Сыпучее полезное ископаемое для изготовления стекла
Природа щедро одарила человека различными полезными ископаемыми, одним из таких является стекольный песок, его используют в разных сферах промышленности и для строительства зданий. Земля имеет большое разнообразие этого минерала, им покрыты глубины океанов и морей, а также и их побережья, дно многих рек, озер и прудов. Пустыни покрыты холмами и огромными толщами этого стекольного песка.
Данное вещество имеет различные примеси, все зависит от месторождений этих силикатных пород. Например, кварц входит в состав нескольких видов песка, но самым чистым и прозрачным считается белый песок, который чаще всего встречается в районе рек, а также в горных породах. Есть места добычи этого вещества на поверхности земли, но существует и другой способ его получения – карьерный. Во втором случае кварцевый песок добывают из глубин земли, он может скрываться в толщах других пород и при этом имеет большое количество примесей, таких как глина, полимиктовые пески, супеси, суглинки, железо и карбонаты. Нередко в залежах этой силикатной породы находят самородки драгоценных металлов. Все зависит от того, в каких породах произошло зарождение данного минерала.
Самым чистым и дорогим является речной силикат, добывают такой песок для стекольной промышленности. Морской материал имеет больше примесей, чаще всего это глина и алеврит. Стоимость его немного меньше речного, но намытый материал имеет более высокую прочность и пользуется большим спросом, чем иные виды. Существуют овражный и горный вид данного минерала, но его используют больше для создания штукатурки и бетона. Силикат, добытый из грунта, применяют из-за его высокой степени шероховатости и сцепляемости в строительстве.
Свойства кварцевого материала
Стекольный песок
Стекольный песок представляет собой зернистый материал, который образуется в результате проникновения и разрушения кварцевых пород путем добычи в карьерах или при помощи ветра и воды в долинах гор, рек и озер. Природный намывной способ позволяет получать более мелкий и округлый кварцевый песок.
- Размеры песчаных зерен варьируются от 0,05 мм до 3 мм.
- Состоит такой минерал на 90-95% из кварца.
- Глинистые примеси составляют около 1%.
- Оксид железа занимает не более 1%.
- Влажность данного вещества не менее 10%.
Исходя из того, какой процент кремния содержит в себе стекольный песок, его разделяют на 3 класса, каждый из которых применяют в разной промышленной отрасли. На этом основании силикатные породы можно разделить следующим образом:
- Класс А – содержит в себе от 70% и выше кварца.
- Класс В – содержит не меньше 60%.
- Класс С – содержит около 50%, но не менее.
Различают данный промышленный материал и по размерам его зерен: выделяют такие разновидности, как мелкий песок, средний и крупный.
Таким образом, эти породы различают и используют для того или иного производства. Кроме того, каждый класс имеет внутреннюю классификацию, для более удобного его обозначения кварцевый песок маркируют.
Человек научился не только добывать разными способами кварцевый песок, но и создавать искусственный его аналог. Происходит это посредством дробильного станка, который позволяет разбивать крупные монолиты белого кварца на необходимого размера частицы. Отличительной чертой в сравнении с естественным минералом является его чистый состав (на 100% из кремния), без других добавок и краевая структура каждой песчинки. У искусственного материала они более острые и необтесанные, а природный материал имеет более гладкую поверхность.
Сферы применения белого песка
Оконные листовые стёкла
Первое и наиболее обширное его применение осуществляется в стекольной промышленности. Кварцевые песчинки используют для производства оконных листовых стекол. Кроме того, из него создают высокотехничное стекло, которое выдерживает большие перепады в температуре и давлении. Из песков с высоким уровнем прозрачности создают лабораторные, медицинские стекла, для отлива стеклянных бутылочек под парфюмерную продукцию. Стекольный песок позволяет выполнять прочные и устойчивые к механическим повреждениям стекла автомобильные и для оформления авиатранспорта.
Кварцевый песок имеет ряд отличий, который влияет на промышленную сферу его применения.
К примеру, более крупный минерал называют фракционным, каждая его песчинка имеет размер от 0,5 до 1 мм. Его используют при создании различной декоративной штукатурки, для приготовления сухих смесей, в пескоструйных производствах. Данный вид силикатной породы применяют для создания наливных полов.
Строительный кварцевый песок используют исключительно для создания бетонных блоков, строительных панелей, во время работ на дорогах.
