Рыхлое полезное ископаемое для изготовления кирпича бетона стекла 5 букв

В данной статье вы узнаете о разновидностях стекла, каким образом добывают сырье для производства стекла и самое главное – как же производят стекло сегодня на самых современных заводах.

Стекло – один из самых древних материалов, которые использует человек. Наши предки научились его выплавлять еще 5 тысяч лет назад.

Тем не менее все эти долгие годы стекло, что называется, оставалось недооцененным. Необозримую область его применения целиком открыли всего несколько десятилетий назад. Благодаря стеклу, мы заглянули далеко в космос, проникли в глубины океана, мы стали строить из него дома, создавать произведения искусства. Мы сами не заметили как вслед за каменным, бронзовым и железным веками пришел век стеклянный. Оглянитесь, стекло окружает нас повсюду. Оно защищает от ветра и холода и создает уют. Для остекления небоскребов сегодня используют очень прочные, безопасные, экологичные и энергосберегающие стекла.

Сегодня существует огромное количество разновидностей стекла. От вулканического, самого древнего на планете, до органического (его ученые научились получать совсем недавно). Но самым распространенным, тем, что окружает нас практически повсюду, является силикатное стекло (от латинского названия химического элемента Silicium – древний).

Одно из самых простых соединений кремния SiO₂ называется кварц. Залежи кварцевого песка присутствуют на всех континентах, это один из самых распространенных минералов в земной коре. В том числе и благодаря этому стеклоделие много веков назад почти одновременно зародилось и в Африке, и в Южной Америке.

На самом деле рецепт приготовления стекла предельно прост. Это всего лишь кварцевый песок плюс газ, чтобы его расплавить. Очень много газа. Стеклоплавильная печь за один месяц потребляет 2,5 млн.м 3 . метана, это же количество в своих квартирах сжигают жители всего Центрального округа г. Москвы.

Все дело в том, что стекло кристаллизируется из жидкого состояния, а расплавить кварцевый песок, то есть по сути превратить его в жидкость, не так то просто. Для этого его нужно хорошо нагреть, вот куда уходит столько газа.

Итак, производство стекла включает следующие основные технологические операции:

Как же добывают сырье для стекла? Из всех полезных ископаемых кварцевый песок один из самых легкодобываемых. Все дело в том, что он в природе уже находится, что называется, в готовом состоянии. Его нужно только зачерпнуть из карьера, загрузить на конвейерную ленту и отправить. Но прежде чем стать стеклом в окне или бокалом на праздничном столе, этому стеклу придется пройти в прямом смысле огонь, воду и трубы. Правда, в обратном порядке. Начинается все с сурового кастинга. Весь песок из карьера поступает на сортировочную галерею, там он ссыпается в разные кучи. Неспециалисту сложно определить, в чем разница между этими кучами, но она есть и в химическом составе, и в размере гранул.

Когда полезный материал окончательно отсортирован, его из карьера перевозят на фабрику подготовки песка. Первым делом песок моют. Это делается с помощью устройства, которое больше всего напоминает стиральную машину. В барабан загружается песок, а снаружи подается вода. Стенки барабана сделаны из пористой пленки. Размеры пор настолько малы, что они не пропускают наружу песок, но позволяют проходить только воде. Причем в воду не добавляют никаких специальных чистящих средств, поскольку они могут остаться в песке и изменить химические свойства песка. После промывки сырье просеивают. Песок избавляют от ненужных камней и других крупных включений. Далее песок ждет тонкая фильтрация. В нем могут находиться мельчайшие частички различных металлов, а они в стекле не нужны. Финальную очистку песок проходит на спиральных фильтрах. Под действием центростремительной силы частички железа или других тяжелых металлов прижимаются к краю водоворота, а песок и вода уходят в сторону.

