把硅石和天然的硅酸鹽為原料進行加工,在化學工業(yè)中叫做硅酸鹽工業(yè).硅酸鹽工業(yè)的制品有陶瓷、耐火材料、玻璃和水泥等,這些加工產(chǎn)品在冷金、電氣、建筑和水利等方面都有廣泛的用途,對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著極重大的作用。
現(xiàn)在,我們把上面這幾種產(chǎn)品的制法、性能分別作簡單的介紹。
陶瓷 我們?nèi)粘K吹降膫魍?、砂堝、瓷碗、茶壺以及絕緣瓷(俗稱白料)等都是陶瓷制品.它們都是用粘土作原料,混入少量細砂,用水調(diào)和塑成所需要的各種形狀,然后把它陰干,再在高溫下燒結而成。.這樣的成品變得十分堅硬,遇水也不再會變軟,由于所用粘土的純凈程度與燒結時的溫度不同,可分別制得陶器或瓷器。
陶器是用普通粘土,在100°00以下,放在窯里燒結而成的,它是一種多孔的物質(zhì),容易滲水.為了彌補這個缺點,可以在陶器表面加一層透明的保護物,這層保護物叫做釉,釉是用長石、石英、硼砂、氧化鋅等為原料制成的.方法是:把原料磨成細粉,用水調(diào)和,涂在陶器的表面,然后放在窯里燒結燒好后,在陶器表面就會形成一層透明有光彩不滲水的釉.
瓷器是用純凈的粘土加入一定量的石英和長石的粉末,把它們攪拌均勻,塑成一定形狀的物品,干燥,上釉,然后放在窯里在1200C到14000C的高溫下燒結而成。
瓷器是我國勞動人民的偉大發(fā)明之一.遠在一千年以前,我國的瓷器制造就很發(fā)達,并且質(zhì)地潔白,光亮,很致密,象玉石一樣,品種多而有特色,解放后,在品種、數(shù)量以及質(zhì)量上都有很大的提高。全國瓷器產(chǎn)地很多,其中江西省景徳鎮(zhèn)市出產(chǎn)的瓷器,聞名全球。
耐火材料 耐火材料是指能耐1580°C以上高溫,并能保持一定強度的材料廣泛用作鋼鐵工業(yè)上的爐襯,耐火磚,耐火容器等,耐火材料是用粘土、石英、氧化鋁、氧化鎂、白云石等為原料,按要求加以配制的.由于所用配料不同,制得的耐火材料的性質(zhì)也各各不同,制造方法與制陶瓷相似(不需用釉).但在窯中燒結的時間和溫度應隨原料的種類不同而不同,通常須燒結1~2星期期,溫度低于1500C.
玻璃 玻璃的種類很多,有鈉玻璃(普通玻璃)、鉀玻璃鉛玻璃、硅硼玻璃等等.制造鈉玻璃的原料是SiO2(砂)、Na2CO3(蘇打)和 Caco3(石灰石),把它們按一定比率混和后,在特制的高溫爐內(nèi)加熱,所起反應可用化學方程式表示如下
Na2CO3+Si02=熔化=Na2SiO3+CO2↑
CaCo3+SiO2=熔化=Casio3+CO2↑
得到的 Na, Sio2, Casio3和過量的SiO2的混和物是粘稠的液體,冷卻后即得鈉玻璃.如果把玻璃熔化時所成的粘稠液體放在模子里,用吹或壓的方法就可制得不同形狀的制品,鈉玻璃的熔點較低,大都用作窗玻璃和做玻璃容器.
如果用K2CO3代替Na2CO3,就可制得熔點較高的鉀玻璃,可用作制造化學儀器.如果用PbO(氧化鉛)代替 Caco23就可制得折光率很大的鉛玻璃,亦可用來制造光學儀器.如果在原料里加入Na2BO1(硼砂),就可制得熔點高,能耐酸,耐堿性強的硅硼玻璃,它是高級化學儀器玻璃.
有些玻璃具有各種顏色,這是因為含有某些金屬氧化物的緣故,例如,在原料里加入微量的Cr2Oa(氧化鉻),可制得綠色的玻璃;加入Cu2O(氧化亞銅),可制得紅色的玻璃璃.普通玻璃常帶有一些綠色,因為使用的原料里含有少量鐵的化合物。
另外還有一種叫鋼化玻璃,它性質(zhì)堅初,能耐驟冷驟熱,廣泛應用于化工設備、汽車、飛機的窗用玻璃上,使用這種玻璃可確保安全。
玻璃還可制成玻璃纖維.方法是把熔化狀態(tài)下的玻璃經(jīng)特制的細孔壓出并拉成絲.它是熱和電的絕緣體,在航空造船和電機工業(yè)中用途很廣。
水泥 水泥俗名水門河,是建筑業(yè)上不可缺少的材羚制造水泥的原料主要是石灰石和粘土.把原料虅細,按適當比混和,放在圓筒形的回轉窯里燒結.回轉窯的長可達150公尺(圖6·1),窯身稍稍傾斜,橫臥在托輪上,用電動機帯動旋轉,原料從較高的一端放入,從另一端吹入煤粉(燃料)和空氣并點火燃燒,原料眼燃料就在逆流的情況下進行燒結由于回轉窯的轉動,原料就慢慢向前移動,從而發(fā)生反應燒結成塊,從較低的一端放出.經(jīng)過冷卻,加入少量石膏(用以調(diào)節(jié)水泥硬化的時間)并磨成細粉,就是水泥。
水泥的最大優(yōu)點是它在水中也能硬結,又不易受水的侵蝕,所以它是水下工程必不可少的材料.水泥、砂子和水的混和物,叫做水泥砂漿,能粘結磚、石等,在建筑工程上用它作為磚石的粘合劑,水泥、砂子、碎石和水的混和物叫做混凝土常用來建筑廠房、橋梁、水壩以及其他巨大建筑物,為了使建筑物更加鞏固,常在混凝土里插一些鋼條,這叫做鋼筋混凝土,鋼筋混凝土的建筑物是現(xiàn)代最堅固的建筑物之一。
放以來,我國水泥工業(yè)在產(chǎn)量與質(zhì)量以及品種等方面都有了很大的發(fā)展和提高,可以預料,隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要,水泥工業(yè)還將取得進一步的發(fā)展。