Виды и применение изделий силикатной промышленности

из "Важнейшие химические производства Часть 2"

В технологии силикатов рассматривается искусственное получение различных минералов или их смесей и изделий из них, а также стекол и изделий из них. Материалы и изделия, вырабатываемые силикатной промышленностью, обладают разнообразными ценными техническими свойствами. Свойства большинства силикатов обусловлены особым строением их молекул, основным структурным элементом которых является тетраэдрическая группа 8164. Для этой структуры характерна высокая прочность связи между 51 + и благодаря которой большинство силикатов обладает высокой твердостью и тугоплавкостью. Общими для большинства силикатов свойствами являются химическая устойчивость, огнеупорность, а также сравнительная дешевизна вследствие доступности сырья. [c.98]
Сырье для силикатной промышленности широко распространено в природе в виде горных пород глин, мергелей , известняка, мела, доломита, кварцевого песка, туфа, трепела, кварцита, полевых шпатов, нефелина и т. п. Кроме природных сырьевых материалов для производства силикатов применяются различные искусственные и синтетические материалы, получаемые в промышленности сода, бура, сульфат натрия, окислы и соединения различных металлов и т. п. Как сырье для силикатной промышленности могут быть использованы также отходы заводов черной и цветной металлургии и ряда химических заводов доменный шлак, сланцевая зола, нефелиновый шлам глиноземного производства и т. п. В настоящее время технология силикатов включает получение многих минералов и изделий, не содержащих кремнезема и его соединений, например, получение высокоогнеупорных окислов и специальных изделий из них — керметов, магнезиальных, хромомагнезиальных и графитовых огнеупоров, воздушных вяжущих веществ (гипс, известь). Производство этих материалов и изделий условно относят к технологии силикатов из-за сходства применяемых методов производства. [c.98]
В строительной практике вяжущие вещества применяются в виде строительных смесей нескольких типов цементного теста — смеси вяжущего вещества с водОй, строительных растворов — смеси вяжущего вещества, воды и мелкого наполнителя (песка) и бетонной смеси —смеси вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного наполнителей (песок, гравий, щебень). Отвердевшая бетонная смесь называется бетоном бетон, армированный сталью, —железобетоном. Сырьем для производства вяжущих веществ служат природные материмы и некоторые промышленные отходы. Из природных материалов используются гипсовые породы (гипс Са504 - НгО, ангидрит Са304), известковые породы (известняк, мел, доломит), глинистые породы — глины и мергели, кварцевый песок, бокситы. Из промышленных отходов для производства вяжущих материалов применяют металлургические шлаки, нефелиновый шлам глиноземного производства, шлам производства едкого натра, содержащий СаСОд, колчеданный огарок и т. п. [c.100]
Стеклом называют аморфный изотропный материал, получаемый при переохлаждении расплава неметаллических окислов и бескислородных соединений. К общим свойствам стекол относятся преледе всего их ценные оптические характеристики прозрачность, однородность оптических показателей в больших кусках, неизменность. оптических показателей во времени и возможность изменением химического состава получать стекла с заданными оптическими свойствами. К общим свойствам стекол относятся высокая химическая устойчивость к действию кислот, солевых растворов, высокая твердость, низкая теплопроводность. Недостатками стекла как конструктивного материала являются хрупкость, малая теплопроводность и, следовательно, плохая термическая стойкость. Стекла классифицируют по их применению и химическому составу. Примерный состав и виды некоторых бытовых и промышленных стекол приведены в табл. 7. [c.100]
Компоненты, входящие б состав стекла, вес. [c.101]
Листовое оконное . Бутылочное белое Сортовое посудное. [c.101]
Химически стойкое Оптическое (флингы) Светоте хническое (рассеивающее). . . . Электровакуумное Стеклянное волокно. . [c.101]
Ситаллы — материалы из равномерно закристаллизованного стекла — занимают промежуточное положение между стеклом и керамикой. Ситаллы прочнее стекла, тверже высокоуглеродистой стали, обладают высокой химической и термической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, малым коэффициентом расширения. При получении ситаллов в массе стекла создают центры кристаллизации, на которых растут кристаллы основной фазы, определяющей свойства материала. Изменяя состав исходного стекла, можно получать ситаллы с заданными свойствами. [c.102]
В технологии различных силикатных материалов имеется много общего, поскольку физико-химические основы большинства силикатных производств сходны. Технологические схемы производства различных силикатов (керамических изделий, огнеупоров, вяжущих веществ), как правило, складываются из однотипных процессов и операций. К ним относятся чисто механические операции дробление, размол, смешение твердых материалов при подготовке сырьевой смеси и физико-химические процессы, происходящие при высокотемпературной обработке шихты, с образованием тех или иных минералов или их смесей. Подготовка сырьевой смеси в производстве силикатов должна обеспечить высокую интенсивность последующих высокотемпературных процессов обжига, спекания или плавления с получением материалов или изделий с заданными составом и свойствами. Для этого производятся тонкое измельчение твердых сырьевых материалов, точный расчет и дозировка их, тщательное перемешивание шихты, ее увлажнение и брикетирование или формование и сушка отформованных изделий, способствующая сохранению однородности шихты, а также формы изделия при обжиге (производство керамики). [c.102]