Теперь уже идеально чистый песок можно отправлять в стеклоплавильную печь. Но сначала его необходимо высушить. На круглом столе через сырье для получения стекла продувается горячий воздух. Сухой песок зачерпывается шнеками и ссыпается в приемный бункер. Оттуда он попадает в железнодорожные вагоны или грузовые фуры и вскоре попадает на стеклоплавильную фабрику.

Вместе с кварцевым песком в стеклоплавильную печь загружаются и другие материалы: сульфат натрия, известняк и сода. Известняк улучшает погодостойкость стекла. Сода и сульфат натрия понижают температуру плавления. Все это расплавляется при температуре 1600°С и превращается в жидкую вязкую субстанцию.

На практике же наблюдается отклонение от этого стандарта. Самая распространенная система: Na₂O-CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃.

Сегодня практически повсеместно при изготовлении листового стекла используют метод флоатации. На дне печи установлена огромная ванна с расплавленным оловом. Жидкое стекло выливают в эту ванну, и так как его плотность меньше плотности олова, оно растекается ровным слоем по поверхности и плавает. При этом оно постепенно начинает остывать и кристаллизироваться.

ρ жидкого стекла ≈ 1,4 г/см 3

В этой ванне стекло становится похожим на пластилин, оно еще мягкое и специальный ролик вытягивает его из печи как ириску.

На выходе из печи стекло имеет температуру 600°С. Лента из стекла аккуратно двигается по роликовому конвейеру и постепенно остывает. На краю этой ленты хорошо виден след, оставленный тем самым роликом, который протолкнул ее из ванной с оловом. Этот край отрезается, а обрезки отправляются обратно в печь на переплавку.

Далее эту бесконечно длинную ленту отправляют на резку. Режут стекло на равные части при помощи алмазного стеклореза, траектория движения резца которого такова, что он движется под определенным углом с той же скоростью, что и стекло. Это необходимо для того, чтобы отрезанный край стекла был ровным.

Затем один из поперечных валиков, на которых лежит порезанное стекло, приподнимается, надламывая лист. Все происходит в автоматическом режиме. Человеку на этом этапе находиться не то что не нужно, а даже опасно, ведь иногда стекло лопается, и осколки разлетаются в разные стороны. Максимальный на сегодня формат цельного листа, называется джамба (6 м — длина и 3,21 м – ширина).

Перед отправкой на оконную фабрику несколько готовых листов из партии проверяют. Тесты не замысловатые – стекло просто бьют. Тест на ударопрочность: три металлических шарика, вес каждого 4,1 кг сбрасываются с определенной высоты.

В ходе этого теста стекло имеет право покрыться трещинами, его задача удержать металлический шар на поверхности, не дать ему пробить лист насквозь. Только если после падения всех трех шаров у стекла не появилось сквозных отверстий, его признают годным и партию отправляют дальше.

Все перемещения огромных листов на складе производятся с помощью мощных автоматизированных погрузчиков с вакуумными присосками. Это самый простой и безопасный способ. Риск повреждения даже самых тонких листов сведен к минимуму.

Готовые листы теоретически уже можно отправлять на фабрику по изготовлению окон. Еще лет десять назад так и делали. Но сегодня практически везде используются стеклопакеты. Они гораздо прочнее и безопаснее. Смысл в том, что между двумя слоями стекла прокладывается специальная пленка. Она в случае чего удерживает осколки и не дает стеклу разбиться вдребезги. Причем специальная прозрачная пленка не приклеивается к листам, а припаивается к ним. После того как на станке готовится слоеный пирог из одного пластикового и двух стеклянных коржей, он запекается в огромной печи при температуре 400°С. На выходе получается стеклопакет.

В завершении статьи хочется просто сказать «спасибо» нашим предкам, что научили нас такому мастерству как стеклоделие. Сегодня невозможно представить наш мир без стекла. Благодаря его всевозможным полезным свойствам (прозрачность, твердость, химическая устойчивость, относительно невысокая цена), мы можем использовать стекло в различных отраслях промышленности. Не вызывает сомнения, что развитие стекольной области будет только усовершенствоваться, и в плане состава стекла, и в плане технологии, и соответственно будем ожидать новых видов изделий из стекла.

