Consum de energie la producerea sticlei

5x puncte

categorie: Diverse

nota: 7.25

nivel: Facultate

Trecînd la alte domenii de utilizare a sticlei și examinînd alt proprietăți, situațiile întîlnite sînt de cele mai multe ori mai favorabile. Date interesante au apărut în legătură cu ambalajele din sticlă.

Astfel, în tabelul l prezent într-o formă mănătoare se compară ambalajele din sticlă cu cele din materiale plastice și din metal, prin intermediul a 14 proprietăți utile. Se acor[...]
DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Consum de energie la producerea sticlei

Trecînd la alte domenii de utilizare a sticlei și examinînd alt proprietăți, situațiile întîlnite sînt de cele mai multe ori mai favorabile. Date interesante au apărut în legătură cu ambalajele din sticlă.

Astfel, în tabelul l prezent într-o formă mănătoare se compară ambalajele din sticlă cu cele din materiale plastice și din metal, prin intermediul a 14 proprietăți utile. Se acordă cu atît mai multe puncte cu cît pro- prietatea se manifestă mai puțin favorabil. Totalizînd, se obțin pentru ambalajele din sticlă 52 puncte, pentru cele din materiale plastice 71 iar pentru cele metalice 84 puncte.

Luînd în considerare costul energetic, ambalajele din sticlă apar de asemenea avantajoase, așa cum rezultă din tabelul 2, în care se prezintă consu-mul de energie pentru ambalarea unui litru de lichid. Datorită faptului că, printre alte avantaje, ambalajele din sticlă pot fi reutilizate de multe ori, energia consu-mată pentru producerea lor se repartizează la un număr mai mare de litri de lichid, rezultatul fiind deosebit de favorabil, chiar dacă se fac numai 10 recirculări (consumîndu-se 1,6 - 3 MJ/l), nu 20 cum se menționează în tabelul 2.

Ambalajele din materiale plastice nu pot fi întotdeauna recirculate, iar cele metaŹlice, numai în cazuri izolate, în unele cazuri proprietățile utile avute în vedere sînt atît de deosebite sau chiar unice încît nu există termeni de comparație. Așa sînt de exemplu sticlele optice sau sticlele utilizate în electrotehnică și electronică sau fibrele din sticlă, precum și unele sticle utilizate în domenii de vîrf cum sînt cele pentru înglobarea deșeurilor radioactive, sticlele pentru laseri, fibrele optice pentru telecomunicații etc.

Datele comparative prezentate mai înainte, care arată că sticla nu este chiar cel mai mare consumator de energie, printre materialele de uz curent, nu estompează totuși importanța celor circa 30 MJ/kg ce se consumă la producerea ei. Din această cauză, în toată lumea și la noi în țară există o preocupare permanentă si susținută pentru micșorarea continuă a acestei cifre.

Există date care indică faptul că de la 9 - 15 MJ/kg consumați pentru topirea sticlei la începutul anilor 70 se tindea către 6,7 - 5,8 MJ/kgcătre sfîrșitul aceluiași deceniu. În S.U.A., consumul de căldură pentru topirea sticlei s-a redus în intervalul de timp dintre anii 1964—1979 cu circa 33%.

CARACTERIZAREA ENERGETICA A STICLEI
Este cunoscut faptul că, spre deosebire de cristale, sticla are o structură dezordo- nată, lipsind ordinea la distanță. Dezordonarea rețelei cristaline se realizează cu aju-torul energiei, așa încît, prin însăși natura sa, starea vitroasă a materiei are un conți-nut energetic mai ridicat decît starea cristalină.

OBȚINEREA STRUCTURII VITROASE
Pentru obținerea solidelor necristaline se pot utiliza diferite forme de energie: termică, chimică, radiantă, mecanică etc.
Cea mai obișnuită cale este cea bazată pe energia termică, prin intermediul căreia se realizează topirea substanțelor cristaline, obținîndu-se dezordonarea specifică structurii vitroase, după care aceasŹta este stabilizată prin subrăcire.

Fiind metoda prin care se produc, în toată lumea, milioane de tone de sticlă anual.Aici se menționează însă, faptul că încălzirea poate fi continuată pînă la tempe-raturi mai ridicate cînd topitura se evaporă. Starea complet dezordonată a vapori-lor perŹmite obținerea unor solide necristaline prin punerea; lor în contact cu suprafețe foarte reci, pe care se depun straŹturi subțiri.

