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如采矿.翻砂.喷砂.制陶瓷.制耐火材料等场




二氧化硅纯二氧化硅
   性质:SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ~2.66.熔点1670℃(鳞石英);1710℃(方石英)。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸,呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。
   silicon dioxide
   CAS号:7631-86-9分子形状:四方晶系
   摩尔质量:60.1 g mol-1
   化学式SiO2,式量60.08。也叫硅石,是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65%为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类,晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体,大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体,整个晶体又可以看作是一个巨大分子,SiO2是最简式,并不表示单个分子。密度2.32g/cm3,熔点1723±5℃,沸点2230℃。无定形二氧化硅为白色固体或粉末。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:测其二氧化硅的比表面积。
   SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
   二氧化硅与碱性氧化物
   SiO2 + CaO =(高温) CaSiO3
   二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:
   SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
   (盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞)
   在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原:
   SiO2+2C=(高温)Si+2CO↑
   二氧化硅结构
   在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内,二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。尽管熔融石英不是长范围有序,但她却表现出短的有序结构,它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。多面体中心是一个硅原子。这样,每4个氧原子近似共价键合到硅原子,满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分,则氧的化合价也被满足,结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中,某些氧原子,成为氧桥位,与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥,只和一个硅原子键合?梢匀衔壬ざ趸柚饕怯扇艘苑较虻亩嗝嫣逋缱槌傻。与无氧桥位相比,有氧桥的部分越大,氧化层的粘合力就越大,而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此,可以认为,SiO2与其说是原子晶体,却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。
   二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维和耐火材料的原料。
   当二氧化硅结晶完美时就是水晶;二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙;二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;二氧化硅晶粒小于几微米时,就组成玉髓、燧石、次生石英岩! ∥锢硇灾屎突灾示治榷ǖ目蟛试,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(b-石英)。石英块又名硅石, 主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。
   应用领域\用途玻璃
   平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品(玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等)、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、玻璃布及防 射线特种玻璃等的主要原料
   陶瓷及耐火材料
   瓷器的胚料和釉料,窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料冶金硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂建筑
   混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料(即水泥标准砂)等化工硅化合物和水玻璃等的原料,硫酸塔的填充物,无定形二氧化硅微粉机械铸造型砂的主要原料,研磨材料(喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等)
   电子
   高纯度金属硅、通讯用光纤等
   橡胶、塑料
   填料(可提高耐磨性)
   涂料
   填料(可提高涂料的耐候性)
   二氧化硅粉尘的危害
   二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途,但有时也会对人体造成危害。
   二氧化硅的粉尘极细,比表面积达到100m2/g以上可以悬浮在空气中,如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘,就会患硅肺。ㄒ蚬杈沙莆,硅肺旧称为矽肺)。
   硅肺是一种职业病,它的发生及严重程度,取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量,以及与人的接触时间等。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方,如采矿.翻砂.喷砂.制陶瓷.制耐火材料等场所工作的人易患此病。
   因此,在这些粉尘较多的工作场所,因采取严格的劳动保护措施,采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量,以保证工作人员的身体健康。磨料  锐利、坚硬的材料,用以磨削较软的材料表面。磨料有天然磨料和人造磨料两大类。磨料的范围很广,从较软的家用去垢剂、宝石磨料到最硬的材料金刚石。
   磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。许多天然磨料,已被人造磨料所代替。除金刚石外,天然磨料的性能都不太稳定,不过仍有其使用价值。金刚石是硬度最高的磨料,产地以南非为主,占世界总产量的95%,其馀为巴西、澳大利亚、圭亚那和委内瑞拉等地。工业用金刚石从灰白色到黑色不等,经碾碎後可制砂轮、砂带、抛光轮和研磨粉等。
   天然刚玉的化学成分为氧化铝,主要产地南非,用它抛光和研磨玻璃。金刚砂也是氧化铝的一种天然形式,一般说来,它不如刚玉纯,主要产地希腊、土耳其,多用来制砂布或砂纸。石榴石用于制造涂附磨具,多应用在木材、皮革工业方面。燧石通常用于制作砂纸。石英是最早的砂轮用料,至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石来源于火山,是制造抛光粉的原料。矽藻土为抛光粉和油石的配料。其他天然磨料还有滑石、矽石、长石、黑矽石和白垩等。
   从1970年代起,已大量生产人造磨料,其中最主要的有碳化矽和氧化铝两种。碳化矽俗称金刚砂,将纯矽石砂与焦炭混合加入少量木屑后,放入电炉中,在2,200~2,480℃焙烧约36小时而制得。氧化铝俗称刚玉,工业上常用电弧炉加热熔化铝矾土制成,雪白透明的用作热敏金属的磨料,黑色的用于加工铸件和钢材。人造金刚石砂轮是硬度最高的磨具,为硬质合金刀具的刃磨所必需。人造金刚石还可制成各种形状和大小的工具,以适用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度高于碳化矽,不适用于制作砂轮,在抛光硬质材料时可用它代替价格昂贵的金刚石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的两倍,氧化铝的2.5倍,用它磨削某些工具钢很有效。
   磨料的重要性能之一是它的硬度,它必须比待加工材料更硬,常用摩氏硬度计测定各种磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韧性或体积强度?筛谋湓系幕旌狭、纯度、粒度和晶体结构等来控制这一性能,以适合于各种应用。
   磨料制品的制造,除粉状滑石和氧化铁外,所有原料均需压碎和筛选,筛选粒度应为4~900, 即直径约6毫米(公釐)到6微米(1公釐的千分之一)或者更细。砂轮是最主要的磨料制品,由磨料和结合剂按一定比例混合,经模压成形後烧结而成,最後还必须进行整形、平衡和超速试验。砂布和砂纸为另一种产量较大的磨料制品,是由磨粒黏结在基层材料(布或纸)上,经干燥後裁切成不同规格的制品。其他为粉状或粒状磨料,在筛选後,需经一定的工艺处理,如研磨或抛光用磨料,通常加以矿物油膏或蜡等辅料,以适应不同工作条件的需要。
   磨料在工业上应用非常广泛,特别是加工高精度或低粗糙度的零件或特别硬的零件时,磨料和磨具是必不可少的。此外,对于刀具的刃磨和坚硬材料的切割,砂轮也是必不可少的工具。在汽车制造业中,活塞环与气缸、阀门与阀座的紧密配合,变速器和齿轮的精度等,都要用磨料和磨具加工,才能保证。其他有关的新制品,如塑性黏结滚磨机用介质,为大量零件的去毛刺节省时间,提高了生产率。
   磨料的生产技术已有显著的进步。金刚石砂轮的效率较14年前已提高4倍;轧钢厂用的氧化锆-氧化铝砂轮的总成本只为1948年的25%,速度提高了7倍。当前的问题是有关磨削作用的基础理论尚未清楚,有待于研究;制品的规格复杂,品种繁多,不易简化。



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