Ćwiczenie 3
Obliczanie składu surowcowego szkła budowlanego
Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z metodami obliczania składu surowcowego materiałów ceramicznych.
Wiadomości wstępne
W przemyśle budowlanym stosowanych jest bardzo duża liczba surowców, spośród których można wyróżnić surowce mineralne oraz surowce chemiczne, będące produktami przemysłu chemicznego. Stosowane surowce dzieli się również na podstawowe, stanowiące główne składniki mas, i pomocnicze, które są wprowadzane do mas w niewielkich ilościach. Pod względem własności surowców przemysłu ceramicznego wyróżniamy surowce ilaste, krzemionkowe, skaleniowe, węglanowe, różne surowce pochodzenia mineralnego oraz chemicznego.
Wykonanie ćwiczenia
Wykonać poniższe zadania dotyczące obliczeń związanych ze składem surowcowym materiałów ceramicznych:
Zadanie 1. Szkło sodowo-wapniowe otrzymuje się przez stopienie SiO2, Na2CO3 i CaCO3. Podczas
procesu wytapiania następuje rozkład węglanów z tworzeniem się Na2O, CaO i uwalnianiem się CO2,
powodującym mieszanie się kąpieli. Przy założeniu, że nie ma żadnych strat surowca podczas wytapiania szkła, należy obliczyć, ile powinno być we wsadzie poszczególnych związków aby uzyskać 1000 kg szkła o składzie 75% SiO2, 15% Na2O i 10% CaO, oraz skład wsadu w procentach
masowych.
Zadanie 2. Do wanny podczas wytopu szkła załadowano 1000 kg SiO2, 300 kg Na2CO3 i 203 kg
CaCO3. Oblicz skład w procentach masowych uzyskanego szkła przy założeniu, że podczas
wytapiania nie było strat składników tworzących szkło.
Zadanie 3. Oblicz, ile kilogramów Na2CO3 i CaCO3 należy dodać do 100 kg SiO2, aby otrzymać szkło
o składzie 75% SiO2, 16% Na2O i 9% CaO. Należy przyjąć, że podczas wytapiania nie ma strat
składników tworzących szkło. Podczas ogrzewania wsadu następuje rozkład węglanów z tworzeniem Na2O, CaO i CO2.
Zadanie 4. Przelicz procenty masowe na procenty molowe dla tworzywa szklano-ceramicznego, którego skład w procentach masowych jest następujący: 74% SiO2, 4% Li2O, 16% Al2O3 i 6% TiO2.
Zadanie 5. Szkło potasowo-wapniowe otrzymuje się przez stopienie SiO2, K2CO3 i CaCO3. Podczas
procesu wytapiania następuje rozkład węglanów z tworzeniem się K2O, CaO i uwalnianiem się CO2,
powodującym mieszanie się kąpieli. Przy założeniu, że podczas wytapiania szkła nie ma żadnych strat surowców, należy obliczyć, ile powinno być we wsadzie poszczególnych związków aby uzyskać 2000 kg szkła o składzie 75% SiO2, 10% K2O i 15% CaO, oraz skład wsadu w procentach molowych.
Zadanie 6. Do wanny podczas wytopu szkła załadowano 1500 kg SiO2, 250 kg K2CO3 i 55 kg CaCO3.
Oblicz skład w procentach masowych uzyskanego szkła przy założeniu, że podczas wytapiania nie było strat składników tworzących szkło.
Zadanie 7. Oblicz masę SiO2, Na2CO3 i CaCO3 we wsadzie koniecznym do uzyskania 250 kg szkła
zawierającego 76% SiO2, 16% Na2O i 8% CaO. Obliczenia należy wykonywać przy założeniu, że
podczas wytopu nie ma strat składników tworzących szkło.
Zadanie 8. Oblicz, ile kaolinitu (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O) należy dodać do 100 kg SiO2, aby po
wypaleniu uzyskać ceramikę zawierającą 75% SiO2 i 25% Al2O3.
Zadanie 9. Oblicz, ile SiO2 należy dodać do 100 kg kaolinitu (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O), aby uzyskać po
wypaleniu ceramikę o składzie 70% SiO2 i 30% Al2O3.
Sprawozdanie
Przedstawić rozwiązania zadań rachunkowych.
Zagadnienia do kolokwium
1. Obliczenia związane ze składem surowcowym materiałów ceramicznych. 2. Procent molowy oraz masowy.
Literatura
1. Marek Blicharski „Wstęp do inżynierii materiałowej” WNT 2003 2. Roman Pampuch „Materiały ceramiczne” PWN 1988
