Температура плавления кварцевого песка: Кварцевый песок: технические характеристики и виды - Стройматериалы в Иркутске

Белый кварцевый песок и 8 его основных видов

Кварцевый песок – материал, получаемый при дроблении породы, содержащей кварц. Сам кварц молочно-белый, но примеси – глины, полевые шпаты, оксиды железа, придают песку разный цвет, от желтого до красно-бурого.

Сыпучий кварц получают 2 способами: методом природного дробления или искусственного. В первом случае материал включает добавки, что сказывается не только на цвете, но и на физических свойствах. Вторым методом получают чистый песок высокой однородности с заданным размером зерна.

Технические характеристики кварцевого песка ГОСТ 51641 2000: как выглядит, описание

Материал от обычного сырья отличают 3 важных параметра. Он мономинеральный, то есть состоит из твердых частиц одинакового минерального состава. Это обеспечивает полную идентичность химических и физических свойств материала. Он однороден: зерна имеют очень близкие размеры, но из-за высокой межзерновой пористости материал впитывает влагу и грязь.

Документ описывает требования к материалам, используемым для производства стекла: от оптического до зеленых бутылок и стекловолокна.

Параметры кварцевого песка регламентирует ГОСТ 51641 и 22551-77.

Состав и формула

Белый кварцевый песок получают дроблением минерала. Это обеспечивает его высокую однородность и общность химического состава. Основное вещество – кремнезем, его формула – SiO2. Примеси составляют не более 0,5, реже 1%.

Объем и характер примесей регламентирует ГОСТ. Так, материал класса ООВС-010-В – для оптического стекла, включает 0,1% оксида алюминия, до 0,01% оксида железа. Сыпучий кварц для оконного стекла может включать 0,6% оксида алюминия и 0,04% окиси железа.

Содержание кремния

В зависимости от степени чистоты он может содержать от 99,8 до 98,5% кремнезема. Материал имеет молочно-белый цвет, форма зерен может быть круглой, полукруглой и угловатой.

Свойства

Химические и физические свойства обусловлены параметрами основного вещества. Для кварца это диоксид кремния. В нормальных условиях он находится в модификации альфа-кварца. Такая форма обладает крайней устойчивостью к действию химически активных веществ и очень прочна.

Химические показатели

Кремнезем – кислотный оксид, не реагирует с водой. В нормальных условиях вещество вступает в реакцию только с плавиковой кислотой и фтороводородом. С кислотами практически не реагирует. При сплавлении может вступать в реакцию с щелочами, основными оксидами с получением силикатов – соли сложного состава.

Физические

Кварцевый песок прозрачен, но из-за кристаллических дефектов приобретает белый цвет. Размеры зерна – от 0,05 до 3 мм. Это диэлектрик, то есть не проводит электрический ток при отсутствии примесей. Огнеупорен, тугоплавок.

Насыпная и удельная плотность

Плотность строительного, речного или карьерного песка – соотношение массы к объему вещества. Величину называют также удельной массой. Этот показатель у белого кварцевого песка достигает 2,65–2,75 г/куб.

см.

Но в отличие от твердых плотность сыпучих материалов может изменяться в зависимости от примесей, влажности, пористости:

Модуль крупности – чем меньше зерно, тем плотнее материал и тем ближе величина к удельной плотности. Параметр зависит от фракции: показатель пылевидного кварца с частицами менее 0,1 мм практически совпадает с абсолютным значением. Крупнозернистый песок с зернами до 3 мм в диаметре, имеет другие характеристики.
Рыхлость или пористость – зависит от количества пустот в материале этот показатель легко изменяется при динамических воздействии, увлажнении, вибрации.

Влажность – регламентируется ГОСТом. При влажности от 3 до 10% кварцевые зерна обволакиваются водой, что увеличивает их объем и снижает плотность. Если содержание воды увеличивается до 20% и больше, жидкость заполняет пустоты: песок перестает быть рыхлым и его плотность заметно возрастает.
Примеси – глина, пыль, соли также влияют на показатели. Кварцевый песок искусственного дробления таких добавок не содержит. Почвенный может включать и глину, и илистые частицы.

При расчетах и покупке ориентируются на среднюю – насыпную, плотность, которая в какой-то мере учитывает наличие пустот и пор. Величина эта меньше удельной плотности. Для белого кварца составляет 0,68–0,72 г/куб. см.

Температура плавления

Кристаллическая решетка белого кварца обеспечивает высокую стойкость к температуре. Его температура плавлении – 1713–1728 С. Это один из самых пожаробезопасных строительных материалов.

Предел прочности

Предел прочности при сжатии зависит от характеристик горной породы. Для кварца эта величина составляет 260 МПа.

Другая характеристика прочности – твердость по Моосу. Оценивают параметр по способности изучаемого материала царапать предыдущий образец. Кварц – один из эталонов. Его показатель – 7.

Класс опасности

Пески, добываемые из горных пород, относятся к 1 классу.

Удельная активность радионуклидов, содержащихся в них, не превышает 370 Бг/кг. Сыпучий кварц можно использовать для производства строительных оптических материалов для коммерческих и бытовых объектов.

Преимущества и недостатки

Белый кварцевый песок получают взрывом порода и дроблением. Таким образом добиваются одинаковых размеров зерна, но сами частицы имеет угловатую неправильную форму. Эти качества и определяют плюсы и минусы материала.

Преимущества таковы:

Песчаные фракции очень однородны. Дроблением и просеиванием получают зерно совершенно точного, установленного размера.
Материал однороден, то есть сохраняет одинаковые физические и химические свойства по объему. Бетоны и штукатурные смеси на основе сыпучего кварца не расслаиваются, высыхают равномерно.

Угловатые шершавые зерна обеспечивают высокую адгезию. Это свойство ценят и при сооружении фильтров: при неправильной форме частицы имеют большую поверхность для контакта с жидкостью и эффективней очищают ее.
Сыпучий кварц красив. Его можно окрашивать.

В садоводстве материал из одинаковых блестящих зерен выглядит намного привлекательнее обычного речного песка.

Недостатки следующие:

При производстве материала выделяется тонкая кварцевая пыль. Она оседает в легких, что приводит к развитию силикоза. Работают с мелкой фракцией в респираторах.

Естественная влажность сыпучего кварца относительно велика. Песок может смерзаться на морозе.
Стоимость дробленого белого кварца высокая.

Для фильтрующих систем важен такой параметр как истираемость. У кварца он очень низкий.

Виды

Кварцевый песок классифицируют по способу получения, величине зерна, назначению. Это позволяет быстро установить, какой материал требуется для тех или иных целей.

Крупный (крупнозернистый)

Белый кварц дробят на зерна разного размера и делят на фракции. Каждая из них имеет свое назначение.

Крупный – это песок с размерами частиц от 0,5 до 1 мм. Материал с величиной гранул от 1 до 3 мм чаще называют кварцевой крошкой.

Крупная фракция служит наполнителем для строительные материалов, используется для получения бетонных смесей, строительных блоков, тротуарной плитки и прочего.

Кварцевую крошку применяют в ландшафтном дизайне: делают насыпные клумбы, дорожки, создают обрамление для декоративных элементов. Материал можно окрашивать. Цветную крошку включают в состав мозаичной штукатурки, как элемент аквариумного грунта.

Мелкозернистый (мелкий)

Параметры частицы – от 0,1 до 0,25 мм. Это лучший материал для пескоструйной обработки. Мелкие частицы подают под давлением воздуха или жидкости на обрабатываемую поверхность. Самая известная сфера применения – обработка стекла пескоструем для создания изображений или орнаментов.

Мелкозернистая фракция – основа для шпатлевки, краски, абразивов для шлифовки.

Пылевидный кварц с размерами гранул менее 0,1 мм используют для получения дорогостоящих строительных смесей – для наливных полов, например.

Среднезернистый

Величина частиц – от 0,25 до 0,5 мм. Эта фракция идет на изготовление фильтров, так как соотношение между пористостью и грязеемкостью здесь оптимальное. Среднезернистый песок хорош для очистки питьевой воды, сточных вод, нефти. Про арболитовые блоки с облицовкой читайте в этой статье.

Используют материал для декоративных штукатурок – особенно структурных, бетонов.

Среднюю фракцию используют при строительстве футбольных полей и спортивных площадок.

Обогащенный

Сыпучий кварц добывают также из водоемов или русел рек. Такой материал содержит намного больше примесей, в том числе илистых и глинистых. Чтобы сделать песок более качественным, его обогащают.

Кварцевый песок просеивают и просушивают при высоких температурах, чтобы избавиться от лишней влаги.

Обогащение – это выделение главного вещества, в конкретном случае – сыпучего кварца. Исходный материал промывают, очищая от почвенных примесей.

Затем в специальных аппаратах избавляют от оксидов металлов, от фракции тяжелых металлов.

Обогащенный сыпучий кварц ни в чем не уступает дробленому кварцу. Производство его обходится дороже, но у обогащенного чистого речного песка есть преимущество: частицы имеет округлую правильную форму.

Дробленый

Добытый в горах белый кварц дробят и получают зерна определенного размера. Песок очень однороден, легко делится на фракции. Обычно сушка и промывка не проводятся, но в отдельных случаях материал очищают от органических примесей и пыли. Про размеры стеновых бетонных блоков читайте тут.

Формовочный

Особый вид песка. Это осадочная порода, рыхлая, с высокой естественной влажностью, включает кварцевые частицы диаметром от 0,1 до 2,4 мм и глину. Доля кремнезема в нем 90%, доля оксидов железа – от 0,12 до 1%. Отличие от других видов – глина в составе. О производстве шлакоблока в домашних условиях читайте по этой ссылке.

Формовочный крупный песок применяют для получения толстостенных отливок, мелкий – тонких отливок методом литья в землю. Чистый материал с минимумом примесей подходит для литья сталей, жирный, с повышенным содержанием глины – для чугунных и цветных сплавов.

Это сырье извлекают из недр в специальных карьерах.

Сухой

Оценивают материал и по уровню влажности. Для некоторые работ естественное содержание влаги в сыпучем кварце оказывается слишком большим. Из чего делают цемент в домашних условиях узнайте здесь.

Сухой – песок, высушенный до воздушно- сухого состояния. Применяется в агрегатах для пескоструйной обработки на пару с фракционным материалом.
Прокаленный – совершенно обезвоженный песок. Его прогревают при температуре чуть выше 100 С, влага испаряется даже из глубоких пор. Так обрабатывают пески, которые долго хранились.

