Стекольная и фарфорофаянсовая промышленность России
71
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СОЧИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И КУРОРТНОГО ДЕЛА
Социально-педагогический факультет
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине __________________________________
«Стекольная и фарфорофаянсовая промышленность России »
выполнила:
студентка IV курса группы 05-Г
специальность «География»
Козлова Н.С.
проверил:
Кравчук Д.А.
Сочи 2009 г.
Содержание
Введение
Глава 1 Стекольная промышленность
1.1 Определение стекла. История возникновения и развития стекольной промышленности
1.2Стекольная промышленность России
1.3 Борский стекольный завод
1.4 Салаватстекло
1.5 Гусевской хрустальный завод
Глава 2 Фарфорофаянсовая промышленность
2.1 Общая характеристика фарфора. История возникновения
2.2 Общие понятия о фаянсе. Его история. Что такое «майолика»?
2.3 Фарфорофаянсовая промышленность России
2.4 Дулевский фарфоровый завод
2.5 Императорский фарфоровый завод
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Данная курсовая работа посвящена изучению стекольной и фарфорофаянсовой промышленности России, истории ее развития, а также современного состояния.
Настоящая курсовая работа проводилась с целью изучения стекольной и фарфорофаянсовой промышленности России, истории ее развития и современного состояния, а также ее места в экономике России и мира.
В связи с поставленной целью определены следующие задачи работы:
1. Сбор литературных данных о современном состоянии стекольной и фарфорофаянсовой промышленности, путях ее развития, как в России, так и мире, об особенностях отрасли;
2. Дать определения основных понятий по теме курсовой работы;
3. Дать подробное описание каждой отрасли промышленности, с приведением конкретных предприятий, с применением таблиц и диаграмм;
Глава 1 Стекольная промышленность
1.1 Определение стекла. История возникновения и развития стекольной промышленности
Стекло -- один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств -- универсальный в практике человека материал. Физико-химически -- неорганическое вещество, твёрдое тело, структурно -- аморфно, изотропно; агрегатно все виды стёкол -- чрезвычайно вязкая переохлаждённая жидкость, достигающая стеклообразного состояния в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых в заданных температурных пределах (от 300 до 2500єС), которые обусловлены оксидным, фторидным или фосфатным происхождением их составов.
Первоначально так называли всем известный и наиболее распространённый продукт стеклоделия, относимый с некоторых пор в научном обиходе к силикатным стёклам. Когда была установлена идентичность строения, состава и свойств стекла многим минералам, последние стали квалифицироваться как разновидности его природного аналога, именуясь в соответствии с условиями формирования: некристаллизовавшиеся производные быстро остывшей лавы -- вулканическим стеклом (пемза, обсидианы, пехштейн, базальты и др.), а образовавшиеся из земной горной породы в результате удара космического тела -- метеоритным (молдавит).
Основным поводом к созданию искусственного заменителя -- органического стекла, стало отсутствие в пору его разработки (1930-е годы) материалов, пригодных для использования в авиации -- прозрачных, но лишённых хрупкости, достаточно прочных и гибких -- этими качествами и был наделён данный синтетический полимер. В настоящее время органическое стекло уже не способно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым ни авиацией, ни, тем более -- космонавтикой, однако на смену ему пришли другие виды пластиков и новые модификации «обычного» стекла (наделённые повышенной отражательной способностью, термостойкие и прочные). Оргстекло (органическое вещество) по строгим физико-химическим характеристикам к своему прототипу отношения не имеет.
История стеклоделия
Стеклоделие -- одна из древнейших технологий в материальной культуре, но сравнительно молодая отрасль промышленности. Основное сырьё при получении наиболее употребимых видов стекла -- кремнезём. Варка стекла в настоящее время производится по нескольким методам, но общими для них являются достаточно строгие технологические параметры, основными из которых являются условия высокой чистоты производства и управляемый высокотемпературный режим, подразумевающие наличие соответствующего оборудования и инструментария. Продукты стеклоделия всегда имели и будут находить применение во всех областях деятельности человека.
