Дәстүрлі емес материалдар негізінде керамикалық бұйымдар
ҚАПТАЙТЫН КЕРАМИКАЛЫҚ БҰЙЫМДАР ӨНДІРІСІНІҢ РЕСУРС ҮНЕМДЕУШІ
ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ
Магистрлік жоба
6М073000 Құрылыс материалдарын, бұйымдарын және құрастырылымдарын
өндіру мамандығы бойынша
(бейінді бағыт)
Астана, 2018ж
МАЗМҰНЫ
МАЗМҰНЫ 2
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР 3
АНЫҚТАМАЛАР, БЕЛГІЛЕУЛЕР ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
3
КІРІСПЕ 4
1 Дәстүрлі емес материалдар негізінде керамикалық бұйымдар 7
1.1Өнеркәсіптік қалдықтарды керамикалық массаларының құрамында
қабырғалық керамиканы өндіру үшін қолдану 10
1.2Цеолиттерді қолдану 19
1.3Құрылыс материалдар өндірісінде табиғи цеолиттерді қолдану 21
1.4Балшықты шикізаттың керамикалық бұйымдардың сапасын жоғарылату
әдісі ретінде механикалық белсендірілуі 26
2 Зерттеу әдістері және шикізаттық материалдың сипаттамасы 29
2.1Шикізаттық материалдық сипаттамасы 29
2.2Зерттеу әдістері 36
3 Тәжірибелік бөлім 43
3.1Цеолит қосылған Қосқұдық саздарының ИҚ – спектрлері 43
3.2Жыныстарды дифференциалды-термиялық талдау 44
3.3Сазды материалдың физика-химиялық қасиеттерін зерттеу 47
3.4Кептіру және күйдіру температурасының үлгілердің
физика-механикалық қасиеттеріне әсері 48
3.5Жыныстардың кептіргіш және күйдіргіш қасиеттері 51
ҚОРЫТЫНДЫ 59
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 60
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
Бұл магистрлік жобада келесі стандарттарға сілтемелер жасалған:
МЕСТ 9169-75 Керамика өнеркәсібіне арналған балшықты шикізат.
Классификациясы;
МЕСТ 2642.0-97 Балшықты шикізат. Химиялық құрамын анықтау
әдістемесі;
МЕСТ 21216.0 -93 Балшықты шикізат. Минералдық құрамын анықтау әдісі;
МЕСТ 3226-77 Балшықты шикізат. Термографиялық және микроскопиялық
талдаулар;
МЕСТ 5180 — 84 Балшықты шикізат. Жайылу шекарасын WP анықтау;
МЕСТ 21216.9-93 Балшықты шикізат. Саздардың бірігуін анықтау әдісі.
АНЫҚТАМАЛАР, БЕЛГІЛЕУЛЕР ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
Керамика(грек. keramіke – қыш өнері, keramos – саз) – қыш-саз бен
олардың минералды қоспаларымен араласқан, сондай-ақ тотықтармен,
т.б. органикалық емес қосындылардан (карбидтер, боридтер, нитридтер,
силицидтер, т.б.) күйдіріліп жасалған бұйымдар мен материалдар.
Цеолит термині грек тілінен аударғанда қайнайтын тас (zeo -
қайнау, litos - тас) дегенді білдіреді.
Цеолиттер – жалпы формуласы М2nО.АL2О3.x SiO2yH2O болатын қаңқалық
алюмосиликаттар болып табылады, мұндағы М — сілтілік немесе сілтілік жер
металдар, n – оның тотығу дәрежесі
ҒЗИ – ғылыми зерттеу институты;
т.с.с – тағы сол сияқты;
ЖЭС – Жылу электр станциясы;
ТШ– техникалық шарттар.
КІРІСПЕ
Жобаның өзектілігі. Елімізде президент пен ел-жұртты сапалы, әрі
қолжетімді тұрғын үймен қамтамасыз ету бойынша қойылған міндетті іске
асыруға бағытталған заңдардың бірқатары қабылданған еді.
Берілген диссертациялық жұмыстың тақырыбын таңдау 2010 жылдың 14
сәуірінде Қазақстан Республикасының Президенті Н.А. Назарбаевтың тапсырмасы
бойынша Қазақстан Республикасында құрылыстық индустрия мен құрылыстық
материалдардың өндірісін 2010 – 2017 жылдарға дамыту бойынша
Бағдарламасының бекітуімен байланысты.
Қазақстан Республикасында құрылыстық материалдардың тұрақты және
теңдестірілген өндірісі, құрылыстық индустрияның индустриалды-инновациялық
дамуын қамтамасыз ету мақсатында Қазақстан Республикасының жылдамдатылған
индстриалды-инновациялық дамуы бойынша Мемлекеттік бағдарламаны іске асыру.
Берілген бағдарламаның міндеті құрылыстық материалдардың отандық
өндірісінің үлесін 80%-ден асыру болып келеді.
Берілген бағдарламада құрылыстық индустрия ұғымы деп келесі
түсініледі: құрылыстық саланың техникалық реттелуінің жүйесін реформалау,
аудандарды территориалдық жоспарлауды жетілдіру және елді мекендерді қала
құрылысындай дамыту, құрылыста мемлекеттік қаржыландырудың қатысуымен
сметалық бағаның қалыптасуының жүйесін жетілдіру, өнеркәсіптік және
азаматтық құрылысты дамыту.
Құрылыстық саланың келешектегі дамуы, сонымен қатар заманауи
жағдайларда құрылыстық өнімнің қауіпсіздігі мен сапасының жоғарылауы
мемлекеттің негізгі экономикалық және саяси міндеттері болып келеді.
Құрылыстық кешен мемлекеттің экономикасына толықтай, сонымен қатар маңызы
кем емес әлеуметтік саланың жағдайына орасан зор әсер көрсетеді.
Бүгін балшықты шикізаттың қорларының мәселесі өзекті болып жатыр, оның
жер-жерден кең таралғандығы және қолжетімділігі қайтадан салынып жатқан
үшін да, сонымен қатар Көкшетау кәсіпорыны сияқты әрекет ететін жұмыстар
үшін де маңызды факторлар болып келеді. Дәстүрлі керамикалық шикізаттың
ресурстары азайып жатыр, керамикалық қабырғалық материалдардың өндірісінде
құрамын өзгертпей-ақ қолдануға болатын балшықтар мен саздақтар уақыт өте
азайып жатыр. Жоғарысапалы балшықты шикізаттың қорларының азаюымен қатар
шығарылып жатқан өнімнің сапасына талаптар өсіп жатыр, қабырғалық
керамикалық кірпішке сұраныс өсіп жатыр.
Көптеген аудандарда бұл мақсат үшін Қазақстанда айтарлықтай таралған
болып келетін құрамында цеолит бар жыныстарды (құрамында цеолит бар
балшықты шикізаттардың қоры таралуы бойынша кремнезем, балшық және
саздақтан кейінгі төртінші орынды алады) қолдануға болар еді, бірақ
дайындалған белгілі бір технологиялық шешімдердің болмауы оларды
керамикалық қабырғалық материалдардың өндірісінде қолдануға мүмкіндік
бермейді.
Заманауи кезеңде цеолиттерді қолданудың үш негізгі бағыттары
айқындалды: су шаруашылығы, қоршаған ортаны қорғау, химиялық өнеркәсіп және
құрылыстық материалдардың өндірісі. Бұл бағыттар жоғары цеолиттелген
жыныстарды қолдануды қарастырады. Дәл сол уақытта цеолиттелудің орташа және
төмен дәрежесі бар жыныстар бар. Жыныстарда микрокристаллдар, шыны
қалдықтары, күлдің бөлшектері сияқты жоғары рекациялық заттардың бар болуы
құрамында цеолиті бар балшықты жыныстардың негізінде сапалық керамикалық
кірпішті алу мүмкіндігі туралы болжамдауға жол береді. Алайда оларды
қабырғалық керамиканың бұйымдарын өндіруде қолдану аз зерттелген, ол
зерттеулердің өзектілігін анықтайды.
Зерттеулердің мақсаты мен міндеті. Жұмыстың мақсаты құрамында цеолиті
бар балшықты жыныстардың негізінде композиттерді қалыптасыру және қажетті
сапасы бар бұйымдарды алу жолымен керамикалық қабырғалық материалдардың
технологиясын құрастыру болып келеді.
Қойылған мақсаттарға қол жеткізу үшін келесі міндеттерді шешу керек
болады:
– әртүрлі балшықты шикізаттың физикалық-химиялық қасиеттерін
зерттеу;
– табиғи цеолиттердің құрамы мен қасиеттерінің ерекшеліктерін
зерттеу;
– табиғи цеолит негізінде қалыптасқан композицияларды кептіру
үрдісін зерттеу;
– керамикалық материалдың әртүрлі шихталық құрамдардан және
күйдіру режимдерінен құрылымының және фазасының құрылу
заңдылығын орнату.
Ғылыми жаңалығы. Технология құрастырылды және құрамында цеолиті бар
балшықты шикізатты және минералды қосымшаларды созымды қалыптау әдістерімен
керамикалық қабырғалық материалдардың өндірісі үшін кешенді қолдану
мүмкіндік орнатылды.
Күйдіру үрдісінде құрамында цеолиті бар балшықты шикізаттың құрылымның
орнауының және фазалық өзгеруінің заңдылығы қалыптасты, ол цеолиттің
балшықты шикізаттағы құрамын ұлғайту кезінде натрийлік және калийлік
далалық шпаттардың құрамы өсетінінен тұрады, ал бұл бір жағынан керамиканың
беріктік сипатын біріктіру мен ұлғаюының интервалының кеңеюіне, екінші
жағынан күп болу үрдісінің ұлғаюына алып келеді.
Құрамында цеолиті бар балшықты материалдардан тұратын бұйымдардың
олардың құрамына табиғи минералды қосымшаларды енгізу кезінде реңшілік
сипаттарының өзгеруі анықталған, бұл қабырғалық материалдардың бояулық
палитрасын кеңейтуге мүмкіндік берді.
Жұмыстың тәжірибелік маңыздылығы: Керамикалық кірпіштің өндірісінің
технологиялық режімдері мен оңтайлы құрамын құрастырудан тұрады. Қабырғалық
керамиканың өндірісі үшін шикізаттық базаны кеңейту; қою қызыл және қою
қоңыр реңктердегі кең түстік гамманы алу.
Жұмыстың апробациясы: Диссертациялық жобаға сәйкес Влияние содержания
остаточного топлива в золе на структурно-механические свойства зологлиняных
композиций атты тақырыпта Проблемы современной науки и образования
2017.ғылыми-методикалық журналында №20 (102) санында Ресей Федерациясының
Иваново қаласында мақала жарық көрді. Авторлары: Калиева Ж.Е., Дюсенов Д.Т.
Диссертация көлемі және құрылымы: Диссертациялық жұмыс кіріспеден, 3
тараудан, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жалпы
жұмыс көлемі дербес компьютермен басылған 61 беттен, оның ішінде 14 сурет,
17 кесте бар.
1 Дәстүрлі емес материалдар негізінде керамикалық бұйымдар
Керамикалық кірпіш бұрында құрылыста ең қолайлы материал болды және
қазір де солай болып қалды. Балшықтан жасалған қабырғалық бұйымдар
өздерінің физикалық-механикалық қасиеттерінің, соның ішінде тепе-теңдік
гигроскопиялық ылғалдылығының арқасында бөлмеде салауатты, жайлы климат
құрастырады.
Тығыз сынықтан керамикалық бұйымдарды (қаптайтын және клинкерлі
кірпішті, еден үшін плиткалар, санитарлық-техникалық бұйымдар) өндіру
кезінде жоғары сапалы балшықты жыныстар және массаның және шикізаттың
технологиялық қасиеттерін, сондай-ақ алынатын материалдардың пайдаланушылық
сипаттамаларын реттеу үшін әртүрлі қоспалар керек болады.