Оптический

В производстве стекла применяют кварцевый песок с самым высоким содержанием кремнезема и с самой малой долей примесей. Различают следующие категории:

ООВС – кварцевый и жильный песок высшего и 1 сорта. Доля кремнезема в нем не менее 99,8%, допустимая примесь окиси железа – 0,01%. Используют его при изготовлении оптического стекла, увиолевого, бессвинцового хрусталя, цветных и бесцветных изделий ручной выработки, включая произведения искусства.
ОВС – предназначен для стеклянных изделий высокой светопрозрачности. Содержание оксида кремния в сырье – 98,5–99%, оксида железа – до 0,015%. Это сортовая посуда, светотехническое стекло, сигнальное, стеклянные элементы для электронной техники.
ВС – из него делают светопрозрачную продукцию: листовое, оконное, автомобильное, лабораторное, медицинское стекло. Доля кремнезема здесь – не менее 98,5%, допускаются включение оксида железа до 0,04%, и окиси алюминия – до 0,6%. Сырьем служит кварцевый песок, кварцит 1 или 2 сорта как обогащенный, так и необогащенный.
С – предназначен для производства изделия обычной светопрозрачности. Сюда относят техническое и оконное стекло, стеклоблоки, стеклопрофилит, консервную белую тару и прозрачные бутылки.
Б – из сыпучего кварца этой категории изготавливают изделия без цвета. Это стекловолокно для электротехники, трубы, консервная тара, пеностекло, изоляторы.
ПБ – служит сырьем для получения строительного стекловолокна, блоков, изоляторов, аккумуляторных банок;
Т – применяется для изготовления зеленых и коричневых стеклянных бутылок. Это кварц, молотый песчаник и необогащенный кварцит.

Состав писаных смесей, используемых для получения стекла. Регламентирует ГОСТ 22551-77.

Как добывается белый кварцевый песок

Различают первичный и вторичный кварц. Первый получают при распаде породы, которая долго находилась под пластом глины и почвы. Его добывают из горных пород, в карьерах и перевозят на обработку. Глины растворяют, кварц дробят, просеивают, распределяют по фракциям. При необходимости материал просушивают. Читайте про разницу между карьерным и речным песком.

Вторичный кварц извлекают со дна рек и озер с помощью насоса и переносят на участок накопления. Затем сырье обогащают, просушивают, делят на фракции.

Вторичный кварц – минерал, подвергающийся действию воды. Течение переносит материал с места на место, обычно он накапливается на дне. Про сухую универсальную смесь М 150 расскажет этот материал.

Где применяется

Применение кварцевого сыпучего песка осуществляется для разных нужд:

Силикатное стекло получают только из кварцевого песка. Для изготовления оптически чистого материала, прозрачной стеклянной тары, стекловолокна применяют сырье с разными показателями.
В огромных объемах материал требуется при строительстве: сыпучий кварц входит в состав бетонов, штукатурных смесей, составов для укладки. Ограничение – его высокая стоимость по сравнению с обычным.
Кварц нужен для изготовления фаянсовых и фарфоровых изделий.
Очистка воды – на основе кварца создают самые разные фильтрующие системы.
Для производства огнеупорных материалов также нужен сыпучий кварц.

Как отличить кварцевый от обычного

Состав кварцевого и обычного песка разный, что и обуславливает разницу в некоторых параметрах:

стоимость – сыпучий кварц стоит заметно дороже;
материал совершенно однороден, даже невооруженным взглядом можно оценить, насколько одинаковы в размерах частицы;
песок несколько напоминает пористую губку, поскольку впитывает не только воду, но и мелкие частицы пыли и грязи.

Как покрасить кварцевый песок в домашних условиях

Цветное сырье применяют для арт-объектов. Окрасить материал можно самому, поскольку кварц обладает довольно высокой рыхлостью.

Для окрашивания применяют:

Чернила для зарядки принтера – обеспечивают устойчивый яркий оттенок. Технология проста: порцию сыпучего кварца помещают в емкость, добавляют пару капель чернил, закрывают сосуд и встряхивают, чтобы цветовой пигмент равномерно распределился. Комочки нужно удалить.
Цветные мелки – самый безопасный метод. Детские цветные мелки растирают и смешивают в необходимой пропорции с песком. Так получают мягкие пастельные оттенки.
Гуашь – жидкую гуашь вливают в контейнер с сыпучим кварцем и тщательно перемешивают. Затем материал прогревают в микроволновке 3 минуты. Лишняя влага испаряется, а пигмент остается на зернах.
Аэрозольные краски – тонкий слой песка опрыскивают из баллончика и перемешивают. Получают материал очень ярких тонов, но использовать его можно только после полного высыхания: краска имеет сильный резкий запах.

Акриловые краски лучше не использовать: они хуже впитываются и образуют комки.

Видео

Про обзор на кварцевый песок смотрите в этом видео:

Плавленый кварц — это… Что такое Плавленый кварц?

Плавленый кварц

Ква́рцевое стекло́, пла́вленый кварц — однокомпонентное стекло из чистого оксида кремния, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма — горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния.

Виды

Различают два вида промышленного кварцевого стекла: прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Непрозрачность кварцевому стеклу придает большое количество распределённых в нём мелких газовых пузырьков (диаметром от 0,03 до 0,3 мкм), рассеивающих свет. Оптическое прозрачное кварцевое стекло, получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно, не содержит видимых газовых пузырьков.

Непрозрачное кварцевое стекло часто служит сырьём для производства термостойкого огнеупорного материала — кварцевой керамики.

Свойства

Обладает наименьшим среди стёкол на основе SiO₂ показателем преломления (n_D = 1,4584) и наибольшим светопропусканием, особенно для ультрафиолетовых лучей.
Для кварцевого стекла характерна высокая термическая стойкость, коэффициент линейного термического расширения менее 1·10^-6 К^-1 (в диапазоне температур от 20 до 1400°С).
Кварцевое стекло — хороший диэлектрик, удельная электрическая проводимость при 20 °С — 10⁻¹⁴ — 10⁻¹⁶ Ом^-1·м^-1, тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 °C и частоте 10¹⁶ Гц — 0,0025—0,0006.

Применение

Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям. В производстве термостойких огнеупорных материалов.

Оптические свойства

Дисперсия кварцевого стекла приближённо может быть описана формулой Селлмейера:

где

и длина волны λ задается в микрометрах.

Примечания

↑ [1] Produktinformationsseite des Herstellers Heraeus-Quarzglas

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Плавкий предохранитель
Плавленый сырок

Полезное

Смотреть что такое «Плавленый кварц» в других словарях:

плавленый кварц — — [Я. Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN fused quartz … Справочник технического переводчика
ПЛАВЛЕНЫЙ КВАРЦ — смотри Кварцевое стекло … Металлургический словарь
кварц — а; м. [нем. Quarz] 1. Бесцветный минерал, встречающийся в виде кристаллов и сплошных зернистых масс; двуокись кремния. Графитовый к. Слюдяной к. Дымчатый к. 2. Разг. Облучение кварцевой лампой. Лечить кварцем. ◁ Кварцевый, ая, ое. К ые породы. К… … Энциклопедический словарь
кварц — широко распространённый минерал из группы оксидов (SiO₂). Входит в состав многих горных пород: гранит, гнейс, кварцит, кристаллический сланец и др. Свободно растущие кристаллы имеют форму призм и ромбоэдров, образуют красивые сростки в виде друз … Географическая энциклопедия
Кварц — (нем. Quarz) минерал; под названием К. известны две кристаллической модификации двуокиси кремния SiO2: гексагональный К. (или α К.), устойчивый при давлении в 1 атм (или 100 кн/м2) в интервале температур 870 573 °С, и тригональный (β К.) … Большая советская энциклопедия
минерал — а; м. [от лат. minera руда] Природное вещество, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, входящее в состав горных пород, руд, метеоритов. Полезные минералы. Коллекция минералов. Образование минералов. Обработка… … Энциклопедический словарь
кварцевое стекло — Ндп. плавленый кварц Продукт охлаждения расплава кремнезема до твердого состояния без кристаллизации. [ГОСТ 16548 80] Недопустимые, нерекомендуемые плавленый кварц Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN silica glass DE Quarzglas FR… … Справочник технического переводчика
НАНЕСEННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ — содержат активный компонент, нанесенный на дисперсное или пористое в во носитель. Использование Н. к. позволяет увеличить пов сть работающего катализатора, экономит дорогостоящие в ва (напр., Pt, Pd, Ag), предотвращает рекристаллизацию и спекание … Химическая энциклопедия
ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА — явление необратимого перехода энергии звуковой волны в др. виды энергии и, в частности, в теплоту. Характеризуется коэфф. поглощения а, к рый определяется как обратная величина расстояния, на к ром амплитуда звуковой волны уменьшается в е=2,718… … Физическая энциклопедия
Волоконный лазер — Цельноволоконный фемтосекундный эрбиевый лазер. Волоконный лазер лазер, активная среда и, возможно, резонатор которого являются элементами оптического … Википедия

применение кварцевого песка в металлургии

Как добывают кварцевый песок: область применения

Особенные характеристики минерального составаРазновидности песка естественного происхожденияКачественный песок, Применяемый в металлургииИскусственное Происхождение кварцевого пескаОсновные Технические характеристики минерального составадля чего Нужен Кварцевый песок, Область его примененияОсновные свойства кварцевого песка: 1 Высокая устойчивость ко всем видам воздействий, будь то физическое, химическое, водное или атмосферное разрушающее действие 2 Высокая пористость и плотность – это характеризует этот материал как отличный фильтр 3 Так как кварцевый песок является мономинеральной породой, и это, её главное достоинство в сравн在1nerudnyi上查看更多信息4

Применение кварцевого песка – особенности его

Применение кварцевого песка Основным назначением кварцевого песка является производство стекла и оптических приборов Кроме того, он используется в фильтрах для очистки воды, а также при создании ювелирных изделий Вообще, способов применения этого материала очень

Свойства кварцевого песка: главные характеристики

Кварц используется в металлургии и производстве огнеупорных материалов Чистые разновидности ид у т на изготовление стекла и фарфора

Кварцевый песок для чего используют? О популярных

Применение кварцевого песка Благодаря высокой сорбционной способности кварцевый песок широко используется в очистительных фильтрах для питьевой воды, очистки сточных вод

Песок кварцевый

Применение кварцевого песка ГОСТ 2255177 «Песок кварцевый, молотый песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности» Кварцевые пески используются для производства листового и технического стекла, лабораторного, медицинского и

