Деловая игра по химии на тему "Силикатная промышленность"

Деловая игра

Урок «Силикатная промышленность»

(заочная экскурсия на силикатный завод)

   Силикатную промышленность составляют производства различных строительных материалов: цемента и бетона, стекла и керамики.

  Сегодня мы совершим заочную экскурсию на один из силикатных комбинатов и познакомимся там более подробно с производством стекла, керамики и цемента. Мы встретимся с различными специалистами, которые расскажут об этом. А вы запишите уравнения, формулы, названия.

   Встречает нас на комбинате директор, который расскажет о нём.

Силикатная промышленность

 

                  керамика                             стекло                            цемент

Выставка:             молочная бутылка, ампула, лампочка, керамика, подсвечник, флакон из под духов, банка, флакон из под лекарств, кирпичи, ваза хрустальная, керамическая ваза, чашка с блюдцем, керамическая плитка, коллекция «стекло и изделия из стекла».

Опыт:                    согнуть стеклянную трубку.

Учащиеся готовят сообщение заранее:

·        Директор завода

·        Главный технолог производства стекла

·        начальник бутылочного цеха

·        Начальник экспериментального цеха

·        Начальник цементного цеха

·        Начальник цеха керамики.

Остальные пишут отчет об экскурсии по плану:

1.     сырье

2.     химизм

3.     технология

4.     продукция.

                      Директор завода:

Наш силикатный комбинат - современное предприятие, оснащённое высокопроизводительными машинами, сконструированными нашими инженерами и рабочими - изобретателями. На территории завода находится цеха по производству оконного, бутылочного, электролампового, оптического стёкол, цеха по производству керамических изделий, цемента и бетона. Имеется химическая лаборатория, складские помещения, к комбинату подведена железнодорожная ветка. Поскольку наш комбинат находится на берегу реки, то оборудована грузовая пристань.

Стекло получают из чистого кварцевого песка, соды и известняка. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию, до 1500°С. В результате происходит следующие реакции:

Na₂CO₃ + SiO₂ → Na₂SiO₃ + CO₂↑

Карбонат натрия взаимодействует с оксидом кремния и образуется силикат натрия.

CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂↑

Образовавшиеся силикаты натрия и кальция сплавляют с песком, который берут в избытке. Примерный состав стекла можно выразить формулой:

Na₂O ∙ CaO ∙ 6SiO₂

Необходимый нам песок мы получаем из Рязанской области, в зимнее время ж/д транспортом, в летнее время – по реке. Соду с хим. комбината г. Дзержинска, известняк из месторождений Шатковского и Починковского районов.

На местном сырье работает керамический цех.

Все производственные процессы механизированы  и автоматизированы. Имеются контрольно-измерительные приборы, с помощью которых операторы регулируют технологические процессы: расход сырья, температуру, выход продукта реакции.

Продукция нашего комбината – различные виды стёкол, керамика, строительные материалы: цемент и бетон, находят широкое применение в народном хозяйстве.

А сейчас перед вами выступит главный технолог по производству стекла.

Главный технолог:

   Стекло варят в печах. Есть печи большие и малые, круглые и прямые, одни обогреваются газом, другие - электричеством. В печь, которая разогрета до нужной температуры, загружают шихту – смесь соды, песка, извести и других материалов, составляющих стекло. Под действием высокой температуры шихта начинает плавиться. Бассейн печи делится варочные и выработанное отделение. В варочной происходит непосредственно варка стекла. Из выработанной части готовое стекло забирают стеклодувными трубками или машинами.

Современная стекловарочная печь - огромное сооружение, она не меньше 3-х-этажного дома. Весит такая печь больше 2 тысяч тонн, то есть столько же, сколько 20 самых тяжелых тепловозов.

Через мощные горелки врывается под своды печи горючая смесь, сразу же превращаясь в бушующее пламя. Пламя из нескольких горелок, переплетаясь, образует огненный свод, под которым кипит, бурлит расплавленная стекломасса.

«Стекло огнем рождено! Огонь его родитель…»- написал 200 лет назад Ломоносов.

Температура в стекловаренных печах 1500. При такой температуре плавится железо.

Печь сложена не из обычного красного кирпича, а из специального который может выдержать температуру 1700. Современные печи могут работать без остановки 2-3 года, а затем их надо ремонтировать. Инженеры, ученые работают над улучшением конструкции стекловаренных печей.

Начальник бутылочного цеха:

Стекло – самый лучший материал для хранения молочных продуктов, консервированных овощей, компотов, лекарств, парфюмерных изделий, вин и газированных напитков. Поэтому в нашей стране работает много автоматов разных типов, изготавливающих самую разнообразную стеклянную тару.

Самые мощные из них изготавливают за одни сутки столько полулитровых бутылок, что если их поставить в ряд, он растянется на 5 км. Цех по производству бутылок светел и просторен, в зале стоят двадцатитомные  громады автоматов. Людей мало, автоматы работают во всю мощь своих металлургических мускулов: они всасывают горячее стекло, небольшой кусочек, оно заполняет форму.

Затем через стеклодувную трубку вдувается воздух, который входит в комок стекла и раздувает его. На наших заводах используются мощные машины-насосы. Эти машины одинаково легко выдувают и крошечные бутылочки-ампулы в 1.5 миллиметра, и огромные баллоны по 190 литров. Потоки бутылок устремляются по ленте транспортера в другой цех. Управляют этими машинами знающие люди, операторы, имеющие среднее или специальное образование.