Жоғары сапалы балшықтардың қорларының азаюы және басқа аудандардан
шикізаттық материалдар мен қоспаларды тасымалдау үшін трафиктердің
жоғарылауы, сондай-ақ жер-жерде кең таралған жеңіл балқитын балшықтардың
төмен сапасы мен қоқысқа толылығы кәсіпорындарды табиғи және техногенді
дәстүрлі емес шикізаттық материалдрды қолдануға мәжбүр етеді. Бұл өзекті
мәселені шешу үшін дәстүрлі емес материалдарды массалардың технологиялық
қасиеттерін және алынған бұйымдарлың пайдаланушылық қасиеттерін зерттеп,
шикізаттық шихтаның құрамбөлігі ретінде зерттеу қажет.
Құрылыстың қарапайым және сенімді әдісі, салыстырмалы төмен шығындар
керамикалық қабырғалық материалдардың үлесіне айтарлықтай дәлелді
аргументтер болып келеді. Сондай-ақ айтылғандарға құрылыстардың жоғары
пайдаланушылық қасиеттері мен ұзаққа төзімділігін (Яссауи кесенесі, Ұлы
Қытай қорғаны және т.б. объектілер сияқты керамикалық материалдардан
жасалған ежелгі құрылыстар біздің кезімізге дейін сақталғанын айтып кету
жеткілікті), ал кірпіш қабырғалар қосымша табыс деп қарастыруға болатындай
іс жүзінде күрделі және қымбат бағалы жөндеу жұмыстарын
қажетсінбейтінінқосуға болады.
Бұйымдардың экологиялылығы мен үлгілігіне үлкен назар аударылады.
Жоғары жылусақтаушы қасиеттері бар ( λ = 0,12 - 0,13 Втм.град.С) ірі
өлшемді қуыстыденелі керамикалық блоктарға, бұйымдарға сұраныс пайда
болады.
Қазіргі кезде өнеркәсіпте керамикалық қабырғалық материалдардың
өндірісінің 4 әдісі бар:
– кейінен бұйымдарға кесілетін созылмалы діңгекті қалыптау;
– ылғалдылығы төмендетілген массалардан созылмалы діңгектерді
қалыптау (қатқыл қалыптау деп те аталады);
– машиналық әдіспен қолдан қалыптау деп аталатын тұтқыр-аққыш
массалардан қалыптарда бұйымдарды қалыптау;
– жартылай құрғақ массалардан бұйымдарды тығыздау.
Керамикалық қабырғалық бұйымдарды алудың оңтайлы технологиясын таңдау
бұл облыстағы академиялық ғылымныңзерттеулерінде және әлемдік тәжірибеге
негізделуі керек [1].
Балшықты минералдар қабатталған немесе қабатталған таспалы полимерлер
болып келетіні белгілі. Бұл минералдарда алюминий полимерлі гидроксидінің
А106 октаэдрінен құралған қабаттары SiC4 тетраэдрден құралған кремний
полимерлі гидроксидінің қабаттарымен кезектеседі, сол кезде тетраэдрлік те,
октаэдрлік те қабаттарда басқа элементтерге изоморфты ауыстырылым орын
алады. Қабаттардың негізгі үйлесуі келесідей бола алады (1, 2, 3, 4):
– біреуі тетраэдрлік, біреуі октаэдрлік (диморфты немесе каолинитті
1:1);
– екеуі тетраэдрлік және олардың арасында октаэдрлік (триморфты
немесе слюдалы 2:1);
– екуі тетраэдрлік және олардың арасында екі октаэдрлік (тетраморфты
немесе хлоритті 2:2 немесе 2:1:1).
Қабаттар немесе парақтардың берілгендей үйлесімділігі қарапайым
пакетті құрайды, мысалы:
Каолнит Монтмориллонит Мусковит
А1 О; ОН 10 0
О; ОН SI 3 SI+AL
SI О; ОН 6 0 +4 OH
О А1 6 AL
О; ОН 6 0 +4 OH
SI 3 SI+AL
О; ОН 10 0
Қарапайым пакеттердің үйлесімділігі микроскоп астында көрінетін
балшықты минралдың (әдетте пластинкалы) бөлшектерін құрайды. Бөлшектердің
өлшемі бірліктен жүздік нанометрге (микрометрлердің ондық үлесі) дейін
жетеді, яғни коллоидті диспериялы жүйеге жатады және суда гидрофильді
күлдер мен гельдерді құрайды.
Демек, балшықты дисперсиялы жүйелерде құрылымның қалыптасуы заманауи
коллоидті химияның – қазіргі кезде техниканың әртүрлі салаларында әртүрлі
материалдардың механикалық (реологиялық) сипаттамаларын белгілі бір мақсат
бойыншаөзгерту үшін кең қолданылатын дисперсиялық құрылымдардың физикалық-
химиялық механикасының бір бөліміінің айқынадмасында сипаттала алады [2].
Дисперсиялық жүйелерді зерттеудің физикалық-химиялық әдісіне сәйкес
керамикалық құрылымдар коагуляциялық және конденсационды-кристаллизациялық
(аралық құрылымдар бар болуы мүмкін). Коагуляциялық құрылымдар дисперсиялық
фазалардың бөлшектерінің Ван-дер-Ваальстік күштермен бір тізбекке және
ретсіз кеңістіктік торларға – алғашқы бөлшектерден, олардың тізбектерінен
немесе агрегаттарынан тұратын борпылдақ каркасқа тіркесу нәтижесінде пайда
болады.
Механикалық әсер ету кезінде байланыстар қайтымды қирайды, жүйенің
тұтқырлығы төмендейді; механикалық әсер етуді жою кезінде құрылым қалпына
келеді (тиксотропия). Балшықты массаларды қайта өңдеу үрдісі коагуляциялық
құрылымдардың қалыптасу және жойылу заңдылықтарымен өзара байланысқан.
Конденсационды-кристаллизациялық құрылымдар кептіру, ыстық тығыздау,
біріктіру, балқытпалардан жаңа фазаларды шығару кезінде және басқа да
үрдістер кезінде пайда болады және бөлшектер арасында пайда болатын
беріктігі бөлшектердің өздерінің беріктігіне жете алатын байланыстардың
санымен сипатталады. Дисперсиялық жүйелерді зерттеудің физикалық-химиялық
әдісінің көмегімен белгілі бір құрылымның жетілгенділігінің дәрежесін
анықтауға болады, сонымен қатар бұл құрылымдарды объектілі түрде
салыстыруға болады [3].
Потенциалды пайдаланушылық мүмкін дайын бұйымдар туралы ақпаратты
олардың деформациялық сипаттамаларын ұзақ уақыттық жүктелу жағдайларында
салыстырудың нәтижелері береді. Дәл бұл деректер бойынша кірпіштің әр алуан
түрлерінің кристаллизациялық құрылымдарының деформациясы кезінде жүріс-
тұрысын зерттеу деформация - уақыт[ε=f(r)] қисықтары ұзақ уақыттық жүктелу
кезінде (шамамен 100 тәулік) үлкен нақтылығымен Максвелл мен Кельвиннің
дәйекті түрде байланысқан модельдерінің көмегімен интерпретациялана
алатынын көрсетті. Максвелл мен Кельвиннің модельдерінің теңестірілуіне [4]
сәйкес, кернеу Р = const кезінде т уақыты бойы дамыған салыстырмалы қосынды
деформация шымыр, иілгіш және созылмалы деформациядардан тұрады. Құрылымдық-
механикалық талдау кезінде сыналатын жүйенің тәуелсіз константаларын
(шымырлық және иілгіштік модульдері, ең үлкен созылмалы тұтқырлық,
аққыштықтың статикалық шегі және т.б.) алады және негізгі құрылымдық-
механикалық сипаттамаларын есептейді (иілгіштік λ, Воларович бойынша
созылмалылық немесе созылмалы деформацияның даму жылдамдығының градиенті
Pk1η1 және шынайы релаксацияның периоды Q1) [5]. Зерттеулердің қатары
көрсеткендей, бұл негізгі құрылымдық-механикалық сипаттамалар құрылымның
сапасының бағасының критерийлері болып қызмет ете алады. Қатты денелер мен
әртүрлі материалдардың механикалық қасиеттерінің жалпы заңдылықтарына
сүйеніп, дайын өнеркәсіптік бұйымдардың кристаллизациялық құрылымы оның
оның иілгіштігі Х және созылмалы деформацияның даму жылдамдығының градиенті
Pk1η1 аз болған сайын және шынайы релаксация периоды 01 үлкен болған
сайын, ол жетілген болып саналады. Егер бұл өлшемдері критерийлік формада
көрсететін болса:
B =
(1)
бұнда В – құрылымдық-механикалық критерий, одан әрі жетілген құрылымға
құрылымдық-механикалық критерийдің кіші өлшемі сәйкес келетін болса, және
керісінше, критерийдің үлкен өлшеміне аздау жетілгені, яғни ретсізделген
құрылым сәйкес келетін болса. Созылмалы қалыпталған толықденелі керамикалық
кірпіш үшін В критерийінің мәні шамамен 1870. Технологиялық үрдістің
тұрақтылығы кезінде толықденеліден қуысденелі кірпішке өту критерийдің
мәнінің азаюымен бірге жүреді, яғни толықденелімен салыстырғандағыдан 2 есе
азаяды, онымен қуысденелі кірпішті дайындау кезінде құрылымның механикалық
қасиеттерінің жиынтығының айтарлықтай өскендігін көрсетеді.
Дисперсиялық фазаның концентрациясының созылмалы керамикалық
массалардан қатты және жартылай құрғақ ұнтақтарға өтуі кезінде өзгеруі
бұйымдардың өндірісінің технологиялық үрдістерінің әртүрлілігін анықтайды.
Зерттеулердің нәтижелері қатты қалыпталған және жартылай құрғақ тығыздалған
керамикалық кірпіштің құрылымдық-механикалық критерийі созылмалы
қалыпталған кірпіштің қалыбы бойынша дәл сондай критерийінен айтарлықтай аз
екенін көрсетті, бұл қатты қалыпталған және жартылай құрғақ тығыздалған
бұйымдардың кристаллизациялық құрылымының жетілгендігінің жоғары дәрежесі
туралы куәландырады. Берілген мағлұматтаро технологиялық үрдістердің
жетілгендігіне тәуелді екендігі сөзсіз.
Ережедегідей, өндірістің әдісін таңдау алғашқы шикізаттық
материалдардың физикалық-химиялық, құрылымдық-механикалық және
технологиялық қасиеттерін зерттеуіне [6], сол кезде аспаптық рәсімдеудің
күрделілігін және дамудың осы кезеңінде техниканың жағдайын есептей отырып,
негізделуі керек.
Қатты қалыпталған және жартылай құрғақ тығыздалған керамиканың
анағұрлым жетілген кристаллизацияланған құрылымына қарамастан, техника мен
технологияның әлемдегі дамуының берілген кезеңінде атомфераға төзімділігі
және беріктігі жоғарылатылған күрделі қалыпты бұйымдарды дайындау кезінде
созылмалы қалыптауға және тұтқыр-аққыш массалардың қалыптауына артықшылық
беріледі.
1. Өнеркәсіптік қалдықтарды керамикалық массаларының құрамында
қабырғалық керамиканы өндіру үшін қолдану
Қазақстан Республикасының 2030 жылға дейінгі мерзіміндегі экономикалық
және әлеуметтік өсуінің негізгі бағыттарында құрылыстық өндіріске ілгерінді
технологияларды енгізу мен құруды жылдамдату, керамикалық материалдарды
қолданушы кеңейту, ілеспе өндірілетін материалдарды, екінші ретті
шикізаттарды және басқа салалардың қалдықтарын құрылыстық материалдарды
өндіру үшін кең қолдану қарастырылған. Минералды шикізатты кешендік қолдану
– заманауи ғылым мен техниканың өзекті міндеттерінің бірі. Минералды
шикізаттан пайдалы өнімді жасап шығару толықтығы қоғамның дамуының ғылыми-
техникалық дәрежесін сипаттайды және болашақтағы өрлеудің жолын анықтайтын
ымырасыз мағынасына ие. Өнеркәсіптің минералды қосымша өнімдерін қолдану
өнімнің сапасын, кептірудің және күйдірудің режімдерінің ұзақтылығын
қысқартуды, отынның және электрлік энергияның шығындарын міндетті түрде
азайту кезінде керамикалық бұйымдардың өлшемдерін үлкейтуді жоғарылатады.