Песок кварцевый

Применение кварцевого песка ГОСТ 2255177 «Песок кварцевый, молотый песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности» Кварцевые пески

Зачем нужен кварцевый песок – применение, отличия,

Классификация и применение кварцевого песка Зачем нужен кварцевый песок и особенности добычи Как добывается первичный и вторичный кварц

Применение кварцевого песка – Характеристики и

Применение кварцевого песка 1 Учитывая отличные характеристики данного материала и его прочность, кварцевый песок применяют в различных сферах – строительстве, в

Свойства кварцевого песка: главные характеристики

Свойства кварцевого песка: какие существуют характеристики кварцевого песка, в чем их особенности, от чего зависят свойства этого материала и на что влияют – об этом читайте здесь

Кварцевый песок — применение и разновидности

05/10/2020 Применение кварцевого песка — какой тип материала лучше выбрать? По всем параметрам лучшим выбором будет первичный кварцевый песок В частности, его рекомендуется использоваться в

Кварцевый песок: его виды, добыча, обработка и

В зависимости от размера фракций, разделяют на: Кварцевая мука (меньше 0,1 мм) Песок (0,1 – 0,4 мм) Крупный песок (0,5 – 1 мм) Кварцевая крошка (от 1 мм) Применение кварцевого песка

Кварцевый песок отличие от обычного песка О

Добыча кварцевого песка в местах естественного происхождения породы – это и есть добыча первичного кварца Этот минерал долгое время находится в слоях земной коры, без доступа и воздействия воздуха и воды Разновид�

Виды песка: фото, видео, квалификация, применение,

25/05/2020 Другой разновидностью кварцевого песка, является песок формовочный В нем присутствует большое количество глиняных вкраплений и за счет этого, песок имеет белый цвет Более 95% кремнезема, имеет стеклянный песок

Кварцевое стекло: свойства, применение, производство

Применение кварцевого стекла Область применения кварцевого стекла настолько широка, что, кажется, нет отрасли, в которой бы оно не использовалось Все лабораторное оборудование для исследований изготовлено из сил�

Какой абразив нужно использовать для пескоструя:

Применение любого песка ведет к разрушению отдельных элементов абразивной смеси Грубо говоря, образуется крайне мелкая пыль Она попадает в органы дыхания и вызывает силикоз, нарушает работу самого разного

Зачем нужен кварцевый песок – применение, отличия,

Кварцевый песок — применение и разновидности

Температура плавления песка кварцевого –

Применение кварцевого песка Материал применяется в очень многих отраслях Сюда относится строительство, промышленность, фармацевтика и даже пищевая отрасль Помимо этого, его применение

Кварцевый песок для пескоструя в мешках, абразивный

Применение кварцевого песка для пескоструйных работ В настоящее время применение кварцевого песка для пескоструйных работ в качестве абразивного материала запрещено в связи с небезопасностью использования

Кварц и кварцевый песок кремнезём Применение

Неописуемо велико и разнообразно применение кварцевого песка Кварцевый песок входит в состав важнейших строительных материалов: кирпича, цемента, асфальта, бетона Кварцевым песком уплотняется полотно шоссейных и

Кварцевый песок: его виды, добыча, обработка и

Персональный сайт Кварцевый песок сухой

Еще одним крупным поставщиком кварцевого песка в нашем регионе является Сертоловский ЦБИ,входящий в состав корпорации «Гепард»В 2013 году

Кварцит, свойства, виды и применение

28/09/2020 В природе кварцит образуется от чистого кварцевого песчаника (конечного продукта эволюции песка) и может встречаться в белом и сером цветах, а так же (изза влияния различных химических элементов) с оттенками

Роль флюсов в металлургии: применение и виды,

Флюс в металлургии это применение особого вещества, которое выполняет защитную функцию, что позволяет получать качественный конечный продукт Флюс способствует переводу обычной породы в шлаки, являющимися

Какой абразив нужно использовать для пескоструя:

2.

1. Огнеупорная основа | Материаловед

В качестве огнеупорной основы наибольшее распространение получили кварцевые пески. По происхождению они относятся к осадочным горным породам, которые получаются в результате разрушения изверженных или первичных горных пород (гранита, диабаза, базальта и др.). Важнейшей их характеристикой является время отложения и кратность переноса. Наиболее округлые и равные по величине зерна имеют пески, которые в течение длительного времени подвергались многократным переносам и повторным отложениям. Основой кварцевых песков является кремзем или диоксид кремния SiО₂. Минерал кварц имеет плотность 2,65 г/см³, твердость 7 (по шкале Mooca), температуру плавления 1713 °С.

При заливке металла в форму зерна кварцевого песка нагреваются до различной температуры и претерпевают объемные изменения. В результате зерна частично растрескиваются и разрушаются.

Плавленый кварц (кварцевое стекло) является аморфным материалом. При нагревании он не претерпевает аллотропических превращений, а в интервале от 20 до 1000 °С имеет очень низкий коэффициент линейного расширения. После размола его применяют для изготовления керамических форм, чтобы предупредить их растрескивание, например при литье по выплавляемым моделям.

Формовочный песок состоит из зерновой части и глинистой составляющей. В соответствии с ГОСТ 2138—91 к зерновой части относятся зерна размером более 22 мкм, к глинистой составляющей – менее 22 мкм.

В формовочных песках помимо кварца присутствуют и другие минералы: полевые шпаты, слюды, гидраты оксидов железа и т. д. К числу основных требований, предъявляемых к литейной форме, особенно к формам для крупных стальных отливок, относятся высокая газопроницаемость и минимальное химическое взаимодействие с жидким металлом. Эти требования соблюдаются, если огнеупорная основа (кварцевый песок) содержит минимальное количество пылевидной фракции и минеральных примесей, которые при взаимодействии с расплавом могут образовывать легкоплавкие соединения. В целях повышения качества формовочных песков их обогащают путем водной обработки, потоки воды удаляют пылевидную фракцию, инородные оксиды. Классифицируются формовочные пески по составу в соответствии с ГОСТ 1238—91. Наиболее качественными являются обогащенные пески.

Металлургический магнезит МgО имеет плотность 3 г/см³. Температура плавления 2800 °С. Твердость 5,56 по шкале Мооса. Металлургический магнезит получают путем обжига природного магнезита МnСОз при температуре 15001600 °С. Его применяют для изготовления крупных отливок из титановых сплавов преимущественно при стационарной заливке.

Безводный оксид алюминия существует в нескольких модификациях. В природе встречается только α-фаза в виде корунда, сапфира, рубина. Плотность корунда составляет от 3,98÷4,01 г/см³ в зависимости от наличия примесей. Температура плавления α-корунда 2050 °С. Твердость 9 по шкале Мооса. Электрокорунд широко применяют при литье титановых сплавов по выплавляемым моделям.

Технический диоксид циркония содержит не менее 97,5 % ZrО₂. Его плотность равна 5,7 г/см³. Температура плавления 2700°С. Твердость 6,5 по шкале Мооса. Диоксид циркония применяют для изготовления отливок из титановых сплавов по выплавляемым моделям.

Хромомагнезит состоит из МgО (42 %) и Сг2Оз (15 %). Он имеет плотность 3,9 г/см³ и огнеупорность 2000 °С. Его часто применяют при изготовлении противопригарных паст и красок при производстве массивных отливок из легированных сталей.

Хромит (хромистый железняк) FeO•Сr₂Оз имеет плотность 4,0 г/см³. Температура плавления 2180 °С. Твердость по шкале Мооса 5,5. Хромит используют в качестве наполнителя облицовочных смесей, а также паст и красок при изготовлении крупных стальных отливок.

Циркон (силикат циркония) состоит из ZrO₂ (63%) и SiO₂ (32 %). Это природный минерал плотностью 4,6 г/см³. Температура плавления 2600 °С. Твердость по шкале Мооса 7,5. Циркон используют в качестве наполнителя облицовочных смесей и противопригарных красок при изготовлении отливок из стали и чугуна.

Дистен-силлиманит состоит из природных алюмосиликатных материалов Аl₂Оз (57 %) и SiО₂ (39 %). Плотность 3,5 г/см³. Огнеупорность 1830 °С. Его применяют главным образом при литье по выплавляемым моделям, а также в качестве наполнителя облицовочных смесей и противопригарных красок при изготовлении особо сложных стальных отливок при литье в песчаные формы.

Графит является одним из наиболее термостойких материалов. Его прочностные свойства увеличиваются при повышении температуры. Плотность 2,26 г/см³. Искусственный графит изготавливают из продуктов нефтяной и каменноугольной промышленности. Теплопроводность графитных форм соизмерима с теплопроводностью металлов, она значительно выше теплопроводности оксидных огнеупорных материалов. Коэффициент температуропроводности графита 0,172 м²/с, сухой песчано-глинистой формы 0,0006 м²/с. Графит применяют при изготовлении отливок из титана.

Технология изготовления стекла — главные аспекты

Стекло — это настоящая загадка. Оно изготавливается из непрозрачного песка, но при этом полностью прозрачно. И, возможно самое удивительное из всего, это тот факт, что мы привыкли считать стекло твердым материалом, но по сути это охлажденная жидкость. Куда бы мы ни повернули голову, мы увидим стеклянные предметы и элементы: стеклянные окна, зеркала, раздвижные межкомнатные перегородки, стеклянные лампочки. Стекло является одним из старейших и самых универсальных материалов в мире.

Что такое стекло?

Поверите Вы или нет, но стекло изготовлено из жидкого стекла. Вы можете получить стекло, нагревая обычный песок (в составе которого присутствует диоксид кремния) пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вряд ли Вы увидите процесс плавки на обычном пляже, ведь температура плавления песка равна 1700 С.

Когда песок остывает, он не возвращается в привычный для нас, зернистый желтый материал. Он претерпевает полную трансформацию и приобретает совершенно другую внутреннюю структуру. Он становится своего рода замороженной жидкостью или, тем что называют ученые, аморфным веществом.

Стекло является очень популярным веществом в наших домах. Это связано с множеством полезных свойств, которым обладает материал. Помимо прозрачности, стекло имеет невысокую цену, легко формируется в расплавленном виде, устойчиво к нагреву, химически инертно (отсутствует реакции между стеклом и содержимым емкости), может быть переработано множество раз.

Как изготавливается стекло?

Когда американские ученые протестировали прототип атомной бомбы в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратил песок непосредственную зону удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все они нуждаются в огромном количестве тепла.