Формовочные пески применяют в промышленности по изготовлению и литию промышленных форм и стержней. Из него также создается противопригарное покрытие, которое используется в этой же промышленности, для окрашивания литейных форм и других материалов.
Каждая сфера производства имеет свои требования к пескам, их качеству и составу. Не каждый стекольный песок подходит производству прозрачных стеклянных изделий, и не каждый его вид используют в литейной промышленности.
Придание цвета материалу
Цветные стёкла
Современная технология позволяет окрашивать стекольный песок в различные насыщенные цвета. Добиваются этого с помощью применения специального связующего пигментного полиуретанового и эпоксидного вещества. Данный вид материала способен удовлетворить все требования строительной сферы, касающиеся декоративного оформления стен, полов, создания каменных дорожек из цветной мозаики. Его применяют в ландшафтном дизайне и в садоводчестве. Аквариумисты используют его для создания фантастических покрытий днищ аквариумов. Многие сувениры и ручные поделки наполняют этим веществом для создания многогранного и радужного изображения.
Окрашенный песок экологически чист и не выгорает на солнце. Он не боится химических и механических повреждений, обладает хорошей сыпучестью.
3 класс.
1. Почему обыкновенный хлеб причисляют к чуду, к величайшим изобретениям человечества?
2.Почему свёклу называют «северной сахарницей»?
3. Ёщё у древних славян бытовала пословица «У кого в чём счастье, а у свиньи в корыте»
4. Почему собака в жару высовывает язык?
5.Подумай, какие части растения употребляют в пищу:
У свеклы-….. , у салата – …, у сливы – …, у розы – …., у сахарного тростника – …
6.Как называют плодородный слой земли?
7.Какая нить в природе самая тонкая?
8.Что делит Землю на Северное и Южное полушария?
9.Какая часть света состоит из двух материков?
10.Где климат суровее: на Северном или Южном полюсе?
11.В каком лесу темнее : в ёловом, сосновом или смешанном?
12. Зачем страус голову в песок прячет?
13.Каких ты знаешь животных, в названии которых всего лишь три буквы?
1. Почему обыкновенный хлеб причисляют к чуду, к величайшим изобретениям человечества?
2.Почему свёклу называют «северной сахарницей»?
3. Ёщё у древних славян бытовала пословица «У кого в чём счастье, а у свиньи в корыте»
4. Почему собака в жару высовывает язык?
5.Подумай, какие части растения употребляют в пищу:
У свеклы-….. , у салата – …, у сливы – …, у розы – …., у сахарного тростника – …
6.Как называют плодородный слой земли?
7.Какая нить в природе самая тонкая?
8.Что делит Землю на Северное и Южное полушария?
9.Какая часть света состоит из двух материков?
10.Где климат суровее: на Северном или Южном полюсе?
11.В каком лесу темнее : в ёловом, сосновом или смешанном?
12. Зачем страус голову в песок прячет?
13.Каких ты знаешь животных, в названии которых всего лишь три буквы?
4 класс.
1. В стакан с горячей водой опустили металлическую, деревянную и пластмассовую ложки. Какая ложка будет самой горячей на ощупь через 15 секунд? Выбери правильный ответ:
А)металлическая, б) деревянная. В) пластмассовая, г) все одинаково горячи, д) не успеют нагреться
2. Почему горох раньше считался царём на полях крестьян ?
3. Почему у верблюда горб не всегда имеет одинаковую величину?
4.Выбери самую большую планету:
А)Марс, б)Сатурн, в) Юпитер
5.Как называется корабль, на котором поднялся в космос первый космонавт Ю.А.Гагарин?
А) «Союз» , б) «Восток» , в) «Спутник»
Запиши, как ты понимаешь значение данных слов:
Заповедник – это…, флора – это…, фауна – это…
6.Напиши определения к указанным понятиям.
Горизонт – …, глобус-…
7.У каких птиц крылья покрыты не перьями, а чешуёй?
8.Какие моря имеют цветные названия?
9.За какое время земля совершает один оборот вокруг своей оси относительно Солнца?
10. Сильный дождь с молнией и громом, а иногда и градом. Что это? Как нужно себя вести в это время?
11.Что крот зимой делает?
12.Сыпучее полезное ископаемое , необходимое для изготовления стекла.
13Какое полезное ископаемое называют «чёрным золотом»?
Ответы 3 класс
- Это основной продукт питания. Одно из основных свойств хлеба – его неприедаемость – это уже чудо.