источник

Кирпич — один из древних, часто используемых и по сей день материалов для строительства. Но мало кто знает, из чего делают кирпич, из какого полезного ископаемого. Он представляет собой искусственно изготовленный камень стандартных размеров. От назначения, в какой области он будет применяться, зависит его состав. За время изобретения он претерпел большие изменения в технологии производства. И даже несмотря на появление других более дешевых и альтернативных материалов для строительства зданий и сооружений он не потерял лидерства на строительном рынке.

На данный момент кирпич является самым востребованным строительным материалом в мире.

В строительстве существует два типа кирпича:

• силикатный (белый), состоящий из песка и извести, изготавливается путем обработки паром под высоким давлением;
• керамический (красный), при производстве которого используется глина, изготавливается путем обжига.

Многим интересно знать, как делают оба вида кирпича.

Как делается керамический кирпич для кладки, проще понять, рассмотрев производство поэтапно.

Первый этап в себя включает процесс подбора по химическому составу и добычи глины из карьера и подготовку шихты (смесь исходных материалов). Второй этап — это распределение смеси по формам и естественная просушка кирпича. Третий этап включает в себя окончательный обжиг в печи.

Следует сказать о главном свойстве сырья, из которого делают керамический кирпич, — это пластичность. Пластичность — это способность материала без разрывов и трещин принять любую форму при воздействии внешних сил, и эта форма должна сохраняться и после этого воздействия. В строительной среде пластичность еще называют жирностью. Жирность напрямую зависит от количества содержания в глине оксида алюминия. Чем больше оксида, тем выше пластичность. Большое содержание оксида алюминия повышает прочность и огнеупорность после обжига.

Еще одной очень важной характеристикой является чувствительность глины к сушке и обжигу. При ее обработке возникает воздушная и огневая усадка. Это проявляется в изменении линейного и объемного размера полуфабриката и кирпича. Высокопластичные образцы дают усадку 10% и более (при норме в 6-8%), а это плохо сказывается на стойкости к трещинам при сушке и удержании формы при обжиге.

После того как пройдет геологическая разведка, начинается разработка глиняного карьера и перевозка ее на кирпичный завод. Там ее мельчат в специальных мельницах до состояния порошка. Одновременно с измельчением в глину вносятся добавки. Следующая операция включает в себя добавление воды и замешивание глиняной массы. После этого происходит формовка и прессовка для придания будущему кирпичу высокой прочности. Получившийся полуфабрикат сушат несколько дней в естественных условиях. Затем происходит обжиг в печах.

Этапы изготовления керамического кирпича.

При выполнении этого процесса происходит спекание глины, что придает кирпичу прочность, твердость и гигроскопичность. Прессованная поверхность после обжига имеет глянцевый блеск, что придает кирпичу эстетический вид. Здания из керамического кирпича долговечны и очень надежны.

А сегодня очень часто встречается кирпич разной цветовой гаммы. Структура кирпича может быть как полнотелой, так и пустотной. От структуры зависит его прочность и, соответственно, стоимость. Подбор и химическая структура сырья для производства керамического кирпича — это очень сложная и многоуровневая задача.

Из чего сделан кирпич силикатный?

Силикатный, в народе его называют белым по его цвету, состоит из негашеной извести и песка.

Основными компонентами являются:

Доля песка составляет от 85 до 90% от его массы. Для производства используют промытый, очищенный от всевозможных примесей и мусора песок, добытый с прибрежной части и дна рек (речных карьерах), из отходов при дроблении горных пород, из доменных шлаков и т. д. На формирование силикатной смеси влияет размер зерен песка и его форма.

