Об условиях производства кирпича и получения паспорта
После краткого обсуждения общих вопросов, касающихся силикатной промышленности в целом, учитель более подробно останавливается на производстве керамики. Керамикой называют изделия, изготовленные преимущественно из различных видов глин, а также некоторых оксидов (SiO2, MgO). Далее учитель разбирает сущность процесса изготовления керамики: спекание в результате обжига сырца, расплавление смеси (за счет плавней), образование спекшейся массы (черепка). Учитель рассказывает, что при покупке кирпича очень важно спросить у покупателя паспорт на продукцию ГОСТ, иначе можно купить некачественный товар. Кроме того, на любом производстве кирпича разрабатывается программа производственного контроля, где отражены санитарные меры, обеспечивающие контроль безопасности производства.
Кирпичный завод — об условиях производства кирпичей
Затем он рассказывает, что производство керамических изделий состоит из следующих стадий: 1) подготовка сырья; 2) приготовление керамической массы; 3) формование изделий; 4) сушка; 5) обжиг; 6) художественная отделка (роспись, нанесение глазури).
Учащимся сообщают, что большинство из этих стадий они смогут наблюдать во время экскурсии на кирпичный завод.
Экскурсия. Проводя вступительную беседу, экскурсовод отмечает, что среди всех керамических изделий строительный глиняный кирпич производится в наибольшем количестве. Он кратко знакомит учащихся с историей завода, рассказывает о планах на текущую пятилетку. Затем ведет учащихся на заводской двор, где хранится сырье.
Если глина содержит мало песка, то кирпич во время сушки и обжига будет уменьшаться в размере и растрескиваться. Вот почему химическая лаборатория завода тщательно анализирует глину, если необходимо, к ней добавляют песок.
Учащимся показывают, как в смесителях перемешивают глину с песком, увлажняют смесь (массовая доля воды 18—25%), чтобы получилась однородная масса определенной консистенции, так называемый замес. Образовавшийся в смесителях замес подают в загрузочный бункер ленточного пресса для формования кирпича. Учащиеся наблюдают, как из бункера керамическая масса проходит через вальцы в рабочий цилиндр пресса. Внутри цилиндра вращается шнек, который передвигает керамическую массу и продавливает ее через специальный мундштук, непрерывно смачиваемый водой (вода играет роль смазки). Так происходит дополнительное перемешивание и уплотнение массы, которая далее в виде ленты подходит к резательной машине и режется на кирпичи.
При каких условиях работает туннельная печь
Школьникам показывают современную туннельную печь непрерывного действия, в которой кирпич подвергается обжигу при температуре 1050—1100С и приобретает необходимую механическую прочность.Учащиеся наблюдают загрузку и выгрузку кирпича. Эти процессы механизированы. Подачу в печь газообразного топлива и воздуха регулируют автоматы. Туннельные печи непрерывного действия дают большую экономию в топливе, так как в них применяется принцип противотока, используется теплота отходящих топочных газов. Вследствие непрерывности и механизации процесса эти печи имеют высокую производительность (до 150 тысяч т в год).
Отличительные особенности и условия экскурсии на силикатный завод
Если вблизи школы имеется завод силикатного кирпича, сюда также можно организовать экскурсию. Силикатный кирпич также относится к керамике. Но учителю следует помнить, что принципы производства этого кирпича несколько отличны.
В качестве сырья на заводе силикатного кирпича используют известковый камень, или известняк СаСО3, и белый кварцевый песок SiО2. Известняк сразу же перерабатывают на гашеную известь. Желательно, если есть возможность, показать учащимся печь для обжига извести, особенно в том случае, если при изучении карбонатов не проводилась экскурсия на известковый завод. Учащиеся увидят, как в производственных условиях происходит известная им реакция разложения карбоната кальция:
СаСО3 = СаО + СО2—Q
Подготовка сырья, предназначенного для получения силикатного кирпича, осуществляется таким образом: жженую известь в вагонетках подают на дробилку, оттуда с помощью наклонного транспортера она поступает в шаровую мельницу. Песок просеивают, крупный песок в определенной пропорции смешивают с мелким, чтобы избежать образования пустот в кирпиче. Известь и песок подаются в бункеры для хранения; оттуда, четко дозируя их, по трубам подают в смеситель. Сюда же подается и вода для увлажнения смеси (массовая доля песка составляет 92%, извести — 8%). Из смесителя масса с помощью ленточного транспортера поступает в специальные башни — силосы. На заводе их, как правило, пять. Здесь происходит гашение извести (зимой — 2—4 ч, летом — от 1,5 до 3 ч). Так происходит в производственных условиях еще одна хорошо известная учащимся реакция гашения жженой извести: СаО + Н2О = Са(ОН)2
Учащимся показывают образцы веществ, демонстрируют реакцию гашения и переводят их в химическую лабораторию завода.
Об условиях работы химической лаборатории на заводе
Лабораторных условиях за качеством кирпича-сырца ведется тщательный контроль: сырец не должен иметь трещин, посторонних включений, должен отличаться четкими контурами, прямыми углами и др. Учащиеся наблюдают, как кирпич-сырец нагружают на специальные вагонетки и подают в автоклавы на термообработку. Экскурсовод объясняет, что в автоклавы подается пар под давлением 800 кПа. Происходит реакция между гашеной известью и кремнеземом: Ca(OH)2+2SiO2 = Ca(HSiО3)2
Реакция длится на протяжении 6 ч в присутствии катализатора сульфата натрия Na2SO4, массовая доля которого в смеси составляет до 1 %. У учащихся углубляются представления о взаимодействии кислотных оксидов с основаниями. В заключение экскурсии учащимся показывают, как из автоклавов вагонетки с кирпичом подаются на склад готовой продукции и сразу же механическим способом загружаются на автомашины, которые доставляют готовый кирпич потребителю.
Итоговый урок и повторение о паспорте безопасности на кирпич
При подведении итогов экскурсии учитель использует наглядные пособия, изготовленные учащимися по результатам экскурсий, проведенных в предыдущие годы. На доске вывешиваются таблицы (рис. 18) пользуясь которым учащиеся рассказывают, как с помощью ленточного пресса осуществляется формование кирпича, как затем его сушат и придают ему механическую прочность.
В общих чертах характеризуют устройство и работу наиболее совершенного сушильного аппарата — туннельной печи непрерывного действия. Отмечают непрерывность всего технологического процесса производства кирпича — от поступления сырьевых материалов до выпуска готового продукта, деление его на фазы. Рассказывают о механизации и автоматизации процессов, использовании теплоты топочных газов для сушения кирпича, для нагревания пара. Обращают внимание на использование катализатора при выработке силикатного кирпича, на подбор условий протекания реакций (максимальная площадь поверхности соприкосновения, оптимальные температура и давление).
Указывают, что эти принципы являются общими для целого ряда химических производств. Учитель предлагает вспомнить, на каких производствах, для получения каких продуктов, с какой целью используют теплообмен, противоток, непрерывность процесса, увеличение поверхности соприкосновения веществ, высокую температуру, катализатор, давление. Учащиеся сравнивают рассмотренные ранее производства и обобщают изученный материал. Учитель рассказывает об основных направлениях в развитии производства кирпича, отмечая дальнейшее совершенствование технологического процесса, автоматизацию контроля и управления процессом производства. Раскрывает значение керамической промышленности в развитии других отраслей народного хозяйства.