До сих пор не установлено достоверно, как и где впервые было получено стекло -- существует несколько легенд, с той или иной степенью правдоподобия толкующих возможные предпосылки. Одна из таких мифологических версий, поведанная античным естествоиспытателем и историком Плинием Старшим (I век), гласит, что однажды финикийские купцы на песчаном берегу, за неимением камней, сложили очаг из перевозимой ими африканской соды -- утром на месте кострища они обнаружили стеклянный слиток.
Как бы то ни было, но долгое время первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом, чему несомненным свидетельством считались глазурованные стеклом фаянсовые плитки внутренних облицовок пирамиды Джессера (середина III тысячелетия до н. э.); к ещё более раннему периоду (первой династии фараонов) относятся находки фаянсовых украшений. Так называемый «египетский фаянс» (бусы, амулеты, подвески, небольшие пластинки для инкрустаций) представляет собой изделия, покрытые зеленовато-голубой глазурью. Отнесение их к тому, с чем ассоциируется в настоящее время «фаянс» нельзя считать правильным, поскольку отсутствует главный признак этой категории изделий -- глиняный черепок. Известен египетский фаянс с «черепком» трёх родов: стеатит, мягкая кварцевая мука и цельный природный кварц. Существует мнение, что наиболее ранние образцы изготовлены из стеатита. Минерал этот по составу представляет собой силикат магния, он присутствует в природе в больших количествах. Изделия, вырезанные из куска стеатита, для получения глазури покрывались порошкообразной смесью из сырых материалов, входящих в её состав, и обжигались. Глазурь эта, по химическому составу представляющая собой силикат натрия с небольшой примесью кальция -- не что иное как легкоплавкое стекло, окрашенное в голубые и зеленовато-голубые тона медью, иногда с изрядной примесью железа.
Другой вид фаянса изготавливался в Египте из порошкообразного кварца. При изучении образцов под микроскопом было установлено, что зерна кварца остроугольны, получены путем искусственного измельчения. Изделия очень прочны. Цементирующим веществом выступала сода либо поваренная соль. Крепкие водные растворы солей придавали отформованному изделию достаточную для глазурования и обжига прочность, а во время обжига, соединяясь с кремнеземом, образовывали стекловидную фазу, достаточную для того, чтобы спаять между собой остроугольные зерна кварца.
Третий вид египетского фаянса - механически обработанные и покрытые глазурью куски натурального кварца и горного хрусталя. Встречаются голубые бусины, выполненные таким способом.
Конечно, глазурь египетского фаянса являлась стеклом лишь частично и использовалась не как самостоятельный, а как вспомогательный материал, но принципиально процесс стекловарения можно было считать открытым с момента, когда люди узнали, что если смешать песок, золу и медную окалину и подвергнуть их действию огня, то получится новое вещество голубого цвета, блестящее и твердое. То есть стекло существовало в Египте уже 5 тысяч лет назад.
Археология Двуречья, в особенности -- Древних Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, что немногим менее древними образцом стеклоделия следует считать памятник, найденный в Месопотамии в районе Ашнунака -- цилиндрическую печать из прозрачного стекла, датиремую периодом династии Аккада, то есть возраст её -- около четырёх с половиной тысяч лет. Бусина зеленоватого цвета диаметром около 9 мм, хранящаяся в Берлинском музее, считается одним из древнейших образцов стеклоделия. Найдена она была египтологом Флиндерсом Питри около Фив, по некоторым представлениям ей пять с половиной тысяч лет. Н. Н. Качалов отмечает, что на территории Старовавилонского царства археологи регулярно находят сосудики для благовоний местного происхождения, выполненные в той же технике, что и египетские. Учёный утверждает -- есть все основания считать, «что в Египте и в странах Передней Азии истоки стеклоделия... отделяются от наших дней промежутком приблизительно в шесть тысяч лет».
