Giải Câu hỏi 2 trang 25 Chuyên đề Hoá học 12

Lời giải

Câu hỏi 2 (trang 25) – Quy trình sản xuất thuỷ tinh ở Việt Nam

Thuỷ tinh thông dụng (thuỷ tinh silicate, dùng làm cửa kính, chai lọ) có thành phần gần đúng là $Na_2O\cdot CaO\cdot 6SiO_2$. Ở Việt Nam (các nhà máy như Thuỷ tinh Phả Lại, kính nổi Việt – Nhật VFG, kính nổi Bình Dương, các làng nghề thuỷ tinh truyền thống), quy trình sản xuất gồm các bước chính sau:

a) Chuẩn bị và phối trộn nguyên liệu

- Nguyên liệu chính: cát trắng (chứa $SiO_2$, khai thác ở Vân Hải – Quảng Ninh, Cam Ranh – Khánh Hoà, Thừa Thiên Huế…), soda $Na_2CO_3$ và đá vôi $CaCO_3$.
- Cát được rửa sạch, loại bỏ tạp chất (nhất là hợp chất của sắt làm thuỷ tinh có màu), nghiền mịn rồi trộn theo tỉ lệ xác định với soda và đá vôi. Có thể thêm thuỷ tinh vụn (cullet) để tiết kiệm nguyên liệu và hạ nhiệt độ nấu.

b) Nấu nóng chảy hỗn hợp trong lò (khoảng $1300-1500\,^{\circ}C$)

Trong lò nung, các nguyên liệu phản ứng với nhau:

$$CaCO_3 \xrightarrow{t^{\circ}} CaO + CO_2\uparrow$$

$$Na_2CO_3 + SiO_2 \xrightarrow{t^{\circ}} Na_2SiO_3 + CO_2\uparrow$$

$$CaO + SiO_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CaSiO_3$$

Hỗn hợp các muối silicate nóng chảy tạo thành khối thuỷ tinh lỏng, nhớt, trong suốt; khí $CO_2$ thoát ra được khử bọt để thuỷ tinh đồng nhất.

c) Tạo hình sản phẩm

Thuỷ tinh lỏng (dẻo) được đưa đi tạo hình khi còn nóng, tuỳ sản phẩm mà dùng phương pháp phù hợp:
- Kính tấm (kính xây dựng): cho thuỷ tinh lỏng chảy nổi trên bề mặt thiếc nóng chảy (công nghệ kính nổi – float glass) để được tấm kính phẳng, nhẵn.
- Chai, lọ, bóng đèn: thổi, ép, kéo trong khuôn.

d) Ủ (tôi) và hoàn thiện

- Sản phẩm sau tạo hình được làm nguội từ từ (ủ nhiệt) để khử ứng suất bên trong, tránh nứt vỡ; nếu cần độ bền cao thì tôi cứng (thuỷ tinh cường lực).
- Cuối cùng: cắt, mài, kiểm tra chất lượng và đóng gói.

Lưu ý điều chỉnh tính chất: thêm $K_2O$ (dùng $K_2CO_3$) được thuỷ tinh kali khó nóng chảy; thêm $PbO$ (chì oxide) được thuỷ tinh pha lê trong suốt, chiết suất cao; thêm các oxide kim loại ($Cr_2O_3$ cho màu lục, $CoO$ cho màu xanh lam…) để tạo thuỷ tinh màu.

Đáp số