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    如采礦.翻砂.噴砂.制陶瓷.制耐火材料等場




    二氧化硅純二氧化硅
       性質:SiO2又稱硅石。在自然界分布很廣,如石英、石英砂等。白色或無色,含鐵量較高的是淡黃色。密度2.2 ~2.66.熔點1670℃(鱗石英);1710℃(方石英)。沸點2230℃。不溶于水微溶于酸,呈顆粒狀態時能和熔融堿類起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅鐵、型砂、單質硅等。
       silicon dioxide
       CAS號:7631-86-9分子形狀:四方晶系
       摩爾質量:60.1 g mol-1
       化學式SiO2,式量60.08。也叫硅石,是一種堅硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現。從地面往下16千米幾乎65%為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態和無定形兩大類,晶態二氧化硅主要存在于石英礦中。純石英為無色晶體,大而透明的棱柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個氧原子形成的四面體結構的原子晶體,整個晶體又可以看作是一個巨大分子,SiO2是最簡式,并不表示單個分子。密度2.32g/cm3,熔點1723±5℃,沸點2230℃。無定形二氧化硅為白色固體或粉末;瘜W性質很穩定。不溶于水也不跟水反應。是酸性氧化物,不跟一般酸反應。氣態氟化氫或氫氟酸跟二氧化硅反應生成氣態四氟化硅。跟熱的強堿溶液或熔化的堿反應生成硅酸鹽和水。跟多種金屬氧化物在高溫下反應生成硅酸鹽。用于制造石英玻璃、光學儀器、化學器皿、普通玻璃、耐火材料、光導纖維,陶瓷等。二氧化硅的性質不活潑,它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:測其二氧化硅的比表面積。
       SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
       二氧化硅與堿性氧化物
       SiO2 + CaO =(高溫) CaSiO3
       二氧化硅能溶于濃熱的強堿溶液:
       SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
       (盛堿的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞)
       在高溫下,二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原:
       SiO2+2C=(高溫)Si+2CO↑
       二氧化硅結構
       在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內,二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序,但她卻表現出短的有序結構,它的結構可認為是4個氧原子位于三角形多面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣,每4個氧原子近似共價鍵合到硅原子,滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分,則氧的化合價也被滿足,結果就成了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中,某些氧原子,成為氧橋位,與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋,只和一個硅原子鍵合?梢哉J為熱生長二氧化硅主要是由人以方向的多面體網絡組成的。與無氧橋位相比,有氧橋的部分越大,氧化層的粘合力就越大,而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大于濕氧氧化層。因此,可以認為,SiO2與其說是原子晶體,卻更近似于離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。
       二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。
       當二氧化硅結晶完美時就是水晶;二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙;二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石;二氧化硅晶粒小于幾微米時,就組成玉髓、燧石、次生石英巖! ∥锢硇再|和化學性質均十分穩定的礦產資源,晶體屬三方晶系的氧化物礦物,即低溫石英(a-石英),是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英(b-石英)。石英塊又名硅石, 主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。
       應用領域\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)、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防 射線特種玻璃等的主要原料
