, превратилось в крупнейшее фарфоровое предприятие России. Сейчас это Дулёвский фарфоровый завод в г. Ликино-Дулёво (Московская область)

Гжельский фарфор начинает свою историю с 19 — начала 20 века с фабрики Рябушкиных производивших в основном игрушки с традиционной росписью кобальтом. В 2003 году местные предприниматели и мастера организовали отдельное предприятие для выпуска художественного фарфора — «Гжельский фарфоровый завод» Изделия производят в тридцати селах и деревнях бывших Бронницкого и Богородского уездов, в 60 км от Москвы (ныне Раменский район).

Фаянс Фаянс имеет пористый белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка 9 — 12 %. Из-за высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью невысокой термостойкости. В фаянсе больше глины, чем в фарфоре, поэтому он более пористый, менее прочный. Изготавливают недорогую посуду, плитки, худ. изделия Сырье для производства фаянса — беложгущиеся глины с добавлением мела и кварцевого песка. Полуфарфор по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок белый, водопоглощение 3 — 5 %, используется в производстве посуды.

Изделия из фаянса Из фаянса изготавливают недорогую посуду, плитки, сантехнику, худ. изделия

Майолика имеет пористый черепок, водопоглощение около 15 %, изделия имеют гладкую поверхность, блеск, малую тол- щину стенок, покрываются цвет- ными глазурями и могут иметь декоративные рельефные укра- шения. Для изготовления майолики применяется литьё. Сырье — беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок. Гончарная керамика имеет черепок красно-коричневого цвета (используются красножгущиеся глины), большой пористости, водопоглощение до 18 %. Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками — ангобами

Огнеупоры Что такое огнеупоры? (Жаропрочные материалы для обкладки мартеновских, доменных и других промышленных печей, обшивки космических кораблей и других аппаратов.. Огнеупорные кирпичи – красные, создаются на основе тугоплавких глин. Силикатный кирпич – белый. Он менее прочен, не выносит высоких температур и влаги, т.к. изготавливается только из песка и гашеной извести без добавления глины.)

История Керамика известна с глубокой древности и является, возможно, первым созданным человеком материалом. Считалось, что возникновение керамики напрямую связано с переходом человека к оседлому образу жизни, поэтому оно произошло намного позднее, чем корзины. Ещё недавно первые известные нам образцы керамики относились к эпохе верхнего палеолита. Однако, найденные в 1993 году горшки из Сяньжэньдон слеплены 20 тысяч лет назад. Древнейший предмет из обожженной глины датируется 29-25 тысячелетиями до нашей эры. Это вестоницкая Венера, хранящаяся в Моравском музее в Брно. Первоначально керамика формовалась вручную. Изобретение гончарного круга в третьем тысячелетии до нашей эры позволило значительно ускорить и упростить процесс формовки изделия. Древнейшие виды керамики — это разнообразные сосуды, а также пряслица, ткацкие грузики и другие предметы. Эта бытовая керамика разными способами облагораживалась — наносился рельеф штамповкой, прочерчиванием, налепными элементами. Сосуды получали разную окраску в зависимости от способа обжига. Их могли лощить, окрашивать или разрисовывать орнаментом, покрывать цветной глазурью.

Стекло. История. Долгое время первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом, чему несомненным свидетельством считались глазурованные стеклом фаянсовые плитки внутренних облицовок пирамиды Джессера (XXVII 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 древним 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.

Типы стекла Существует четыре типа стекла: жидкое (концентрированные растворы силикатов натрия и калия), типичное, кварцевое и органическое. Жидкое стекло получают сплавлением оксида кремния(IV) со щелочами и карбонатами: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 Пропитанные жидким стеклом изделия из дерева и тканей плохо загораются, поэтому таким способом обрабатывают материалы, идущие на изготовление театральных декораций.

Виды стёкол. Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O·CaO·6SiO2. Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула — SiO2. Кварцевое стекло может быть также природного происхождения, образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка . Из него изготавливают оптику, окна печей и летательных аппаратов, химическую посуду и посуду для микроволновых печей. Кварцевое стекло характеризуется весьма малым коэффициентом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики, размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служит использование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.

Виды стёкол. Оптическое стекло — применяют для изготовления линз, призм, кювет и др. Химико-лабораторное стекло — стекло, обладающее высокой химической и термической устойчивостью. Прозрачное стекло - рецептура прозрачного стекла была известна ещё в древности, о чём свидетельствуют античные флаконы и бальзамарии, в том числе и цветные,— на помпейских фресках мы видим совершенно прозрачную посуду с фруктами. Хрустальное стекло получают добавлением оксида свинца

Оконное стекло Химический состав оконного стекла отвечает формуле: Na2O • CaO • 6SiO2 (Na2O – 12,9%, CaO – 11,6% , SiO2 – 75,5%), однако на практике наблюдаются отклонения от этого состава.

Окрашенное стекло. Обычная стеклянная масса после остывания имеет желтовато-зелёный или голубовато-зелёный оттенок. Стеклу можно придать окраску, если в состав шихты произвести включение, например, тех или иных оксидов металлов. В России этим , занимался Ломоносов, создав 6 стеклянных мозаичных полотен, в том числе «Полтавский бой» Железистые соединения окрашивают стекло в цвета — от голубовато-зелёных и жёлтых до красно-бурых, окись марганца — от жёлтых и коричневых до фиолетовых, окись хрома — в травянисто-зелёный, окись урана — в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта — в синий, окись никеля — от фиолетового до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия — в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди — в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Костяное стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное — прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Окрашенные стёкла, помимо других областей применения, используют в качестве цветных светофильтров.

Современные технологии С развитием современных технологий появились полностью автоматизированные предприятия, выпускающие бутылки и стаканы, вазы и флаконы, оконное и защитное стекло, стеклянные полые кирпичи и стеклянную черепицу, стеклянное волокно и изоляцию и множество других полезных изделий.

Цемент Цемент – мелкоизмельчённый клинкер с минеральными добавками. Клинкер - шарики тёмно-серого цвета получают спеканием глины и известняка в специальных вращающихся печах Основным сырьем для производства цемента являются известняк и глина. Эти вещества тщательно перемешивают и их смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах, длина которых более 200 м, а в попе- речнике – около 5 м. В печи происходят сложные химические реакции. Образуются силикаты и алюминаты кальция.

Строительные материалы Цемент. Бетон – смесь щебня и песка с цементом. Железобетон – бетон с каркасом из железных стержней. Шлакобетон – смесь цемента со шлаком.

Читайте также: