Керамика стекло цемент сырье

Силикатная промышленность

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»).

Рассмотрите образцы стекла и выпишите характерные физические свойства.

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.

Подготовьте сообщение на одну из следующих тем:
«История открытия стекла»;
«Изделия из стекла и керамики»;
«М.В. Ломоносов о пользе стекла»;
«Керамика. Строительные материалы из керамики»
«Цемент, бетон, железобетон».

Источник

Керамика стекло цемент сырье

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.

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.

Источник

К силикатной промышленности относят производство стекла, керамики и цемента.

Стекло – твердый аморфный прозрачный сплав, обычно получаемый при нагревании смесей силикатов или оксидов металлов с оксидом кремния. Нагревание производят в специальных плавильных печах. Свойства стекол зависят от состава шихты (смесь исходных веществ) и способа их изготовления. Смесь плавят в специальных печах, а затем формуют из нее изделия.

Обычное стекло (оконное, посуда) имеет состав Na₂O∙СаО∙6SiО₂. Сырье – сода, мел, кварцевый песок. Тугоплавкое стекло получают заменой соды на поташ (т.е. Na₂O на К₂О). А если заменить и СаО на PbO мы получим хрусталь. Химическое стекло, стойкое не только к смене температуры, но и агрессивным средам получают заменой части SiО₂ на В₂О₃. Окраску стеклу придают оксиды металлов (Fe₂O₃ — коричневое, FeO – зеленое, CoO – синее) или сами металлы (Au).

Из стекла можно получать волокна (оптические волокна, стекловата, стеклоткани), а в сочетании с полимерами – т.н. стеклопластики. Опти́ческое волокно́ — нить из стекла, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на бо́льшие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи.

Вводя в процессе варки стекла специальные добавки, можно получить стеклокристаллические материалы – ситаллы. Ситаллы — стеклокристаллические материалы, полученные объёмной кристаллизацией стекол, и состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределённых в стекловидной фазе. Ситаллы обладают малой плотностью, высокой механической прочностью, особенно на сжатие, твердостью, жаропрочностью, термической стойкостью, химической устойчивостью и другими ценными свойствами. Ситаллы применяются для изготовления деталей, требующих прочности и термостойкости (подложки микросхем, корпуса приборов, химически стойкая аппаратура…

Керамикой называют материалы, изготавливаемые из огнеупорных веществ: глины с добавлением различных минеральных примесей: песка, карбидов и оксидов металлов. В зависимости от применения различают строительную, огнеупорную, химически стойкую, бытовую и техническую керамику. Строительная – это производство кирпича, черепицы, труб, кафеля. Огнеупорная – это производство футеровки (кирпичи, плитка) для доменных, сталеплавильных, стеклоплавильных печей. Химически стойкую керамику используют для химических реакторов. К бытовой относятся фарфоровые и фаянсовые изделия. Техническая применяется для изготовления подложек в микроэлектронике, изоляторов и конденсаторов в электротехнике, зажигательных свечей, термопар и т.д. Процесс изготовления керамики включает приготовление керамической массы, формование, сушка и обжиг по строго заданному режиму. Иногда керамические изделия покрывают глазурью – тонким слоем стекловидного материала. Для этого изделие покрывают слоем порошка из кварца и специальных добавок и подвергают повторному обжигу. Глазурь делает керамику водонепроницаемой и предохраняет от загрязнения.

Производство цемента. Обычный цемент (силикатный) получают обжигом смеси глины с известняком. Т.е. цемент — это смесь алюминатов и силикатов кальция. Эти смеси обычно готовят, но иногда встречается в природе известково-глинистая горная порода – мергель. При употреблении цемента как вяжущего материала его обычно смешивают с песком или другим наполнителем и (непосредственно перед использованием) добавляют воду. Такая смесь называется цементный раствор. Если добавить щебень или гравий получится бетон. Если при строительстве использовать железную арматуру получится железобетон.

Упражнения

№1. Записать схему строения, электронную и графическую формулу углерода (Карбона). Верно ли утверждение, что углерод – типичный неметалл? Почему? Какова возможная валентность углерода в его соединениях? Почему? Приведите примеры таких соединений. Какова минимальная и максимальная степень окисления углерода? Почему? Приведите примеры таких соединений.

№2. Что такое аллотропия? Какие наиболее важные аллотропические модификации Карбона вам известны? Сделайте вывод: от чего зависят свойства веществ?

№3. Что такое активированный уголь? Чем он отличается от обычного древесного угля и для чего его применяют?

№4. Напишите уравнения взаимодействия углекислого газа со следующими веществами: оксид лития, гидроксид калия, кальций. Какая из этих реакций относится к ОВР? Определите в ней окислитель и восстановитель.

№5. Назовите эти вещества. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения? Запишите уравнения этих реакций.

№6. Напишите уравнения возможных реакций кремниевой кислоты со следующими веществами: оксид алюминия, гидроксид натрия, магний. Поясните, почему не все реакции возможны.

№7. Назовите эти вещества. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения? Запишите уравнения этих реакций.

№8. Как определить в растворах соли угольной кислоты? Запишите соответствующие уравнения. Для чего в основном используют соли угольной кислоты?

№9Что такое стекло? От чего зависят свойства стекла? Какими уникальными свойствами обладает кварцевое стекло?

№10Дайте сравнительную характеристику состава и свойств оксидов, образованных Карбоном. Сделайте вывод: в чем причина сходства и различия между этими веществами?

№11. Запишите уравнения реакций между сажей и следующими веществами:

а) кислородом; б) железом; в) фосфором.

Что измениться в уравнениях, если вместо сажи взять графит? Обозначьте степени окисления элементов в уравнениях, определите окислитель и восстановитель. Сделайте вывод о химических свойствах углерода.

№12. Как определить в растворах соли угольной кислоты? Запишите соответствующие уравнения. Для чего в основном используют соли угольной кислоты?

Источник

Керамика. Стекло. Цемент.

Тема: Керамика. Стекло. Цемент.

Цель: 1.Познакомить с областями применение соединений кремния

2. Развиваль наблюдательность, интеллект

3. Показать красоту творческого труда.

Оборудование и реактивы: выставка изделий из керамики, фарфора, фаянса, стекла, хрусталя. Цемент, глина, кварцевый песок, сода, известняк. Коллекция «Стекло». Демонстрационные столики (три). Карта России. Выставка книг. Репродукции картин.

Урок начинается с загадок.

«На улице мерзнет.

А в доме не мерзнет.

«Я — серый порошок,

Пока мой дом – мешок, но, лишь напьюсь воды, в момент окаменею. Я -… (цемент)

По мере отгадывания на доске прикрепляются таблички: «Керамика», « Стекло», « Цемент».

Учитель: Что объединяет все эти продукты? (В их состав входят соединения кремния). Все производства, основанные на переработке природных или полученных искусственных силикатов, относятся к силикатной промышленности.

Вот сегодня мы и направимся в удивительную «страну» под названием «Силикатная промышленность». А помогут нам в этом путешествии химики, историки, технологи, географы, специалисты.

(На каждом ряду на столах стоят карточки с названиями этих профессий.) На столах дополнительная литература, географические карты. Учащимся предлагается подготовить сообщения: химикам – о химический процессах, протекающих при производстве керамики, стекла, цемента, технологам – о технологии процессов производства, историкам – об истории создания, географам – указать на карте города и селения, в названиях которых есть слова: стекло, керамика, глина, цемент, и места, где производятся эти изделия, специалистам – познакомить с профессиями в каждой отрасли силикатной промышленности.

(Учащиеся на первом ряду знакомятся с керамикой, на втором ряду – со стеклом, на третьем – с цементом.)

(Пока идет подготовка звучит музыка Вивальди).

По истечении отведенного времени химики записывают на доске уравнения реакций, отбирают образцы сырья и выставляют их на демонстративные столики.

Сначала заслушиваются сообщения представителей всех профессий по производству керамики, затем стекла, потом цемента.

На доске заполняется схема.

Керамика (сырье глина Al2O3* 2SiO2* 2H2O (каолинит)

Стекло (сырье кварцевый песок SiO2; сода Na2CO3; известняк CaCO3)

Цемент (сырье известняк CaCO3; глина Al2O3* 2SiO2* 2H2O)

Реакции, лежащие в основе производства:

Al2O3* 2SiO2* 2H2O

Al2O3* 2SiO2+ 2H2O

Al2O3* 2SiO2* 2H2O

Al2O3* 2SiO2 + 2H2O

Строительные материалы, предметы быта.

витражи, мозаика, посуда, оптика, строительно- технические изделия

Быстротвердеющий расширяющийся, морозоустойкий, хлоропрочный, кислотоупорный бетон, железобетон, шлакобетон

Стекловар, выдувальщик, отдельщик, алмазчик, гравёр, шлифовальщик, полировальщик.

Машинист (обжигальщик) вращающихся печей.

По ходу урока каждый учащийся заполняет таблицу.

Отрасль Сырье Основные химические процессы Продукция

Затем учитель знакомит учащихся с выставкой произведений художественной литературы, в названиях или в содержании которых использованы слова «стекло»,» «керамика», «цемент», с репродукциями картин, на которых изображены керамические и стеклянные предметы, с народным творчеством ( Дымковская глиняная игрушка) (во время объяснения звучит музыка). Зачитываются стихотворения.

Рассказывается сказка о мастере-стеклодуве, которому отец отдал наследство, оценив мастерство младшего сына.

Глиняная посуда известна уже 7000 лет.

Глиняные изделия неотъемлемы от жизни народной. Едва научившись ходить, ребёнок получал как самую весёлую забаву глиняную свистульку. В сенокосную пору не было ничего приятней, как испить из кувшина-квасника прохладный напиток.

Керамические материалы относятся к старожилом среди веществ, изготавливаемых людьми для своих нужд. Тем не менее, им и в будущем отводится большая роль, так как по своим основным свойствам (твёрдости, химической стойкости, высокой износоустойчивости, термостойкости) они отвечают самым высоким требованиям. В настоящее время из керамических масс производится не менее 60000 изделий – от ферритовых сердечников с булавочную головку до гигантских (высотой с дом) изоляторов для установки высокого напряжения.

Применение керамики в промышленности увеличивается. Речь идёт прежде всего о кирпиче. Его возможности ещё далеко не исчерпаны: разрабатываются крупноформатные кирпичные блоки, создаётся пористый и пустотелый кирпич, отличающийся хорошими теплоизоляционными свойствами. До сих пор не заменим закалённый кирпич. Правда, надо сказать, что себестоимость производства кирпича почти на 40% выше, чем силикатного бетона.

С помощью скульпторов и художников созданы красивые и яркие керамические, фарфоровые, фаянсовые сервизы, чашки, тарелки, статуэтки, вазы, игрушки.

Фарфор состоит из каолина, кварца, полевого шпата.

Фаянс отличается от фарфора большим содержанием глины, чем фарфор, характеризуется высокой пористостью и водопоглощением. Температура обжига фаянса ниже, чем у фарфора.

Фарфорист – одна из старейших профессий в России. Так называют себя люди, делающие фарфор. Это слово турецкое и восходит оно к персидскому и обозначает керамические изделия из особого материала. А первый фарфор появился в Китае. Среди первых в России фарфоровых фабрик была открыта и Гарднеровская фабрика в Вербилках, будущий Дмитровский фарфоровый завод.

Крупным центром художественной керамики издавна был район селения Гжель под Москвой.

Состав фарфоровой массы, составляющий секрет фарфора, разработан и в России Д. И. Виноградовым в 1747 году. С тех пор появился у нас фарфор — покрытый глазурью и неглазурованный, или, как его называют, «бисквит».

Одна из главных профессий фарфориста – точильщик фарфора. Точильщик идёт по готовому. Ему предшествует работа другого мастера – скульптора по фарфору, его называли в старину «лепщиком». Другие делают росписи по фарфору. Здесь имеет значение каждый завиток. Это законы ремесла и традиции.

«Крытельщицы» покрывают готовую продукцию краской, которая становится фоном для рисунка.

