alhimikov.net
главная контакты карта сайта гостевая книга

Оглавление

Лекции
1. Предмет и задачи химической технологии.
2. Закономерности химико- технологических процессов.
3. Производство серной кислоты, аммиака, солевые технологии.
4. Электрохимические производства. Силикатные материалы.
5. Основной и тонкий органический синтез.
6.  Экологические проблемы химических производств.

Практикум
1. Получение никелевого покрытия электролизом.
2. Приготовление легкоплавких стекол.
3. Получение металлов. восстановлением их оксидов.
4. Анализ воды и умягчение ионообменным методом.
5. Электролиз раствора NaCl
6. Получение уксусной кислоты.
7. Сухая перегонка дерева.

Словарь терминов и персоналий

Иллюстративное обеспечение

1. Водоподготовка.
2. Производство серной кислоты.
3. Производство азотной кислоты.
4. Производство аммиака.
5. Минеральные удобрения.
6. Производство чугуна.

Видео-обеспечение
1. Конвертерное производство стали
2. Производство серной кислоты.
3. Химическая промышленность и охрана окружающей среды.


Литература


 


Практикум

Работа 2. Приготовление легкоплавких стекол

              Цель работы. По заданию преподавателя рассчитать химический состав шихты, определить массу шихты и получить окрашенное легкоплавкое стекло. Определить выход стекла в % от теоретически возможного.

Оборудование и материалы:

1.      Шамотный, корундовый или фарфоровый тигель объемом 20 – 30 см3.

2.      Кварцевый песок.

3.      Оксид бора или борная кислота.

4.      Безводные поташ или сода.

5.      Тигельные щипцы.

6.      Тигельная электропечь.

7.      Прокаленные оксиды металлов PbO, CoO или Co3O4, NiO, Cr2O3, MnO2, CuO, Cu2O, SnO2, Fe2O3.

Проведение работы

Для приготовления прозрачных и легкоплавких стекол – борсвинцовосиликатных – можно рекомендовать следующие смеси.

Состав (в %)

Температура плавления

0С)

PbO

B2O3

SiO2

84,5

11,0

4,5

484

86,0

10,6

3,4

486

87,5

11,4

1,1

488

75,0

15,0

10

540

92,7

7,3

565

86,6

13,4

497

93,7

6,3

560

61,4

38,6

768

70,4

29,6

732

88,1

11,9

723

91,8

8,2

714

 

Для того чтобы варка стекла проходила успешно, выбирают те смеси (по указанию преподавателя), температура плавления которых примерно на 50 – 100 0С ниже температуры печи. Предварительно оксиды растирают в ступке и просеивают через сито с мелкими отверстиями так, чтобы размер частичек был не более 0,1 мм. Оксиды с определенной массой, рассчитанное количество угля и соду (или поташ) в 10 %-ном количестве от общей массы шихты взвешивают, растирают и тщательно перемешивают на листе бумаги или в ступке. Полученную шихту можно слегка увлажнить. Затем смесь переносят в предварительно взвешенный тигель и помещают его в печь, постепенно поднимая температуру до необходимых пределов. После чего ведут варку в течение 20-30 мин.

Вследствие вспенивания расплавленная масса может перелиться через край тигля и испортить футеровку печи. Особенно вспенивание наблюдается при использовании борной кислоты. Полученная стекломасса должна быть совершенно однородной. После окончания варки тигель вынимают из печи и стекло выливают на чистую железную пластинку или керамическую плитку. Варка стекла ускоряется при перемешивании стекломассы проволокой. Однако если для этой цели применяется не платиновая проволока, а, например, железная, то стекло немного загрязняется оксидами железа.

