Szilikát- és építőanyag iparok · Építőipari kötőanyagok A kötőanyagok kémiai és fizikai folyamatokban pépes vagy folyékony állapotból szilárd állapotúvá válnak

• Kerámiai iparok • Fogyasztói: építőipar, híradástechnika, kohászat, fémmegmunkálás

• Aluminoszilikátok, több komponensű rendszerek

• Durva- (tégla, cserép), finomkerámia (porcelán), oxidkerámia (félvezetők, ferritek), fémkerámia

• Építőipari kötőanyagok • Mész, cement, beton

• Üvegipar zománcipar

• Síküveg, öblösüveg, hőálló üveg, vegyipari készülékek

Dr. Pátzay György 1

Csoport

Jell. képviselő

Tulajdonság, jellemző

Felhasználás

Szilikátok:

Porcelán (kaolin, földpát, kvarc

alkáli-alumínium-szilikát)

hagyományos dísz és ipari kerámia,

hálózati szigetelő

Szteatit

(magnézium-szilikát) nagyfrekv. szigetelő, ellenállás-hordozó

Oxid-

kerámiák:

Korund: Al2O3 jó vill szigetelő, hőálló, jó hővezető,

szövetbarát

MCM hordozó, nagyfrekv. szigetelő,

implantátum

BeO:

jó vill szigetelő, hőálló, nagyon jó hővezető nagyfrekv. szigetelő, hordozó

ZrO2 Hőálló, ionvezető tűzálló anyag, oxigén szenzor

Titanátok:

TiO2

magas dielektromos állandó I. tip. kondenzátor

BaTiO3 nagyon magas dielektromos állandó,

ferroelektromos, piezoelektromos

II. tip. kondenzátor

piezoelektromos elemek

Nitridek:

Si3N4, AlN,

BN

jó vill szigetelő, hőálló, nagyon jó hővezető, jó

mechanikai tul.

nagyfrekv. szigetelő, hordozó, gyémánt

helyettesítés

Karbidok:

SiC, jó mechanikai tul., félvezető, hőálló varisztor, kék LED, fűtőellenállás

WC B4C jó mechanikai tul. atomreaktor

Ferritek

lágy és kemény mágnesek

Szupra-

vezetők

YBa2Cu3O7-x

MgB2

Tc 100K


Szilikátipar alapanyagai • Agyag (aluminoszilikát)

- vízzel összegyúrva képlékeny, száradáskor és kiégetéskor alakját

megtartja

• SiO2 kvarchomok, homokkő (soványítja, képlékennyé teszi a kerámiát)

• Földpát (kálium-aluminoszilikát) - tömörré teszi a kerámiát

• Mészkő, márga, magnezit, dolomit - kalcium- és magnéziumkarbonátok

- porozitást növelik



Agyag Szárazon kemény, repedezett, nedvesen jól gyúrható, formázható anyag. Jellemző tulajdonsága a nagyarányú vízfelvevő képesség. Egyes agyagok akár 300% vizet is képesek tárolni. Összetételükről elmondható, hogy 0,002 mm-nél kisebb kőzetmálladék alkotja, fizikai tulajdonságukat azonban döntően befolyásolják az agyagásványok (illit, montmorillonit, kaolinit).

Térfogatváltozása (montmorillonit), képlékenységének mértéke (illit), vízáteresztő képessége az agyagásványok típusától, mennyiségétől valamint kicserélhető kationjaitól (pl.: a kálcium morzsalékossá, vízáteresztővé teszi az agyagot) függ.

Kaolinit szerkezete o Oxigén; " Hidroxil; o Tetraéderesen koordinált szilícium; ● Alumínium oktaéderesen koordinált

Kaolinit SEM felvétele


A CaO-SiO2-Al2O3 terner rendszer olvadáspont diagramja


Kerámia fajták

Pórusos szövetű gyártm. Tömör szövetű gyártm.