На промышленном стеклянном заводе песок смешивается с отработанным стеклом (из сборочных коллекций), содовой золой (карбонат натрия) и известняком (карбонат кальция) и нагревается в печи. Сода уменьшает температуру плавления песка, что помогает экономить энергию во время производства, но у нее есть один недостаток: она производит стекло, которое растворяется в воде! Известняк добавляется, чтобы остановить этот процесс. Конечный продукт называется натриево-кальциево-кварцевым стеклом. Это обычный стакан, который мы можем видеть у себя на кухне.

После того, как песок расплавлен, его либо выливают в формы, чтобы сделать бутылки, стаканы и другие контейнеры, или отправляют «плавать» (выливают поверх большой ванны из расплавленного металлического олова), чтобы сделать совершенно плоские листы стекла для окон. Стеклянные емкости необычной формы по-прежнему производятся путем «продувки». «Горб» (кусок) расплавленного стекла обернут вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается через открытый конец трубы, заставляя стекло надуваться как воздушный шар. С умелым дутьем и поворотом могут быть сделаны любые удивительные формы.

В зависимости от типа стекла, изготовители могут менять стеклянный состав. Обычно для изменения внешнего вида или свойств готового стекла добавляются различные химикаты. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавляют к расплавленному песку для получения зеленого тонированного стекла. Дубостойкое боросиликатное стекло производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает тонкое кристаллическое стекло, которое легко режется; высокоценный вырезанный свинцовый кристалл сверкает цветом, поскольку он преломляет (изгибает) проходящий через него свет.

Пуленепробиваемое стекло изготавливается из сэндвича или ламината из нескольких слоев стекла и пластика, соединенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобиля, производится путем быстрого охлаждения расплавленного стекла, чтобы сделать его намного прочнее. Окрашенное стекло производится добавлением металлических соединений к стеклу, когда оно расплавлено; разные металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.

Для чего мы используем стекло?

С блеска стекла, мы начинаем наш день: взгляд на часы после звонка будильника, улыбка своему отражению в зеркале, запотевшее стекло в душе, стеклянный стакан с соком, стеклокерамическая поверхность для приготовления завтрака.

Проверяя свою электронную почту за завтраком (плохая привычка), скоростное интернет соединение поставляется к нам в дом через оптические волокна, так же, как солнечный свет течет через теплоотражающие окна, которые держат вас в прохладе. Вы читаете текст через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленное стекло вашего смартфона, заряженное

солнечной энергией от фотогальванических панелей на крыше.
Если это современное здание, Ваш офис или школа могут быть мини-стеклянным собором; мы считаем стекло хрупким, но при том изготавливаем из него стены, полы, крыши и лестницы; магазины показывают свои изделия через огромные, ламинированные панели, отполированные до совершенства.

Для изготовления стеклянных конструкций пласты необходимо разрезать. Профессиональная резка стекла Киев может быть прямой или фигурной. Компания «Скломакс» может предложить вам оба варианта порезки, а также различные варианты обработки стекла и зеркала – полировка, закалка, пескоструйная обработка. Мы производим раздвижные межкомнатные перегородки, мебель из стекла, двери для шкафов-купе.

И это всего лишь крошечный список того, где применяется стекло. Ясный, чистый, привлекательный, нереактивный, дешевый, прочный и эффективный. Чего еще можно хотеть? Стекло — один из тех магических материалов, которые мы считаем само собой разумеющимся; везде и нигде — «невидимо прозрачно», поэтому мы даже не замечаем, что оно есть!

Кварцевое стекло: научный секретный ингредиент

Кварцевое стекло — секретный ингредиент многих научных экспериментов. Он выдерживает тепло и холод, не растрескиваясь, остается инертным по отношению к большинству химикатов и не взаимодействует со светом, что делает его совершенно прозрачным. Он не меняет формы и остается твердым в холодном состоянии, но становится гибким в горячем состоянии.

«Плавленый кварц подразумевает кристаллы, но это неправильное название, — говорит Томас МакНалти, материаловед из GE Global Research и эксперт по кварцу. «Несмотря на то, что у него есть отличные свойства, такие как кристаллическое твердое вещество, материал на самом деле аморфный».

МакНалти говорит, что производители производят плавленый кварц путем нагрева ультрачистого кварцевого песка до температур, превышающих 3600 градусов по Фаренгейту, что выше точки плавления стали. «Кремнезем выглядит как яркий белый пляжный песок», — говорит Макналти. «В мире всего несколько мест, где его можно получить, в том числе здесь, в США, в Северной Каролине».

Из-за высокой температуры плавления материала рабочие используют печи из вольфрама и графита.Полученная масса плавленого кварца содержит аморфные цепочки молекул чистого кремнезема, которые придают материалу его ценные свойства. Как и верная пара, «кремний и кислород действительно любят быть связаны друг с другом», — говорит МакНалти. «Поскольку они настолько прочно связаны, они имеют низкую реакционную способность с большинством других элементов.

МакНалти говорит, что аморфная структура также позволяет материалу сохранять форму даже при тепловых ударах. Так называемый «коэффициент теплового расширения» плавленого кварца в 100 раз меньше, чем у большинства металлов.«Можно держать один конец холодным, а другой — горячим, и он не треснет», — говорит Макналти.

Стекольные рабочие сначала формуют материал в трубы и другие основные формы и отправляют их в лаборатории для дальнейшей обработки. В лабораториях GE Global Research в северной части штата Нью-Йорк работают два штатных сотрудника, которые формируют из трубок реакторы для химиков, муфельные трубы для печей для чистых помещений, химические стаканы и другую лабораторную посуду, предназначенную для конкретных экспериментов.

У этого чудесного материала действительно есть ахиллесова пята.«Каждый раз, когда вы надрезаете его поверхность, он довольно быстро теряет свои механические свойства», — говорит МакНалти. «Это технический, а не конструкционный материал. Нам нужно много-много трубок ».

Вот тут-то и появляется Билл Джонс (вверху). Он занимается изготовлением стеклянной посуды на заказ в GE в течение 33 лет. Джонс закрепляет кварцевые трубки внутри графитовых патронов на специальном токарном станке по стеклу, нагревает их полукругом газовыми горелками до 3000 градусов по Фаренгейту, при этом материалы становятся вязкими, как карамель, и придает им желаемую форму с помощью графитовых лопастей.«Для этого нет школы», — говорит Макналти. «Вы узнаете это в магазине. Это немного искусства ».

Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с GE Reports.

Кремнеземный песок — обзор

Сопротивление 3: Форма

Скорость замерзания отливок, изготовленных в формах из кварцевого песка, обычно контролируется скоростью, с которой тепло может поглощаться формой. Фактически, по сравнению со многими другими процессами литья, песчаная форма действует как отличный изолятор, поддерживая горячую отливку.Однако, конечно, керамические паковочные массы и гипсовые формы обладают еще большей изоляцией, предотвращая преждевременное охлаждение металла и способствуя текучести, что дает прекрасную способность заполнять тонкие срезы, которыми славятся эти процессы литья. Жаль, что чрезвычайно медленное охлаждение обычно приводит к ухудшению механических свойств, но это в некоторой степени проблема, вызванная самим собой. Если бы в металле не было биопленок, предполагается, что более низкие скорости замерзания не окажут заметного влияния на механические свойства (см. Главу 9.4).

Рассмотрим еще раз простейший случай однонаправленных условий, и металл разлили при его температуре плавления T _m против бесконечной формы, первоначально при температуре T ₀, но поверхность которого внезапно нагревается до температуры T _m при t = 0, и который имеет коэффициент температуропроводности α _m, теперь мы имеем:

(5,9) ∂T∂t = αm∂2T∂x2

Flemings окончательное решение:

(5.10) S = 2π (Tm − T0ρsH︸metal) KmρmCm︸mouldt

Это соотношение наиболее точно для высокопроводящих цветных металлов, алюминия, магния и меди. Это хуже для чугуна и стали, особенно для тех ферросплавов, которые затвердевают до аустенитной (гранецентрированной кубической) структуры, которая имеет особенно плохую проводимость. Отношение количественно оценивает ряд интересных результатов, как обсуждается ниже.

Обратите внимание, что при высокой температуре тепло теряется быстрее, поэтому отливка из стали должна затвердевать быстрее, чем аналогичная отливка из серого чугуна.Этот, возможно, неожиданный вывод подтверждается экспериментально, как показано на рис. 5.8.

Рисунок 5.8. Время застывания пластинчатых отливок в различных сплавах и формах.

Низкая теплота плавления металла, H , аналогичным образом способствует быстрому замерзанию, поскольку необходимо отводить меньше тепла. Таким образом, отливки из магния замерзают быстрее, чем аналогичные отливки из алюминия, несмотря на схожие точки замерзания (Таблица 5.1).

Таблица 5.1. Константы формы и металла

Материал

Точка плавления (м.p.) (° C)

Скрытая теплота плавления (Дж / г)

Сжатие жидкость – твердое тело (%)

Удельная теплоемкость (Дж / кг · К)

Плотность (кг / м ³)

Термическая Электропроводность (Дж / м · К · с)

Твердый

Жидкий

Твердый

Жидкий

Твердый

Жидкий

20 ° C

т.п.

20 ° C

т.пл.

т.п.

20 ° C

м.п.

т.п.

327

3,22

3,20

130

(138)

152

11,680

11,020,6134 9013,4 9013,4

420

111

4,08

394

(443)

481

7140

(6843)

9013 9013

мг

650

362

4,2

4,21

1038

(1300)

1360

1740

(1657)

1590

660

388

7,14

6,92

917

(1200)

1080

2700

(25133 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013

9013

1084

205

5.30

4,78

386

(480)

495

8960

8382

8000

397

(235)

166

3,56

456

(1130)

795

7870

7265

7015

(14)?

—

Графит

—

1515

—

2200

—

1130

—

1500

—

0.0061

—

Муллит

—

750

—

1600

—

Гипс

—

840

—

1100

—

0,0035 —

— Brandes (1991), Flemings (1974)

Продукт K _m ρ _m C _m — полезный параметр для оценки скорости, с которой различные формовочные материалы может поглощать тепло.Читатель должен знать, что некоторые авторитетные источники назвали этот параметр температуропроводностью, и этому определению следовали в CASTINGS (Campbell, 1991). Однако первоначально определение коэффициента теплопроводности b было ( K _m ρ _m C _m) ^1/2, как описано, например, Ruddle ( 1950). В последующие годы квадратный корень, похоже, был упущен из виду по ошибке.Поэтому определение Раддла принято и здесь следует. Однако, конечно, и b , и b ² являются полезными количественными показателями. То, что мы их называем, — это просто вопрос определения. (Я благодарен Джону Берри из Государственного университета Миссисипи за указание на этот факт. Помимо профессора Берри, единицы b даже более любопытны, чем единицы прочности; см. Таблицу 5.2.)