Бізбен жиналған мағлұматтардың негізінде өнеркәсіптің қосымша өнімдерінің
әр алуандылығы туралы жорамал жасауға болады.
Өнеркәсіптік қалдықтарды құрылыстық салада қолдану бүгінгі заманның ең
маңызды мәселесі – қоршаған ортаны ластанудан қорғау және тазалау мәселесін
шешудің бір бөлігі болып келеді [7].
Заманауи өнеркәсіптің дамуының сипаттық тенденцияларың бірі бұл
қалдықтардың абсолютті және салыстырмалық көлемдерін ұлғайту да, сонымен
қатар жер қойнауынан алынатын заттардан пайдалы құрамбөліктердің құрамын
азайту болып келеді. Мамандардың бағалаулары бойынша, пайдалы қазбалардың
алғашқы қорларының орта есеппен 10-15%-ынан көп емес, сирек жағдайларда 13
бөлігі ғана қолданылады. Материалды қажет ететін өндірістің басымдылығынан
және технологиялық негіздердің жетілмегендігінен қалдықтардың құрылуының ең
шекті көрсеткіштері деп шикізатты өндірумен және оны бірінші реттік қайта
өңдеумен байланысты болатын өндірістің түрлері сипатталады [8].
Қазіргі уақытқа өнеркәсіптік қалдықтардың мөлшері 22 млрд. тоннадан
асады, соның ішінде радиоактивтілердің мөлшері 230 миллион тоннадан асады,
жыл сайынғы кіріс мөлшері шамамен 1 млрд. тонна. Республикада улы
қалдықтардың құрылуының жылдық мөлшері 84,4 млн. тоннаны құрайды, олардың
ішінде 63%-ы – түсті металлургия қалдықтары. Олар көп жағдайда Қарағанды
облысында – 29,4%, Шығыс-Қазақстан облысында – 25,7%, Қостанай облысында –
17% және Павлодар облысында – 14,6% шоғырланған. Қалдықтар туралы Заңының
жобасын құрастырған ҚР парламентарийлердің топтарының есептеулері бойынша
Қазақстандағы жыл сайынғы өндірілетін қалдықтар жылына адам басына шамамен
60 тоннаны құрайды (дамыған мемлекеттерде – 15 тоннаға дейін) [9].
Өнеркәсіптік қатты қалдықтар өндірістік циклдер нәтижелерінде құрылады
және ережедегідей олардың бірыңғай морфологиялық құрамы, құрылуыдың тұрақты
және шағын көздері бар. Өндіріс және тұтыну қалдықтары жаһанды масштабтарда
қоршаған ортаны антропогенді ластаудың қайнар көздері болып келеді және
тұтынушылық қатынастардың және ресурстарды қолданудың ұнамсыз төмен
коэффицентінің шарасыз нәтижесі ретінде пайда болады.
Қалдықтар әр алуан өнеркәсіптік шикізаттардың және отындардың әлі де
ресурспен қамтамасыз ету жүйесінің ішінде сәйкесінше орынға ие болмайтын,
бірақ мағынасы жылдам өсіп келе жатқан елеулі техногендік қайнар көзі болып
табылады [10].
Сөйтіп, техногендік қалдықтар деп өздерінің қалыптасу орындарында
тікелей қолданылмайтын және шаруашылықтың басқа салаларында немесе
регенерация барысында шикізат ретінде шынымен немесе потенциалды түрде
қолданылуы мүмкін адамның іс-әрекетінің күнделіктегі, көліктердегі,
өнеркәсіптегі және басқа кез келген салалардағы өнімдері аталатыны бізге
түсінікті болды.
Өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтарды басқару облысында күші бар ҚР
Заңнамасы, қазіргі таңда қалдықтардың облысында қатынастарды
регламенттейтін және сәйкесінше құқықтық, нормативтік, әдіснамалық
түзетулерді қажет ететін нормативтік-құқықтық актілер.
Қазіргі күнге Қазақстанда қатты қалдықтарды тиісті есептеу жоқ, қазір
бар статистика қолға түсіру деңгейін және атмостфераны ластайтын заттарды
кәдеге жаратуды, улы қалдықтардың, сондай-ақ қоқысты жою бойынша қызметтер
түрлері ретінде қатты қалдықтардың құрылуын, қолданылуын және
залалсыздандыруын көрсетеді.
2007 жылы үш заңдар – Экологиялық сараптама туралы, Қоршаған ортаны
сақтау туралы және Атмосфералық ауаны қорғау туралы заңдардың орнына
енгізілген ҚР Экологиялық Кодексіне (ҚР ЭК) сәйкес, қалдықтар келесідей
бөлінеді: 1) өндіріс және тұтыну қалдықтары; 2) радиоактивті қалдықтар. ҚР
ЭК-да қалдықтарды классификациялау радиоактивті қалдықтар бойынша ғана және
қалдықтардың қауіптілігінің дәрежесіне тәуелді беріледі, бұл бізге
техногенді қалдықтарды есептеу және басқару үшін жеткіліксіз болып
көрінеді.
Біздің көзқарасымыз бойынша, қалдықтардың классификацияланған
тізімдемесін құрастыру қажет. Осындай тізімдеменің негізіне келесі
бастапқылық нышандарының жиынтығы бойынша жүйеге келтіріген қалдықтардың
түрлерінің тізімін саламыз: қалдықтардың шығу табиғаты, агрегаттық жағдайы,
химиялық құрамы, экологиялық қауіптілігі.
Анағұрлым егжей-тегжейлі классификация қалдықтардың кейінгі
қозғалысының жолын (қалыптасу орындарында кәдеге жарату, басқа
кәсіпорындарға беру, қоқыс тастайтын жерлерге шығару, кәріз жүйесіне төге,
жағу және т.б.) анықтаудың қажеттілігімен туындаған. Әлемдік экономикада
қатты қалдықтардың классификациясының болуы тіпті әрқилы және біржақты.
Қалдықтарды классификациялауға әртүрлі тәсілдемелер келесі
классификациялық нышандарға негізделеді: қалдықтардың қалыптасу орындары
(өнеркәсіптің саласы); өндірістік циклдің сатысы; қалдықтың түрі; қоршаған
ортаға және адам денсаулығына зақымының деңгейі; қолдануға бағыттау;
қолданудың нәтижелілігі; қалыптасуының қоры және көлемінің мөлшері; кәдеге
жарату технологиясының зерттелгенінің және өңделгендігінің дәрежесі.
Біздің көзқарасымыз бойынша қалдықтар блоктар, топтар, топшалар,
айқындамалар және субайқындамалар ретіндегі бес өзара байланысқан деңгейлер
бойынша классификациялануы тиіс. Қалдықтардың пайда болуының нышаны бойынша
іске асырылатын бірінші деңгей (блоктар) бойынша қалдықтарды
классификациялау негізгі мағынаға ие.
Осыған байланысты қалдықтар органикалық табиғи текті (жануар және
өсімдік қалдықтары); минералды және химиялық текті, сонымен қатар
коммуналдық бола алады. Бұл классификацияның негізінде өнеркәсіптік
қалдықтарды екінші реттік шикізат ретінде қолдану үшін және олардың
қоршаған ортаға кері әсерін болдырмау үшін жинау, шығару және қайта өңдеу
схемалары құрастырылған.
Қазақстанның заманауи экономикасының жағдайларында техногенді
қалдықтарды басқару топтық-басқармаушылық жүйе кезіндегі экономика
мерзіміне салыстырғандағыдан жаңа мағынаға ие бола бастады.
Біріншіден, жұмыс істеп жатқан тау-кен-металлургиялық кәсіпорындардың
минералды-шикізаттық негізі жеке меншікке берілген нмесе шетел
компанияларының басқармасына берілген, бұл мемлекеттік құрылымдардың,
ғылыми бөлімшелердің және Қазақстанның табиғи байлықтарын меңгеруде пайдалы
қазбалардың жаңа потенциалды қолданушыларының қатысуының үлесін айтарлықтай
азайтты.
Екіншіден, көптеген жылдар бойы жинақталған тау үйінділері, үйінділер
қоқыстары, қойма шеттері және өнеркәсіптік қалдықтардың басқа да жинақтау
және сақтау орындары шындап экологиялық мәселе туындатты – топырақтың,
судың және атмосфераның ластануының қайнар көздері болды.
Қалалардың өсуімен, қала тұрғындарының санының және тауарларды
тұтынудың жылдам өсуімен қалалық қатты тұрмыстық қалдықтардың көлемі орасан
зор мөлшерде өсіп жатыр. Қазақстанның экономиканың ресурсты көп пайдалану
көрсеткіштері бойынша әлемнің жетекші елдерінен озық жүруінің негізгі
себебі өндірістік базаның дамуының анағұрлым төмен деңгейі және
технологияның артта қалуы, өнеркәсіптің жетілмеген құрылымы болып келеді.
Қазақстанда ілгерінді ресурстарды үнемдеуші технологиялар бойынша
шығарылатын өнімдердің көптеген түрлерінің үлесі төмен жағдайда орналасқан.
Бұл бағытта жаңа экономикалық жағдайларда мәселені басқарудың
иінтіректерінің бірі біздің ойымызша жинақтау көлемі бойынша елеулі
техногенді құрылымдар деп аталатын әлеуетті бағалы қалдықтарды анықтау,
оларды бағалау және есептеу механизмі бола алады.
Техногендік қалдықтардың негізгі қайнар көздері металлургиялық және
химиялық салалар және өнеркәсіптер болып келеді. Өндіру және қайта өңдеу
үрдісінде құрылатын қалдықтарды үш топқа бөлуге болады: кенді өндіруге
қосымша қалдықтар; кендерді байыту қалдықтары; металлургиялық және
химиялық үрдістердің қалдықтары. Оларды қолдану елдің экономикасының
дамуын нығайту мен минералды шикізаттың нәтижелілігін жоғарылату мәселесін
шешуге бағытталған.
Техногенді қалдықтардың техногенді шығу орындарының мәртебесін және
осы мәртебеге сәйкес келетін нормативтік-заңнамалық актілерді беру біздің
ойымызша техногенді қалдықтарға шикізатты шаруашылық айналымға енгізу
қазір бар өңделген жекеленген механизмін таратуға мүмкіндік береді және ол
біздің ойымызша сәйкесінше санкцияларды айтарлықтай жинақталған
қалдықтардың иелеріне қолдануға және екінші реттік ресурсты қолдану
үрдісінің өзін басқарылатын және нәтижелі етуге мүмкіндік береді.
Өнеркәсіптік қалдықтардың қоршаған ортаға жағымсыз әрекеттерін
азайтуды екі магистральды бағыттар бойынша іске асыру жөн:
- технологиялық – өндірістің экологиялық қауіпсізділігін жоғарылату;
- экологиялық-сақтаушы – қауіпті қалдықтарды табиғат ортасынан
жекешелендіру және тұрақтыландыру [11].
Отандық және шетелдік ғалымдармен орындалған ғылыми-зерттеушілік
жұмыстардың бірқатары күлдерді, қождарды және аршу жыныстарын кешенді
қолданудың рационалды бағыттардың бірі оларды құрылыстық материалдардың,
соның ішінде қабырғалық керамика өндірісінде қолдану болып келеді.
Көптеген зерттеушілер [12] ЖЭС-тердің күлдерін кірпіштің өндірісінде
қолдану мүмкіндігін зерттеп, оларды қалыптастырушы шихтаға аздырғыш қосымша
ретінде енгізу кезінде кірпіштің беріктілігі 1 – 2 белгіге жоғарылайды,
аязға тұрақтылығы ұлғаяды, сондай-ақ күлдерді қолдану шихтаға енгізілетін
үгінділердің, шамоттардың шығынын азайтуға немесе толығымен алмастыруға
мүмкіндік береді деп белгілейді. Сол кезде авторлар [13] кейбір жағдайларда
күлді қосу әрекеті сынықтардың беріктілігін арттыру нәтижесінде
сусыздандырылған балшыққа бара-бар, ал кейде одан тіпті тиімдірек екендігін
белгілейді.
