Лабораторная работа 11 Приготовление легкоплавких стекол
Стекло широко применяется в промышленности: строительной, химической, пищевой и в ряде других областей. Получают стекло путём плавления шихты (сухой смеси), состоящей из стеклообразующих оксидов и модифицирующих оксидов. Основным стеклообразующим оксидом является оксид кремния (+4). Модифицирующие оксиды придают стеклу различные свойства, так оксиды щелочных металлов понижают температуру плавления, оксиды щелочноземельных металлов и оксид алюминия повышают температуру плавления. Оксиды калия, бора и свинца повышают прозрачность стекла. В шихту оксид кремния вводится в виде кварцевого песка. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов в виде карбонатов. Остальные составляющие вводятся в виде оксидов. Для окраски стёкол применяются: оксид кобальта (синий цвет), оксид никеля (зелёный цвет), оксид марганца (от фиолетово-красного до чёрного).
Оборудование и реактивы.
1. Печь муфельная 2. Ступка фарфоровая 3. Весы технические 4. Шкаф вытяжной 5. Щипцы тигельные 6. Тигель фарфоровый 7. Песок кварцевый 8. Сода 9. Бора оксид
Экспериментальная часть
Для проведения работы, состав легкоплавкого стекла задаётся преподавателем на основании таблиц 1 или 2.
Таблица 1
|
Состав, % |
|
Температура плавления, оС |
PbO |
B2 O3 |
SiO2 |
|
84,5 |
11,0 |
4,5 |
484 |
86,0 |
10,0 |
3,4 |
486 |
87,5 |
11,4 |
1,1 |
488 |
75,0 |
15,о |
10,0 |
540 |
Бор свинцовые и свинцово-силикатные стекла имеют следующий состав (табл.2):
Таблица 2
|
Состав, % |
|
Температура плавления, оС |
PbO |
B2 O3 |
SiO2 |
|
92,7 |
7,3 |
- |
565 |
86,6 |
13,4 |
- |
497 |
93,7 |
6,3 |
- |
560 |
61,4 |
38,6 |
- |
768 |
70,4 |
- |
29,6 |
732 |
88,1 |
- |
11,9 |
723 |
91,8 |
- |
8,2 |
714 |
Для приготовления двух навесок шихты (по 10 г), расчёт ведут исходя из указанного состава. На технических весах взвешивают отдельные составляющие и помещают в фарфоровые ступки. Для окрашивания одного из образцов легко плавкого стекла взвешивают 0,05 г оксида, взятого по указанию преподавателя из таблицы 3.
Таблица 3
Краситель |
Количество оксидов(в %) |
Окраска |
FeO |
0,2 - 0,3 |
Сине-зеленая |
Fe2 O3 |
|
Желто-зеленая |
CoO |
|
Синяяя |
NiO |
|
Сине-зеленая |
CuO |
|
Голубая до синей |
Cr2 O3 |
|
Зеленая |
Mn2 O3 |
|
Дымчато-красная |
Ag |
|
Желтая |
SnO2 |
|
Молочное стекло |
Интенсивность
окраски зависит от количества добавленного
оксида. Для равномерного распределения
краситель перетирают с шихтой. В
качестве красителей можно добавлять
не только те оксиды, которые указаны в
таблице, но и другие. Вместо
можно брать соединения, которые при
нагревании разлагаются с образованием
соответствующего оксида. Смешивание
составляющих, содержащих такие ядовитые
оксиды, как оксид бора или оксид свинца,
в обязательном порядке, проводят в
вытяжном шкафу. Полученные смеси
помещают в фарфоровые тигли и с помощью
тигельных щипцов загружают в муфельную
печь с температурой 500-8000.
Варку стекла проводят в течение 30-40
минут. Тигли с расплавом стекла прозрачного
и окрашенного, поочерёдно, с помощь
тигельных щипцов извлекают из печи и
содержимое выливают на асбоцементную
плиту. После охлаждения стекло взвешивают
на технических весах и определяют выход
продукта по формуле:
МК
В = --------- ∙ 100,
МН
где: В – выход продукта, % ; МК – масса стекла, г; МН – масса шихты, г.
Расчёт провести для каждого стекла отдельно.
Вопросы к лабораторным работам.
8. Ускоренный метод определения содержания серы в технической сере.
8.1. Серная кислота – свойства. Сырьё, технологическая схема получения (параметры процессов). Использование в промыщленности.
8.2. Азотная кислота – свойства. Сырьё. Технологические схемы получения разбавленной и концентрированной азотной кислоты. Применение.
9. Разложение фосфата серной кислотой
9.1. Классификация удобрений.
9.2. Азотные удобрения. Мочевина. Сульфат аммония. Нитрат аммония. Аммофос. Сырьё. Технологические схемы получения.
9.3. Фосфорные удобрения. Получение разбавленной и концентрированной фосфорной кислоты (экстракционный процесс, синтез на основе фосфора). Простой и двойной суперфосфаты. Технологические схемы получения. Технологические схемы получения.
10. Получение извести.
10.1. Получение извести. Сырьё. Технологическая схема получения (виды печей для обжига извести). Параметры процесса.
10.2. Сода. Сырьё. Технологическая схема получения. Параметры процесса. Применение.
Приготовление легкоплавких стекол.
11.1.Стекло. Сырьё. Технологическая схема получения. Параметры процесса. Применение стекла.
11.2.Цемент. Сырьё. Технологическая схема получения. Параметры процесса. Применение.
11.3.Керамика. Виды керамики (строительная керамика, фарфор, сантехническая керамика). Сырьё. Технологическая схема получения. Параметры процесса. Применение.
Методическое руководство к лабораторным занятиям по дисциплине Экотехнология для студентов Ш курса направления подготовки 6.040101 – химия, образовательно-квалификационного уровня «бакалавр»
Составитель: канд. техн. наук, доцент Д.Б. Сандулов
Рецензент докт. хим. наук В.И. Гришковец канд. хим. наук, доцент И.В. Алексашкин
Редактор Н.А.Василенко
_____________________________________________________________________________
Подписано к печати Формат 60х84/16 Бумага тип. ОП
Объём 3,0 п.л. Тираж 50 экз. Заказ
Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского 95007, г. Симферополь, проспект Вернадского, 4