Что касается Месопотамии, то, согласно одной из версий, рождению стекла способствовало увлечение жителей Месопотамии разноцветными и драгоценными камнями. Нехватка привозных драгоценных камней привела к изготовлению искусственных, а также украшению дешевых местных камней. В Египте непригодные кусочки и осколки ляпис-лазури разбивали, растирали в пудру, прессовали и придавали форму бус. В Месопотамии кусочки кварца окрашивались минеральными голубыми и зелеными красителями, которые при нагревании превращались в стеклообразную красочную глазурь с ярким и постоянным блеском. При этой технике использовали кремниевые соединения, например, кварцевые камешки, и стеатит. Мягкость стеатита позволяет использовать его для резьбы. Он обладает ровной структурой и твердеет при нагревании. Еще одним камнем, который нагревали при обработке, был сердолик. Его обесцвечивали с помощью щелочных веществ, а также окрашивали минеральными красителями. Подобные техники с ранних времен практиковались от Индии до Египта.
Египетские стеклоделы плавили стекло на открытых очагах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали раскалёнными в воду, где они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, растирались в пыль жерновами и снова плавились.
Фриттование использовалось ещё долго после средневековья, поэтому на старых гравюрах и при археологических раскопках мы всегда находим две печи -- одну для предварительной плавки и другую для плавки фритт. Необходимая температура проплавления составляет 1450 °C, а рабочая температура -- 1100--1200°С. Средневековая плавильная печь («гуть» -- по-чешски) представляла собой низкий, топящийся дровами свод, где в глиняных горшках плавилось стекло. Выложенная только из камней и глинозёма, долго она не выдерживала, но надолго не хватало и запаса дров. Поэтому, когда лес вокруг гуты вырубали, её переводили на новое место, где леса было ещё в достатке.
Ещё одной печью, обычно соединяемой с плавильной, была отжигательная печь -- для закалки, где готовое изделие нагревалось почти до точки размягчения стекла, а затем -- быстро охлаждалось, чтобы тем самым компенсировать напряжения в стекле. В виде такой конструкции стеклоплавильная печь продержалась до конца XVII века, однако недостача дров вынуждала некоторые гуты, особенно в Англии, уже в XVII веке переходить на уголь; а так как улетучивающаяся из угля двуокись серы окрашивала стекло в жёлтый цвет, англичане начали плавить стекло в замкнутых, так называемых крытых горшках. Этим плавильный процесс затруднялся и замедлялся, и, тем не менее, однако уже в конце XVIII века преобладающей делается топка углем.
Актуальность легенд, повествующих о зарождении стеклоделия, сводится не столько к историческим и этногеографическим аспектам, которые с точки зрения теории познания лишь косвенно важны, -- сколько к происхождению технологии как таковой, словно отделившейся от «случайных» процессов гончарных ремёсел, и ставшей отправной точкой для создания материала с новыми свойствами -- первым шагом к управлению ими, а в дальнейшем -- к постижению строения.
Стекло -- неорганическое изотропное вещество, материал, известный и используемый с древнейших времён. Существует и в природной форме, в виде минералов (обсидиан -- вулканическое стекло), но в практие -- чаще всего, как продукт стеклоделия -- одной из древнейших технологий в материальной культуре. Структурно -- аморфное вещество, агрегатно относящееся к разряду -- твёрдое тело. В практике присутствует огромное число модификаций, подразумевающих массу разнообразных утилитарных возможностей, определяющихся составом, структурой, химическими и физическими свойствами.
Независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, стекло обладает физико-механическими свойствами твёрдого тела, сохраняя способность обратимого перехода из жидкого состояния в стеклообразное, и возможность кристаллизации (данное определение позволяет наблюдать, что фигурально к стёклам, в расширительном значении, относят все вещества по аналогии процесса образования и ряда формальных свойств -- на сём она исчерпываться, поскольку материал, как известно, прежде всего характеризуется своими практическими качествами, которые и определяют более строгую детерминацию стёкол как таковых в материаловедении).