Реакции в твердой фазе. Одним из этапов минералообразования при нагревании шихты являются процессы, протекающие в твердой фазе. Процессы получения многих керамических изделий, а также цементов происходят за счет взаимодействия между твердыми вешествами при температурах ниже температуры появления заметных количеств расплава. При нагревании шихты в твердой фазе происходит изменение кристаллических решеток, образование твердых растворов, диффузия и химические реакции. При отсутствии жидкой или газовой фазы диффузия реагентов и химические реакции идут с очень малыми скоростями. Фактически в промышленных условиях реакции в кристаллических смесях происходят при участии жидких и газовых фаз, образовавшихся в небольших количествах в результате диссоциации, возгонки и плавления кристаллов. Плавление часто происходит благодаря присутствию в твердой смеси добавки или примеси плавня (минерализатора), образующего легкоплавкие эвтектики с компонентами смеси. При дальнейшем нагревании смеси твердых веществ появляются заметные количества жидкой фазы, в -результате чего скорости диффузии и химических реакций возрастают. Окончательное формирование минералов заданного состава заканчивается при спеканий или расплавлении нагреваемой смеси и охлаждении расплава. [c.103]
Спекание — важнейший процесс, происходящий при нагревании смеси твердых веществ. В технологии силикатов оно служит завершающим этапом обжига керамики, огнеупоров и цемента в результате спекания окончательно формируется прочный керамический черепок или минералы цементного клинкера. [c.103]
Различают спекание в твердой фазе и жидкостное спекание с участием жидкой фазы. Сущность спекания в твердой фазе заключается в заполнении свободного пространства внутри зерен (пор) и между зернами веществом. Заполнение происходит в результате повышенной подвижности. частиц в кристаллической решетке при высоких температурах. Одновременно происходит рекристаллизация зерен, т. е. рост одних кристаллов за счет других. Скорость твердофазного спекания зависит от величины зерен и степени совершенства кристаллической решетки и увеличивается с повышением степени измельчения и дефектности кристаллов. Спекание с участием жидкой фазы. Наиболее характерное для промышленной практики, является диффузионным процессом и зависит от количества и свойств расплава, заполняющего пространство между зернами. Скорость спекания возрастает с уменьшением вязкости расплава и увеличением его смачивающей способности. При спекании в результате появления жидких фаз и взаимодействий между компонентами спека или расплава образуются новые химические соединения. [c.103]
Диаграммы состояния и кривые нагревания широко применяются для исследования поведения сложных силикатных систем. При нагревании и охлаждении пользуются кривыми нагревания и диаграммами состояния, которые строят по опытным данным, выражая основное свойство системы —температуру плавления или кристаллизации как функцию состава. [c.104]
Диаграммы состояния дают наиболее ясное представление о взаимодействиях между компонентами и новыми соединениями, твердыми и жидкими фазами. При помощи диаграмм определяют химический состав отдельных фаз, температуры начала и завершения процессов плавления и кристаллизации, изменение соотношения между жидкими и твердыми фазами. В промышленной практике при помощи диаграмм состояния й кривых нагревания составляют шихту для обжига, спекания или расплавления, определяют температурный режим в различных зонах печи, время выдержки при каждой температуре и т. п. [c.104]
Кремнезем может существовать в различных формах в кристаллических в виде а- и Р-кварца, а-, Р- и у-тридимита или а- и р-крис-тобалита и одной некристаллической — кварцевое стекло. Каждая из этих форм имеет техническое значение и в свою очередь имеет ряд модификаций, устойчивых в определенных температурных пределах. При изменении температуры происходят полиморфные превращения форм и модификаций кремнезема, которые определяют ход высокотемпературной обработки силикатной шихты и свойства получаемых изделий. [c.104]
Согласно диаграмме, выше 1585° С в материале кроме муллита присутствует жидкая фаза (расплав), за счет которой происходит спекание огнеупорных материалов (и других кера-мическ1 х изделий) и в изделии образуется стекловидная фаза. В состав жидкой фазы входят в основном кремнезем и примеси— плавни. Количество расплава в равновесных условиях можно определить по диаграмме по соотношению твердой и жидкой фаз, пользуясь правилом рычага. Фактически в присутствии примесей — плавней, имеющихся в исходном материале — глине (РегОз, СаО и т. д.), появление расплава и спекание керамических изделий происходит при более низких температурах. Данными закономерностями определяется температурный режим обжига, огнеупоров и другой керамики. Например, для шамотных изделий конечная температура обжига составляет 1350—1400° С, тогда. как в равновесных условиях (рис. 43) для образования муллита и появления расплава потребовался бы подъем температуры выше 1600° С. Для возникновения в шамоте тридимитной структуры кремнезема требуется еще более медленный подъем температуры при обжиге и более длительная выдержка при конечной температуре обжига, чем в случае динаса. [c.107]
Стеклообразная фаза получается при полном или частичном расплавлении силикатной шихты и охлаждении расплава. Присутствие стеклообразной фазы в готовых изделиях (керамика) обеспечивает высокую прочность, связывая отдельные минералы в прочный монолит. В производстве стекла, глазурей, эмалей получение вещества в стеклообразном состоянии является целью технологического процесса. [c.109]

Вернуться к основной статье

Справочник химика 21

Химия и химическая технология