Unele variante ale metodei permit obținerea unor piese masive cu aspectul și proprietățile sticlei obișnuŹite. Astfel, în cazul metodei hidrolizei în flacără se foloŹsesc materii prime la care, prin încălzire moderată, tenŹsiunea de vapori poate fi riŹdicată suficient de mult penŹtru a permite antrenarea lor cu ajutorul unui curent de gaz purtător, inert sau reactiv.

Frecvent se folosesc halogenurile deoarece BC13 este în stare gazoasă la temperatura ambiantă, iar SiCl4 și POC13 sînt lichide. Unele halogenuri solide se topesc sau se volatilizează la temperaturi nu prea înalte. Dacă vaporii de SiCl4, de exemplu, ajung odată cu gazul purtător, într-o flacără oxihidrică, are loc reacția :
SiCl4 + 2H2O SiO2 + 4HC1

Dacă temperatura flăcării este suficient de ridicată SiO2 format se topește iar picăturile de sticlă pot fi colectate pe un suport obținîndu-se piese cu dimensiunile dorite, fiind necesare temperaturi peste 1300°C. Această cale de obținere a sticlelor a devenit interesantă în legătură cu exigențele deosebite priŹvind puritatea sticlelor necesare în unele domenii de vîrf ale tehnicii actuale.

Obținerea structurii dezordonate cu ajutorul energiei chimice se bazează pe folosirea soluțiilor. În acest scop, materiile prime care aduc oxizii necesari trebuie sa fie lichide sau solide solubile. Drept sursă de SiO2 se poate utiliza SiCl4, dar mai comozi sînt ortosilicații de metil sau de etil (Si(OCH )4 sau Si(OC2H5)4). Anhidrida borică se dizolvă în alcool metilic sau etilic la cald, pentru Na2O se folosește alcoolatul de sodiu obținut prin dizolvarea sodiului metalic în alcool, unii azotați sînt solubili în apă etc.

După ce soluțiile se amestecă în proporțiile necesare pentru compoziția dorită se provoacă coprecipitarea oxizilor, de multe ori prin hidroliza compușilor organici respectivi cu ajutorul unei cantități bine deter-minate de apă. PreciŹpitatul, avînd de obicei aspectul unui gel, se separă și se usucă, obținîndu-se un solid necristalin. Prin uscare îngrijită sau prin presare, urmate apoi de încălzire, se pot obține piese avînd aspectul și proprietățile sticlei obișnuite, cu deosebirea că încălzirea se face la temperaturi ce nu depășesc de regulă 2/3 din temperatura de topire.

Acest rezultat se explică prin omogenitatea deosebit de bună, la scară atomică, ce se realizează în soluție și, în cazul sticlelor complexe, prin desfășurarea, uneori pînă la capăt, a reacțiilor de formare a noilor compuși.
Datorită acestor avantaje, metoda gelurilor se utilizează uneori doar ca metodă de preparare a amestecului de materii prime pentru obținerea unor sticle speciale prin topire. Un astfel de amestec se topește mai repede, sticla se elaborează la temperaturi mai joase și este deosebit de omogenă.

„Amorfizarea" cristalelor cu ajutorul energiei mecanice s-a experimentat în două moduri: strivind cristalele de SiO2 între niște blocuri de aluminiu, cu ajutorul unei explozii care a provocat o presiune de ordinul a 600 kbar sau expunerea lor la o undă de șoc pură de circa 360 kbar. În ambele cazuri s-a degajat si căldură, temperatura ridicîndu-se la 1200 și respectiv 600°C, valori la care con-centrația defectelor în rețeaua de SiO2 nu poate determina dispariția ordinii la distanță. Au rezultat materiale roentgenamorfe, cu proprietăți apropiate de cele ale sticlei de silice obținute prin topire.

Expunerea cristalelor la radiații neutronice intense conduce de asemenea la dez-ordonarea structurii. Neutronii pot transmite direc nucleelor cantități mari de ener-gie determinînd astfel atomii să părăsească nodurile rețelei cristaline, să-și modifi-ce legăturile chimice unghiurile dintre legături etc. Doze de ordinul 1018-1020 neutron pe centimetru pătrat au determinat obținerea din cristale de SiO a unor materiale necristaline cu proprietăți practic identice cu cele ale sticlei obținute prin topire.

Dintre aceste moduri de utilizare a diferitelor forme de energie pentru obține-rea structurii dezordonate specifice sticlei, doar ultimele două, bazate pe ener-gie mecanică și pe radiațiile neutronice sînt impracticabile la scară industrială.
DOWNLOAD REFERAT
« mai multe referate din Diverse

CAUTA REFERAT


TRIMITE REFERAT CERE REFERAT
Referatele si lucrarile oferite de E-referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.