ЖЭС-тердің күлдерін және көмірді байыту қалдықтарын қолданудың
мүмкіндігін зерттей отырып, құрамындағы жанғыш заттардың мөлшері 10%-дан аз
болатын күлдер жұқартатын қосымша ретінде, одан әрі – жанып кетуші ретінде
қарастырылады деп белгіледі [14].
Керамикалық массалардың қорамалаушы қабілеті пластикалық қормалау
әдісімен бұйымдарды дайындау кезінде тіпті маңызды сипат болып келеді.
Қабырғалық керамиканы өндіруде қолданылатын көптеген балшықтар жеткілікті
жақсы қормалаушы қасиеттерге ие болады. Керамикалық массаларға пластика
құрушы әрекетті металлургиялық және энергетикалық өнеркәсіптің қосымша
өнімдері де жасай алады, егер оларды майдалап ұсақтаған күйге келтірсе.
Керамикалық массалардың қорамаалушы қасиеттерін жақсартуды тау-кен
өнеркәсібінің ұсақталған қосымша өнімдерін енгізу жолымен де іске асыруға
болады.
Керамикалық массаларға минералды ұнтақтарды қосуды пішіндік
сыйымдылықты жақсартуға септігін тигізетін нәтижелі технологиялық тәсіл деп
қарастыру керек екендігін атап өткен жөн. Сондықтан кірпіштік зауыттардың
шикізаттық цехтарында диірмендерді орнатуды қарастыруға дұрыс.
Керамикалық материалдардың құрылыстық-техникалық қасиеттері –
беріктік, тығыздық, аязға төзімділік және т.б. күйдіру үрдісінде
қалыптасады, сондықтан керамикалық материалды күйдіру кезінде өтетін
үрдістерді білу қажет және бастысы оларды басқара алу керек.
Әртүрлі химикалық-минералогиялық құрамды балшықтардың негізінде сапалы
керамикалық бұйымдарды алу үшін массаның құрамы сұйық фазаның қажетті санын
қалыптасыруын қамтамасыз ететіні жақсы болар еді. Сұйық фазаның жеткілікті
санын қалыптастырудың әдістерінің бірі – керамикалық массалардың құрамына
балқытпаларды енгізу. Зерттеулер көрсеткендей, балқытпалар ретінде
өнеркәсіптің кез келген қосымша өнімдері тиімді қолданыла алады. Сұйық фаза
цементтеуші байлам ретінде қолданылатындықтан, оның санынан бұйымның
механикалық беріктілігі тәуелді болады. Басқа жағынан, берілген
температурада қалыптасқан сұйық фазаның санынан массаның отқа төзімділігі
де тәуелді болады. сондықтан керамикалық материалдың отқа төзімділік
температурасын және алғашқы құрамбөліктердің химиялық құрамын бірге қосып,
күйдіру температурасын оңтайландыру және материалдың құрылыстық-техникалық
қасиеттері, соның ішінде механикалық беріктілігі туралы талдау жасау мүмкін
болады.
П.П. Будников [15] белгілегендей, осындай керамикалық қоспаларды
дайындау кезінде әдетте құрамбөліктерді құрғақ араластырудан қашқақтауға
тырысады, онда олардың масса бойынша біркелкі үлестірілуіне жету күрделі
болады. Қатты дінді құраушыларды технологиялық байлам болып келетін
балшықтық суспензиямен араластырудың жинақтаушының түйіршіктерін орап
алатын, шихтаға байланысты, қозғалмалықты, белгілі бір созымдылықты беретін
және бұйымды қорамалауға мүмкіндік беретін нұсқасы кең таралған.
Е.А. Трейман және А.И. Кудяков қоспалардың дұрыс ажырату түйіршік
аралық қуыстылықты төмендетіп қана қоймай, түйіршікті материалдың шекті
бетін төмендететінін де көрсетті.
Қазақстан Республикасының көптеген аудандарында құрылыстық керамиканы
өндіру үшін жоғары сапалы балшықты шикізаттар жоқ. Қазақстанда керамикалық
бұйымдарды ағаштардан, ағаш тәрізді балшықтардан жасауға тура келеді.
Автор П.А. Иващенко бұйымдардың көлемдік массаларын азайту
мақсаттарында құрамында балшық (24-69%), нефелинді қалдықтар (5-15%) және
кварцтік құм (15-35%) бар және қосымша белитті тұтқырлағыштар (10-25%),
алюминий (0,05-0,1%) және сульфонол (0,9-0,95%) бар шихтаны құрылыстық
бұйымдарды дайындау үшін ұсынады.
Будников атындағы ВНИИстром-да Томскі және Кемеров ЖЭС-ларының
құрамында отынның кішігірім қалдықтары бар күлдерін қабырғалық күйдіруші
материалдарды өндіру үшін шикізат ретінде зерттелді [16]. Беріктендіруші
қосымшалар ретінде қолданылды: еритін шыны, экстрациондық өндірістің
ортофосфатты қышқылы негізінде алынған фосфатты байлам, созымды балшық және
көмір байыту қалдықтары [17].
Киевтік политехникалық институттың керамика және шыны кафедрасында
А.В. Ралконың ғылыми жетегінде Триполь МАЭС-інің күлі және сұйық шыны
негізінде керамикалық бұйымдарды қалыптастыру үрдістерін зерттеу жасалды,
олардың қасиеттері зерттелді [18].
Батыс Виргиния университетінің (АҚШ) жасаған 10 жылдан астам
зерттеулері негізінде ұшпа-күлден керамикалық қабырғалық бұйымдарды
дайындау үрдісі құрастырылған [19]. Эдмонт қаласындағы (Канада)
“International Brich Tile Co LTD” фирмасының ұшпа-күлінен кірпіш жасау
бойынша зауыты 1972 жылдың басында қолданысқа берілген. Жартылай құрғақ
тығыздау және күйдіру әдісімен әртүрлі түсті кірпіштер жасалынады.
“Tekoledy Corp” фирмасымен (АҚШ) әртүрлі өнеркәсіптік қалдықтардан,
соның ішінде ұшпа-күл, құйма құм, асбестік қалдықтар, жағылған қождардан
және т.б. кірпішті жасау бойынша тәжірибелер жасалынды [20].
Алматылық ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасымен 1973 жылы күлкерам
деп аталған керамикалық қабырғалық бұйымдардың жаңа түрлерін жасап шығар
және технологияларын меңгеру бойынша кешендік зерттеулер жүргізілген [21].
Дайындалған технологияның негізіне созғыш қосымша ретінде балшық ұнтағын
қолданумен қормалаудың созғыш әдісі алынған. Ұлыбританияда ЖЭС-ның күлінен
кірпішті шихтаға бір немесе бірнеше минералды байланыстырушыларды қосу
арқылы жасау әдісі патенттелген. Шикізаттық қоспа құрамы 95,5% күлден, 4,2%
балшытан және 0,3% декстриннен [22] тұрады. Кірпішті күйдіру температурасы
1150оС. Кірпіштің қысу кезінде беріктіктің шегі 6-11 МПа болады.
Оралдың және Қазақстанның никельдік қожтүйірлерін балшықтық кірпіштің
құрамында қолданудың ерекшеліктері В.Ф. Тумашовпен зерттелген[23]. Харковь
керамикалық зауытында жоғары сапалы 200×200×11 мм едендер үшін плиткалар
алынған.
ҒЗИ құрылыстық керамика (Мәскеу облысы) қасбет керамикалық плиткаларды
өндіру технологиясында фосфорлық қождарды қолдануды зерттеген. Құрамында
85% балшық пен 15% қож бар болатын массалардан плиткаларын 1050оС
максималды температурасында күйдіруден кейін кіреукемен жабады және 1000-
1010оС температурасында күйдіреді. Плиткалардың аязға төзімділігі 200
циклдан асады, суды сіңіру 7,5% болады.
Алматылық ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасында жеті саңылауды
керамикалық тастарды екіреттік суперфосфатты Жамбыл зауытының құюлы
фосфорлы қождарын қолдану арқылы алу бойынша жұмыстар жүргізілген [24].
Негізгі шикізат ретінде Ақмолалық шығу орының монтмориллониттік құрамды
созымды балшығы және Қостанайлық кірпіш зауытының саздағы қолданылды.
Шикізаттық қоспаның оңтайланған құрамы эксперименталды жолмен, балшық
шикізаты мен қождың қатынасын түрлендіріп, таңдалды.Х.Дулати атындағы ТарМУ-
дың құрылыстық материалдардың ғылыми-зерттеушілік зертханасында қабырғалық
керамиканы, бетондар және шыны-кристаллдық материалдар үшін жеңіл
толтырушыларды жергілікті шикізаттық материалдардан және өнеркәсіптік
қалдықтардан алудың технологиялық негіздерін жасау бойынша кешендік
жұмыстар жүргізілді.
Алынған зерттеулердің нәтижесінде жақсартылған физикалық-механикалық
және технологиялық қасиеттеріне ие болған бұйымдар алынған [25]. Сол кезде
авторлар қождың бұйымдардың беріктілігін жоғарылатуда екіжақты рөлін
болжамдайды: сұйық фазаның санын ұлғайтуға көмектесетін балқытпа рөлінде,
сондай-ақ жалған волластониттің инелі құрылымы арқасында арматураланған
құрамбөлік рөлінде.
Ташкенттік ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасында керамикалық
массаларының құрамын Шымкент фосфорлық тұздар зауытының фосфорлық қождары
негізінде беріктілігі жоғары беткі керамиканы алу үшін дайындау бойынша
жұмыстар қатарлас жүргізілген [26]. Созғыш қосымша ретінде Ангрендік шығу
орының каолинді балшығын қолданған.
Өзбекстан ҒА-сының химия институтында М.Н. Набиев басқармасымен
керамикалық плиталарды алу мақсатында фосфорлық қождарды қолдану бойынша
зерттеулер жүргізілген [27].
П.И. Боженовпен [28] және басқалармене құрылыстық керамиканы дайындау
үшін балшықсыз масса жасап шығарылған: жалатушы кірпіш, жалатушы плитка,
керамикалық блоктар және құбырлар: Массаның құрамындағы фосфорлық қождардың
үлесі 20-60%-ды, бораттық кенді байыту қалдықтары 40-80%-ды құрайды.
Ұсынылатын массалардан жасалған бұйымдардың 710-1260 кгсм2 қысу кезінде
беріктігі жоғары және күйдіру температурасы төмен - 900оС.
Жапонияда [29] керамикалық плиткаларды өндіру үшін құрамында 30%
балшық, 45% каолинит және 25% фосфорлық қож бар масса қолданылады. 1980
жылы Алматылық ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасында электротермо-фосфорлық
өндірістің қождарын оларды керамикалық қабырғалық бұйымдар үшін шикізат
ретінде қолдану мақсатында зерттеу өткізілген [30]. Жұмыста Шымкенттік
Фосфор өндірістік ынтымақтастығының қождары, Ангрендік балшық және
Шымкенттік шығу орнының саздағы қолданылған. ҚОжды ұсақ майдаланған түрде
қолданды. Массаны созғыш әдіспен жасады. Шихтадағы фосфорлық қождың құрамы
зертханалық үлгілерді құрастыру үшін 70-85%-ды құрды, ал Ангрендік шығу
орнының балшығы – 15-30%. 950-1050оС кезінде күйдірілген үлгілер
қасиеттерінің келесі көрсеткіштеріне ие: отыруы әуелік 2,8-3%, оттық 1,8-
2,4%, суды сіңіру 9,8-13,3%, қысу кезінде беріктілік шегі 37,8-58 Мпа.
Қазіргі кезде дренажды құбырлардың өндірісінде фосфорлы қождарды
қолданудың тәжірибесі бар [31]. Ташкенттік ҒЗИ Құрылыстық материалдар
жобасында қаптайтын плиталарды өндіру үшін құрамының %-дық үлестері
келесідей шикізаттық қоспа қолданылған: фосфорлы өндірістің қожы 40-45,
плиткалар сынықтары 3-6, кальций қосылған сода 0,5-1,0, гидрослюдалы-
каолинитті балшық 51,5-54,5. Плиткаларды кептіру 240оС кезінде жылдам режім
бойынша қалдық ылғалдығы 0,2-0,4% болғанша іске асырылады, плиткаларды
күйдіру 820-840оС температуралар кезінде. Плиткалардың су сіңіруі 11,8-
13,9%-ды құрайды [32].
С.А. Садықованың [33] жұмысында Орта Азия ағаш тәрізді саздақтарының
негізінде Шымкеттік фосфорлы тұздар зауытының фосфорлы қождарын Ангрендік
шығу орнының балшығын қосу арқылы конгломераттық қоспалардан жасалған
керамикалық сынықтарында анортитоволластониттік фазалардың
кристаллизациялау мүмкіндігі зерттелген. Зерттелетін үлгілердегі фосфорлық
қождың құрамы 10-нан 30%-ға, Ангрендік балшықтың құрамы 10-15%-ға өзгеріп
отырды.
Көбінде түзететін қоспалар ретінде табиғи материалдармен қоса әртүрлі
өндірістің ірітоннажды қалдықтарын қолданады.
Көптеген зерттеушілермен керамиа технологиясында қоспаларды -
балқытпаларды, табиғатта кең таралған материалдарды, прелитті, нефелинді
жыныстарды, далалық шпаттарды, пегматиттерді, яғни сілтілік қышқылардан
тұратын материалдарды қолдану нәтижелілігі дәлелденген [34].
Бұйымдардың және алғашқы материалдардың, соның ішінде балшықтылардың
тағайындалулары мен қасиеттеріне тәуелді біріктіру үрдісін құрамына кальций
оксиді бар материалдардың массаларын қосып, жылдамдатуға болады [35].
Массалардағы кальций оксидінің белсенділігі өндіріс технологияларымен
және бұйым түрімен қабылданған бұйымдардың құрылымының қалыптасуының
белгілі бір жағдайларынан шығып бағаланады. Жеңіл балқытылатын балшықтардың
құрамында жіңішке дисперсиялы жағдайдағы кальций карбонаты балшықтың балқу
температурасын төмендеруге ғана емес, біріктіру интервалын кенет қысқартуға
сәйкескелетін күшті балқытушы ретінде әсер етеді [36].
Түйіршікті жағдайда кальций карбонаты бұйымның сарасын тез
төмендететін зиянды қосынды болып келеді.
Соңғы кездері керамикалық өндіріс теориясы мен тәжірибесі бұйымдардың
құрылымын кальцийлік силикаттық қосындыларды қолдану есебінен жақсартудың
бірқатар принциптерін ұсынады. Перспективалық бағыттардың бірі табиғи
немесе жасанды волластонитті қолдану болып келеді.
Плиталық массаға 20% волластонитті енгізу кептіру және күйдіру кезінде
отыруды шамамен екі есе азайтады [37], фаянстық сынықты 0,09-дан 0,0006%-ға
дейін ылғалдылықты кеңейту сынықтың беріктілігін арттырады, жылулық
кеңейтілуін және деформацияға бейімділігін қысқартады және волластониттің
инелерінің және кристаллдардың кіші өлшемдерінің бағдарлануы есебінен
арматуралаушы құрамбөлік ретінде қызмет етеді [38]. Күдіру үрдісінде
волластониттің массаға қосылған бір бөлігі балшықты материалардың
бөлінуінің термиялық өнімдермен реакцияға түседі және анорит пен
кристаболитті құрайды, олар бұйымдардың сынықтарының беріктілігін
жоғарылатады [39].
Волластонитті байыту технологиясы және байытылған өнімді жағымды
нәтижелермен әртүрлі керамикалық массалардың арасында қолдану жұмыстарда
сипатталған [40]. Алайда табиғи волластониттің қорының шектеулігі, оны
байытудың күрделілігі және байытылған өнімнің жоғары құны оны керамикалық
массаларда кең қолдануды қиындатады. Сондықтан қазіргі кезде волластонитті
массада бұйымды күйдіру кезінде синтездеу бағытындағы зерттеулер
жүргізіледі. Осындай синтездің мүмкіндігі С2О кремний оксидімен өзара
әрекеттесуін зерттеу нәтижелерінде жалғасады, олардың ақырғы өнімі
волластонит болып келеді [41]. Бұл байланыста кальций оксидінің және
әртүрлі өнеркәсіптік қалдықтардың, соның ішінде ЖЭС-тің күлі және аршу
жыныстарының қалдықтарының жоғары құрамымен ерекшеленетін (фосфорлы
өндірістің қождары секілді) жоғары негізді силикатты материалдарды қолдану
өте тиімді.
Сапалы құрылыстық материалдарды ағашты шикізаттың негізінде алуға
қазақстандық және шетелдік ғалымдардың көптеген еңбектері арналған.
Қабырғалық керамиканың сапасын жоғарылатудың нәтижелі жолдарының бірі
күйдірудің температурасын төмендететін және бірігу және құрылым
қалыптастыру үрдісін қарқыдай түсетін қосымшаларды енгізу болып келеді.
Талькті жынысты ағаш тәрізді саздақтарды 15,0%-ға дейін мөлшерде 2,0-
5,0% интервалында қосумен керамикалық массалардың құрамы белгілі.
Зерттеулер нәтижелері талькті жыныстың ағаш тәрізді саздақтардың құрамының
құрылымдық-механикалық қасиеттеріне жағымды әсерін белгіледі, себебі
жіңішке дисперсиялық талькті жынысты құрамды керамикалық масса екінші
құрылымдық түрден қалыптасу үшін ең жағымды болып келетін үшінші түрге
көшеді. Бұл баяу иілімді деформациялардың басым дамуы толығымен қалыптасу
кезінде пайда болатын шиеленісті шығарылатын массалардың тегістігін бұзбай-
ақ өтейді деп түсіндіріледі [42].
1.2 Цеолиттерді қолдану
Табиғи цеолиттер литосферада таралауы бойынша кремнезем мен
алюмосиликаттардан кейінгі үшінші орынды алады. Өзінің бірізды қасиеттеріне
байланысты цеолиттер сорбенттер, молекулалық електер және ион
алмастырғыштар мен катализаторлар ретінде кеңінен қолданысқа ие [43].
Цеолиттердің електік әсерлері өлшемдері нақты анықталған қуыстары бар
қаңқаның қатты кристалдық құрылымына негізделген. Цеолиттердің молекулалық
сорбциялық қасиеттері 350-450 °С температурасы кезінде қыздырудан кейін
қуыстардан суларды жоюдан кейін жақсы байқалады. Сусыздандырылған жағдайда
арналар қуысы цеолитпен байланысқа түсетін басқа молекулалармен қамтылуы
мүмкін, олардың өлшемдері тесіктер арқылы диффузиялануға мүмкіндік береді.
Қуыстар ішінде олар электростатикалық тартылыс күші және ван-дер-ваальс
күштері есебінен ұсталуы мүмкін. Мысалы, цеолиттер кейбір органикалық
сұйықтықтар мен газдарды сорбциялауы мүмкін.
Цеолиттер газдар мен сұйықтықтардың кептіргіш ортасы ретінде қолданыла
алады, мысалы, хладагенттер, инертті газдарды, ауаны, немесе жоғары
температура мен қысым кезінде сутектен Н2S, SO2, NH3, CO2, CO, CS2, CH4
іздерін жою үшін, көмірсутек газдарын (пропилен, пропан, бутан) және
органикалық сұйықтықтарды (ацетон, спирт, олефинароматтық көмірсутек
қоспалары және т.б.) кептіру үшін қолданылуы мүмкін.
Қуыстар мен арналардың өлшемдері адсорбция талғамдылығын , мысалы,
көмірсутектерді фракцияларға бөлу кезіндегі анықтайды. Цеолиттер сұйық
орталардан радиоактивті изотоптарды (90 Sr, 137Cs) және кейбір басқа
металдарды жою (жұту) үшін қолданылады. Цеолиттердің катионалмасу
формаларында адсорбциялау орталығының белсенділігі артады, және каталиттік
қасиеттері жақсарады. Осындай жағдайда цеолиттердің радиациялық
тұрақтылығы, термотұрақтылғы артуы мүмкін (яғни, цеолиттердің құрылымдық
және физика-химиялық сипаттамаларын реттеуге болады). Осыған байланысты
клиноптилолит аса тиімді.
Катализатор ретінде цеолиттерді әдетте крекинг, органикалық заттарды
изомерлеу , спирттер және эфирлер синтезі үрдістерінде қолданады.
Әдетте цеолиттерді түйіршіктелген ұнтақтар түрінде пайдаланады. Алайда
ұнтақтәрізді цеолиттерді қолдану кезінде шаң түзілу немесе үгітілу (жүктеу,
шығару және пайдалану) орын алуы мүмкін. Цеолиттен жасалған дайын
бұйымдарды қолдану (пластина, диск, блок, құбыршалар) сүзгілеуіш
элементтерді, катализаторларды және т.б. орнату үрдісін айтарлықтай
жеңілдетуге мүмкіндік береді, сонымен қатар, олардың регенерациялау үрдісін
жеңілдетеді, қондырғының өнімділігін арттырп, еңбек жағдайын жақсартады.
Тығыздау және экструзия әдістерімен диск, пластина, цилинр, әртүрлі
ұзындықтағы түтіктер түрінде цеолиттен кеуекті бұйымдар өндіріледі. Осы
бұйымдар химиялық және мұнайхимиялық үрдістер қатарына катализаторлар
ретінде, газдар мен сұйықтықтарды тазалау, кептіру және иіссіздендіру
кезінде адсорбенттер ретінде, радиоактивті изотоптарды және т.б. сорбциялау
кезінде қолданылуы мүмкін.
Осы технологиялардың негізгі ерекшелігі – шихтаның байланыстырғыш
компонентін таңдау. Цеолиттердің жоғары кеуектілігі және сорбциялық
қабілеті нәтижесінде олардан бұйымдарды қалыптау үшін байланыстырғыштың
үлкен бөлігі қажет етіледі, әсіресе катионалмасу қасиеттері бар бұйымдар
алу үшін 500-700 0С температурада күйдіруден кейін бұйымдар жоғары
беріктілігін, кеуектілігін және катионалмасу қасиеттерін сақтап қалу үшін
масса мен байланыстырғыштың құрамын мұқият таңдау керек. Бұйымның
конфигурациясына және қойылатын талаптарға (беріктілігі, термосоққыға
тұрақтылығына, кеуектілігі және т.б.) байланысты бастапқы цеолитті
шикізаттың тиісті гранулометриялық құрамын таңдау керек.
Керамикалық сүзетін бұйымдар, абсорбенттер және катализаторлар ретінде
пайдаланудан басқа, цеолиттер тұрмыстық мақсаттағы бұйым өндірісінде
қолданылуы мүмкін. Сілтілік және сілтілік жер алюмосиликаттар түрінде
болатын цеолиттер масалар мен глазурьдің аздырғыш компоненттері ретінде,
фаянс және майоликті бұйымдар өндірісінде, қаптамалық тақталар мен еденге
арналған тақталар өндірісінде қолданылуы мүмкін.
Осылайша, керамикалық материалдарға көптеген қасиеттерімен ұқсас, соның
ішінде бірізді құрылымыжәне қасиеттері болатын, үлкен қорға ие табиғи
цеолиттер керамикалық өнеркәсіп үшін үміт күттіретін материал болып
табылады.
Жоғары температуралар, агрессивті орталар әсеріне жоғары тқрақтылығының
арқасында практикалық маңыздылыққа – жоғары кремнийлі минералдар,
клипоптиолит, морденит, шабазит, эрионит ие болды.
Пуццалонды активтілік және басқа да маңызды қасиеттерінің арқасында
цеолиттер байланыстырғыш заттар үшін шикізат ретінде кең қолданысқа ие
болды [44]. Оларды келесі бағыттарда қолдану тиімді: күйдірусіз
технологиялар – бетондар, силикатт бұйымдар; күйдіру технологиясында –
портландцемент клинкерінің кеуекті толтырғыштары және кең ауқымдағы
керамикалық материалдар [45].
