Silikatai ir ju panaudojimas

SILIKATAI IR JU PANAUDOJIMAS

Gamtoje silikatai yra labiausiai paplitę junginiai. Jie sudaro 97% Žemės plutos.Silikatai, į kurių sudėtį įena Al2O3, vadinami aliumosilikatais. Silikatų formulių pavyzdžiai:
Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2 koalinas,
CaO ∙ 3MgO ∙ 4SiO2 asbestas,
K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 lauko špatas.

Stiklas gaunamas kaitinant iki 1400 oC baltojo smėlio SiO2, sodos Na2CO3 ir klinčių arba kreidos CaCO3 mišinį specialiose krosnyse. Soda pažemina mišinio lydymosi temperatūrą, kreida padidina stiklo tvirtumą ir sumažina tirpumą vandenyje.
6SiO2 + CaCO3+ Na2CO3→ Na2O ∙ CaO ∙ 6SiO2 + 2CO2 .
Išlydita masė laikoma, kol visiškai išsiskirs CO2 dujos. Uzrašytoji stiklo formulė yrra aptikslė. Ji artima paprastojo, langų, butelių stiklo sudėčiai. Paprastajame stikle būna 60-70 % SiO2, 10-13 % šarminių metalų oksidų, 10-15 % žemės šarminių metalų oksidų.
Vandenyje tirpūs tik šarminių metalų silikatai. Na2SiO3 arba K2SiO3 tirpalas vadinamas skystuoju stiklu. Jis gaunamas lydant silicio oksidą su soda arba jį veikiant koncentruotu natrio šarmo tirpalu:
nSiO2 + Na2CO3→ Na2O ∙ nSiO2 + CO2. (n=1÷4),
SiO2 +2NaOH→ Na2SiO3 + H2O.
Sumaišius stiklo pluoštą su sintetinėmis organinėmis dervomis, gaunamos konstrukcinės medžiagos – stikloplastai. Jie 3-4 kartus lengvesni už plieną, bet panašaus tvirtumo. Iš stikloplastų gamina vamzdžius, kurie nekoroduoja ir atlaiko diidelį hidraulinį slėgį.
Silikatinis arba portlandcementas – viena iš dažniausiai vartojamų cemento rūšių. Portlandcementas gaminamas iš gamtoje plačiai paplitusių klinčių CaCO3 ir molio Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2, kurie maišomi santykiu 3:1, arba panašios cheminės sudėties gamtinės medžiagos – mergelių. Žaliavų mišinys paruošiamas iš tiksliai dozuotų kl

linčių ir molio bei papildomai pridedama medžiagų.
Paruoštas žaliavų mišinys rūpestingai smulkinamas šlapiuoju būdu į kurį pridedama cheminių medžiagu – malimo aktyvatorių.
Po to žaliavų mišinys dedamas lėtai sukamoje cilindro formos krosnyje.Krosnis šiek tiek pasvirus, todėl pakrautas į viršutinę jos dalį žaliavų mišinys iš lėto slenka į apatinį krosnies galą, pro kurį pučiamas kuras, kuris juda priešpriešiais žaliavų mišiniui. Dedamas žaliavų mišinys krosnyje pereina penkias palaipsniui aukštėjančios temperatūros zonas. Iš pradžių išgaruoja drėgmė, išsiskiria chemiškai sujungtas vanduo, paskui gamtiniai mineralai skyla į oksidus, o šie reguoja vieni su kitais. Aukščiausia temperatūra penktoje zonoje apie 1450 oC. Čia vyksta dalies medžiagų lydymasis; apie 1/3 jų yra skystos fazės. Gautoji medžiaga sudaro grūdėtą masę, vadinama cemento klinkeriu.

Portlandcemento klinkeris susideda iš keleto dirbtinių mineralų, iš kurių svarbiausi: trikalcio silikatas 3CaO∙ SiO2, diikalcio silikatas 2CaO∙ SiO2, trikalcio aliuminatas 3CaO∙ Al2O3, tetrakalcio 4CaO∙ Al2O3∙ Fe2O3. Be šių mineralų cemento klinkeryje yra dar kitų medžiagų ir žalingų priemaišų, bloginančių cemento savybes, pavyzdžiui, magnio ir šarminių metalų oksidų.
Nuo klinkerio minerologinės sudeties labai priklauso cemento savybės. Trikalcio silikatas aktyviai reaguoja su vandeniu ir labai greitai kietėja, įgydamas didelį tvirtumą.
Dikalcio silikatas mažai aktyvus, kietėja labai iš lėto. Kietėjimo produktai pirmomis savaitėmis ir mėnesiais nėra stiprūs, per keletą metų jų stiprumas nuolat didėja.
Tetrakalcio aliumoferitas kietėja lėtai, bet greičiau ne

egu dikalcio silikatas. Stipresni ir jo kietėjimo produktai.
Aktyviausias yra trikalcio aliuminatas.jis labai greitai kietėja, bet kietėjimo produktai nestiprūs.
Keramika vadinami įvairūs gaminiai iš molio Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O be priedų arba su įvairiais priedais tvirtumui padidinti. Tai plytos, čerpės, atsparios ugniai medžiagos, puodžių dirbiniai, keraminiai vamzdžiais, fajansas, porcelianas, elektroizoliacinė ir puslaidininkų keramika.Pagrindinė reakcija, vykstanti degant moliui:
3[Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O]→ 3Al2O3 ∙ 2SiO2 +4SiO2 +6H2O↑.
Porceliano dirbiniai formuojami iš švaraus, išvalyto kaolino, sumaišyto apytiksliai su tokiu pat kiekiu kvarco ir lauko špato. Degama apie 1200 oC temperatūroje. Po pirmojo degimo dirbiniai panardinami į tyrės pavidalo smulkiai sumalto lauko špato K2O∙ Al2O3∙ 6SiO2 ir vandens mišinį. Po to jie antra karta talpinami į krosnį ir kaitinami apie 1400 oC temperatūroje. Čia glazūros ir dirbinio masės lauko špatas lydosi ir beveik visiškai užpildo keramikos akutes. Glazūruoti gaminiai gražūs, blizga, geriau apsaugoti nuo užteršimo, atsparūs rūgštims bei šarmams

Leave a Comment