Таблица 5.2. . Тепловые свойства пресс-форм и охлаждающих материалов при температуре примерно 20 ° C

Материал	Теплопроводность ( KρC ) ^1/2 (Джм ⁻² K ⁻¹ с ^−1/2 )	Температуропроводность K / ρC (м ² с ⁻¹)	Теплоемкость на единицу объема ρC (JK ⁻¹ м ⁻³)
Песок кремнеземный	3.21 × 10 ³	3,60 × 10 ⁻⁹	1,70 × 10 ⁶
Инвестиции	2,12 × 10 ³	3,17 × 10 ⁻⁹	1,20 × 10 ⁶
Гипс	1,8 × 10 ³	3,79 × 10 ⁻⁹	0,92 × 10 ⁶
Магний	16,7 × 10 ³,8	10 ⁻⁶	1.81 × 10 ⁶
Алюминий	24,3 × 10 ³	96,1 × 10 ⁻⁶	2,48 × 10 ⁶
Медь	37,0 × 10 ³	114,8 × 10 ⁻⁶	3,60 × 10 ⁶
Железо (чистое Fe)	16,2 × 10 ³	20,3 × 10 ⁻⁶	3,94 × 10 ⁶
Графит	22.1 × 10 ³	44,1 × 10 ⁻⁶	3,33 × 10 ⁶

Для простых форм, если предположить, что мы можем заменить S на V _s / A , где V _s — это объем, затвердевший в данный момент времени t , а A — это площадь поверхности раздела металл-форма (т.е. зона охлаждения отливки), тогда, когда t = t _f где t _f — общее время замораживания отливки объемом V имеем:

(5.11) VA = 2π (Tm − T0ρsH) KmρmCmtf

и так:

(5,12) tf = B (V / A) 2

, где B — постоянная для данного металла и состояния пресс-формы. Отношение ( В / ) — полезный параметр, обычно известный как модуль упругости м; , таким образом, уравнение (5.12) показывает, что параметр m ² является важным фактором, который контролирует время затвердевания отливки. Приблизительные значения м для отливок простой формы, как показано в Таблице 5.3 полезно запомнить.

Таблица 5.3. Модули некоторых общих форм

Форма		Модуль упругости
Форма		Охлажденная зона 100%		Основание без охлаждения
Сфера		D6	0,1673 —	0,1673 —	—
Куб		D6	0.167D	D5	0.200D
Цилиндр	H / D			4	9000	D6	0,167D	D5	0.200D
	1,5	3D16	0,188D	3D14	0,214D
	2,0 D
	2,0	0,222D
Бесконечный цилиндр	∞	D4	0,250D	—	—
Бесконечная пластина		D2	0.500D	—	—

Уравнение (5.12) — это знаменитое правило Чворинова. Убедительно доказывалась его точность. Сам Чворинов в своей статье, опубликованной в 1940 году, показал, что он применяется для стальных отливок весом от 12 до 65 000 кг, изготовленных в формах из зеленого песка. Этот превосходный результат представлен на рис. 5.9. Результаты экспериментов для других сплавов показаны на рисунке 5.8.

Рисунок 5.9. Зависимость времени застывания стальных отливок в формах и формах от модуля (Чворинов, 1940).

Правило Чворинова — одно из самых полезных пособий для ученика. Это мощный общий метод решения проблемы подачи отливок для обеспечения их прочности.

Однако предыдущий вывод правила Чворинова открыт для критики, поскольку он использует одномерную теорию, но затем применяет ее к трехмерным отливкам. Фактически, быстро становится понятно, что поток тепла в вогнутую стенку формы будет расходящимся, и поэтому он будет способен отводить тепло быстрее, чем в одномерном случае.Мы можем описать это точно (без предположения об одномерном тепловом потоке), еще раз следуя Флемингсу:

(5.13) ∂T∂t = αm (∂2T∂r2 + n∂Tr∂r)

где n = 0 для плоскости, 1 для цилиндра и 2 для сферы. Радиус отливки r . Решение этого уравнения:

(5.14) VA = (Tm − T0ρsH) (2πKmρmCmtf + nKmtf2r)

Влияние дивергенции теплового потока предсказывает, что для данного значения отношения V / A (т. Е. с заданным модулем м ) быстрее всего замерзнет сфера, затем цилиндр и последним пластина.Катерина Трбизан (2001) представила полезное исследование, подтверждающее эти относительные скорости замораживания для этих трех форм. Для алюминия в песчаных формах уравнение (5.14) показывает, что эти различия близки к 20%. Это одна из причин использования коэффициента безопасности 1,2, рекомендованного при применении правила кормления Чворинова, поскольку правила кормления негласно предполагают, что все формы с одинаковым модулем упругости замерзают одновременно.

Простая связь Хворинова между модулем упругости и временем застывания может быть очень сложной.Одним из великих сторонников этого подхода был Влодавер (1966), выпустивший знаменитую книгу, посвященную исследованию проблемы стальных отливок. С тех пор это справочник по отрасли стального литья.

Эта тема была продвинута дальше благодаря работе Тирьякиоглу в 1997 году (что интересно, используя прекрасную докторскую работу его покойного отца в Университете Бирмингема, Великобритания, в 1964 году), которая показала вторичные, но важные эффекты формы, объема и перегрева на время застывания отливки.

Важен последний аспект, связанный с дивергенцией теплового потока. Для плоского фронта замерзания скорость увеличения толщины затвердевшего металла является параболической, постепенно замедляясь с увеличением толщины, как описано уравнениями, такими как 5.3 и 5.4, относящимися к одномерному тепловому потоку. Однако для более компактных форм, таких как цилиндры, сферы, кубы и т. Д., Тепловой поток от отливки является трехмерным. Таким образом, первоначально для таких форм, когда затвердевший слой относительно тонкий, твердое тело утолщается параболически.Однако на более поздней стадии замораживания, когда в центре отливки остается немного жидкости, отвод тепла во всех трех направлениях значительно увеличивает скорость замораживания. Сантос и Гарсия (1998) показывают, что эффект, точно предсказанный теоретически Адамсом в 1956 году, носит общий характер. В то время как при отливке плиты скорость фронта постепенно уменьшается с расстоянием в соответствии с хорошо известным параболическим законом, для цилиндров и сфер скорость роста одинакова, пока фронт не достигнет примерно 40% радиуса.С этого момента передняя часть быстро ускоряется (рисунок 5.10).

Рисунок 5.10. Ускорение фронта замерзания в компактных отливках в результате трехмерного отвода тепла (сферические и цилиндрические кривые, рассчитанные по Santos and Garcia, 1998).

Это увеличение скорости замерзания внутри многих отливок объясняет непонятное в остальном наблюдение «обратного охлаждения», наблюдаемого в чугунах. Обычная интуиция заставила бы литейщика ожидать быстрого охлаждения у поверхности отливки, и это в некоторой степени верно для всех отливок.С этого момента передняя часть постепенно замедляется на однородных пластинчатых участках. Но в прутках и цилиндрах по мере того, как остаточная жидкость сжимается в размерах к центру отливки, передняя часть резко ускоряется, в результате чего серый чугун превращается в карбидный белый чугун. Ускоренная скорость была экспериментально продемонстрирована Сантосом и Гарсиа на сплаве Zn-4Al путем измерения увеличивающейся степени измельчения расстояния между ветвями дендритов по направлению к центру цилиндрической отливки.

Интересно, что эффект ускоренного замораживания, похоже, никогда не наблюдался в сплавах Al.Это, по-видимому, является результатом высокой теплопроводности этих сплавов, вызывающей замерзание дендритов по всему поперечному сечению отливки и, таким образом, сглаживая и скрывая ускорение затвердевания по направлению к центру отливки.

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2015-12-03T10: 53: 23-05: 00Microsoft® Word 20102021-10-14T12: 58: 18-07: 002021-10-14T12: 58: 18-07: 00iText 4.2.0 от 1T3XTapplication / pdf

uuid: 7cb00b08-f5bf-4601-b513-7eb4f840310fuuid: d29270db-2792-4ce7-88a8-2f941d61781f конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXn6S + hoEs [iҠH /} ikd4.d-k?} ~ & l ‘! & $ 6E 큮 jy¹9d? «5, & u \ ٽ! Ze | Vi # = dj, 7’StCcϜ% 98