1.3 Құрылыс материалдар өндірісінде табиғи цеолиттерді қолдану
Цеолитті жыныстар аса кең таралған, алайда көп мақсаттағы жаңа және
дәстүрлі емес пайдалы қазбаларға жатады. Қазіргі таңда, ТМД елдерінің
территориясында 50 астам кен орны және 10 млрд.т астам цеолитті жыныстардың
болжалды қоры ашылды [46].
Минералды типі және қосымша типі бойынша жалпы қорлар келесідей
таралады: изоқұрылымды клиноптилолитті және гейландит-клиноптилолитті -
67%, клиноптилолит- морденитті - 21%, морденитті -12% [47].
Цеолит термині грек тілінен аударғанда қайнайтын тас (zeo -
қайнау, litos - тас) дегенді білдіреді. Цеолиттер - Si4+ орнын А13+ басқан
есебінен ерекше кеуекті құрылымға ие қаңқалық сулы алюмосиликаттар.
Кристалдық торда терезелердің, қуыстардың және арналардың болуы олардың
мынадай қасиеттерінің болуына негізделген: солеклалық-електі әсер, жоғары
ионалмасу, сорбциялық және каталиттік қасиеттері. Табиғатта диагенетикалық
текті жанартаутекті-шөгінді туфтар кең қолданыс тапты. Жанартаутекті –
гидротермальді метасоматикалық және гидротермальді түрлері сирек кездеседі.
Цеолиттерді жақын арада өнеркәсіптік игеру қолға алынды, сондықтан оны
зерттеу проблемалары енді зерттеліп жатыр. Қазіргі таңда табиғи цеолиттер
шектелген мамандар аясына ғана қолданылуда.
Осы себептердің бәрі цеолиттерді халықшаруашылығының әртүрлі
салаларында мүмкін болатын қолдану аумағын зерттеуге түрткі болды. Қазіргі
таңда аса жоғары экономикалық немесе әлеуметтік әсер беретін жоғары сапалы
цеолит жыныстарын пайдаланудың аса тиімді жолдары анықталды. Оларға ауыл
шаруашылығы, қоршаған ортаны қорғау, өнеркәсіп салалары жатады. Цеолитті
туфтарды құрылыс материалдар өндірісінде тиімді және ұтымды пайдалану
өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Табиғи цеолиттер негізінде құрылыс материалдарын дайындау тиімділігі
келесі негізгі бағыттарда қарастырылады: күйдірілмейтін технологиялар – бұл
аралас байланыстырғыштар, бетондар, автоклавсыз силикатты бұйымдар, күл-
цеолитті композиттер және т.б. кең тобы; күйдіру технологиялары – бұл
жоғары температуралы (1100- 1200°С) жасанды кеуекті толтырғыштар,
көбікшыны, кең қолданысқа ие керамикалық материалдар, сонымен қатар,
портландцемент клинкерін алу кезіндегі алюмосиликатты компоненттер[48].
Цеолиттер құрылымының жоғарыда көрсетілген ерекшеліктері - МЕСТ 25094
бойынша және қаныққан әктасты және әктас-гипсті ерітінділерден әктас пен
гипсты байланыстыру әдісімен зерттеудің жөнділігін көрсетеді [49]. Тиісті
қаныққан ерітінділерден әктас пен гипсті байланыстыру мөлшері мен
кинетикасын зерттеу кезінде 30 тәулік ішінде келесі заңдылықтар анықталды:
цеолитті жыныстар белсенді минералды қоспаларға қатысты ТШ-21-26-11-90
талаптарын толығымен қанағаттандырады [50].
Мысалы, құрылыс бұйымдары өндірісіне арналған патенттелетін
керамикалық массалардың бірі келесі компоненттерден тұрады, массасы бойынша
%: жеңіл балқитын саз — 25-60; аралас минералдық құрамдағы цеолитқұрамдас
жыныстар (цеолит — 26-36 %; опал-кристаболит - 3-27 %; кальцит- 0-5 %;
кварц - 1-10 %; глауконит - 0-4 %; сазды минералдар - 20-65 %) - 40-75.
Алынатын бұйымдар жоғары физика-механикалық және жылуоқшаулағыш
қасиеттерімен сипатталады [51]. Керамикалық масса саздан - 55-65 % және
СаОSiO2 — 0,31-0,34 қатынасына ие және 1мм төмен бөлшек өлшемдері - 35-45
% болатын карбонаттыкремнеземді жыныстар түріндегі техногенді минералды
қоспадан тұрады. Нәтижесінде керамикалық массаның көлемдік салмағы
төмендейді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ
Магистрлік жоба
6М073000 Құрылыс материалдарын, бұйымдарын және құрастырылымдарын
өндіру мамандығы бойынша
(бейінді бағыт)
Астана, 2018ж
МАЗМҰНЫ
МАЗМҰНЫ 2
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР 3
АНЫҚТАМАЛАР, БЕЛГІЛЕУЛЕР ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
3
КІРІСПЕ 4
1 Дәстүрлі емес материалдар негізінде керамикалық бұйымдар 7
1.1Өнеркәсіптік қалдықтарды керамикалық массаларының құрамында
қабырғалық керамиканы өндіру үшін қолдану 10
1.2Цеолиттерді қолдану 19
1.3Құрылыс материалдар өндірісінде табиғи цеолиттерді қолдану 21
1.4Балшықты шикізаттың керамикалық бұйымдардың сапасын жоғарылату
әдісі ретінде механикалық белсендірілуі 26
2 Зерттеу әдістері және шикізаттық материалдың сипаттамасы 29
2.1Шикізаттық материалдық сипаттамасы 29
2.2Зерттеу әдістері 36
3 Тәжірибелік бөлім 43
3.1Цеолит қосылған Қосқұдық саздарының ИҚ – спектрлері 43
3.2Жыныстарды дифференциалды-термиялық талдау 44
3.3Сазды материалдың физика-химиялық қасиеттерін зерттеу 47
3.4Кептіру және күйдіру температурасының үлгілердің
физика-механикалық қасиеттеріне әсері 48
3.5Жыныстардың кептіргіш және күйдіргіш қасиеттері 51
ҚОРЫТЫНДЫ 59
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 60
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
Бұл магистрлік жобада келесі стандарттарға сілтемелер жасалған:
МЕСТ 9169-75 Керамика өнеркәсібіне арналған балшықты шикізат.
Классификациясы;
МЕСТ 2642.0-97 Балшықты шикізат. Химиялық құрамын анықтау
әдістемесі;
МЕСТ 21216.0 -93 Балшықты шикізат. Минералдық құрамын анықтау әдісі;
МЕСТ 3226-77 Балшықты шикізат. Термографиялық және микроскопиялық
талдаулар;
МЕСТ 5180 — 84 Балшықты шикізат. Жайылу шекарасын WP анықтау;
МЕСТ 21216.9-93 Балшықты шикізат. Саздардың бірігуін анықтау әдісі.
АНЫҚТАМАЛАР, БЕЛГІЛЕУЛЕР ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
Керамика(грек. keramіke – қыш өнері, keramos – саз) – қыш-саз бен
олардың минералды қоспаларымен араласқан, сондай-ақ тотықтармен,
т.б. органикалық емес қосындылардан (карбидтер, боридтер, нитридтер,
силицидтер, т.б.) күйдіріліп жасалған бұйымдар мен материалдар.
Цеолит термині грек тілінен аударғанда қайнайтын тас (zeo -
қайнау, litos - тас) дегенді білдіреді.
Цеолиттер – жалпы формуласы М2nО.АL2О3.x SiO2yH2O болатын қаңқалық
алюмосиликаттар болып табылады, мұндағы М — сілтілік немесе сілтілік жер
металдар, n – оның тотығу дәрежесі
ҒЗИ – ғылыми зерттеу институты;
т.с.с – тағы сол сияқты;
ЖЭС – Жылу электр станциясы;
ТШ– техникалық шарттар.
КІРІСПЕ
Жобаның өзектілігі. Елімізде президент пен ел-жұртты сапалы, әрі
қолжетімді тұрғын үймен қамтамасыз ету бойынша қойылған міндетті іске
асыруға бағытталған заңдардың бірқатары қабылданған еді.
Берілген диссертациялық жұмыстың тақырыбын таңдау 2010 жылдың 14
сәуірінде Қазақстан Республикасының Президенті Н.А. Назарбаевтың тапсырмасы
бойынша Қазақстан Республикасында құрылыстық индустрия мен құрылыстық
материалдардың өндірісін 2010 – 2017 жылдарға дамыту бойынша
Бағдарламасының бекітуімен байланысты.
Қазақстан Республикасында құрылыстық материалдардың тұрақты және
теңдестірілген өндірісі, құрылыстық индустрияның индустриалды-инновациялық
дамуын қамтамасыз ету мақсатында Қазақстан Республикасының жылдамдатылған
индстриалды-инновациялық дамуы бойынша Мемлекеттік бағдарламаны іске асыру.
Берілген бағдарламаның міндеті құрылыстық материалдардың отандық
өндірісінің үлесін 80%-ден асыру болып келеді.
Берілген бағдарламада құрылыстық индустрия ұғымы деп келесі
түсініледі: құрылыстық саланың техникалық реттелуінің жүйесін реформалау,
аудандарды территориалдық жоспарлауды жетілдіру және елді мекендерді қала
құрылысындай дамыту, құрылыста мемлекеттік қаржыландырудың қатысуымен
сметалық бағаның қалыптасуының жүйесін жетілдіру, өнеркәсіптік және
азаматтық құрылысты дамыту.
Құрылыстық саланың келешектегі дамуы, сонымен қатар заманауи
жағдайларда құрылыстық өнімнің қауіпсіздігі мен сапасының жоғарылауы
мемлекеттің негізгі экономикалық және саяси міндеттері болып келеді.
Құрылыстық кешен мемлекеттің экономикасына толықтай, сонымен қатар маңызы
кем емес әлеуметтік саланың жағдайына орасан зор әсер көрсетеді.
Бүгін балшықты шикізаттың қорларының мәселесі өзекті болып жатыр, оның
жер-жерден кең таралғандығы және қолжетімділігі қайтадан салынып жатқан
үшін да, сонымен қатар Көкшетау кәсіпорыны сияқты әрекет ететін жұмыстар
үшін де маңызды факторлар болып келеді. Дәстүрлі керамикалық шикізаттың
ресурстары азайып жатыр, керамикалық қабырғалық материалдардың өндірісінде
құрамын өзгертпей-ақ қолдануға болатын балшықтар мен саздақтар уақыт өте
азайып жатыр. Жоғарысапалы балшықты шикізаттың қорларының азаюымен қатар
шығарылып жатқан өнімнің сапасына талаптар өсіп жатыр, қабырғалық
керамикалық кірпішке сұраныс өсіп жатыр.
Көптеген аудандарда бұл мақсат үшін Қазақстанда айтарлықтай таралған
болып келетін құрамында цеолит бар жыныстарды (құрамында цеолит бар
балшықты шикізаттардың қоры таралуы бойынша кремнезем, балшық және
саздақтан кейінгі төртінші орынды алады) қолдануға болар еді, бірақ
дайындалған белгілі бір технологиялық шешімдердің болмауы оларды
керамикалық қабырғалық материалдардың өндірісінде қолдануға мүмкіндік
бермейді.
Заманауи кезеңде цеолиттерді қолданудың үш негізгі бағыттары
айқындалды: су шаруашылығы, қоршаған ортаны қорғау, химиялық өнеркәсіп және
құрылыстық материалдардың өндірісі. Бұл бағыттар жоғары цеолиттелген
жыныстарды қолдануды қарастырады. Дәл сол уақытта цеолиттелудің орташа және
төмен дәрежесі бар жыныстар бар. Жыныстарда микрокристаллдар, шыны
қалдықтары, күлдің бөлшектері сияқты жоғары рекациялық заттардың бар болуы
құрамында цеолиті бар балшықты жыныстардың негізінде сапалық керамикалық
кірпішті алу мүмкіндігі туралы болжамдауға жол береді. Алайда оларды
қабырғалық керамиканың бұйымдарын өндіруде қолдану аз зерттелген, ол
зерттеулердің өзектілігін анықтайды.