Гравёры с лупами вырезают на стальных досках особые рисунки к дате, к случаю.

Форматор находит способы изготовления изделий без брака.

«Мир вокруг нас – громадная экспозиция областей применения стекла.» М. В. Артамонов «Новые технические стёкла».

«Пою перед тобой в восторге похвалу

Не камням дорогим, ни злату, но стеклу». М. В. Ломоносов «Письмо о пользе стекла».

Глухо звучит керамика, в ней свой секрет. Но музыка стекла вся на виду, особенно музыка хрусталя – она самая звонкая.

Изделия из стекла известны 5000 лет.

Изобретение этого ценнейшего продукта человеческой цивилизации теряется в незапамятном прошлом и овеяно легендами уже во времена Плиния (государственного деятеля древнего Рима) (начало нашей эры).

«В Финикии есть река, — писал он, — содержащая вблизи своего устья блестящий песок. Этот песок в течение столетий служил материалом для производства стекла. Согласно легенде, однажды там пристал гружённый содой корабль. Люди варили на берегу пищу и грели котлы на кусках соды. В жару последние должны были сплавиться в прозрачную массу. Так было изобретено стекло».

Стекло давно известно в России. Большое влияние на развитие стеклоделия и совершенствование научных основ и технологии оказал М. В. Ломоносов, получивший в 1752 году ссуду для «делания изобретённых им разноцветных стёкол и из них бисеру, принизок и стеклярусу и всяких других галантерейных вещей и уборов…».

Завод в Гусь-Хрустальном – один из старейших в России.

«Стекло – поистине материал дивной красоты и самых невероятных возможностей». И. И. Китайгородский и другие учёные нашли способ получения стекла без трещин.

Производится свыше 30 тыс. самых разнообразных изделий из стекла.

Нужно обладать большой любовью к своему делу, упорством, знаниями, терпением, чтобы заставить стекло принимать 30 тыс. различных обличий. Стекло может обернутся тончайшей шелковистой нитью, которая вызвала бурю восторга на Лейпцигской ярмарке в 1965 г. Эта нить может стать «хрустальным» ситцем, она же произвела полный переворот в телевизионной, фото- и кинотехнике.

Стекловар или выдувальщик – это редкостные профессии, потому что основа этих профессий – искусство. Стекловар должен хорошо знать режим варки стекла, технологию, происходящие в стекломассе химические реакции. Самый интересный цех тот, где работают выдувальщики. Самая высшая квалификация для них – отдельщик. В стеклоделии есть свои направления, тенденции, своя мода. Это зависит не только от стеклодува, но и от обработчика стекла – алмазчика, гравёра, шлифовальщика, полировщика. Но скульптором остаётся выдувальщик. Вот почему он не приемлет моду на прессованный хрусталь. В обработке хрусталя есть своя традиция. Во всех каталогах мира устоял против разных веяний моды метод обработки хрусталя, известный под девизом «Русский камень» — речь идёт о рисунке, напоминающем бриллиантовую огранку.

Цемент – «хлеб строительства», «серое золото».

Был известен ещё римлянам, которые получали его из извести, вулканического пепла и жжёной извести. В настоящее время главнейшим видом цемента является портландский цемент, который получается сильным прокаливанием смеси известняка и глины. Мощные залежи цементного камня находятся на Черноморском побережье Кавказа – от Новороссийска до Сочи. Но в основном цемент получают из искусственной смеси глины и известняка.

Цемент – самая важная и самая дорогая часть бетона, который является лидером среди всех силикатных материалов, как и вообще среди всех массовых химических продуктов. Выпуск бетона составляет 3 млрд.т/год.

Если в основную массу цемента, идущего на изготовление бетона, ввести асбест, то получится асбобетон – стройматериал, не подверженный погодным колебаниям.

Непосредственно процесс обжига клинкера производит машинист (обжигальщик) вращающихся печей — по показаниям приборов и данным лабораторных анализов; наблюдает за работой автоматических устройств, разжигает печи, доводит печи до нормального режима, контролирует количество и качество продукции.

1. А. Я. Авербух «Из чего, как и что». – Лениздат, 1987 г.