Тайна стекла пустыни Ливии — Stafford Art Glass

Недавно я был на последних нескольких часах моего открытого студийного мероприятия, когда вошла женщина, которая начала рассказывать мне историю о том, как ее отец получил финансирование на изучение присутствия естественной формы стекла в пустыне Ливия в 50-е годы.
Меня зацепило… ну… химия, вот почему. И… конечно же стекло!
Видите ли, встречающееся в природе стекло встречается редко, потому что чаще всего стекло близко к чистому кремнезему просто потому, что песчаные пласты, в которых формируется стекло, состоят почти исключительно из кремнезема.Когда вы делаете стекло такой чистоты, как 90% + кремнезем, требуется очень высокая температура, чтобы кремнезем перешел в стеклообразную фазу. Вот почему мы, люди, добавляем в кремнезем что-то, чтобы удержать его от высоких температур, необходимых для его плавления. Проще говоря, мы используем флюсы для достижения более низкой температуры плавления
Но температуры! О Господи!
Чтобы плавить чистый диоксид кремния, вам нужна температура выше 3100 ° по Фаренгейту. Здесь жарче, чем может достичь даже самый лучший огонь на открытом воздухе на земле.
Не вдаваясь в подробности, обнаруженные типы магм, выходящие из-под земли, имеют диапазоны температур, которые зависят от их минерального содержания. Магма с высоким содержанием кремнезема, как и стекло, найденное в Ливии, имеет высокую среднюю температуру 1472 ° Farenenheit. Это называется магмой Felsic , и ее более низкие температуры связаны с тем, как магма, как мы полагаем, образуется в земле, то есть сначала расплавляется железо, а затем течет вверх через трещины и трещины в земле в то, что, как мы знаем, быть вулканами и вулканическими жерлами.В результате песок, который, как мы думаем, залегает в более высоких слоях, имеет тенденцию к меньшему тепловому эффекту, поэтому его средняя температура ниже, чем у богатой железом магмы, температура которой намного выше.
Сравнение температуры плавления кремнезема и его средней температуры плавления естественными методами дает нам очень широкий температурный разброс. Что дает? Как, черт возьми, могло образоваться это стекло здесь, так близко к поверхности земли, где было найдено так много этого материала?
Во-первых, вы должны знать, что стекло (или кремнезем) не имеет скрытой температуры плавления.Вместо этого у него есть то, что мы называем диапазоном плавления . Это похоже на то, как мед меняет вязкость с густой на жидкую в зависимости от температуры, которая на него влияет. Таким образом, хотя диоксид кремния сам по себе образует идеальный союз со стеклом, которое мы называем кварцевым стеклом (почти чистый диоксид кремния) при 3100 ° F, он начинает переходить в фазу стекла при более низких температурах. При температуре 14-1500 ° F кремнезем похож на стекло, но он также очень похож на песок. Вы бы посмотрели на него и сказали, что это очень грубая форма стекла (очень непохожая на стекло, найденное в Ливии).
Вопрос, который волновал всех, заключался в том, как возникло это стекло ливийской пустыни с самого начала?
Теория комет
Во-первых, существует множество теорий. Одна из теорий заключается в том, что кремнезем в нашей атмосфере нагрелся в результате падения кометы на Землю миллионы лет назад. Согласно теории, именно это вызвало необычайное тепло, необходимое для плавления кремнезема.
Но у этой теории есть проблемы. Тело, падающее на землю, занимает всего несколько минут, чтобы перейти от наших верхних слоев атмосферы к поверхности земли, что может быть недостаточно времени, чтобы нагреть комету и сплавить кварц в стекло, которое было обнаружено на дне пустыни. .Чтобы сделать стекло, как то, что мой отец-посетитель изучал в 50-х годах, вам нужно достаточно времени, чтобы действительно правильно расплавить стекло. Метеор может войти в наши верхние слои атмосферы и упасть на Землю в течение 15 минут (или меньше). Едва ли достаточно времени, чтобы заставить кремнезем готовиться глубоко в комете.
Теория вулкана
Другая теория гласит, что кремнезем был нагрет вулканическим путем. Однако обычно мы видим либо базальтовые стекла, либо очень грубые низкотемпературные стекла, подобные тем, которые я описал ранее.Ливийское стекло отличается от обоих этих видов вулканических стекол.
Итак, в результате исследователи, которые изучали это в течение некоторого времени, посмотрели на регион и предложили новую теорию.
Теория золь-гель
Когда исследователи начали изучать геологию этой области, они обнаружили свидетельства древней вулканической активности. Фактически, в том месте, где находится большая часть стекла, они считали «яблочко», они также нашли соответствующее свидетельство древней вулканической активности точно в том же месте.Обычно вулканической активности недостаточно для плавления кремнезема в стекло того типа, который мы находим в стекле Ливийской пустыни.
Однако существует процесс, при котором диоксид кремния можно нагревать много раз, чтобы создать стекло из диоксида кремния. Исследователи утверждают, что стекло было изготовлено с помощью процесса, называемого золь-гель, который состоит из небольших частиц кремнезема, которые плавятся, а затем медленно образуют стекло, процесс, который может занять много лет многократного нагрева и охлаждения, чтобы сформировать твердое стекло. Одним из примеров золь-геля, с которым вы, возможно, знакомы, являются опалы, которые представляют собой частицы на основе кремнезема вместе с другими минералами, которые многократно нагреваются в вулканических жерлах, которые образуют драгоценные камни с цветами радуги, которые мы так хорошо знаем.Причина, по которой ливийское стекло не похоже на опалы, заключается в том, что условия и вещество слоев кремнезема сильно отличались от тех, что в Австралии, где производят опалы (что является золь-гель процессом).
Эта теория предлагает наиболее вероятную возможность того, как было образовано ливийское стекло. Хотя мы никогда не можем быть полностью уверены, кажется, что в этом единственном месте на Земле много миллионов лет назад были подходящие условия для создания этой уникальной формы стекла.
Я очень благодарен за такой интересный разговор с Робин, которая впервые рассказала мне о работе своего отца, потому что она поставила меня на путь великой тайны, лежащей в песках ливийской пустыни.И, конечно же, поскольку речь идет о стекле, это, естественно, вызвало у меня интерес!
Источник: http://nationalgeographic.org/encyclopedia/magma/

Caveman to Chemist Projects: Glass

// AS // DTD HTML 3.0 asWedit + extensions // EN>

Пещерный человек — химику Проекты: стекло

Когда я был ребенком, мой дядя построил самодельную ракету. Ни Estes, ни Century модель ракеты. Ракета с нуля из тюбиков для бумажных полотенец, загруженных цинк-серное топливо. Настал великий день первого рейса, и мы отправились в путь. могучая ракета к реке Пиз на севере центрального Техаса для запуска.Он положил зажженная сигарета попала в фитиль, и мы как сумасшедшие побежали и спрятались за камнями. Существо свирепо загорелось и пылало, но не сдвинулось ни на дюйм от земли. Когда топливо было израсходовано, оно просто опрокинулось. В каком-то смысле проект провалился. Но это оказалось моим первым знакомством со стекольным производством. Под ракетой представляла собой раскаленную массу расплавленного и расплавленного песка. Когда он остыл, мы подняли его как лист (уродливого) стекла около 2 футов в поперечнике. Не то, что нам было нужно, но аккуратно тем не менее.

В этом классе мы уже видели и использовали форму стекла под названием обсидиан . Это стекло появляется в расплавленном состоянии из действующих вулканов и остывает под землей. в стеклообразное вещество, которое мы использовали для изготовления каменных орудий. Так в чем же разница между кварцем и обсидианом? Оба являются преимущественно кремнеземом (кремний диоксид). Но кварц медленно остывает, превращаясь в твердые прозрачные кристаллы, а обсидиан. быстро остывает в темные, стекловидные, аморфные массы. Чтобы понять эту разницу давайте посмотрим на более знакомый пример.

Когда я был ребенком, мы делали домашнее мороженое из льда и каменной соли. заморозить мороженое. Да, тогда у нас было электричество. Мы сделали это со льдом, потому что это больше удовольствия, так. Если ты не знаешь, о чем я говорю о, вы должны попробовать это когда-нибудь. В любом случае, когда вы добавляете соль в лед, лед тает. Поскольку для плавления льда требуется тепло, а тепло должно исходить откуда-то, смесь становится все холоднее и холоднее. Добавление соли снижает температуру замерзания воды .Если вы добавите немного соли, точка замерзания немного понижается, если добавить много соли — понижается много. В целом это так: температура замерзания раствора ниже. чем у любого из компонентов раствора.

Теперь давайте посмотрим на обратный процесс. Когда соленая вода замерзает, образующийся лед изначально это чистый водный лед . Айсберги, плавающие в соленой воде В океане всегда пресная вода со льдом. Если дать льду медленно образовываться, вода молекулы собираются вместе в кристаллическую структуру, и в этом нет места регулярное расположение соли, чтобы она не попадала в лед при замерзании.С другой стороны, если соленая вода охлаждается быстро, соль замораживается до лед и нормальная кристаллическая структура нарушены.

Есть еще один важный аспект этого процесса замораживания, когда соленая вода медленно остывает. Допустим, мы начнем с соленой воды, которая из-за ее концентрации зависает при -3 C (вместо обычных 0 C). Как вода замерзает, как чистый лед, в растворе меньше воды, поэтому концентрация соли повышается. Как увеличивается концентрация соли, понижается точка замерзания.Больше льда замерзает при этой более низкой температуре, уменьшая количество жидкой воды, увеличивая соль концентрации и дальнейшего понижения точки замерзания. Итак, пока смесь начал замерзать при -3 C, точка замерзания снижается по мере замерзания раствора. Это общее свойство растворов: чистых веществ замерзают за один раз. четко определяемая температура, точка замерзания точка ; Растворы замерзают в диапазоне температур.

Рассмотрим еще один пример из мороженого.Если вы начнете с мороженого замороженное твердое тело, как оно тает? По мере нагревания становится все мягче и мягче пока, наконец, он не станет жидким. Но нет места, где можно было бы сказать сейчас мороженое растаяло. Он становится все мягче и мягче. Сравните это с сам лед. Он начинается очень твердо. Но по мере таяния не становится мягче и мягче: оно либо твердое, либо жидкое, между ними нет серой зоны. Этот — еще одно общее свойство чистых кристаллических веществ и аморфных смесей.В кристаллическом веществе все молекулы заперты в кристаллическую решетку. Когда они покидают решетку, они сразу становятся жидкими. Но в аморфном вещество, с которым они изначально не входят в кристаллическую решетку. Как аморфный вещество тает, молекулы становятся все более подвижными. Они не «внезапно» вырваться на свободу, как в кристальном корпусе.

Так как же все это применимо к стеклу? Когда образуется кварц, он медленно остывает из магмы. Магма может содержать много чего помимо кремнезема, но в виде кристаллов кварца растут, атомы фиксируются в регулярной кристаллической структуре, исключающей все примеси.В результате получается кристалл, который в твердом состоянии твердеет, плавится при отчетливая температура 1580 C, при которой он «внезапно» становится жидким.

Напротив, когда магма внезапно остывает до обсидиана, все примеси замерзают. Нет регулярной кристаллической решетки, поэтому обсидиан становится все мягче и мягче. как тает. И, как и во всех других решениях, это происходит в широком диапазоне температур. что ниже, чем точка плавления чистого кремнезема.

Когда мы делаем стекло, мы намеренно добавляем примеси в кремнезем, чтобы снизить его температура плавления.Вещество, которое выполняет это, называется флюсом . Мы также можем добавить в глазурь другие минералы для придания цвета или непрозрачности.

Около 5000 г. до н.э. египтяне обнаружили, что добавление кальцинированной соды к глине выпускается керамика с глянцевой поверхностью. Добавление минералов, таких как малахит а азурит придал этой глазури насыщенный синий цвет. К сожалению, эти Щелочные глазури довольно мягкие и имеют тенденцию к некоторой растворимости в воде. Такое сочетание свойств ограничивает полезность этих глазурей.

Большой прогресс был достигнут с осознанием того, что галенит , или сульфид свинца (PbS) производила более прочную глазурь. Галенит был измельчен и измельчен, смешанный с водой (он очень нерастворим) до образования пасты, которая затем была нарисовал на поверхности керамики. При выстреле галенит разлагается до , глет, , или оксид свинца (PbO). Литардж — отличный флюс и свинец Глазурь была доминирующим семейством глазурей вплоть до наших дней.