Зерттеулердің мақсаты мен міндеті. Жұмыстың мақсаты құрамында цеолиті
бар балшықты жыныстардың негізінде композиттерді қалыптасыру және қажетті
сапасы бар бұйымдарды алу жолымен керамикалық қабырғалық материалдардың
технологиясын құрастыру болып келеді.
Қойылған мақсаттарға қол жеткізу үшін келесі міндеттерді шешу керек
болады:
– әртүрлі балшықты шикізаттың физикалық-химиялық қасиеттерін
зерттеу;
– табиғи цеолиттердің құрамы мен қасиеттерінің ерекшеліктерін
зерттеу;
– табиғи цеолит негізінде қалыптасқан композицияларды кептіру
үрдісін зерттеу;
– керамикалық материалдың әртүрлі шихталық құрамдардан және
күйдіру режимдерінен құрылымының және фазасының құрылу
заңдылығын орнату.
Ғылыми жаңалығы. Технология құрастырылды және құрамында цеолиті бар
балшықты шикізатты және минералды қосымшаларды созымды қалыптау әдістерімен
керамикалық қабырғалық материалдардың өндірісі үшін кешенді қолдану
мүмкіндік орнатылды.
Күйдіру үрдісінде құрамында цеолиті бар балшықты шикізаттың құрылымның
орнауының және фазалық өзгеруінің заңдылығы қалыптасты, ол цеолиттің
балшықты шикізаттағы құрамын ұлғайту кезінде натрийлік және калийлік
далалық шпаттардың құрамы өсетінінен тұрады, ал бұл бір жағынан керамиканың
беріктік сипатын біріктіру мен ұлғаюының интервалының кеңеюіне, екінші
жағынан күп болу үрдісінің ұлғаюына алып келеді.
Құрамында цеолиті бар балшықты материалдардан тұратын бұйымдардың
олардың құрамына табиғи минералды қосымшаларды енгізу кезінде реңшілік
сипаттарының өзгеруі анықталған, бұл қабырғалық материалдардың бояулық
палитрасын кеңейтуге мүмкіндік берді.
Жұмыстың тәжірибелік маңыздылығы: Керамикалық кірпіштің өндірісінің
технологиялық режімдері мен оңтайлы құрамын құрастырудан тұрады. Қабырғалық
керамиканың өндірісі үшін шикізаттық базаны кеңейту; қою қызыл және қою
қоңыр реңктердегі кең түстік гамманы алу.
Жұмыстың апробациясы: Диссертациялық жобаға сәйкес Влияние содержания
остаточного топлива в золе на структурно-механические свойства зологлиняных
композиций атты тақырыпта Проблемы современной науки и образования
2017.ғылыми-методикалық журналында №20 (102) санында Ресей Федерациясының
Иваново қаласында мақала жарық көрді. Авторлары: Калиева Ж.Е., Дюсенов Д.Т.
Диссертация көлемі және құрылымы: Диссертациялық жұмыс кіріспеден, 3
тараудан, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жалпы
жұмыс көлемі дербес компьютермен басылған 61 беттен, оның ішінде 14 сурет,
17 кесте бар.
1 Дәстүрлі емес материалдар негізінде керамикалық бұйымдар
Керамикалық кірпіш бұрында құрылыста ең қолайлы материал болды және
қазір де солай болып қалды. Балшықтан жасалған қабырғалық бұйымдар
өздерінің физикалық-механикалық қасиеттерінің, соның ішінде тепе-теңдік
гигроскопиялық ылғалдылығының арқасында бөлмеде салауатты, жайлы климат
құрастырады.
Тығыз сынықтан керамикалық бұйымдарды (қаптайтын және клинкерлі
кірпішті, еден үшін плиткалар, санитарлық-техникалық бұйымдар) өндіру
кезінде жоғары сапалы балшықты жыныстар және массаның және шикізаттың
технологиялық қасиеттерін, сондай-ақ алынатын материалдардың пайдаланушылық
сипаттамаларын реттеу үшін әртүрлі қоспалар керек болады.
Жоғары сапалы балшықтардың қорларының азаюы және басқа аудандардан
шикізаттық материалдар мен қоспаларды тасымалдау үшін трафиктердің
жоғарылауы, сондай-ақ жер-жерде кең таралған жеңіл балқитын балшықтардың
төмен сапасы мен қоқысқа толылығы кәсіпорындарды табиғи және техногенді
дәстүрлі емес шикізаттық материалдрды қолдануға мәжбүр етеді. Бұл өзекті
мәселені шешу үшін дәстүрлі емес материалдарды массалардың технологиялық
қасиеттерін және алынған бұйымдарлың пайдаланушылық қасиеттерін зерттеп,
шикізаттық шихтаның құрамбөлігі ретінде зерттеу қажет.
Құрылыстың қарапайым және сенімді әдісі, салыстырмалы төмен шығындар
керамикалық қабырғалық материалдардың үлесіне айтарлықтай дәлелді
аргументтер болып келеді. Сондай-ақ айтылғандарға құрылыстардың жоғары
пайдаланушылық қасиеттері мен ұзаққа төзімділігін (Яссауи кесенесі, Ұлы
Қытай қорғаны және т.б. объектілер сияқты керамикалық материалдардан
жасалған ежелгі құрылыстар біздің кезімізге дейін сақталғанын айтып кету
жеткілікті), ал кірпіш қабырғалар қосымша табыс деп қарастыруға болатындай
іс жүзінде күрделі және қымбат бағалы жөндеу жұмыстарын
қажетсінбейтінінқосуға болады.
Бұйымдардың экологиялылығы мен үлгілігіне үлкен назар аударылады.
Жоғары жылусақтаушы қасиеттері бар ( λ = 0,12 - 0,13 Втм.град.С) ірі
өлшемді қуыстыденелі керамикалық блоктарға, бұйымдарға сұраныс пайда
болады.
Қазіргі кезде өнеркәсіпте керамикалық қабырғалық материалдардың
өндірісінің 4 әдісі бар:
– кейінен бұйымдарға кесілетін созылмалы діңгекті қалыптау;
– ылғалдылығы төмендетілген массалардан созылмалы діңгектерді
қалыптау (қатқыл қалыптау деп те аталады);
– машиналық әдіспен қолдан қалыптау деп аталатын тұтқыр-аққыш
массалардан қалыптарда бұйымдарды қалыптау;
– жартылай құрғақ массалардан бұйымдарды тығыздау.
Керамикалық қабырғалық бұйымдарды алудың оңтайлы технологиясын таңдау
бұл облыстағы академиялық ғылымныңзерттеулерінде және әлемдік тәжірибеге
негізделуі керек [1].
Балшықты минералдар қабатталған немесе қабатталған таспалы полимерлер
болып келетіні белгілі. Бұл минералдарда алюминий полимерлі гидроксидінің
А106 октаэдрінен құралған қабаттары SiC4 тетраэдрден құралған кремний
полимерлі гидроксидінің қабаттарымен кезектеседі, сол кезде тетраэдрлік те,
октаэдрлік те қабаттарда басқа элементтерге изоморфты ауыстырылым орын
алады. Қабаттардың негізгі үйлесуі келесідей бола алады (1, 2, 3, 4):
– біреуі тетраэдрлік, біреуі октаэдрлік (диморфты немесе каолинитті
1:1);
– екеуі тетраэдрлік және олардың арасында октаэдрлік (триморфты
немесе слюдалы 2:1);
– екуі тетраэдрлік және олардың арасында екі октаэдрлік (тетраморфты
немесе хлоритті 2:2 немесе 2:1:1).
Қабаттар немесе парақтардың берілгендей үйлесімділігі қарапайым
пакетті құрайды, мысалы:
Каолнит Монтмориллонит Мусковит
А1 О; ОН 10 0
О; ОН SI 3 SI+AL
SI О; ОН 6 0 +4 OH
О А1 6 AL
О; ОН 6 0 +4 OH
SI 3 SI+AL
О; ОН 10 0
Қарапайым пакеттердің үйлесімділігі микроскоп астында көрінетін
балшықты минралдың (әдетте пластинкалы) бөлшектерін құрайды. Бөлшектердің
өлшемі бірліктен жүздік нанометрге (микрометрлердің ондық үлесі) дейін
жетеді, яғни коллоидті диспериялы жүйеге жатады және суда гидрофильді
күлдер мен гельдерді құрайды.
Демек, балшықты дисперсиялы жүйелерде құрылымның қалыптасуы заманауи
коллоидті химияның – қазіргі кезде техниканың әртүрлі салаларында әртүрлі
материалдардың механикалық (реологиялық) сипаттамаларын белгілі бір мақсат
бойыншаөзгерту үшін кең қолданылатын дисперсиялық құрылымдардың физикалық-
химиялық механикасының бір бөліміінің айқынадмасында сипаттала алады [2].
Дисперсиялық жүйелерді зерттеудің физикалық-химиялық әдісіне сәйкес
керамикалық құрылымдар коагуляциялық және конденсационды-кристаллизациялық
(аралық құрылымдар бар болуы мүмкін). Коагуляциялық құрылымдар дисперсиялық
фазалардың бөлшектерінің Ван-дер-Ваальстік күштермен бір тізбекке және
ретсіз кеңістіктік торларға – алғашқы бөлшектерден, олардың тізбектерінен
немесе агрегаттарынан тұратын борпылдақ каркасқа тіркесу нәтижесінде пайда
болады.
Механикалық әсер ету кезінде байланыстар қайтымды қирайды, жүйенің
тұтқырлығы төмендейді; механикалық әсер етуді жою кезінде құрылым қалпына
келеді (тиксотропия). Балшықты массаларды қайта өңдеу үрдісі коагуляциялық
құрылымдардың қалыптасу және жойылу заңдылықтарымен өзара байланысқан.
Конденсационды-кристаллизациялық құрылымдар кептіру, ыстық тығыздау,
біріктіру, балқытпалардан жаңа фазаларды шығару кезінде және басқа да
үрдістер кезінде пайда болады және бөлшектер арасында пайда болатын
беріктігі бөлшектердің өздерінің беріктігіне жете алатын байланыстардың
санымен сипатталады. Дисперсиялық жүйелерді зерттеудің физикалық-химиялық
әдісінің көмегімен белгілі бір құрылымның жетілгенділігінің дәрежесін
анықтауға болады, сонымен қатар бұл құрылымдарды объектілі түрде
салыстыруға болады [3].