   Такие же автоматы изготавливают из стеклянной лампочки. Впервые они зажглись в России в 1873г. В Петербурге. Теперь  же они горят везде, в каждом доме. Машина для механического выдувания за секунду изготавливает их в количестве 12 штук, заменяя почти 200 стеклодувов. Электрические лампочки изготавливают для различных целей - для медицинских оптических приборов, для автоклавов, для освещения помещений.

Начальник экспериментально цеха

Наш комбинат первым освоил массовое производство стеклопрофилита на станках непрерывной прокатки. СТЕКЛОПРОФИЛИТ - новый строительный материал из стекла, он прочен, не разбивается от удара. Хорошо пропускает свет, тепло- и звуко- изолятор, выдерживает нагрузку до 150 кг/мм² . Стеклопрофилит применяется в строительстве, например, наш Дворец спорта сделан из него.

Наш цех занимается получением стеклянных нитей. Стеклянная нить в 30-40 раз тоньше волоса. Удивительно то, что эти тончайшие ниточки очень прочны. Если из них сплести шнурок толщиной с волос, то, подвесив на него тяжелую гирю, мы увидим, что он не оборвется. А стеклянная “веревка” толщиной с палец выдерживает тяжесть самой большой грузовой машины вместе с грузом. Из стеклянных нитей можно получить стеклянную вату. Такая вата очень хорошо хранит тепло, поэтому ею можно прикрывать трубы, по которым идет горячий пар. Эта вата также сберегает и холод, поэтому ею пользуются в вагонах-холодильниках, судах-рефрежераторах.

Стекловата не проводит звук, её можно использовать для прокладки стен в домах, тогда жильцы совершенно не будут слышать друг друга.

Если эти нити наклеить на длинные листы бумаги, то получим обои.

Стеклянные обои очень красивы. Их можно мыть водой. Уже немало комнат оклеено такими обоями.

 Из стеклянных нитей можно делать ткани. Они будут крепче шелка и теплее шерсти. Стеклянные костюмы нужны пожарным, ведь они не боятся ни огня, ни воды.

Вот сколько замечательных свойств таится в тоненькой стеклянной ниточке.

Начальник цеха керамики:

Основным сырьем  для производства керамических изделий является глина. Изготовление этих изделий основано на свойстве глины, при смешивании ее с небольшим количеством воды, образовывать пластичную массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхания и закрепляется посредством обжима при высокой t⁰.  Из белой  глины изготавливают фаянсовые и фарфоровые изделия.

Обычно фарфор состоит из 25% кварца, 25% полевого шпата и  50% коалина. Для придания фарфору водонепроницаемости их после обжима покрывают глазурью, а затем вторично обжигают.

Глазурь – это бесцветное прозрачное стекло, в состав которого входят полевой шпат, мрамор, кварц, коалин. Глазури могут быть окрашены в различные цвета оксидами металлов.

Для строительства зданий необходимы керамические кирпичи – красный или белый. Красный кирпич – ценный строительный материал, вырабатывается из природного сырья – глин, которые покрывают склоны долин и рек Ветлуги, Волги, Оки. В нашей области 63 месторождения кирпичного сырья, а все заводы области производят до 100 млн. шт. в год.

Производство красного кирпича было развито в нашей области с давних времен. Нижегородский кремль ремонтировали в 1620 г кирпичом из Балахны. Ручное производство было очень трудоёмким: глину добывали, укладывали в узкие гряды, поливали водой, смешивали с песком и формировали в деревянных рамках, сушили, обжигали в длинных земляных сараях. Сейчас уже все операции выполняют машины, человек только управляет этим процессом.

Из строительного песка вырабатывается силикатный белый кирпич, которого производится до 740 млн. шт. в год.

Начальник цементного цеха:

Цемент называют хлебом строительства, без него не обойтись при строительстве любого здания. Цемент представляет собой смесь силикатов Ca ,алюмината Ca и феррита Ca .При смешивании цемента с водой пастообразная масса через некоторое время затвердевает.

В промышленности его получают прокаливанием смеси известняка или мела с глиной.  В сырьё добавляют воду до 40% , вещества тщательно перемешивают. Цементную смесь подвергают обжигу при температуре 1400-1500 ⁰С в мощных вращающих печах. Современная вращающая печь для обжига представляет собой вращающуюся наклонную трубку из толстой листовой стали, выложенную внутри огнеупорным кирпичом. Длина трубки достигает 185м при диаметре 5м. Гигантская печь весит около 3000т. В ней свободно мог бы разместиться железнодорожный состав. В процессе обжига печь медленно вращается, а исходные материалы постепенно движутся к нижней части трубы. При повышенной температуре между глиной и известняком проходят сложные химические реакции, из которых следующие:

• разложение известняка: CaCO₃= CaO+CO₂­
• образование силикатов и алюминатов: CaO+SiO₂=CaSiO₃

Получающиеся куски охлаждают, тонко измельчают и просеивают. Полученный порошок и есть цемент. Из цемента получают бетон, для этого его смешивают со щебнем и песком. При смешивании цемента со шлаком получают шлакобетон. Если в бетон заложить каркас из железных стержней, получается железобетон. Он идет на сооружение плотин, заводских корпусов.