Хотя этилированные глазури долговечны и красивы, у них есть недостаток: соединения свинца в глазури могут вымываться из глазури в еду и питье, особенно кислые продукты, например, содержащие уксус, помидоры или фрукты.Растворимые соединения свинца очень токсичны, т. Е. Если вы их съедите, то заболеете. Сейчас. Нерастворимые соединения свинца хронически токсичны, т.е. вы не заболеете. сегодня или завтра, но свинец может накапливаться в течение всей жизни и вызывать у вас тошноту некоторое время спустя после вашего первоначального воздействия. Вероятно, это не было проблемой когда средняя продолжительность жизни составляла 40 лет, но поскольку ожидаемая продолжительность жизни увеличилось, нам посчастливилось увидеть все больше и больше последствий хронического воздействия.

За последние 25 лет мы стали свидетелями роста осведомленности общественности как об острых, так и хроническое отравление свинцом.Хотя краска не предназначена для употребления в пищу, мы видели удаление оксида свинца из краски, потому что маленькие дети может съесть кусочки краски. Хотя этилированные глазури все еще разрешены глазури для керамики, предназначенные для контакта с пищевыми продуктами, должны соответствовать стандартам, которые свести к минимуму возможность вымывания свинца из глазури в пищу.

В таких условиях все более популярными становятся различные флюсы, не содержащие свинца. Оксид бора (B ₂ O ₂) — отличный низкотемпературный флюс. и тот, который мы будем использовать в этом проекте.

Свинцовые глазури

Таким образом, все глазури основаны на диоксиде кремния с добавлением флюса для уменьшения диапазона температуры, при которых тает глазурь. Свинец был основой большинства популярные флюсы всех времен. Единственная промышленно значимая руда свинца — это галенит , PbS. При нагревании в окислительной атмосфере преобразуется в оксид свинца, или глет :
2 PbS (тв) + 3 O ₂ (г) ——> 2 PbO (тв) + 2 SO ₂ (г)
Литардж широко использовался в керамической глазури на протяжении всей истории.Если глазурь правильно сформулированы, возможно огромное разнообразие температур обжига. Но если заботиться не берется, глазурь может расплавиться не полностью, оставив растворимые соединения свинца на поверхности керамики. При употреблении в пищу эти соединения свинца могут растворяются в кислой пище, что приводит к отравлению свинцом. Что нехорошо.

Безопасность свинцовых глазурей можно повысить путем производства свинцовой фритты . Глет, кремнезем, известь и глина тщательно взвешиваются и перемешиваются. Смесь плавится в высокотемпературной печи до полного расплавления фритты.По сути, мы производим свинцовое стекло. Фритту охлаждают, измельчают и перемешивают. с другими ингредиентами глазури. Поскольку соединения свинца были полностью растворенные в кремнеземе, опасность их попадания в пищу невелика. Следовательно, этилированный хрусталь и глазури, содержащие свинец, приготовленные таким образом безопасны для употребления в пищу. Заметьте, я сказал «небольшая опасность», а не «никакой опасности». Свинец глазури должны соответствовать строгим стандартам, чтобы гарантировать, что уровни свинца ниже обозначенные концентрации. Помните, доза делает яд .Растворимые соединения свинца в высоких концентрациях токсичны. Нерастворимые соединения свинца в низких концентрациях можно считать нетоксичным. Все зависит от сколько свинец (или любое другое токсичное вещество) попадает в организм.

Также стоит отметить, что свинец металл не особо токсичен. Свинец — это ингредиент, который используется в припоях для сантехники. Фактически, символ свинца, Pb, происходит от латинского слова plumbum , от которого происходит слово сантехника.Кто-то может жить со свинцовой пулей, застрявшей в его теле, без страдает от отравления свинцом. Но если бы тот же человек был съест Эта пуля, часть свинца может реагировать с желудочной кислотой, производя свинец соединения, которые являются токсичными.

Глазури боросиликатные

Другой минерал, используемый для понижения температуры плавления кремнезема, — это колеманит , , или борат Герстлея , с формулой (CaO) ₂ (B ₂ O ₃) ₃ (H ₂ O) ₅, где я заключил в скобки части формулы, которую вы должны распознать.Колеманит — один из самых распространенных флюсов в глиняной глазури без свинца. Простую глиняную глазурь можно сделать, смешав колеманит с прокаленным каолинитом. Как вы помните, каолинит — это наша прототипная глина. Чтобы прокалить его, вы просто нагрейте из него bejeesus так же, как мы кальцинировали известняк для производства извести. Как вы помните, при прокаливании каолинита получают кремнезем и муллит. Еще одна эффективная боросиликатная глазурь может быть сделана из колеманита, каолинита и кремнезема. Вот три рецепта:

Глазурь	Конус	Колеманит	Кальцинированный каолинит	Каолинит	Кремнезем	Известняк
Фаянс I	09	89%	0%	7%	0%	4%
Фаянсовая посуда II	06	73%	27%	0%	0%	0%
Фаянс III	06	66%	0%	9%	25%	0%

Красители

Пигменты, используемые для окрашивания ткани, не подходят для окрашивания глазури, как это было бы просто сгореть в печи.Для глазури мы можем использовать различные минералы. добавить цвета. Вот некоторые общие минералы из нашего набора образцов, используемых в глазури:

Эти материалы классифицируются как минералы. (M, однородный) или горные породы (R, неоднородный). Скалы далее классифицируются как магматические (IR), осадочные (SR) или метаморфические (MR).

Стекло почти наверняка было обнаружено как побочный продукт плавки металлов. Вести плавится при относительно низкой температуре, более низкой, чем образуется стекло. Но железо требует высоких температур для плавки.Железные руды, как правило, содержат силикатные минералы. и известняк, включенный в них, и по мере того, как этот материал плавится, расплавленное железо оседает на дно, в то время как «другие вещества» образуют слой расплава наверху. Этот расплавленный слой содержит кремнезем, известняк и все остальное от исходного. руда или добавленный балласт. Когда он остывает, плавильный завод не пытается медленно охладите. В конце концов, для завода это отходы. По мере охлаждения он становится все труднее и труднее, пока, наконец, не образует аморфное стеклообразное тело. материал называется «шлак.»

Этот шлак на заводе является отходом производства. В древности это просто выбросили. Возможно, вы слышали о «куче шлака». Сегодня это измельчено и смешанный с цементом и отлит в «шлакоблоки», которые повсеместно использовались в качестве относительно недорогой стройматериал. Но где-то по ходу дела у кого-то возникла идея что если бы вы могли «подправить» этот шлак, он мог бы быть полезен сам по себе. Для этого мы начнем с относительно чистых ингредиентов, а не с чего-либо еще. оказался в металлической руде.На самом деле, если наша цель — стекло, металл неактуально, просто случайность в истории стекла.

Начнем с кремнезема в виде песка. Если это все, что мы добавили, мы могли бы просто нагрейте его до высоких температур (1580 C), при которых он растает (внезапно, как лед) до жидкой жидкости. Мы могли отлить его в формы любой формы. Если мы остынем постепенно он примет форму формы, как лед. Но такой стакан, «кварцевое стекло» имеет два явных недостатка. Его можно кастовать, но нельзя взорвать, так как в жидком состоянии жидкий.Во-вторых, для его плавления требуются высокие температуры.

Мы могли решить обе проблемы, добавив что-нибудь в кремнезем. Это бы понизьте температуру плавления и в то же время заставьте его размягчиться по мере его плавления. Это «что-то» должно быть бесцветным и растворимым в кремнеземе. А Вещество, понижающее температуру плавления, называется флюсом . У нас есть два таких материалы в нашем арсенале до сих пор, и это те материалы, которые были выбраны исторически для изготовления стекла: известь и кальцинированная сода.

В отличие от химической реакции, в которой фиксируются относительные пропорции реагентов. Согласно сбалансированному химическому уравнению, стекло представляет собой такой же раствор, как соленая вода.Мы можно добавить больше или меньше извести и кальцинированной соды. Нет «правильного» ответа. Типичный пропорция 75% песка, 15% кальцинированной соды, 10% извести и такой «натриево-известковый» стакан начинает размягчаться примерно при 700 ° C, что намного ниже, чем у одного кремнезема. Но нет ничего химически особенные в этих пропорциях. Меньше соды и извести приведет к высокоплавкое стекло. И мы могли бы использовать другие «примеси», кроме соды и извести. В стекле Pyrex используется сода и бура, чтобы снизить температуру размягчения диоксида кремния до примерно 800 C. Также используются магнезия (MgO) и оксид алюминия (Al ₂ O ₃). для специальных очков.И действительно глет (PbO), один из промежуточных звеньев от плавки свинца, составляет 30% «свинцового стекла», которое используется для мелкого стеклянная посуда. Все эти материалы обладают двумя качествами: они белые или прозрачные, и они растворяются в расплавленном кремнеземе.

	Кремнезем	Натронная известь	Pyrex	Свинцовый кристалл
SiO ₂	100%	73%	81%	56%
Na ₂ O	0%	17%	4%	4%
K ₂ O	0%	0%	0%	9%
CaO	0%	5%	8%	0%
MgO	0%	4%	7%	0%
PbO	0%	0%	0%	29%
Температура размягчения	1580 ° C	695 ° C	915 ° C	630 ° C

Тест на глазурь состоит из трех вопросов по любой из следующих тем, обсуждаемых на этой странице.

Узнайте, чем плавление смесей отличается от плавления чистых субстратов.
Знайте значение слова flux .
Знать об использовании щелочей, свинца и бора в качестве флюсов для глазури.
Знать о токсичных свойствах соединений свинца.
Знать об использовании гематита, малахита и азурита для придания цвета глазури.
Знайте, какие ингредиенты входят в состав натронно-известкового стекла (подсказка, подсказка).
Уметь идентифицировать любой из минералов, обсуждаемых на этой странице.
Знайте формулы галенита, глета, известняка, кремнезема, извести, кальцинированной соды и колеманита.
Знайте значение терминов кальцинирование и фритта .

Хотя мы не будем использовать свинцовые глазури, я включаю информацию о токсичности. соединений свинца здесь. Основное беспокойство, связанное с ингредиентами нашей глазури, — это пыль. Пыль вредна для вас, а кремнеземная пыль может быть вредной, если она достаточно мелкая. и если его достаточно вдохнуть. Мы используем небольшие суммы, и это не должно быть проблемой.Вы будете знать, что вдохнули пыль, потому что это заставит вас кашель. Если кашель не проходит, следует вызвать врача.

