硅酸鹽工業(yè)簡介資料

第二節(jié)硅酸鹽工業(yè)簡介本節(jié)學習目標1、對硅酸鹽工業(yè)及其產(chǎn)品有個大致的印象。2、通過聯(lián)系生活、生產(chǎn)的實際，理解化學知識在生產(chǎn)生活中的作用。3、擴大知識面，增強求知欲。各種建筑玻璃----住宅、車輛、有色玻璃、光學儀器各種陶瓷制品----餐具、衛(wèi)生潔具、藝術(shù)品建筑材料----水泥、磚、瓦等。以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)高溫加熱而生成的一大類硅酸鹽產(chǎn)品，稱硅酸鹽工業(yè)。一、水泥主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件普通水泥成分水泥主要性質(zhì)粘土、石灰石石英沙水泥回轉(zhuǎn)窯高溫加熱硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3水硬性建筑用粘合劑----水泥沙漿（混凝土）：水泥、石子、沙子按一定比例的混合物稱混凝土，是現(xiàn)代建筑的必備材料?；炷恋膬?yōu)點：凝固后非常結(jié)實，且和鋼材具有相同的澎漲系數(shù)。0.006619490.654219791.4619855.361998產(chǎn)量/億噸6420時間/年1949~1998年我國水泥年產(chǎn)量示意圖小資料：水泥和混凝土發(fā)現(xiàn)小史18世紀中葉，英國工業(yè)迅速崛起，建筑師斯密頓奉命在英吉利海峽上建造一座燈塔。面對波濤洶涌的大海，斯密頓犯了愁，由于當時尚沒有水泥，灰漿一見水就失去了粘合力，燈塔被沖的稀里花拉。于是他動手實驗尋求代替石灰的新材料。當時粘土燒陶已是成熟的技術(shù)，一次斯密頓用石灰石、粘土、砂子和鐵渣等經(jīng)過煅燒，粉碎后用水調(diào)和，注入水中，發(fā)現(xiàn)這種混合材料不但沒有被水沖稀，反而越來越牢固。這樣他終于在大海上建起了一座燈塔。19世紀中葉，法國建筑師克瓦涅在建造攔河大壩時發(fā)現(xiàn)水泥的強度仍不夠，他從魚骨中等到啟發(fā)，把鋼筋扎好后，在水泥中加入石、沙，用水拌合，再灌入模型。克氏成功了，這種新產(chǎn)品在耐壓、耐拉伸上的性能極其優(yōu)良，這就是現(xiàn)代建筑上應(yīng)用的“混凝土”。

在斯密頓的啟發(fā)下，另一英國建筑師亞斯普丁作了配方上的改進，制成了在地面上干而不裂，在水中越來越硬的水泥，并于1824年申請了專利。水泥發(fā)展到現(xiàn)在品種很多，但基本原料和配方仍沿用至今。二、玻璃閱讀P153內(nèi)容，回答和玻璃有關(guān)的問題并完成表主要原料條件玻璃窯中發(fā)生的主要反應(yīng)玻璃成分高溫熔融CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑高溫Na2SiO3CaSiO3SiO2純堿石英石灰石幾種玻璃的特性和用途種類特性用途普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶和杯鋼化玻璃耐高溫、腐蝕，強度大，質(zhì)輕抗震運動器材,微波通訊,車窗石英玻璃膨漲系數(shù)小,耐酸堿,質(zhì)硬,濾光化學儀器，光導纖維，壓電晶體，高壓水銀燈光學玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片，照相機，顯微鏡玻璃纖維耐腐蝕,不怕燒不導電不吸水,隔熱太空飛行服，玻璃鋼小資料：玻璃

現(xiàn)代社會中可以說玻璃無處不在，正因為有了它們這個世界才顯的五彩繽紛。

我們的祖先在3000多年前就能夠制造玻璃了，距今3000多年前的西周就已經(jīng)將白色穿孔的玻璃珠作為飾品了。但那時的技術(shù)不成熟，產(chǎn)量更稀少，古人“以銅為鏡”是例證。沒有玻璃用紙糊窗，采光性不好，隔熱保暖性也差。

玻璃是人工制造的復雜的硅酸鹽混合物，一般普通鈉玻璃可表示為Na2O·CaO·6SiO2。玻璃不是晶體，也不是液體，而是一種過冷的液體，或者是一種未結(jié)晶的粘滯液體，稱玻璃態(tài)物質(zhì)。玻璃沒有固定的熔點，它在一定的范圍內(nèi)軟化，軟化后可將玻璃加工成各種形狀。

制造玻璃的原料有石英、石灰石和粘土。煉制過程中還要加輔料，如為了消除氣泡，要加入“澄清劑”，常用的澄清劑有砒霜、芒硝等。這些物質(zhì)分解生成許多氣體，這些氣體形成大氣泡可以把玻璃中的小氣泡帶走。制造特種玻璃還需添加不同添加劑，如光學儀器用的鉛玻璃、眼鏡片用的有色玻璃等。

玻璃有許多優(yōu)良的性能，如透光性、折光性、除氫氟酸和熱磷酸外，幾乎不受酸堿腐蝕。玻璃的硬度僅次于金剛石、碳化硅，比一般的金屬都硬，但它很脆，這是一大缺點。

玻璃的種類很多，普通鈉玻璃、光學鉛玻璃、耐酸堿耐高溫的硼酸鹽玻璃、高強度的鋼化玻璃、做鏡片的有色玻璃、防盜的金屬夾絲玻璃、折光性能優(yōu)良的石英玻璃等。

有色玻璃是在普通玻璃中加入有色的金屬氧化物而等到的，如紅色的玻璃中加入了Cu2O，藍色的玻璃中加入了Co2O3。戴黃色的鏡片看東西最清楚；綠色和茶色鏡片能吸收紫外線和紅外線；灰色鏡片是中性的，既能阻擋陽光又不改變外界景物的顏色。變色鏡是在普通玻璃中加入金屬鹵化物如AgBr等制得的。