Стёкла образуются в результате переохлаждения расплавов со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации. Благодаря этому стёкла обычно длительное время сохраняют аморфное состояние. Неорганические расплавы, способные образовать стеклофазу, переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования Tg (при температурах свыше Tg аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии).
В настоящее время разработаны материалы чрезвычайно широкого, поистине -- универсального диапазона применения, чему служат и присущие изначально (например, прозрачность, отражательная способность, стойкость к агрессивным средам, красота и многие другие) и не свойственные ранее стеклу -- синтезированные его качества (например -- жаростойкость, прочность, биоактивность, управляемая электропроводность и т. д.). Различные виды стёкол используется во всех сферах человеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства, оптики, медицины -- до измерительной техники, высоких технологий и космонавтики, авиации и военной техники. Изучается физической химией и другими смежными и самостоятельными дисциплинами.
Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов, так чтобы избежать кристаллизации. Практически любое вещество из расплавленного состояния может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (как то -- отдельных стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как металлосодержащие расплавы) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 100000--1000000 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки. Вязкость аморфных веществ -- непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Обычно расплавы стеклообразующих веществ имеют высокую вязкость по сравнению с расплавами нестеклообразующих веществ.
Неорганические стёкла, благодаря полимерному строению могут становиться микрогетерогенным. Такие полимеры в стеклообразном состоянии приобретают индивидуальные качества, определяющие, в зависимости от характера этих структурных образований, на прозрачности и других свойствах стёкол. Присутствие в составе стекла соединений того или иного химического элемента, оксида металла, может определить его окраску, электропроводность, другие физические и химические свойства.
В твёрдом состоянии силикатные стёкла весьма устойчивы к обычным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), и к действию атмосферных факторов. На этом свойстве основано его применение для изготовления посуды, оконных стёкол, стеклоблоков и других строительных материалов.
Для специальных целей выпускают химически-стойкое стекло, а также стекло, стойкое к тем или иным видам агрессивных воздействий.
Технология производства стекла
В качестве основного сырья для производства стекла используется кварцевый песок, кальцинированная сода, доломит, а также различные примеси. После смешивания в определённых пропорциях смесь попадает в высокотемпературные печи, где происходит плавление смеси и образование стекломассы, которая затем протекает вниз печи. Такой процесс называется «очисткой».
Существует два основных способа производства листового стекла, различающихся технологически на стадии формирования листового стекольного полотна из расплавленной стекломассы:
§ способ вертикального вытягивания. Считается устаревшим, однако до сих пор используется для производства менее качественных марок стекла, поскольку позволяет производить более дешёвое листовое стекло;
§ горизонтальный способ на расплаве металла. Способ производства т.н. флоат-стекла или термически полированного стекла. Эта технология отличается от первой тем, что стекломасса при выходе из печи попадает в ванну с расплавленным оловом, где происходит процесс формирования ленты стекла с помощью процесса флотации.
Флоат-стекло (полированное стекло) марок М1-М2 отличается идеально глянцевой поверхностью, высокой светопропускающей способностью (89-90%) и великолепными оптическими свойствами, исключающими искажение изображения. Этот вид стекла может применяться в многослойном остеклении и является основой для производства широкого спектра современных усовершенствованных стекол и стеклопакетов.
В странах Европы и США в основном используется флоат-производство как более современное и позволяющее производить стекло с заданными свойствами (закалённое, триплекс и т. д.).
Естественно, более совершенная технология производства стекла становится более капиталоёмкой, однако растущий мировой спрос именно на стекло качественных марок делает флоат-способ производства стекла всё более распространённым.
Виды стекол
В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.
Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.
Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула -- SiO2. Кварцевое стекло может быть также природного происхождения, образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка.
Кварцевое стекло характеризуется весьма малым коэффицинтом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики, размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служит использование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.