Варку 5 – 8 г наиболее легкоплавких стекол можно проводить и в стеклянных пробирках на пламени газовой горелки. 3 – 4 г стекла можно приготовить и на пламени спиртовки. Приготовление стекла на пламени газовой горелки занимает не более 5 мин. Нагрев нужно проводить до полного расплавления стекломассы. Затем ее быстро выливают на керамическую плитку или на чистый железный лист. Если для варки использовать обычные пробирки, то при выливании стекло часто застывает на холодных стенках пробирки. Поэтому нужно брать более низкие пробирки (длиной 4 – 5 см) и перед выливанием стенки пробирки необходимо прогреть. Если варка стекла проводиться на пламени газовой горелки, то для приготовления стекла можно также взять небольшой фарфоровый тигель.

Для варки стекла оксид свинца PbO можно приготовить прокаливанием сурика, карбоната или нитрата свинца при 500 0С в течение 15 – 20 мин. Поташ и сода должны быть подсушены и прокалены при 500 – 600 0С. Хранить эти вещества нужно в плотно закрытых склянках. За неимением оксида бора для варки стекла можно воспользоваться борной кислотой. Поскольку она при нагревании сильно вспенивается, ее лучше перевести предварительно в оксид бора. Для этого борную кислоту прокаливают небольшими порциями (по 2 – 10 г) в платиновой или фарфоровой чашке при ~ 750 0С. Хранить оксид бора нужно в плотно закрытой склянке, так как он гигроскопичен.

Приготовление окрашенного стекла.

На основе вышеперечисленных прозрачных стекол можно приготовить окрашенные стекла. Для этого к приготовленной шихте, дающей прозрачные стекла, нужно добавить оксид, сообщающий стеклу соответствующую окраску.

 

Краситель

Количество оксидов

(в %)

Окраска

FeO

0,2 – 0,3

Сине-зеленая

Fe2O3

0,3 – 0,5

Желто-зеленая

CoO

0,003 – 0,1

Синяя

NiO

0,1 – 0,2

Сине-зеленая

CuO

0,1 – 0,2

Голубая до синей

Cr2O3

0,05 – 0,1

Зеленая

Mn2O3

0,01 – 0,05

Дымчато-красная

Ag (AgNO3)

0,1 – 0,3

Желтая

S

1 – 2

Черная

SnO2

5 – 6

Молочное стекло

 

Интенсивность окраски зависит от количества добавленного оксида. Для равномерного распределения краситель перетирают с шихтой, но его можно добавить и в сплавляемую массу при осторожном покачивании тигля или пробирки. Серу для получения черного прозрачного стекла нужно вводить после сплавления первых порций стекла прямо в жидкое стекло. Если же серу ввести в начале плавки, то она иногда выгорает.

В качестве красителей можно добавлять не только те оксиды, которые указаны в таблице, но также и другие. Вместо CoO, NiO можно брать любые оксиды кобальта и никеля, а также их соли, которые в условиях варки стекла разлагаются и переходят в оксиды с элементом в более низкой степени окисления. Вместо Mn2O3 можно брать MnO2 и перманганат калия. Необходимо учесть, что Mn2O3 в условиях варки легко переходит в MnO, которая окрашивает стекло в желтоватый цвет. Поэтому с целью предупреждения восстановления Mn3+ полезно добавить в шихту 1- – 2 крупинки селитры.

Для варки наиболее пригодны корундовые тигли, так как они не загрязняют стекло и термостойки. Варку стекла можно проводить и в фарфоровых тиглях, но они иногда трескаются. Расплавленное стекло сильно разъедает футеровку печи, а при попадании на спираль быстро выводит ее из строя. Тигель лучше ставить на подставку, сделанную из кирпича. Ее можно сделать из обычной глины, которая после подсушивания и обжига приобретает необходимую механическую прочность.

Оформление результатов работы.

Записать состав шихты для получения легкоплавких стекол и методы их окраски. Описать методику приготовления стекла. Рассчитать выход продукта и расходные коэффициенты сырья.





© УлГПУ, кафедра химии, доцент Пестова Н. Ю., 2013