Az anyag

sárga v.

vörös

Az anyag

sárga v.

vörös

Az anyag

fehér

Az anyag

nem fehér

Az anyag

nem fehér

Az anyag

fehér

Máz nélkül Mázzal

bevonva

Átlátszó

vagy

színes máz

Máz nélkül

Mázzal

bevonva

Tégla, cserép

Tűzálló építőanyag

Kályha-csempe, majolika

Kőedény-fajansz

Klinker, keramit, saválló burkoló

Kőagyag csatornák

porcelán


Tradicionális kerámiák Korszerű kerámiák

Agyagtárgyak Elektromos szigetelők

Fazekas termékek Mágneses ferritek

Fehér termékek Optikai, lámpák

Agyag, földpát és kvarc alapú Kémiai célú edények, eszközök

kőedény Hőálló alkatrészek

üvegkerámia Mechanikai, vágó, megmunkáló szerszámok

háztartási porcelán Biológiai, implantátumok

ipari porcelán Nukleáris üzemanyag pasztillák

műszaki kerámiák

Kerámiák csoportosítása alapanyag és felhasználás szerint


Leggyakoribb kerámia termékek

• Fali és padlócsempék

• Tégla és cserép

• Háztartási asztali és főzőedények

• Hőálló termékek

• Higiéniai termékek

• Technikai kerámiák

• Mázas kőagyag csövek

• Nagyméretű agyag termékek

• Szervetlen bevonatok


Mázak

A kerámiák felületére adott esetben mázat visznek fel, aminek gyakorlati és

esztétikai szerepe is lehet.

A mázak sima, egyenletes felületet adnak, ami lehet matt vagy fényes,

szerkezetüket tekintve az üvegre emlékeztetnek, de olvadt állapotban nagyobb

viszkozitásúak. Erősen tapadnak a kerámia alaphoz.

A mázok prekurzorait alkotórészeikből és vízből golyós malomban végzett

őrléssel állítják elő, ekkor tejszerű homogén szuszpenziót kapnak, amit fel kell

vinni a részlegesen kiégetett kerámia tárgyak felületére. A máz szuszpenziókat

a kerámiákra bemerítéssel vagy szórással viszik fel.

Kiégetésük 600-1500oC között történhet, függően a készülő tárgy funkciójától

és elvárt tulajdonságaitól. A mázakkal a felületet ellenállóvá tehetjük korrózív

folyadékokkal szemben, kialakíthatók félvezető mázak is.

A mázak alkotó anyagai: SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO, PbO, PbO2, Na2O, CaO,

MgO, BaO, SrO, K2O, Rb2O, Cs2O, Li2O.


Kerámiák gyártástechnológiája • Aprítás, őrlés: szemcseméret csökkentése, homogenizálás

• Formázás: nedves és száraz sajtolás, korongozás

• Szárítás: természetes, mesterséges, hőigényes,

közben zsugorodás

• Égetés: kémiai és fizikai folyamatok

fontos paraméterek: felfűtés sebessége, égetés hőmérséklete, ideje, lehűtés módja,

A kemencék lehetnek szakaszos és folytonos működésűek, gáz, olaj, fa tüzelésűek vagy elektromos fűtésűek.

Égetési hőmérsékletek

» tégla 920-1000oC

» kőedény 1100-1250oC

» kőagyag, keramit 1200-1350oC

» porcelán 1250-1450oC

» tűzálló anyagok 1300-1700oC


Kerámiaipari műveletek hatása a szerkezetre

Előkészítés, keverés formázás szárítás égetés


Dr. Pátzay György

Aprító, törő szerkezetek


Építőipari kötőanyagok

A kötőanyagok kémiai és fizikai folyamatokban pépes vagy folyékony állapotból

szilárd állapotúvá válnak és a beléjük kevert szilárd anyagokat

összeragasztják.

Csoportosítási lehetőségek:

• eredet szerint

- természetes (agyag, bitumen)

- mesterséges (cement, mész, gipsz)

• anyagi minőség szerint

- ásványi (agyag, mész, cement)

- szerves (bitumen, enyv, gyanta)

• halmazállapot szerint

- folyékony (vízüveg)

- szilárd (cement)

• kötés mechanizmus szerint

- hidraulikus (cement)-víz alatt köt

- nem hidraulikus (mész, gipsz)-víz alatt nem köt


• Mész

égetés CaCO3 CaO + CO2

oltás CaO + H2O Ca(OH)2

kötés Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

• Gipsz

CaSO4 2 H2O CaSO4 anhidrit + 2 H2O 180-200oC

• Cement

Alapanyag: agyag és mészkő

Műveletek: őrlés és égetés 1100-1450oC

Szilárdulás, kötés: hidrolízis és hidratáció

• Beton: cement+kavics+acél nagy nyomószilárdság+ jó húzószilárdság


A mész, mészhabarcs


A kalciumkarbonát termikus

bomlási reakciója

Szemcseméret csökkenés af


a) Tüzelőanyag;

b) Égést tápláló levegő;

c) Hűtő levegő;

d) Lándzsák;

e) Kereszt járat;

f) 1. akna;

g) 2. akna

Párhuzamos áramlásos regeneratív

kemence


Forgó mészégető

kemence

A hőhasznosítás hatásfoka döntő a

gazdaságosság szempontjából,

hőcserélők beépítése

Felhasználás: vas és acélgyártás,

építés, talajjavítás, Ca-karbid előállítás


a) Égő;

b) Levegő;

c) Előmelegítő;

d) Kemence;

e) Hűtő

Égető kemence

mozgatható kocsival

Görgős égető kemence


Gipsz CaSO4*2H2O gipsz, CaSO4 anhidrit

120 oC CaSO4*2H2O CaSO4*0,5H2O + 1,5H2O

180-200 oC CaSO4 képződik oldódó anhidrit

400-750 oC CaSO4 képződik nem oldódó anhidrit

800 oC CaSO4 képződik oldódó anhidrit


Építési gipsz felhasználása

Gipszkarton gyártása

Gipszkarton típusok


Magnézia (Sorel) cement

MgCl2 Mg(OH)2 MgO(OH))

sok kevés

A kötés során eltérő összetételű MgOxCly keletkezik.

Hiroszkópos!

Töltőanyagokkal melegpadló készítésre használható. A

felületetolajozással, parafinozással védeni kell!


Hidraulikus kötőanyagok

Szilikát (portland) cement

~ 2/3 rész CaO

~ ¼ rész SiO2

~ 4-7% Al2O3

~ 2-4 % Fe2O3

~ 1% MgO elegye

Nyersanyagok: agyag, mészkő,

márgák, pirit, dolomit

Előállítás:

- előkészítés: őrlés, homogenizálás, vas adagolása

- égetés ~ 1200 0C

- száradás

- hidrátvíz elvesztés 500-700 0C

- CaCO3 bomlik 800-1100 0C

- a CaO reagál a SiO2-dal, Al2O3 –dal Fe2O3-dal 1100-1200 0C

- az agyag egy része olvad, dermedéskor magas CaO tartalmú szilikátelegy

válik ki --klinker

- gipszkő agadolás ~ 1,5 %

- őrlés, érlelés cement

Bauxitcement (aluminátcement):

Az 1930-as években gyártott cementféleséget sokáig a

portlandcementtel azonos módon használták. E cement

gyorsabb kötési ideje és nagyobb kezdeti szilárdsága

miatt volt nagyon kedvelt. Azonban a megszilárdult

bauxitcement szerkezete instabil, idővel

átkristályosodik, szilárdsága lényegesen csökken.

Bauxitbetonból készült épületeinkkel komoly statikai

problémák léptek fel, olyannyira, hogy egyesek

bontásra szorultak. Az ötvenes évek közepén a további

problémák elkerülése végett a bauxitbeton

alkalmazását rendeletileg tiltották meg.


Cement



A rendszerváltás után öt cementgyár üzemelt hazánkban. A lábatlani és a hejőcsabai a svájciaké, a beremendi és a Dunai Cement- és Mészmű váci üzeme a németeké lett (utóbbi kettő Duna-Dráva Cement Kft. néven egyesült), illetve 2011 júliusa óta működik Királyegyházán a Lafarge S.A. üzeme.

Néhány jellemző klinerképződési

reakció



Portlandcement főbb komponensei Komponens mennyiség megjegyzés

C3S 50% nagyon reaktív, magas hidratációs hő, korai szilárdság

C2S 25% kis hidratációs hő, lassú reakciók

C3A 10% magas hidratációs hő, szulfát károsítja

C4AF 10%

Gipsz 5% a cement kötését szabályozza

ASTM portland cement típusok I. Típus általános felhasználásra II. Típus közepes hidratációs hő, szulfátálló (C3A<8%), általános

építés, tengervizes közegben III. Típus magas korai szilárdság (C3A<15%),biztonsági javításokhoz,

téli építkezésekhez, előregyártott elemekhez IV. Típus alacsony hidratációs hő (C3S<35%, C3A<7%, C2S>40%),

tömegfelhasználás V. Típus szulfátálló (C3A<5%) szulfátos talajokban, csatornákhoz

a) Porozitás;

b) Kalcium szilikát hidrát, hosszú

szálak;

c) Kalcium szilikát hidrát, rövid

szálak;

d) Kalcium hidroxid;

e) Kalcium aluminát hidrát,

vas(III)oxid tartalommal;

f) Monoszulfát;

g) Triszulfát

Portlandcement szilárdulási folyamata



Kristályos

szilikát por

Üvegszerű, ~70%-a a

cementnek

kristályos

A cement egy kompozit anyag, üvegszerű és kristályos fázisok heterogén elegyben.


Portlandcementek szabványos jelölése (Dr. Révay Miklós és Urbán Ferenc nyomán)

pl.: CEM II/A-S 32,5 N CEM jelölés utal az európai szabványok szerinti minőségű cementre, az ezt követő szám pedig

összetételére: I. homogén cementek, amelyek gyakorlatilag teljes mennyiségben őrölt portlandcement

klinkerből állnak. II. heterogén cementek, melyekben a portlandcement klinkeren kívül más a szilárdulás

szempontjából hasznos anyag is található. A következő betű a cementbe a klinkeren kívül adagolt anyag mennyiségére utal: A 5-20 % B 20-35 % A kötőjel utáni betű ezen anyag fajtáját jelzi: S Kohósalak V Pernye P Trassz vagy puccolán L Mészkőliszt M Kompozit vagy multikompozit cement A CEM jelölés utáni további római számok az alábbi összetételt jelzik: III. Kohósalak cement

A következő két betű a kohósalak mennyiségére utal: A 36-65 % B 66-80 %


IV. Puccolán cement A következő két betű a kiegészítő anyag (trasz, pernye) mennyiségére utal:

A 11-35 % B 36-55 % V. Kompozit cementek

A betűk után a cement három szilárdsági osztályára utaló szám következik. Végül az utolsó betű a szilárdulás ütemére utal.

R gyorsan szilárduló „rapid” cement N normál szilárdulású cement

Betonjelzések: C 12-32/FN

C- normál beton (2001-2500 kg/m3)

12- nyomószilárdság 12 N/mm2

32- legnagyobb szemcsenagyság

FN- földnedves


A szilárdságért felelős

Különleges tulajdonságok



Klinker kemence rácsos előmelegítő - hűtővel


a) Tablettázó;

b) Köztes porgyűjtő;

c) Szárító kamra;

d) Forró kamra;

e) Rács;

f) Forgó kemence;

g) Égő;

h) Rácsos hűtő;

i) Klinker szalag

Cementgyártás folyamata


A fajlagos energiafogyasztás változása a cementgyártásban

Németországban



A bitumen az ásványolaj lepárlásából visszamaradó, nagy molekulatömegű, fekete színű, termoplasztikus kötőanyag. Melegre lágyul, illetve folyékonnyá válik. Kémiailag közömbös, víz, híg savak és lúgok szobahőmérsékleten nem oldják, a salétromsavval már szobahőmérsékleten is reakcióba lép. Szerves oldószerek (benzin, gázolaj, petróleum, benzol, stb.), állati és növényi zsírok viszont lágyulását okozhatják. A kátrány szén és fa lepárlása során keletkező fekete színű, erős szagú anyag. Az útépítésben és a szigetelésben ugyan az a szerepe mint a bitumennek. Az aszfalt adalékanyag és bitumen kötőanyagból készített pályaszerkezeti réteg. Aszfaltbeton, a kötőanyag a levegő oxigénjének hatására (főképpen ha napsütés is éri az aszfaltot) a bitumen felső rétege lassan megkeményedik, öregedik. A bitumen összetétele: ► kolloid diszperz rendszer A rendszer folyékony része a telített aromás, gyantás maltén, melyben finom frakciójú aszfaltén diszpergálódott. Az aszfaltén a bitumen „váza”.

Kátrány, szurok, kőszénkátrány A kátrány egy folyékony, vagy félszilárd, mélyfekete vagy barna termék, amely kőszén, barnaszén, fa, tőzeg és más fosszilis tüzelőanyag szárazpárlásával keletkezik és első sorban szénhidrogén keverékekből áll. A vegyi összetétel a származási fajtától függően eltérő (pl. kőszén-kátrány).A szurok a kátrány desztillációjának maradványából, vagy a szerves anyagok (pl. kőszén, barnaszén, fa) desztillációja során közvetlenül nyert félszilárd maradvány.


A bitumen legfőbb fizikai tulajdonságai Lágyuláspont: az a hőmérséklet amelyen a bitumen nyomószilárdsága egy

meghatározott érték alá csökken. Győrűs-golyós módszerrel határozzák meg.

Penetráció: a bitumen konzisztenciáját jellemző tulajdonság. Mérőszáma 25 °C-on egy 100 g tömegő fém tű 5 s időtartam alatt, a bitumenbe történı behatolásának mélysége 0,1 mm-ben kifejezve.

Töréspont: a bitumen hideggel szembeni viselkedését jellemzi. Gyakorlatilag azt fejezi ki, hogy a bitumen milyen hőmérsékleten válik rideggé.

Duktilitás (nyújthatóság): a bitumen 25 °C-on mért nyújthatóságát kifejezı viszonyszám. Sűrűség: a bitumen sűrűsége 25 °C-on 1 t/m3 Tapadás: a bitumen adalékanyagokhoz történő tapadási képességét jellemző érték. Vizes

és poros felületek csökkentik a tapadási képességet.


Durva és finomkerámiai anyagok

Tégla gyártás • Agyag + soványító anyag (homok,

kőzettörmelék)

• Nedves formázás

• Szárítás

• Égetés 950-1000 oC-on


A 19. század utolsó éveiben csak Budapesten 12 téglagyár működött. Emléküket őrzi Feneketlen-tó, amely eredetileg egy téglagyár anyaggödre volt. Napjainkban is számos téglagyár működik hazánkban.

Kőagyag Égetés 1300-1400 oC-on Máza sómáz (NaCl szórás magas hőmérsékleten) Csatornacsövek, burkolólapokm vegyészeti kerámiák

Kőedény más néven porcelán-fajansz vagy fehércserép Finom agyag, kvarc, mészpát, földpát Égetés 1100-1300 oC-on Máza ólom-, bórtartalmú (második égetés 1000-1200 oC-on) Falburkoló csempe, egészségügyi berendezések, háztartási árúk. Porcelán Kaolin Magas hőmérsékletű égetés miatt zsugorodik, tömörödik Máza földpátból, mészpátból, kaolinból és kvarcból Ütésre cseng, kemény, részben hőálló Csak HF, meleg tömény H3PO4, meleg tömény lúgok támadják meg


Üvegablakok a

Charles

katedrálisból

Fáraó fej, üvegbe

öntve


Mi az üveg?

Az üveg megszilárdult folyadék,

aminek nem állt elegendő idő

arra, hogy kristályosodjon lehűtés

közben.


Üvegipar Üveg olyan anyag, aminek energiatartalma a folyadék és kristályos állapot között van.

Üveg közelítő összetétele: R2O*R’O*6SiO2

ahol R és R’ lehet Ca, Mg, Al, B, Na, K, Fe, Pb, Mn

Nyersanyagok: kvarchomok, szóda, mészkőliszt, ólomoxid, bórsav, dolomit, timföld.

Üveggyártás folyamatai: keverés, olvasztás, formálás, hűtés, megmunkálás, hőkezelés-feszültségmentesítés

Formálás: fúvás, húzás, öntés, hengerlés, sajtolás.


A magyarországi üveggyártás termékszerkezete az elmúlt években jelentősen átalakult, bár a legnagyobb volument képviselő termékcsoport az import behozatallal együtt változatlanul a síküveg. Építőipari síküveg gyártás lényegében csak a Guardian Orosháza Kft-nél, Orosházán zajlik. A gyár termelése megközelíti a 2,3 millió tonnát. A GUARDIAN Orosháza Kft. termelésében a magyar piac részesedése 30 %, a többi üveget külföldön értékesíti. A gyár a környező országokba szállítja a termelés 45 %-át, 25 %-a pedig nyugat-európai piacra kerül.


1. Üvegképző oxidok: főkomponensek • SiO2, B2O3, P2O5, stb.

2. Ömlesztő anyagok: csökkentik az olvadási hőmérsékletet • Na2O, PbO, K2O, Li2O, stb..

3. Tulajdonság módosítók: módosítják a vegyszerállóságot, hőtágulást, viszkozitást stb. • CaO, Al2O3, stb.

4. Színezékek: oxidok 3d, 4f elektron szerkezettel; alkomponensek(<1 m%) 5. Tisztítóanyagok: alkomponensek (<1 m%) a buborékok eltávozását segítik elő

• As-, Sb-oxidok, KNO3, NaNO3, NaCl, fluoridok, szulfátok. Hatásuk kicsi a termék föbb jellemzőire, de elősegítik a tömeggyártást.

Batch olvadási folyamatok 1. Gázok kibocsátása

• CaCO3 → CaO + CO2↑ • 1 mol mészkőből: ∼37 cm3 CaO22,400 Ncm3 CO2

• keverő, homogenizáló hatásuk van 2. Folyadékfázis képződése

• a batch komponensek közvetlen olvadása • az eutektikus komponensek olvadása • az üvegtörmelék olvadása (meggyorsítja az olvadást)

Adalékanyagok


3. Az olvadt komponensek elgőzölgése • Oxid (foly.) → Oxid (gáz) • Alkáli oxidok (Li<Na<K<Rb<Cs • Pb, B, P, halidoknakrelatiíve magas a gőznyomásuk

4. Tisztító reakciók: buborékok eltávolítása a) Felúszással b) Vegyi úton gázfejlesztő reakciókkalt • Arzén, antimon oxidok hatékonyak • 0.1-1.0 m% As2O3, Sb2O3; sorozatreakciók: • 4KNO3 + 2 As2O3 → K2O + 2 As2O5 + 4NO↑ + O2↑

(a keletkezett nagy gázbuborékok magukkal ragadják a kicsiket) • Növelve a hőmérsékletet redukció lép föl: • As2O5 → As2O3 + O2↑ több buborék • Csökkentve a hőmérsékletet fordított lesz a reakció: • As2O3 + O2 → As2O5 : az oxigén távozik • Mivel az As, Sb mérgező, egyéb hőfokfüggőtisztító reakciókat is alkalmaznak:

szulfitokat: 2SO3 ↔ 2SO2 + O2↑ Cérium-oxidot: 4CeO2 ↔ 2Ce2O3 + O2↑

Adalékanyagok • Olvasztást könnyítő: fluor, bór, arzénvegyületek • Tisztulás segítés: arzén-trioxid, nitrátok Fizikai tulajdonság, szín: PbO, CoO, F2O3, stb. • Színkialakítás oxidatív vagy reduktív viszonyok

között • „Színtelenítő” anyagok: mangán-, szelénvegyületek • Nagy törésmutató: ólomüveg • Opalizáló anyagok: fluor- és foszforvegyületek



Üveggyártás


Sorg LoNOx olvasztókemence palacküveg előállításhoz


a) Beadagolás; b) Lefújás c) Ellenfújás; d) Átbillentés talpára; e) Újrahevítés; f) Végső fújás belső hűtéssel; g) Kivétel

Palackfújás folyamata


Üvegtermékek kialakítása

Centrifugálással Préseléssel

Préseléssel és fújással


A Danner eljárás üvegcső előállítására


Üvegszövet gyártása

a) Olvasztó tartály; b) Centrifúga fúvókákkal; c) Kötőanyag befújása; d) Üvegszövedék; e) Kötésképző kemence; f) Bárd; g) Termék



A Pilkington síküveg gyártási eljárás

a) Kemence; b) Olvasztott ón; c) Síkfürdő; d) Nitrogén-hidrogén elegy az ón oxidációjának megakadályozására; e) Kivezető nyílás; f) Hengerek