2. А. П. Рогов «Кладовая радости». – Просвещение, 1982 г.

3. Е. И. Осетров «Повесть о Жар-птице». – Лёгкая индустрия, 1964 г.

4. Г. Н. Кондрашёв «Редкие, но необходимые». – Знание, 1991 г.

5. Е. П. Мар «Глина и руки». — Просвещение, 1983 г.

6. О. С. Габриелян «Настольная книга учителя» — Дрофа, 2002 г.

7. Л. А. Савина «Я познаю мир», « Химия». – М, 1997 г.

8. Л. А. Савина «Я познаю мир», «История вещей». – М, 1997 г.

9. Энциклопедия для детей, «Химия», т. 17 – М, Аванта+, 2001 г.

Просмотр содержимого документа
«Керамика. Стекло. Цемент. »

С целью развития у учащихся познавательной активности и самостоятельности на уроке по теме «Силикатная промышленность» организуется индивидуально-групповая работа так, чтобы каждый ученик имел специфическое задание с учётом его учебных возможностей.

Тема: Силикатная промышленность.

Цель: 1. Дать представление об отраслях силикатной промышленности.

2. Познакомить с областями применение продукции силикатной промышленности.

3. Показать красоту творческого труда.

Оборудование и реактивы: выставка изделий из керамики, фарфора, фаянса, стекла, хрусталя. Цемент, глина, кварцевый песок, сода, известняк. Коллекция «Стекло». Демонстрационные столики (три). Карта России. Выставка книг. Репродукции картин. Магнитофон.

Урок начинается с загадок.

«На улице мерзнет.

А в доме не мерзнет.

«Я — серый порошок,

Пока мой дом – мешок, но, лишь напьюсь воды, в момент окаменею. Я -… (цемент)

По мере отгадывания на доске прикрепляются таблички: «Керамика», « Стекло», « Цемент».

Учитель: Что объединяет все эти продукты? (В их состав входят соединения кремния). Все производства, основанные на переработке природных или полученных искусственных силикатов, относятся к силикатной промышленности.

Вот сегодня мы и направимся в удивительную «страну» под названием «Силикатная промышленность». А помогут нам в этом путешествии химики, историки, технологи, географы, специалисты.

(На каждом ряду на столах стоят карточки с названиями этих профессий.) На столах дополнительная литература, географические карты. Учащимся предлагается подготовить сообщения: химикам – о химический процессах, протекающих при производстве керамики, стекла, цемента, технологам – о технологии процессов производства, историкам – об истории создания, географам – указать на карте города и селения, в названиях которых есть слова: стекло, керамика, глина, цемент, и места, где производятся эти изделия, специалистам – познакомить с профессиями в каждой отрасли силикатной промышленности.

(Учащиеся на первом ряду знакомятся с керамикой, на втором ряду – со стеклом, на третьем – с цементом.)

(Пока идет подготовка звучит музыка Вивальди).

По истечении отведенного времени химики записывают на доске уравнения реакций, отбирают образцы сырья и выставляют их на демонстративные столики.

Сначала заслушиваются сообщения представителей всех профессий по производству керамики, затем стекла, потом цемента.

На доске заполняется схема.

Силикатная промышленность.

Стекло (сырье кварцевый песок SiO₂; сода Na₂CO₃; известняк CaCO₃)

Реакции, лежащие в основе производства:

Al₂O₃* 2SiO₂* 2H₂O

Al₂O₃* 2SiO₂+ 2H₂O

Na₂CO₃ + SiO₂

Na₂SiO₃ + CO₂

CaCO₃+SiO₂

CaSiO₃+CO₂

Al₂O₃* 2SiO₂* 2H₂O

CaCO₃

CaO + SiO₂

Продукция. Строительные материалы, предметы быта. Листовое стеклоизделие, витражи, мозаика, посуда, оптика, строительно- технические изделия Быстротвердеющий расширяющийся, морозоустойкий, хлоропрочный, кислотоупорный бетон, железобетон, шлакобетон

Стекловар, выдувальщик, отдельщик, алмазчик, гравёр, шлифовальщик, полировальщик.