- Из свеклы получают сахар.
- Свинья быстрорастущее животное, и с его ростом ему необходимо постоянно увеличивать кормовые порции. Свиньи требовательны и разборчивы в еде.
- Она высовывает язык для его охлаждения.
- Свёкла – корнеплоды, листья ; у салата – листья ; у сливы – плоды; у розы – лепестки; у сахарного тростника – стебель
- Чернозём
- Паутина
- Экватор
- Америка
- На Южном полюсе
- Темнее в еловом лесу
- В целях санитарно – профилактических .От горячего песка погибают все паразиты на голове.
- Рыбы – сом, язь, сиг, птицы – сыч, чиж, ара, беспозвоночные – рак, жук, оса, млекопитающих – лев, кот, бык, вол, и др.
4 класс
1.металлическая ложка
2.неприхотливая культура, богатая белками. Крестьяне добавляли горох в хлеб и он долго не портился.
3.чем упитаннее верблюд, тем выше и крепче горб.
4.Юпитер
5.Восток
6.горизонь – видимая граница неба и земной или водной поверхности, глобус – вращающаяся модель земли
7.пингвин
8.чёрное, белое, красное, жёлтое
9.сутки
10.гроза
11делает ходы в снегу.
12.песок
13 нефть
Стекло считается одним из самых популярных материалов, которые человек использует для своих целей. Благодаря определенному химическому составу и физическим характеристикам этот материал незаменим в строительстве, при изготовлении мебели, производстве посуды и многих других отраслях. Ключевой особенностью является доступность сырья для выплавки стекла.
Главные компоненты в стеклопроизводстве
Свойства и характеристики любому материалу предают те элементы, которые входят в его состав. Шихта для выплавки стекла включает в себя следующие обязательные типы ингредиентов:
- базовый элемент;
- оксиды различных металлов щелочной группы;
- вещества, которые отвечают за определенные свойства;
- вспомогательные компоненты.
Кварцевый песок
Основным элементом при изготовлении стекла является кварцевый песок или оксид кремния. Этот компонент широко распространен. Добывают его открытым способом. Поэтому стоимость кремнезема относительно невысока. В среднем по рынку цена за 1 тонну обработанного кварцевого песка лежит в диапазоне 3–4 тысяч рублей.
Под обработкой этого компонента подразумевается его очистка от различных примесей и дробление до нужной фракции. Обычно, для шихты используют размер частицы 0,1–0,6 мм. После этого песочная смесь фасуется в мешки по 25 или 1000 кг и отправляется на стекольное производство. К основным достоинствам кварцевого песка относят:
- стойкость к химическим реакциям;
- невосприимчивость к физическим воздействиям;
- высокую сыпучесть, которая повышает точность дозирования.
Песочная смесь (ПС) для стекольного производства состоит из следующих компонентов:
- кремнезем (свыше 95%);
- оксид железа (до 0,25%);
- оксид алюминия (до 4%);
- влага (не более 0,5%).
Согласно ГОСТ 22551–77 различают марки кварцевого песка в зависимости от того, для изготовления каких стеклянных изделий будет применяться песочная смесь:
- ООВС (особо ответственные с высокой светопрозрасностью);
- ОВС (ответственные с высокой светопрозрасностью);
- ВС (с высокой светопрозрачностью);
- С (светопрозрачные);
- Б (бесцветные);
- ПБ (полубелые);
- ПС (с пониженной светопрозрачностью);
- Т (темные).
В обозначении марок ПС после букв вышеперечисленных аббревиатур указаны три цифры, которые показывают массовую часть оксида железа в тысячных долях. А идущая следом буква «В» или цифра означает сорт смеси. Так, название марки ООВС–010–В говорит, что эта ПС высшего сорта предназначена для особо ответственных изделий с высокой светопрозрачностью. В ее составе содержится 0,01% оксида железа.
Оксид кальция
CaO предает стеклу твердость и увеличивает его стойкость к химическому воздействию. Данный компонент составляет около 10% во всей шихтовой смеси. Он существенно облегчает процесс плавления и осветляет стекломассу.
Оксид кальция добавляется в виде известняка, который состоит из карбоната кальция. Эта горная порода имеет белый или серый цвет. Также в качестве источника CaO на стекольном производстве используют доломит. Этот природный материал дополнительно содержит в себе оксид магния, который снижает скорость кристаллизации смеси при варке.