Táblaüveggyártás műveletei

Az üvegek színezésére használt fémvegyületek

Elem Ion Szín

Réz Cu2+ világoskék

Króm Cr3+ zöld

Cr6+ sárga

Mangán Mn3+ ibolya

Vas Fe3+ sárgás-barna

Fe2+ kékes-zöld

Kobalt Co2+ intenzív kék, borátüvegben rózsaszín

Co3+ zöld

Nikkel Ni2+ szürkés-barna, sárga, zöld, kék, ibolya az üvegtől függően

Vanádium V3+ zöld szilikát üvegben, barna borátüvegben

Titán Ti3+ ibolya redukáló körülmények között olvasztva

Neodímium Nd3+ vöröses ibolya

Szelén Se0 rózsaszín

Prazeodímium Pr3+ világos zöld


Üvegfelhasználások megoszlása


Zománcok

Kémiailag ellenálló üvegszerű bevonat.

Alapanyagok:

• Bórsav, bórax, földpát, szóda, salétrom, kvarc, folypát, kriolit, báriumkarbonát, agyag, kaolin

• Színező pigmentek

• Homályosító, átlátszatlanná tevő adalékok (fémoxidok, Sb2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZnO stb.)

Alapanyag összeolvasztása után őrlés.

Munkadarabra felvitel mártással (nedves szuszpenzió), vagy száraz szórással.

Ráolvasztás két rétegben: alap, fedőzománc.


Félvezető anyagok előállítása:

Si lapok

A szilíciumot nagy tisztaságú kvarchomokból

állítják elő szénelektródos ívkemencében szenet,

aktívszenet vagy faszenet használva

redukálószerként 1900oC hőmérsékleten.

SiO2 + C → Si + CO2.

SiO2 + 2C → Si + 2CO.

A folyékony szilícium összegyűlik a kemence

alján, ez 98% tisztaságú. A benne lévő

szilíciumkarbid a következő reakcióval tüntethető

el:

2 SiC + SiO2 → 3 Si + 2 CO. 2005-ben ennek a kohászati minőségű

szilíciumnak $1.70/kg volt az ára.


Si tisztítása: zónás olvasztás

A zónás olvasztás, amit zónás finomításnak is neveznek, volt az első ipari Si

tisztítási módszer. A szilícium rudakat egyik végüknél kezdődően

megolvasztják, ezután az olvasztókemence végighalad a rúd mentén úgy

hogy mindig egy keskeny rész van olvadt állapotban, amit elhagyott, az a Si

ismét megszilárdul. A szennyezések az olvadt régióban vannak végig, ily

módon összegyűlnek a rúd azon végében, amit legutoljára olvasztanak meg.

Ezt a részt levágják. Amennyiben a tisztaságot tovább kívánják növelni,

ismételt zónaolvasztást végeznek.


A Si tisztítás kémiai eljárásai

A Siemens eljárásban nagy tisztaságú Si rudakat triklórszilánnal reagáltatnak 1150 °C-on. A triklórszilán elbomlik és lerakódik a rudakra: 2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4 Ez polikristályos Si, szennyezéseket ppb szinten tartalmaz. 2006-ban az REC beindított egy fluid ágyas technológiával működő üzemet ami szilánnal működik: 3SiCl4 + Si + 2H2 → 4HSiCl3

4HSiCl3 → 3SiCl4 + SiH4

SiH4 → Si + 2H2


http://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_Energy_Corporation

A Si kristályosítása

A Czochralski eljárás szolgál félvezető egykristályok előállítására, a nagy

tisztaságú Si olvadékból, amit kvarc tégelyben olvasztanak meg, oltókristállyal

húznak felfelé megszilárduló Si rudat, amit közben még forgatnak is. A folyamtot

inert atmoszférában végzik. A Si-hoz itt adhatják hozzá a B-t vagy P-t, ha n vagy p

típusú félvezető alapot készítenek.

Ily módon 200-300 mm átmérőjű és 1-2 m hosszú rudakat állítanak elő, amiből

levágják a 0,2-0,75 mm vastag lapokat, amiket különböző célokra használnak

(napelem, integrált áramkörök, processzorok).


http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Silicon_crystal_4_inch_interferences_640x480.jpg

Documents

Szilikát- és építőanyag iparok · Építőipari kötőanyagok A kötőanyagok kémiai és fizikai folyamatokban pépes vagy folyékony állapotból szilárd állapotúvá válnak