Bài 18: Công nghiệp silicat

1. THỦY TINH

1.1. Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh

- Thành phần hoá học của thuỷ tinh: Na₂O.CaO.6SiO₂

- Tính chất: không có nhiệt độ nóng chảy xác định, giòn dễ vỡ, hệ số giãn nở vì nhiệt lớn.

- Ứng dụng: làm chai, lọ, cửa kính...

- Nguyên tắc sản xuất: nấu chảy hỗn hợp cát trắng (SiO₂) đá vôi (CaCO₃), và sôđa (Na₂CO₃) ở 1400⁰C

CaCO₃ + Na₂CO₃ + 6SiO₂ → Na₂O.CaO.6SiO₂ + 2CO₂ 

1.2. Một số loại thủy tinh

Hình 1: Một số loại thủy tinh

- Thuỷ tinh Kali:

+ Thành phần: Thay sôđa bằng K2CO3

+ Tính chất: t0 hoá mềm và t0nc  cao

+ Ứng dụng: Làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính,...

- Thuỷ tinh pha lê:

+ Thành phần: Chứa nhiều PbO2

+ Tính chất: dễ nóng chảy và trong suốt

+ Ứng dụng: Làm đồ pha lê

- Thuỷ tinh thạch anh:

+ Thành phần: chủ yếu là SiO2

+ Tính chất: t0 hoá mềm cao, hệ số nở nhiệt nhỏ, không bị nứt khi nóng và lạnh đột ngột

+ Ứng dụng: Làm các vật chịu nhiệt

- Thuỷ tinh màu:

+ Thành phần: Thêm 1 số oxit: Cr2O7...

+ Tính chất: Có nhiều màu khác nhau

+ Ứng dụng: Làm các vật thuỷ tinh có màu sắc khác nhau

2. ĐỒ GỐM

- Đồ gốm là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh

- Phân loại: Gốm xây dựng, Gốm kỹ thuật và Gốm dân dụng

2.1. Gạch, ngói

Nguyên liệu: Đất sét, cát và nước

Cách tiến hành: Nhào đất sét, cát và nước thành khối dẻo. Sau đó tạo hình, sấy khô và nung ở t0 : 900-1000⁰C

Hình 2: Một số sản phẩm từ đất sét như Gạch viên, Ngói, Gạch nền, thông gió

2.2. Sành, sứ

Hình 3: Một số vật dụng bằng sành, sứ

- Sành:

+ Tính chất: Cứng, gõ kêu, màu xám hoặc nâu

+ Nguyên liệu sản xuất: Đất sét

+ Cách tiến hành: Nung đất sét ở t0 = 1200-13000C. Sau đó tạo 1 lớp men mỏng ở bề mặt

- Sứ:

+ Tính chất: Cứng, xốp, màu trắng, gõ kêu

+ Nguyên liệu sản xuất: Cao lanh, fenspat, thạch anh....

+ Cách tiến hành: Nung hỗn hợp nguyên liệu 2 lần

• Lần 1: nung ở 10000C, sau đó trắng men &trang trí
• Lần 2: nung ở 14000- 14500C

3.1. Thành phần hoá học

Trạng thái: Là chất bột mịn, màu lục xám

Thành phần hoá học: 3CaO.SiO₂ ; 2CaO.SiO₂; 3CaO.Al₂O₃

Ứng dụng: Làm vật liệu xây dựng

Hình 4: Xi măng

3.2. Phương pháp sản xuất

Hình 5: Sơ đồ lò quay sản xuất Clanhke

Hình 6: Tóm tắt quá trình sản xuất Xi măng

3.3. Quá trình đông cứng của xi măng

Quá trình đông cứng của xi măng là sự kết hợp các hợp chất có trong xi măng với nước tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào nhau thành những khối cứng và bền.

Hình 7: Công nghiệp Silicat

1. THỦY TINH

1.1. Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh

- Thành phần hoá học của thuỷ tinh: Na₂O.CaO.6SiO₂

- Tính chất: không có nhiệt độ nóng chảy xác định, giòn dễ vỡ, hệ số giãn nở vì nhiệt lớn.

- Ứng dụng: làm chai, lọ, cửa kính...

- Nguyên tắc sản xuất: nấu chảy hỗn hợp cát trắng (SiO₂) đá vôi (CaCO₃), và sôđa (Na₂CO₃) ở 1400⁰C

CaCO₃ + Na₂CO₃ + 6SiO₂ → Na₂O.CaO.6SiO₂ + 2CO₂ 

1.2. Một số loại thủy tinh

Hình 1: Một số loại thủy tinh

- Thuỷ tinh Kali:

+ Thành phần: Thay sôđa bằng K2CO3

+ Tính chất: t0 hoá mềm và t0nc  cao

+ Ứng dụng: Làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính,...

- Thuỷ tinh pha lê:

+ Thành phần: Chứa nhiều PbO2

+ Tính chất: dễ nóng chảy và trong suốt

+ Ứng dụng: Làm đồ pha lê

- Thuỷ tinh thạch anh:

+ Thành phần: chủ yếu là SiO2

+ Tính chất: t0 hoá mềm cao, hệ số nở nhiệt nhỏ, không bị nứt khi nóng và lạnh đột ngột

+ Ứng dụng: Làm các vật chịu nhiệt

- Thuỷ tinh màu:

+ Thành phần: Thêm 1 số oxit: Cr2O7...

+ Tính chất: Có nhiều màu khác nhau

+ Ứng dụng: Làm các vật thuỷ tinh có màu sắc khác nhau

2. ĐỒ GỐM

- Đồ gốm là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh

- Phân loại: Gốm xây dựng, Gốm kỹ thuật và Gốm dân dụng

2.1. Gạch, ngói

Nguyên liệu: Đất sét, cát và nước

Cách tiến hành: Nhào đất sét, cát và nước thành khối dẻo. Sau đó tạo hình, sấy khô và nung ở t0 : 900-1000⁰C

Hình 2: Một số sản phẩm từ đất sét như Gạch viên, Ngói, Gạch nền, thông gió

2.2. Sành, sứ

Hình 3: Một số vật dụng bằng sành, sứ

- Sành:

+ Tính chất: Cứng, gõ kêu, màu xám hoặc nâu

+ Nguyên liệu sản xuất: Đất sét

+ Cách tiến hành: Nung đất sét ở t0 = 1200-13000C. Sau đó tạo 1 lớp men mỏng ở bề mặt

- Sứ:

+ Tính chất: Cứng, xốp, màu trắng, gõ kêu

+ Nguyên liệu sản xuất: Cao lanh, fenspat, thạch anh....

+ Cách tiến hành: Nung hỗn hợp nguyên liệu 2 lần

• Lần 1: nung ở 10000C, sau đó trắng men &trang trí
• Lần 2: nung ở 14000- 14500C

3.1. Thành phần hoá học

Trạng thái: Là chất bột mịn, màu lục xám

Thành phần hoá học: 3CaO.SiO₂ ; 2CaO.SiO₂; 3CaO.Al₂O₃

Ứng dụng: Làm vật liệu xây dựng

Hình 4: Xi măng

3.2. Phương pháp sản xuất

Hình 5: Sơ đồ lò quay sản xuất Clanhke

Hình 6: Tóm tắt quá trình sản xuất Xi măng

3.3. Quá trình đông cứng của xi măng

Quá trình đông cứng của xi măng là sự kết hợp các hợp chất có trong xi măng với nước tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào nhau thành những khối cứng và bền.

Hình 7: Công nghiệp Silicat