Породы известняка и доломита обязаны содержать менее 0,2% оксида железа. В то же время в первый элемент должно входить более половины CaO, а во второй более 30%. На стекольное производство горные породы доставляются в виде глыб и камней. Там они подлежат измельчению. И уже как известковая или доломитовая мука поступают в шихту. Цена варьируется от 8 до 10 тысяч рублей за тонну.
Калийная сода
Данный элемент, взаимодействуя с другими компонентами, уменьшает температуру плавления стекла, тем самым ускоряя технологический процесс. Окись калия не только способствует осветлению стекломассы, что влечет за собой улучшение светопропускания. Но и придает твердости готовому изделию.
Для того, чтобы получить калийную соду при выплавке стекла, в шихту добавляют поташ или карбонат калия. В его состав входит:
- окись калия (почти 70%);
- углекислый газ (около 30%).
При выплавке первый элемент принимает участие в стеклообразовании, а второй улетучивается. Окись калия отвечает за блеск стекла, придает ему неповторимый оттенок. Поэтому вещество используется в производстве хрусталя и оптики. Для получения листового стекла его добавляют крайне редко. Поташ бывает двух типов:
- кристаллический;
- кальцинированный.
Для производства стекла применяется второй вид, который содержит более 98% карбоната калия. Он представляет собой желтый порошок, который быстро накапливает влагу. Поташ, полученный искусственным путем из минералов, содержащих хлорид калия и двойной карбонат магния-калия, является дорогим материалом. И при производстве стекла используется мало.
Гораздо дешевле применять содово-поташную смесь, которая включает в себя оксиды калия и натрия. К тому же при таком варианте в шихту вводится сразу два ингредиента.
Красители, обесцвечиватели и глушители
Эти компоненты относятся к вспомогательным материалам. Именно они наделяют стекло индивидуальными и неповторимыми свойствами. В качестве красителей применяются оксиды металлов, которые в процессе плавления стекломассы растворяются в ней, придавая изделию определенный оттенок:
- марганец (фиолетовый);
- кобальт (синий);
- хром (зеленый);
- железо (оранжевый);
- никель (красный);
- уран (желто-зеленый).
Обесцвечиватели выполняют диаметрально противоположную функцию. Они придают стеклу прозрачность и устраняют цветовые оттенки. В качестве таких компонентов применяются:
- перекись мышьяка;
- двуокись церия;
- сульфат натрия;
- селитра.
Глушители наделяют стекло светопоглощающими свойствами. Световой поток приглушается за счет наличия в готовом изделии кристалликов тугоплавких соединений фтора или фосфора, а также пузырьков воздуха. Основными компонентами-глушителями являются:
- фторид кальция;
- фосфат калия;
- криолит;
- апатит;
- фосфоронатриевая соль.
При производстве стекла используются различные сырьевые компоненты. Основополагающим элементом является кварцевый песок. Но отвечают за ключевые свойства стекла, его физические и химические характеристики вспомогательные вещества, доля которых в готовом изделии незначительна. Рекомендуем посмотреть существующих производителей стекла и произвести конкурентную разведку.
30.01.2020
Мел: свойства, добыча, применение и цена
Мел — это то, чем пишут на доске в школе, а также вещество, содержащее много кальция и применяющееся в разных сферах нашей жизни.
Что такое мел?
По своей внутренней сущности (структуре, составу) мел является карбонатом кальция, или кальцитом. Это разновидность природной породы известкового типа, полезное ископаемое. Примерно половину каждого куска мела составляет кальций, остальное представляет собой переработанные природой останки моллюсков, водорослей, растений, панцирей. Таким образом, рассматриваемое вещество является одной из самых древних пород на земле, при этом оставаясь уникальным примером субстанции смешанного растительно-животного происхождения. В честь него даже назван целый период истории нашей планеты, во время которого землю топтали динозавры, — Меловой период.
Особенности возникновения
Примерно восемьдесят тысяч лет назад, когда, по предположениям историков, планета была населена всевозможными видами динозавров, в море жили миллионы моллюсков, имеющие панцирь. Именно они заложили основы формирования меловых залежей, которые сейчас повсеместно добываются и используются современным человеком.