Машинист (обжигальщик) вращающихся печей.

По ходу урока каждый учащийся заполняет таблицу.

Основные химические процессы

Затем учитель знакомит учащихся с выставкой произведений художественной литературы, в названиях или в содержании которых использованы слова «стекло»,» «керамика», «цемент», с репродукциями картин, на которых изображены керамические и стеклянные предметы, с народным творчеством ( Дымковская глиняная игрушка) (во время объяснения звучит музыка). Зачитываются стихотворения.

Рассказывается сказка о мастере-стеклодуве, которому отец отдал наследство, оценив мастерство младшего сына.

Глиняная посуда известна уже 7000 лет.

Глиняные изделия неотъемлемы от жизни народной. Едва научившись ходить, ребёнок получал как самую весёлую забаву глиняную свистульку. В сенокосную пору не было ничего приятней, как испить из кувшина-квасника прохладный напиток.

Керамические материалы относятся к старожилом среди веществ, изготавливаемых людьми для своих нужд. Тем не менее, им и в будущем отводится большая роль, так как по своим основным свойствам (твёрдости, химической стойкости, высокой износоустойчивости, термостойкости) они отвечают самым высоким требованиям. В настоящее время из керамических масс производится не менее 60000 изделий – от ферритовых сердечников с булавочную головку до гигантских (высотой с дом) изоляторов для установки высокого напряжения.

Применение керамики в промышленности увеличивается. Речь идёт прежде всего о кирпиче. Его возможности ещё далеко не исчерпаны: разрабатываются крупноформатные кирпичные блоки, создаётся пористый и пустотелый кирпич, отличающийся хорошими теплоизоляционными свойствами. До сих пор не заменим закалённый кирпич. Правда, надо сказать, что себестоимость производства кирпича почти на 40% выше, чем силикатного бетона.

С помощью скульпторов и художников созданы красивые и яркие керамические, фарфоровые, фаянсовые сервизы, чашки, тарелки, статуэтки, вазы, игрушки.

Фарфор состоит из каолина, кварца, полевого шпата.

Фаянс отличается от фарфора большим содержанием глины, чем фарфор, характеризуется высокой пористостью и водопоглощением. Температура обжига фаянса ниже, чем у фарфора.

Фарфорист – одна из старейших профессий в России. Так называют себя люди, делающие фарфор. Это слово турецкое и восходит оно к персидскому и обозначает керамические изделия из особого материала. А первый фарфор появился в Китае. Среди первых в России фарфоровых фабрик была открыта и Гарднеровская фабрика в Вербилках, будущий Дмитровский фарфоровый завод.

Крупным центром художественной керамики издавна был район селения Гжель под Москвой.

Состав фарфоровой массы, составляющий секрет фарфора, разработан и в России Д. И. Виноградовым в 1747 году. С тех пор появился у нас фарфор — покрытый глазурью и неглазурованный, или, как его называют, «бисквит».

Одна из главных профессий фарфориста – точильщик фарфора. Точильщик идёт по готовому. Ему предшествует работа другого мастера – скульптора по фарфору, его называли в старину «лепщиком». Другие делают росписи по фарфору. Здесь имеет значение каждый завиток. Это законы ремесла и традиции.

«Крытельщицы» покрывают готовую продукцию краской, которая становится фоном для рисунка.

Гравёры с лупами вырезают на стальных досках особые рисунки к дате, к случаю.

Форматор находит способы изготовления изделий без брака.

«Мир вокруг нас – громадная экспозиция областей применения стекла.» М. В. Артамонов «Новые технические стёкла».

«Пою перед тобой в восторге похвалу

Не камням дорогим, ни злату, но стеклу». М. В. Ломоносов «Письмо о пользе стекла».

Глухо звучит керамика, в ней свой секрет. Но музыка стекла вся на виду, особенно музыка хрусталя – она самая звонкая.

Изделия из стекла известны 5000 лет.

Изобретение этого ценнейшего продукта человеческой цивилизации теряется в незапамятном прошлом и овеяно легендами уже во времена Плиния (государственного деятеля древнего Рима) (начало нашей эры).