Информация о химической опасности кратко изложена в Паспорт безопасности материала для каждого соединения. Эти листы часто говорят вам больше, чем вы хотите знать, но на них стоит взглянуть.

Для этого проекта вам понадобится кусок бисквитной (уже обожженной) посуды. Это означает, что вы уже должны были закончить гончарное дело. проект. Из одной глиняной глазури получится около 5 г описано выше.Можно сделать прозрачную глазурь или добавить 2-3% гематита. (оксид железа) или малахит (карбонат меди) для цвета. Добавьте достаточно воды превратить глазурь в тонкую пасту и нанести ею на посуду. Важно: не покрывайте дно кастрюли глазурью, иначе она приклеить к полке печи. Также избегайте остекления нижней части 1/4 дюйма кастрюли, чтобы глазурь не капала на полку. Дайте вашему горшку подсохнуть пару дней, а затем поместите его для стрельбы.

Чтобы сдать этот проект, вам необходимо пройти тест на глазурь.Когда у вас есть, принесите ты проходишь мне викторину вместе с твоей глазированной кастрюлей. Чтобы пройти, он должен иметь водонепроницаемая стеклянная поверхность.

Возвращение

Как сделать стекло | Стекло AAA

Взгляд на стекло

Проще говоря, стекло — это жидкий песок, преобразованный в прозрачное «твердое тело». Химический процесс создания стекла происходит путем нагревания кварцевого песка, также известного как кварцевый песок, до температуры выше 3090 градусов по Фаренгейту, пока он не превратится в прозрачную жидкость.Когда песок переходит в жидкую форму, он охлаждается и претерпевает преобразование, которое не позволяет ему полностью превратиться в твердое тело. Вместо этого охлажденный песок действует как замороженная жидкость в состоянии, известном как аморфное твердое вещество, которое представляет собой смесь твердого вещества и жидкости. В результате получается уже не непрозрачный песок желтого цвета, а прозрачное стекло, которое мы называем стеклом.

Как делается стекло?

Начните с кварцевого песка, кальцинированной соды и известняка

Как указано выше, стекло начинается с так называемого кварцевого и / или кварцевого песка.Первым шагом в создании стекла является смешивание кварцевого песка с кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняком (карбонат кальция). Могут быть добавлены другие дополнения в зависимости от конечного назначения или цвета стекла.

Нагрейте компаунд

После смешивания трех основных ингредиентов (и любых других необходимых) компаунд помещают в термостойкий тигель или держатель. Попав в тигель, его помещают в печь и нагревают до 3090 градусов, необходимых для плавления песка.Как только смесь растает, она считается расплавленным стеклом.

Размешайте расплавленное стекло

Чтобы удалить пузырьки из конечного продукта, расплавленное стекло необходимо перемешать до получения однородной толщины. Другие химические вещества, такие как сульфат натрия, часто добавляют, чтобы помочь в этом процессе.

Формование расплавленного стекла

Следующим шагом в создании прозрачного конечного продукта, известного нам как стекло, является процесс охлаждения.Это можно сделать двумя способами. Для начала поместите расплавленное стекло в форму, чтобы дать ему остыть. Именно так сегодня делают линзы и другие изделия из стекла простой формы. Второй, часто используемый коммерческими производителями, заключается в помещении расплавленного стекла в ванну с расплавленным оловом и придании ему формы с помощью азота под давлением. Этот метод создает флоат-стекло и используется с 50-х годов для создания оконных стекол.

Отжиг

Хотя стекло теоретически можно было изготовить после предыдущего шага, добавлен еще один важный шаг, который помогает стеклу сохранять свою прочность с течением времени.В процессе, называемом отжигом, стекло помещают в печь или печь при температуре от 750 до 1000 градусов по Фаренгейту. Это удаляет все точки напряжения, которые могли образоваться в процессе охлаждения, и готовит стекло к окончательному использованию.

Что такое стекло? | Как делают стекло?

Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.

Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки. Достаточно сложно защитить нас, но оно разбивается невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал … но это также замаскированная странная жидкость! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком.Давайте узнаем об этом больше.

Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов. Это крупный план линзы Френеля с маяка.

Что такое стекло?

На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета.Этот витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.

Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Вы можете сделать стекло путем нагревания обычного песка (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).

Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это как бы сильно вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют аморфным твердым телом. Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.

Стекло — такой популярный материал в наших домах. потому что он обладает множеством действительно полезных свойств. Помимо будучи прозрачным, его изготовить недорого, легко придать форму, когда он расплавленный, достаточно устойчивый к нагреванию в застывшем состоянии, химически инертный (чтобы стеклянная банка не вступала в реакцию с предметами, которые вы в нее кладете), и его можно перерабатывать любое количество раз.

Как делают стекло?

Художественное произведение: Производство стекла упрощено: смешать и нагреть песок и переработанное стекло с карбонатом кальция и карбонат натрия.

Когда американские ученые испытали прототип атомная бомба в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратился в песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все им нужно огромное количество тепла.

На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь.Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт называется натриево-кальциево-силикатным стеклом. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.

Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается.Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).

После того, как песок растоплен, его либо высыпают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, или «плавающие» (выливается в большую ванну с расплавленным металлическим оловом), чтобы получился идеально ровный листы стекла для окон. До сих пор иногда изготавливают необычную стеклянную тару «взорвав» их.Заворачивается «комок» расплавленного стекла. вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается открытый конец трубы, в результате чего стекло взорвалось, как воздушный шар. С умелым выдуванием и точением можно получить самые разные удивительные формы. сделал.

Производители стекла используют несколько иной процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно другие химикаты добавляются для изменения внешнего вида или свойств готовое стекло. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавлен в расплавленный песок, чтобы стекло стало зеленоватым.Боросиликатное стекло, пригодное для использования в духовке (широко продается под товарный знак PYREX®) является производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать; высоко ценится ограненный свинцовый кристалл сверкает цветом, преломляя (изгибая) свет проходя через это. Некоторые специальные виды стекла производятся разный производственный процесс. Пуленепробиваемый Стекло изготовлено из многослойного или ламината, состоящего из нескольких слоев стекла и пластика, склеенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобилей, производится путем охлаждения расплавленного металла. стекло очень быстро, чтобы сделать его намного тверже.Витражное (цветное) стекло изготавливается путем добавления металлических соединений в стекло, пока оно расплавлено; другой металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.

Стекло — твердое тело … или жидкость?

Изображение: Вверху: В правильном кристаллическом твердом теле атомы расположены в аккуратный и предсказуемый способ. Внизу: в аморфном твердом теле, таком как стекло, расположение гораздо более случайное.

Это очень интересный вопрос.

Ответ — и то, и другое — и ни то, ни другое! Существуют самые разные мнения о том, как относиться к таким материалам, как стекло, которые кажутся немного похожими на жидкости в некоторых отношениях и немного похожи на твердые тела в других.

В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.

На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры, и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того, что он зависает. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, аккуратно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!

Аморфные твердые вещества

Вернемся к стеклу.Вглядываться в микроскоп внутри стекла, и вы найдете молекулы, из которых он сделан расположены в неправильном порядке. Вот почему стекло иногда называется аморфным твердым телом (твердое тело без регулярного кристаллическая структура, что-то вроде металла). Вы можете также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывает». озадачивающее утверждение, которое иногда можно встретить в научных книгах. Мы могли бы скажем, стекло немного похоже на жидкость и немного похоже на твердое тело.Имеет внутренняя структура, которая находится где-то между структурой жидкости и твердое тело, с некоторым порядком твердого тела и некоторые из хаотичность жидкости.

Стекло — далеко не единственное твердое аморфное вещество. Можно сделать тип воды, называемый аморфным льдом, который можно описать как между твердым веществом (вода) и жидкостью (лед). Вы делаете это с помощью охлаждающей воды очень быстро. Лед образуется так быстро, что не успевает собраться до его нормальной кристаллической структуры. Итак, что вы получаете, похоже на лед но в некотором роде ведет себя как жидкая вода.Другие вещества могут быть превращены в аморфные твердые тела. Солнечные элементы часто делают из так называемый аморфный кремний.

Фото: солнечная панель из аморфного кремния. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL (Министерство энергетики США / Национальные возобновляемые источники энергии) Энергетическая лаборатория) (фото № 22143).

Рекламные ссылки

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится ультрафиолетовое излучение.Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.

Glass начинает ваш день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурый взгляд в зеркало, песня из душ, когда вы умываетесь теплой водой, стекающей с солнечные панели на крыше.Стаканы упаковывают стол для завтрака, который сам по себе может быть сделанным из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всем формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы использовать стеклокерамическую варочную панель или микроволновая печь с металлической подкладкой окно, чтобы волны оставались внутри. Может быть, ты смотришь теплые круассаны через дверцу духовки из пирекса? (А это стеклянный чайник?)

Когда вы проверяете электронную почту во время завтрака (плохая привычка), скорость передачи данных в Интернете сжимается. в ваш дом через оптические волокна, как потоки солнечного света через отражающие тепло окна, которые сохранят прохладу.Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленные Стекло гориллы вашего смартфона, оба заряжаются солнечной энергией из фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормоча тебе через экран телевизора в углу.

Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если вы едете, по шоссе вы грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах.Может ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).

Фото: Стекло приносит вовнутрь! Это прекрасная часовня странников на ранчо Палос-Вердес, Калифорния, спроектированная Ллойдом Райтом (сыном Фрэнка Ллойда Райта). Фотография из коллекции калифорнийских фотографий Джона Б. Лавлейса в журнале Кэрол М.Американский проект Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Если это современное здание, ваш офис или школа может быть миниатюрным стеклянным собором; мы думайте о стекле как о хрупком и хрупком, но закаливайте его правильно из него можно делать стены, полы, крыши и лестницы; магазины демонстрируют свои изделия через огромные ламинированные панели, отполированные до совершенство.

И это лишь малая часть того, что стекло делает для нас. Есть загружает больше мест, где он прячется, от лампочек в термометры и металлокерамические пломбы в зубах корпусов лодок из стеклопластика, «наждачная бумага», которую мы используем для украшения (часто стеклянная бумага), и даже тензодатчики, которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Прозрачный, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Какие Вы могли бы хотеть большего? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно не воспринимаем как должное; везде и нигде — «невидимо прозрачно», так что мы даже не замечаем, что это есть!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002.
Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Возможно, вы сможете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов Глории Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке.
Стекло работает: как компания Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Джулия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
«Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.

Подкасты

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:

Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
Патент США 1304623: Изделие из натрийалюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г.Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники. Автор Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Медиа-запросы?

Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]