Происходило формирование кальцийсодержащего вещества, находящегося в панцирях и раковинах морских существ, благодаря наличию растворенного кальция в воде и особенностей физиологии упомянутых моллюсков. Когда эти моллюски прекращали свое существование, с течением времени на дне соленых водоемов появлялись толстые слои меловых кальцитовых отложений.
Структура минерала
От структуры мела, то есть его внутреннего устройства, зависят физические свойства этого ископаемого минерала. В частности, твердость каждого куска мела прямо зависит от наличия в его структуре кремния и процентного содержания этого элемента. Рыхлые меловые породы очень легко ломаются в руках, и внешне более походят на известняк. Структура такого мелового отложения имеет плотность около восьмисот килограмм на каждый кубический метр. В то же время кристаллическая структура некоторых известняков достигает показателя в 2900 кг/м3.
Пористость мела или его рыхлость также влияют на сжимаемость этого вещества. Минимальное выдерживаемое давление на мел составляет 0,4 Мпа, а максимальное — 300 Мпа. Структура мокрого мела по отношению к сухому изменяется: он становится менее твердым и более хрупким.
Рыхлость меловой структуры предполагает его большую ломкость, или дробимость. Это значит, что такой мел легко надломить руками, не прилагая значительных усилий. Однако такое свойство внутреннего устройства хрупкого мела помогает очень просто и точно обрабатывать его и придавать нужную форму.
Состав
Состав мела определяется местом его формирования, поэтому этот минерал из разных частей света может содержать отличающиеся по составу и процентному содержанию части, но в основном это всегда преобладание кальция и его соединений.
Физический
В физическом плане мел содержит в себе:
- мелкодисперсный кальцит, источником которого являются кокколитофориды или одноклеточные гаптофитовые планктонные водоросли (чуть менее 50 %);
- остатки, обломки скелетов, панцирей морских моллюсков и им подобных существ, имеющие много кальция в твердых тканях (примерно 10 %);
- раковины моллюсков фораминифер, в избытке содержащие в составе кальций и его соединения (около 10 %);
- силикат, вошедший в состав образовавшегося мела из так называемого геологического мелкодисперсного мусора, состоящего из песка и остатков горных пород, с помощью ветра занесенных в место формирования меловых отложений (приблизительно 3 %).
Кальцит, содержащийся в меле, может быть как аутогенного, так и биогенного происхождения. При этом биогенный или зоогенный состав обозначает наличие остатков отмерших микроорганизмов и продукты их жизнедеятельности, а аутогенный — все остальные пути формирования меловых отложений.
Химический
Если рассматривать структуру мела с химической точки зрения, он содержит в себе такие элементы и химические соединения:
- от 47 % до 55 % — кальция карбонат (CaCO3);
- до 43 % — газ углекислый (CO2);
- до 6 % — кремния диоксид (SiO2, чем выше содержание кремния, тем крепче мел);
- до 4 % — алюминия диоксид (Al2O3);
- до 2 % — магния карбонат (MgCO3);
- около 0,5 % — железо (Fe);
- микроскопические псевдоморфозы (кристаллы) кальцита, полученные от ископаемых микроорганизмов радиолярий.
Наличие железа в меле подтверждается красноватыми разводами и оттенками на куске. Незначительная примесь кварца, находящаяся в меле, является полиморфной модификацией диоксида кремния.
Применение и добыча
В большинстве случаев мел добывают открытым способом из известнякового карьера. После получения больших обломков мела его дробят и избавляют от многочисленных посторонних примесей путем погружения в воду (при этом частички мусора всплывают на поверхность). После сортировки добытого на карьере мела те камни, которые не прошли переработку, отправляются на обжиг. Таким образом получали известь, которая широко использовалась ранее для различных отделочных и строительных работ (например, при побелке потолка и внутренних стен зданий).
Применение чистый меловой материал находит при производстве кускового школьного мела для доски, а также для изготовления соды и цемента. Также мел входит в состав лакокрасочных, парфюмерных изделий, применяется для производства зубных паст, шпатлёвки, резины, стекла, латексного клея, пластмассы, бумаги. Ковровая промышленность и производство линолеума также нуждаются в регулярных поставках качественного мела. В аграрной сфере мел используется для наполнения кальцием комбикормов и почвенных удобрений.
Мел, как отличный источник кальция, может применяться для насыщения человеческого организма, поэтому он также используется для изготовления медицинских препаратов, применяемых для лечения и профилактики болезней дёсен, костей, при улучшении состоянии здоровья во время кашля или изжоги.