鋼化玻璃象鋼一樣堅硬，它是普通玻璃熔融后急速冷卻制得的。一個800克的鋼球從1米高處落到6毫米厚的鋼化玻璃上，鋼化玻璃毫不受損，而普通玻璃即使10張疊在一起也早已粉身碎骨了。鋼化玻璃的另一個優(yōu)點是，不破碎則已，一旦破碎就會變成了碎粒，且無堅銳的棱角，不會傷人。三、陶瓷閱讀P154內(nèi)容，了解下列內(nèi)容：主要原料生產(chǎn)過程反應(yīng)條件種類性能土器----磚、瓦。含雜質(zhì)的粘土在一定溫度下燒制而成。陶器----陶罐、紫砂壺、兵馬俑等。炻器----水缸、砂鍋。瓷器----餐具、藝術(shù)品、絕緣瓷、坩堝、蒸發(fā)皿。純凈的粘土，燒制溫度較高，比陶器瓷體白凈、質(zhì)密。①混合；②成型；③干燥；④燒結(jié)；⑤冷卻。粘土高溫土器陶器炻器瓷器抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣易成型。

陶器的生產(chǎn)是人類發(fā)展史上的一個里程碑，是人類最早不用大自然的現(xiàn)成材料而制成的器具，制陶技術(shù)可以說是最古老的材料科學，是人類材料技術(shù)的發(fā)端。因此，恩格斯把陶器的出現(xiàn)作為新石器時代開始的標志。

一般陶瓷缺點：表面粗糙，有不同程度的滲透性。易破碎。彩釉：

以粘土、石英、長石、硼砂等為原料制成的東西，涂在瓷器、陶器外表，燒制后發(fā)出玻璃光澤，可增強陶瓷的機械強度、光滑度、絕緣性、防滲漏等。彩釉中的金屬元素燒制時的空氣用量與彩釉顏色空氣過量空氣不足Fe黃、紅、褐、黑藍、綠Cu藍、綠紅Mn紫、褐褐、黑褐Cr黃、綠、褐藍綠中國陶都：江蘇宜興中國瓷都：江西景德鎮(zhèn)小資料：粘土、青磚和紅磚

粘土是某些鋁硅酸鹽礦物長時間風化的產(chǎn)物，具有較強的粘性而得名。將粘土用水調(diào)合后制成磚坯，放在窯中煅燒(約1000℃)便制成磚。

我國秦漢時代，制磚(包括陶瓷)工藝已有相當高的水平。所謂“秦磚漢瓦”是中華民族的驕傲，成為各博物館的珍藏。

磚的作用雖有幾千年歷史，但由于取材容易、制造方便、工藝簡單和價格便宜，現(xiàn)今仍是各類建筑的墻體材料。

磚有紅磚和青磚之分，這主要是由于燒制工藝不同的差別：粘土中含雜質(zhì)鐵(以氧化物或離子形式存在)，如果磚窯后期不密封，空氣流通，燃燒充分，磚坯在氧化氣氛中燒制，粘土中的鐵就會充分氧化為紅色的Fe2O3，這就是紅磚。如磚窯密封，同時在燒制后期，從窯頂注水，水蒸氣跟灼熱的煤或炭生成水煤氣(CO和H2)，造成室內(nèi)的還原氣氛，磚坯中的鐵轉(zhuǎn)化為氧化亞鐵，此時磚呈青灰色，是為青磚。青磚質(zhì)地較質(zhì)密，硬度和強度均優(yōu)于紅磚，但對工藝要求高，制造成本較高。小資料：陶瓷為何容易破裂？

俗話說：“打破沙鍋問（紋）到底。”沙鍋及其他陶瓷制品脆性大，韌性差，抗拉強度低，耐溫變能力也差，這是傳統(tǒng)陶瓷不容置疑的缺點。那么，陶瓷為什么容易破裂呢？

陶瓷脆性大，經(jīng)不起外力撞擊，也不能急冷急熱。前者是陶瓷抗機械沖擊性差，后者是抗熱沖擊性差。兩者破裂的過程首先都是從陶瓷內(nèi)部已經(jīng)存在的微裂紋開始，裂紋逐漸擴展，直到全部斷裂，而且裂紋擴展速度極快，一眨眼就“紋到底”了。

陶瓷內(nèi)部的微裂痕是陶瓷易破裂的第一誘因，顯微鏡下可見到陶瓷內(nèi)部顆粒粗大，有許多氣孔，還能發(fā)現(xiàn)許多晶體結(jié)構(gòu)缺陷，如空位、位錯和晶界等。這是陶瓷破裂的發(fā)源地。第二，陶瓷不像金屬對外界作用能產(chǎn)生塑性形變，進而吸收擴展裂紋的能量，起到止裂作用。陶瓷屬于脆性材料，一旦破裂，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力立即集中在裂紋尖端，推動裂紋迅速擴展，直到斷裂。如果在熱沖擊下，還由于陶瓷的導熱性差，熱膨漲系數(shù)大，熱應(yīng)力因此增加，促使裂紋迅速擴展。搪瓷

搪瓷是在金屬制品的表面涂上類似玻璃的瓷釉，然后在高溫下燒結(jié)而得到的一種金屬與無機材料結(jié)合的復合材料。搪瓷一般常用鋼板、鐵、鋁、銅、銀等作坯體，外層的瓷釉對金屬起到了保護和裝飾的作用