Количество извести, добавляемой в песок, зависит от ее химических характеристик. На кирпичных заводах используют только негашеную известь. В основном она составляет 6-8% от массы песка. Известняк, добытый в карьерах, дробят и обжигают в печах. Температура, при которой проходит обжиг, составляет 1000°С. При этой температуре разрушаются кристаллические связи, и создается новый состав. Образовавшийся белый порошок для формирования пластичной массы и для гашения извести смешивают с водой исходя из технологии производства. Полученную массу из песка и извести готовят силосным способом или с обработкой паром под высоким давлением в центробежном барабане.

Если применяется барабанная технология изготовления, то происходит спекание компонентов. После всех этих операций, которые занимают примерно от 10 до 13 часов, конечный продукт приобретает прочность, твердость и идеально ровные поверхности.

Часто для декоративной кладки используется каменный кирпич, поэтому многих интересует, как сделать каменные кирпичи. Технология изготовления кирпича каменного следующая.

Основой для работы послужит камень, который по форме должен быть максимально приближен к кирпичу. Потребуется форма, которую можно сделать из коробок. Форму и камень нужно смазать солидолом. Пустоты нужно залить силиконом и разровнять. Оставить просыхать на 14 дней. Таким образом изготавливается силиконовая форма.

Чтобы сделать каменный кирпич, потребуются гипс и ангидрит, смешанный с водой. Раствор заливается в силиконовую формы и высыхает в течение 20 минут. Каменный кирпич для кладки готов.

Если сравнивать изготовление кирпича силикатного и керамического, то к преимуществу первого можно отнести более низкую цену. Однако по свойствам он во многом уступает красному. Зная, из чего делают кирпич, его можно изготовить даже самому. Каменный кирпич применяется для оформления.

источник

На этом уроке вы узнаете свойства полезных ископаемых, таких как песок, глина, известняк и мрамор, узнаете об их практическом применении.

Определим свойства горных пород, которые человек научился использовать с давних времен. Это известняк, мрамор, песок и глина. Начнем с изучения свойств известняка.

Если известняк рассмотреть под лупой, то можно увидеть, что его частицы значительно мельче частиц сыпучего песка и цвет у этих частиц бывает разный: белый, желтый, серый. Если опустить кусочек известняка в стакан воды, то мы увидим, что известняк утонет, значит, он тяжелее воды. Известняк – твердая горная порода. Разновидностью известняка является мрамор. Рассмотрим мрамор внимательнее (рис. 1).

Цвет его частиц может быть разным: белым, красным, серым, черным. Мрамор имеет матовый блеск, а если его сравнивать с известняком, то можно сказать, что мрамор тверже известняка.

Поговорим о свойствах песка и глины (рис. 2). Если проводить опыты, то можно обнаружить, что песок хорошо пропускает воду, а глина плохо. Если положить кусочек глины в стакан с водой и тщательно все размещать, то можно увидеть, что на дно осядут мелкие камушки, песчинки, а мелкие частички будут плавать, делая воду мутной. Если слить эту мутную воду и дать ей отстояться, то скоро на дне мы обнаружим слой глинистого ила. А если смочить образцы песка и глины водой и попробовать скатать шарики, то можно увидеть, что из глины легче скатать шарик. При намокании глина становится мягкой и пластичной, после высыхания шарик сохранит свою форму.

Из песка шарик слепить трудно, но даже если это удается, то после высыхания песок ссыплется. Это значит, что глина обладает свойством вязкости, а песок нет. Песок сыпучий, он состоит из отдельных мелких песчинок разного цвета, одни песчинки непрозрачные, другие прозрачные и похожи на кусочки мутного стекла (рис. 3).

Частички глины непрозрачные, неблестящие. По цвету глина бывает разная: белая, серая, коричневая, желтая.

Песок, глину, мрамор, гранит, известняк называют строительными полезными ископаемыми. Песок, по которому мы ходим, – рыхлая горная порода. Он сыпучий и хорошо пропускает воду, поэтому его широко используют в строительстве автомобильных дорог и железнодорожных насыпей (рис. 4).