«В Финикии есть река, — писал он, — содержащая вблизи своего устья блестящий песок. Этот песок в течение столетий служил материалом для производства стекла. Согласно легенде, однажды там пристал гружённый содой корабль. Люди варили на берегу пищу и грели котлы на кусках соды. В жару последние должны были сплавиться в прозрачную массу. Так было изобретено стекло».

Стекло давно известно в России. Большое влияние на развитие стеклоделия и совершенствование научных основ и технологии оказал М. В. Ломоносов, получивший в 1752 году ссуду для «делания изобретённых им разноцветных стёкол и из них бисеру, принизок и стеклярусу и всяких других галантерейных вещей и уборов…».

Завод в Гусь-Хрустальном – один из старейших в России.

«Стекло – поистине материал дивной красоты и самых невероятных возможностей». И. И. Китайгородский и другие учёные нашли способ получения стекла без трещин.

Производится свыше 30 тыс. самых разнообразных изделий из стекла.

Нужно обладать большой любовью к своему делу, упорством, знаниями, терпением, чтобы заставить стекло принимать 30 тыс. различных обличий. Стекло может обернутся тончайшей шелковистой нитью, которая вызвала бурю восторга на Лейпцигской ярмарке в 1965 г. Эта нить может стать «хрустальным» ситцем, она же произвела полный переворот в телевизионной, фото- и кинотехнике.

Стекловар или выдувальщик – это редкостные профессии, потому что основа этих профессий – искусство. Стекловар должен хорошо знать режим варки стекла, технологию, происходящие в стекломассе химические реакции. Самый интересный цех тот, где работают выдувальщики. Самая высшая квалификация для них – отдельщик. В стеклоделии есть свои направления, тенденции, своя мода. Это зависит не только от стеклодува, но и от обработчика стекла – алмазчика, гравёра, шлифовальщика, полировщика. Но скульптором остаётся выдувальщик. Вот почему он не приемлет моду на прессованный хрусталь. В обработке хрусталя есть своя традиция. Во всех каталогах мира устоял против разных веяний моды метод обработки хрусталя, известный под девизом «Русский камень» — речь идёт о рисунке, напоминающем бриллиантовую огранку.

Цемент – «хлеб строительства», «серое золото».

Был известен ещё римлянам, которые получали его из извести, вулканического пепла и жжёной извести. В настоящее время главнейшим видом цемента является портландский цемент, который получается сильным прокаливанием смеси известняка и глины. Мощные залежи цементного камня находятся на Черноморском побережье Кавказа – от Новороссийска до Сочи. Но в основном цемент получают из искусственной смеси глины и известняка.

Цемент – самая важная и самая дорогая часть бетона, который является лидером среди всех силикатных материалов, как и вообще среди всех массовых химических продуктов. Выпуск бетона составляет 3 млрд.т/год.

Если в основную массу цемента, идущего на изготовление бетона, ввести асбест, то получится асбобетон – стройматериал, не подверженный погодным колебаниям.

Непосредственно процесс обжига клинкера производит машинист (обжигальщик) вращающихся печей — по показаниям приборов и данным лабораторных анализов; наблюдает за работой автоматических устройств, разжигает печи, доводит печи до нормального режима, контролирует количество и качество продукции.

А. Я. Авербух «Из чего, как и что». – Лениздат, 1987 г.

А. П. Рогов «Кладовая радости». – Просвещение, 1982 г.

Е. И. Осетров «Повесть о Жар-птице». – Лёгкая индустрия, 1964 г.

Г. Н. Кондрашёв «Редкие, но необходимые». – Знание, 1991 г.

Е. П. Мар «Глина и руки». — Просвещение, 1983 г.

О. С. Габриелян «Настольная книга учителя» — Дрофа, 2002 г.

Л. А. Савина «Я познаю мир», « Химия». – М, 1997 г.

Л. А. Савина «Я познаю мир», «История вещей». – М, 1997 г.

Энциклопедия для детей, «Химия», т. 17 – М, Аванта + , 2001 г.

Источник

Отрасль

Сырье