       陶瓷及耐火材料
       瓷器的胚料和釉料,窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料冶金硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑建筑
       混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料(即水泥標準砂)等化工硅化合物和水玻璃等的原料,硫酸塔的填充物,無定形二氧化硅微粉機械鑄造型砂的主要原料,研磨材料(噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等)
       電子
       高純度金屬硅、通訊用光纖等
       橡膠、塑料
       填料(可提高耐磨性)
       涂料
       填料(可提高涂料的耐候性)
       二氧化硅粉塵的危害
       二氧化硅在日常生活、生產和科研等方面有著重要的用途,但有時也會對人體造成危害。
       二氧化硅的粉塵極細,比表面積達到100m2/g以上可以懸浮在空氣中,如果人長期吸入含有二氧化硅的粉塵,就會患硅肺。ㄒ蚬枧f稱為矽,硅肺舊稱為矽肺)。
       硅肺是一種職業病,它的發生及嚴重程度,取決于空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化硅的含量,以及與人的接觸時間等。長期在二氧化硅粉塵含量較高的地方,如采礦.翻砂.噴砂.制陶瓷.制耐火材料等場所工作的人易患此病。
       因此,在這些粉塵較多的工作場所,因采取嚴格的勞動保護措施,采用多種技術和設備控制工作場所的粉塵含量,以保證工作人員的身體健康。磨料  銳利、堅硬的材料,用以磨削較軟的材料表面。磨料有天然磨料和人造磨料兩大類。磨料的范圍很廣,從較軟的家用去垢劑、寶石磨料到最硬的材料金剛石。
       磨料是制造每一種精密產品所必不可少的材料。許多天然磨料,已被人造磨料所代替。除金剛石外,天然磨料的性能都不太穩定,不過仍有其使用價值。金剛石是硬度最高的磨料,產地以南非為主,占世界總產量的95%,其馀為巴西、澳大利亞、圭亞那和委內瑞拉等地。工業用金剛石從灰白色到黑色不等,經碾碎後可制砂輪、砂帶、拋光輪和研磨粉等。
       天然剛玉的化學成分為氧化鋁,主要產地南非,用它拋光和研磨玻璃。金剛砂也是氧化鋁的一種天然形式,一般說來,它不如剛玉純,主要產地希臘、土耳其,多用來制砂布或砂紙。石榴石用于制造涂附磨具,多應用在木材、皮革工業方面。燧石通常用于制作砂紙。石英是最早的砂輪用料,至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石來源于火山,是制造拋光粉的原料。矽藻土為拋光粉和油石的配料。其他天然磨料還有滑石、矽石、長石、黑矽石和白堊等。
       從1970年代起,已大量生產人造磨料,其中最主要的有碳化矽和氧化鋁兩種。碳化矽俗稱金剛砂,將純矽石砂與焦炭混合加入少量木屑后,放入電爐中,在2,200~2,480℃焙燒約36小時而制得。氧化鋁俗稱剛玉,工業上常用電弧爐加熱熔化鋁礬土制成,雪白透明的用作熱敏金屬的磨料,黑色的用于加工鑄件和鋼材。人造金剛石砂輪是硬度最高的磨具,為硬質合金刀具的刃磨所必需。人造金剛石還可制成各種形狀和大小的工具,以適用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度高于碳化矽,不適用于制作砂輪,在拋光硬質材料時可用它代替價格昂貴的金剛石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的兩倍,氧化鋁的2.5倍,用它磨削某些工具鋼很有效。
       磨料的重要性能之一是它的硬度,它必須比待加工材料更硬,常用摩氏硬度計測定各種磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韌性或體積強度?筛淖冊系幕旌狭、純度、粒度和晶體結構等來控制這一性能,以適合于各種應用。
       磨料制品的制造,除粉狀滑石和氧化鐵外,所有原料均需壓碎和篩選,篩選粒度應為4~900, 即直徑約6毫米(公釐)到6微米(1公釐的千分之一)或者更細。砂輪是最主要的磨料制品,由磨料和結合劑按一定比例混合,經模壓成形後燒結而成,最後還必須進行整形、平衡和超速試驗。砂布和砂紙為另一種產量較大的磨料制品,是由磨粒黏結在基層材料(布或紙)上,經干燥後裁切成不同規格的制品。其他為粉狀或粒狀磨料,在篩選後,需經一定的工藝處理,如研磨或拋光用磨料,通常加以礦物油膏或蠟等輔料,以適應不同工作條件的需要。
       磨料在工業上應用非常廣泛,特別是加工高精度或低粗糙度的零件或特別硬的零件時,磨料和磨具是必不可少的。此外,對于刀具的刃磨和堅硬材料的切割,砂輪也是必不可少的工具。在汽車制造業中,活塞環與氣缸、閥門與閥座的緊密配合,變速器和齒輪的精度等,都要用磨料和磨具加工,才能保證。其他有關的新制品,如塑性黏結滾磨機用介質,為大量零件的去毛刺節省時間,提高了生產率。
       磨料的生產技術已有顯著的進步。金剛石砂輪的效率較14年前已提高4倍;軋鋼廠用的氧化鋯-氧化鋁砂輪的總成本只為1948年的25%,速度提高了7倍。當前的問題是有關磨削作用的基礎理論尚未清楚,有待于研究;制品的規格復雜,品種繁多,不易簡化。



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