Также песок применяют для изготовления цемента и бетона. Из белого кварцевого стекла изготавливают стекло.

Глина – плотная горная порода, при намокании она становится вязкой и пластичной, она долго сохраняет свою форму при высыхании. В печи обожженные из глины изделия становятся твердыми и прочными. Из глины изготавливают кирпичи, черепицу, игрушки. Особенно ценится белая глина, из которой производят фаянсовую и фарфоровую посуду (рис. 5).

Мрамор – это разновидность известняка, после полировки на нем выступает красивый узорчатый рисунок разной окраски. Древние греки высекали из мрамора памятники, строили храмы. Станции Московского метро отделаны этой горной породой разного цвета (рис. 6). Из известняка построены известные на весь мир церкви и соборы.

Рис. 6. Станция Маяковская. Московский метрополитен (Источник)

Особенно из полезных ископаемых ценится гранит. Он обладает особой твердостью и прочностью. Его используют при строительстве опор для моста и фундаментов для высокого здания. Полированный гранит украшает полы и лестницы дворцов и музеев. Именно из гранита в Санкт-Петербурге сделаны колоны Казанского собора (рис. 7), бортики Исаакиевского собора (рис. 8), а огромный камень, на котором установлен памятник Петру I, также из этой горной породы.

Почему надо беречь полезные ископаемые? Каждый год в нашей стране добывается огромное количество полезных ископаемых. На образование большинства из них понадобилось миллионы лет, и у каждой из ценных пород своя особая, сложная и загадочная история. У одних история начинается в глубинах морей и океанов, озер и болот. Вы уже знаете, что на дне водоемов образовались торф, известняк, каменный и бурый уголь, песок и глина. У других история начинается в недрах планеты. Там, глубоко под землей, находится раскаленное вещество – магма. Потоки магмы при извержении вулкана могут изливаться на поверхность земли и остывать, а могут застывать в глубине земли, не доходя до поверхности. Из магмы образовались гранит, базальт, рудные полезные ископаемые. Но запасы полезных ископаемых на Земле не бесконечны. Ученые предсказывают, что уже в нашем XXI веке разведанные запасы нефти, золота и меди могут быть исчерпаны. На их образование ушли миллионы лет, а человек израсходовал их так быстро. Их нельзя восстановить, как, например, лес после вырубки.

Что же должен делать человек, чтобы по-хозяйски расходовать богатства подземных кладовых? Ученые создают новые искусственные материалы для замены металла и горючих полезных ископаемых. Вместо металла все больше и больше применяется пластмасса. Посмотри вокруг, и ты увидишь, как много вещей сделано из пластмассы вместо дорого металла и ценной древесины. Топливо из каменного угля и нефти заменяют другие источники тепла. Строятся гидроэлектростанции, на которых используются силы воды, или силы ветра, или солнечное тепло. Люди собирают металлолом, из которого на заводах выплавляют металлы. Использование металлолома позволяет бережно относиться к рудным полезным ископаемым и экономно их расходовать. Нужно также следить, чтобы без надобности не горели газовые и электрические приборы, беречь тепло в школе и дома в холодное время года, не оставляя открытыми настежь двери в подъездах. Следите за экономным расходованием питьевой воды, ведь ее очистка и доставка по трубам в жилые дома, на фабрики и заводы невозможна без использования полезных ископаемых.

Сегодня на уроке вы узнали о свойствах полезных ископаемых: известняка, мрамора, песка и глины, а также познакомились с тем, как человек использует в своей деятельности строительные полезные ископаемые.

Список литературы

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. – М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. – М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А. Окружающий мир 3. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

1. Сравните свойства глины и песка.
2. Где применяют мрамор?
3. Что должен делать человек для экономии запасов полезных ископаемых?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

источник