Цемент – о паспорте безопасности и условиях производства

Цемент – о паспорте безопасностиПодготовительный урок. Учитель проводит вводную беседу о силикатной промышленности, о производстве цемента, его о составе, значении в народном хозяйстве как одного из важнейших строительных материалов. Учитель отмечает, что на продукцию из цемента должен быть оформлен паспорт безопасности химической продукции, как на любую потенциально опасную продукцию. Цемент — это вещество фиброгенного действия, его вдыхание может вызвать заболевание лёгких у человека. Поэтому на цементных заводах создают программы производственного контроля (ППК), ведь любое производство может негативно влиять на здоровье людей и чистоту окружающей среды. ППК отражает действующие санитарные меры, обеспечивающие контроль производства.

О составе цемента и условиях взаимодействия с другими веществами

Учитель демонстрирует цемент и отмечает, что это вяжущий порошкообразный материал, который при смешивании с водой образует пластическую массу, способную постепенно затвердевать в камень. Он состоит в основном из трикальциевого силиката 3CaO • SiO2. В состав цемента могут входить различные добавки (шлак, трепел, песок и др.), массовое отношение оксидов определяет техническую пригодность цемента. Кремнезем, входящий в его состав, связывает оксиды кальция, алюминия; при этом образуются следующие соединения:

  • силикаты (точнее гидросиликаты) — 3CaO • SiO2 • nH2O, 2CaO • SiO2 • nH2O;
  • гидроалюминаты— ЗСаОХА12О3 • 6Н2О;
  • алюмоферриты — 4СаО • А12О3 • Fe2O3.

Наиболее распространенной разновидностью цемента является портландцемент (название происходит от английского города Портланда, где его впервые начали вырабатывать). Он обладает большой механической прочностью, устойчивостью на воздухе и под водой, морозостойкостью. Его производят из таких доступных материалов, как глина и известняк. Учащихся предупреждают об экскурсии на завод, где они познакомятся с условиями производства цемента.

Об условиях подготовки к просмотру учебного фильма

условия производстваЧтобы восприятие материала было более осознанным, следует предварительно в классе рассмотреть его научные основы. Это можно сделать с помощью кинофрагмента «Цемент», перед просмотром которого необходимо поставить вопросы, чтобы просмотр фильма был целенаправленным. Вопросы могут быть следующими:

  1. Что собой представляет цемент? Каковы его состав и свойства?
  2. В чем заключаются условия процесса схватывания и затвердевания цемента?
  3. Для чего применяется цемент?
  4. Какое сырье используется для его производства?
  5. Какие условия нужны для подготовки сырья к отжигу?
  6. Как устроена и работает цементная печь?
  7. Какие меры применяют на производстве, чтобы получить цемент с заданными свойствами?

После просмотра кинофрагмента проверяют, как учащиеся поняли данный материал, проводят обсуждение по указанным вопросам.

Об условиях производства цемента

Когда порошок цемента замешивают с водой, происходит непосредственное присоединение воды к составным частям цемента, а также гидролитическое разложение веществ, входящих в его состав. Вокруг зерен цемента вследствие растворения в воде продуктов реакций появляется жидкость, представляющая собой коллоидный раствор и обладающая способностью склеивать частички. При дальнейшем расходовании воды из этого раствора (продолжается химическое взаимодействие с частичками цемента) он постепенно густеет, становится вязким, в нем образуются кристаллики, которые постепенно заполняют весь коллоидный раствор. Происходит процесс схватывания цемента.

Цемент – о паспортеОбразовавшимся тестом заполнить формочку, сделанную из фанеры в виде стены с проемами для окон и вставленными проволочками, образующими каркас стены. Форму заполняют цементным тестом и оставляют до следующего урока. А из другой такой же формы вынимают схватившийся железобетонный блок, который изготовили за 3—4 дня до урока специально для демонстрации. Опыт наглядно показывает способ использования цемента для изготовления железобетонных блоков, широко применяемых в строительстве зданий и промышленных сооружений.

На занятиях кружка учащиеся самостоятельно могут сделать разные формы, изготовить в них железобетонные блоки и смонтировать из этих блоков различные сооружения, Чтобы создать у учащихся условия целостного представления о процессе производства цемента и облегчить восприятие в условиях завода, на подготовительном к экскурсии уроке следует рассмотреть принципиальную технологическую схему производства.

Проведение экскурсии на производство цемента

Экскурсия. Во время вступительной беседы экскурсовод рас­сказывает о подготовке сырья — обогащении и измельчении. В свя­зи с тем что цемент получают из твердых веществ, которые с боль­шим трудом реагируют между собой, исходные вещества сначала надо раздробить, затем тонко размолоть. Чем меньшими будут ча­стички сырьевых материалов, тем большей будет поверхность их соприкосновения и тем легче произойдет между ними химическая реакция. Основным сырьем для производства цемента являются извест­няк, мел и глина.

Учащимся показывают, как все виды сырьевых материалов, в том числе и добавки (доменный шлак, пиритные огарки, зола от угля и горючих сланцев, нефелиновый шлам и др.), измельчают в дробилках, смешивают и размалывают в водной среде в шаро­вых мельницах. Учащихся подводят к печи и объясняют ее устройство и условия ра­боты. В зоне про­сушивания (100 С) из шлама испаряется вода, после чего он попадает в зону подогревания (400—500 С), где начинают разла­гаться минералы с отщеплением воды. При дальнейшем передви­жении в зону обжига (900—1000 С) происходит разложение из­вестняка на оксид кальция и оксид углерода (IV). При дальней­шем повышении температуры до 1200—1300С образовавшиеся оксиды (CaO, SiO2, A12O3, Fe2O3) начинают реагировать между собой, образуя смесь сложных химических соединений. При последующем нагревании до 1450С происходит сплавление и об­разуется клинкер.

Проведение заключительной беседы и условия подведения итогов экскурсии

В заключение учитель сообщает о современных достижениях цементного производства и перспективах его развития. Отмечает, что на цементных заводах нашей страны осуществлена комплекс­ная механизация трудоемких процессов разгрузки сырья и погруз­ки цемента. На многих заводах (Амвросиевском, Здолбуновском, Николаевском, Балаклеевском) сырье транспортируют в основном гидравлическим способом. Начато комплексное использование не­фелинов Приазовья для производства цемента с одновременным получением глинозема и соды.

Дальнейшее развитие цементных заводов характеризуется использованием мощного оборудования. На новых заводах устанавливают печи длиной 230 м и диамет­ром 7 м, которые за час производят не 70, а 125 т клинкера. Пла­нируется использование нового метода обжига клинкера в пыле­видном состоянии в циклонных печах. Внедряется автоматическое регулирование всех производственных процессов и дистанционное управление приводами. Ведутся работы по внедрению вычисли­тельной техники в цементном производстве. Расширяется ассор­тимент продукции, наша промышленность стала выпускать цвет­ные цементы.