Потенциалды пайдаланушылық мүмкін дайын бұйымдар туралы ақпаратты
олардың деформациялық сипаттамаларын ұзақ уақыттық жүктелу жағдайларында
салыстырудың нәтижелері береді. Дәл бұл деректер бойынша кірпіштің әр алуан
түрлерінің кристаллизациялық құрылымдарының деформациясы кезінде жүріс-
тұрысын зерттеу деформация - уақыт[ε=f(r)] қисықтары ұзақ уақыттық жүктелу
кезінде (шамамен 100 тәулік) үлкен нақтылығымен Максвелл мен Кельвиннің
дәйекті түрде байланысқан модельдерінің көмегімен интерпретациялана
алатынын көрсетті. Максвелл мен Кельвиннің модельдерінің теңестірілуіне [4]
сәйкес, кернеу Р = const кезінде т уақыты бойы дамыған салыстырмалы қосынды
деформация шымыр, иілгіш және созылмалы деформациядардан тұрады. Құрылымдық-
механикалық талдау кезінде сыналатын жүйенің тәуелсіз константаларын
(шымырлық және иілгіштік модульдері, ең үлкен созылмалы тұтқырлық,
аққыштықтың статикалық шегі және т.б.) алады және негізгі құрылымдық-
механикалық сипаттамаларын есептейді (иілгіштік λ, Воларович бойынша
созылмалылық немесе созылмалы деформацияның даму жылдамдығының градиенті
Pk1η1 және шынайы релаксацияның периоды Q1) [5]. Зерттеулердің қатары
көрсеткендей, бұл негізгі құрылымдық-механикалық сипаттамалар құрылымның
сапасының бағасының критерийлері болып қызмет ете алады. Қатты денелер мен
әртүрлі материалдардың механикалық қасиеттерінің жалпы заңдылықтарына
сүйеніп, дайын өнеркәсіптік бұйымдардың кристаллизациялық құрылымы оның
оның иілгіштігі Х және созылмалы деформацияның даму жылдамдығының градиенті
Pk1η1 аз болған сайын және шынайы релаксация периоды 01 үлкен болған
сайын, ол жетілген болып саналады. Егер бұл өлшемдері критерийлік формада
көрсететін болса:
B =
(1)
бұнда В – құрылымдық-механикалық критерий, одан әрі жетілген құрылымға
құрылымдық-механикалық критерийдің кіші өлшемі сәйкес келетін болса, және
керісінше, критерийдің үлкен өлшеміне аздау жетілгені, яғни ретсізделген
құрылым сәйкес келетін болса. Созылмалы қалыпталған толықденелі керамикалық
кірпіш үшін В критерийінің мәні шамамен 1870. Технологиялық үрдістің
тұрақтылығы кезінде толықденеліден қуысденелі кірпішке өту критерийдің
мәнінің азаюымен бірге жүреді, яғни толықденелімен салыстырғандағыдан 2 есе
азаяды, онымен қуысденелі кірпішті дайындау кезінде құрылымның механикалық
қасиеттерінің жиынтығының айтарлықтай өскендігін көрсетеді.
Дисперсиялық фазаның концентрациясының созылмалы керамикалық
массалардан қатты және жартылай құрғақ ұнтақтарға өтуі кезінде өзгеруі
бұйымдардың өндірісінің технологиялық үрдістерінің әртүрлілігін анықтайды.
Зерттеулердің нәтижелері қатты қалыпталған және жартылай құрғақ тығыздалған
керамикалық кірпіштің құрылымдық-механикалық критерийі созылмалы
қалыпталған кірпіштің қалыбы бойынша дәл сондай критерийінен айтарлықтай аз
екенін көрсетті, бұл қатты қалыпталған және жартылай құрғақ тығыздалған
бұйымдардың кристаллизациялық құрылымының жетілгендігінің жоғары дәрежесі
туралы куәландырады. Берілген мағлұматтаро технологиялық үрдістердің
жетілгендігіне тәуелді екендігі сөзсіз.
Ережедегідей, өндірістің әдісін таңдау алғашқы шикізаттық
материалдардың физикалық-химиялық, құрылымдық-механикалық және
технологиялық қасиеттерін зерттеуіне [6], сол кезде аспаптық рәсімдеудің
күрделілігін және дамудың осы кезеңінде техниканың жағдайын есептей отырып,
негізделуі керек.
Қатты қалыпталған және жартылай құрғақ тығыздалған керамиканың
анағұрлым жетілген кристаллизацияланған құрылымына қарамастан, техника мен
технологияның әлемдегі дамуының берілген кезеңінде атомфераға төзімділігі
және беріктігі жоғарылатылған күрделі қалыпты бұйымдарды дайындау кезінде
созылмалы қалыптауға және тұтқыр-аққыш массалардың қалыптауына артықшылық
беріледі.
1. Өнеркәсіптік қалдықтарды керамикалық массаларының құрамында
қабырғалық керамиканы өндіру үшін қолдану
Қазақстан Республикасының 2030 жылға дейінгі мерзіміндегі экономикалық
және әлеуметтік өсуінің негізгі бағыттарында құрылыстық өндіріске ілгерінді
технологияларды енгізу мен құруды жылдамдату, керамикалық материалдарды
қолданушы кеңейту, ілеспе өндірілетін материалдарды, екінші ретті
шикізаттарды және басқа салалардың қалдықтарын құрылыстық материалдарды
өндіру үшін кең қолдану қарастырылған. Минералды шикізатты кешендік қолдану
– заманауи ғылым мен техниканың өзекті міндеттерінің бірі. Минералды
шикізаттан пайдалы өнімді жасап шығару толықтығы қоғамның дамуының ғылыми-
техникалық дәрежесін сипаттайды және болашақтағы өрлеудің жолын анықтайтын
ымырасыз мағынасына ие. Өнеркәсіптің минералды қосымша өнімдерін қолдану
өнімнің сапасын, кептірудің және күйдірудің режімдерінің ұзақтылығын
қысқартуды, отынның және электрлік энергияның шығындарын міндетті түрде
азайту кезінде керамикалық бұйымдардың өлшемдерін үлкейтуді жоғарылатады.
Бізбен жиналған мағлұматтардың негізінде өнеркәсіптің қосымша өнімдерінің
әр алуандылығы туралы жорамал жасауға болады.
Өнеркәсіптік қалдықтарды құрылыстық салада қолдану бүгінгі заманның ең
маңызды мәселесі – қоршаған ортаны ластанудан қорғау және тазалау мәселесін
шешудің бір бөлігі болып келеді [7].
Заманауи өнеркәсіптің дамуының сипаттық тенденцияларың бірі бұл
қалдықтардың абсолютті және салыстырмалық көлемдерін ұлғайту да, сонымен
қатар жер қойнауынан алынатын заттардан пайдалы құрамбөліктердің құрамын
азайту болып келеді. Мамандардың бағалаулары бойынша, пайдалы қазбалардың
алғашқы қорларының орта есеппен 10-15%-ынан көп емес, сирек жағдайларда 13
бөлігі ғана қолданылады. Материалды қажет ететін өндірістің басымдылығынан
және технологиялық негіздердің жетілмегендігінен қалдықтардың құрылуының ең
шекті көрсеткіштері деп шикізатты өндірумен және оны бірінші реттік қайта
өңдеумен байланысты болатын өндірістің түрлері сипатталады [8].
Қазіргі уақытқа өнеркәсіптік қалдықтардың мөлшері 22 млрд. тоннадан
асады, соның ішінде радиоактивтілердің мөлшері 230 миллион тоннадан асады,
жыл сайынғы кіріс мөлшері шамамен 1 млрд. тонна. Республикада улы
қалдықтардың құрылуының жылдық мөлшері 84,4 млн. тоннаны құрайды, олардың
ішінде 63%-ы – түсті металлургия қалдықтары. Олар көп жағдайда Қарағанды
облысында – 29,4%, Шығыс-Қазақстан облысында – 25,7%, Қостанай облысында –
17% және Павлодар облысында – 14,6% шоғырланған. Қалдықтар туралы Заңының
жобасын құрастырған ҚР парламентарийлердің топтарының есептеулері бойынша
Қазақстандағы жыл сайынғы өндірілетін қалдықтар жылына адам басына шамамен
60 тоннаны құрайды (дамыған мемлекеттерде – 15 тоннаға дейін) [9].
Өнеркәсіптік қатты қалдықтар өндірістік циклдер нәтижелерінде құрылады
және ережедегідей олардың бірыңғай морфологиялық құрамы, құрылуыдың тұрақты
және шағын көздері бар. Өндіріс және тұтыну қалдықтары жаһанды масштабтарда
қоршаған ортаны антропогенді ластаудың қайнар көздері болып келеді және
тұтынушылық қатынастардың және ресурстарды қолданудың ұнамсыз төмен
коэффицентінің шарасыз нәтижесі ретінде пайда болады.
Қалдықтар әр алуан өнеркәсіптік шикізаттардың және отындардың әлі де
ресурспен қамтамасыз ету жүйесінің ішінде сәйкесінше орынға ие болмайтын,
бірақ мағынасы жылдам өсіп келе жатқан елеулі техногендік қайнар көзі болып
табылады [10].
Сөйтіп, техногендік қалдықтар деп өздерінің қалыптасу орындарында
тікелей қолданылмайтын және шаруашылықтың басқа салаларында немесе
регенерация барысында шикізат ретінде шынымен немесе потенциалды түрде
қолданылуы мүмкін адамның іс-әрекетінің күнделіктегі, көліктердегі,
өнеркәсіптегі және басқа кез келген салалардағы өнімдері аталатыны бізге
түсінікті болды.
Өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтарды басқару облысында күші бар ҚР
Заңнамасы, қазіргі таңда қалдықтардың облысында қатынастарды
регламенттейтін және сәйкесінше құқықтық, нормативтік, әдіснамалық
түзетулерді қажет ететін нормативтік-құқықтық актілер.
Қазіргі күнге Қазақстанда қатты қалдықтарды тиісті есептеу жоқ, қазір
бар статистика қолға түсіру деңгейін және атмостфераны ластайтын заттарды
кәдеге жаратуды, улы қалдықтардың, сондай-ақ қоқысты жою бойынша қызметтер
түрлері ретінде қатты қалдықтардың құрылуын, қолданылуын және
залалсыздандыруын көрсетеді.
2007 жылы үш заңдар – Экологиялық сараптама туралы, Қоршаған ортаны
сақтау туралы және Атмосфералық ауаны қорғау туралы заңдардың орнына
енгізілген ҚР Экологиялық Кодексіне (ҚР ЭК) сәйкес, қалдықтар келесідей
бөлінеді: 1) өндіріс және тұтыну қалдықтары; 2) радиоактивті қалдықтар. ҚР
ЭК-да қалдықтарды классификациялау радиоактивті қалдықтар бойынша ғана және
қалдықтардың қауіптілігінің дәрежесіне тәуелді беріледі, бұл бізге
техногенді қалдықтарды есептеу және басқару үшін жеткіліксіз болып
көрінеді.
Біздің көзқарасымыз бойынша, қалдықтардың классификацияланған
тізімдемесін құрастыру қажет. Осындай тізімдеменің негізіне келесі
бастапқылық нышандарының жиынтығы бойынша жүйеге келтіріген қалдықтардың
түрлерінің тізімін саламыз: қалдықтардың шығу табиғаты, агрегаттық жағдайы,
химиялық құрамы, экологиялық қауіптілігі.
Анағұрлым егжей-тегжейлі классификация қалдықтардың кейінгі
қозғалысының жолын (қалыптасу орындарында кәдеге жарату, басқа
кәсіпорындарға беру, қоқыс тастайтын жерлерге шығару, кәріз жүйесіне төге,
жағу және т.б.) анықтаудың қажеттілігімен туындаған. Әлемдік экономикада
қатты қалдықтардың классификациясының болуы тіпті әрқилы және біржақты.
Қалдықтарды классификациялауға әртүрлі тәсілдемелер келесі
классификациялық нышандарға негізделеді: қалдықтардың қалыптасу орындары
(өнеркәсіптің саласы); өндірістік циклдің сатысы; қалдықтың түрі; қоршаған
ортаға және адам денсаулығына зақымының деңгейі; қолдануға бағыттау;
қолданудың нәтижелілігі; қалыптасуының қоры және көлемінің мөлшері; кәдеге
жарату технологиясының зерттелгенінің және өңделгендігінің дәрежесі.
Біздің көзқарасымыз бойынша қалдықтар блоктар, топтар, топшалар,
айқындамалар және субайқындамалар ретіндегі бес өзара байланысқан деңгейлер
бойынша классификациялануы тиіс. Қалдықтардың пайда болуының нышаны бойынша
іске асырылатын бірінші деңгей (блоктар) бойынша қалдықтарды
классификациялау негізгі мағынаға ие.
Осыған байланысты қалдықтар органикалық табиғи текті (жануар және
өсімдік қалдықтары); минералды және химиялық текті, сонымен қатар
коммуналдық бола алады. Бұл классификацияның негізінде өнеркәсіптік
қалдықтарды екінші реттік шикізат ретінде қолдану үшін және олардың
қоршаған ортаға кері әсерін болдырмау үшін жинау, шығару және қайта өңдеу
схемалары құрастырылған.
Қазақстанның заманауи экономикасының жағдайларында техногенді
қалдықтарды басқару топтық-басқармаушылық жүйе кезіндегі экономика
мерзіміне салыстырғандағыдан жаңа мағынаға ие бола бастады.
Біріншіден, жұмыс істеп жатқан тау-кен-металлургиялық кәсіпорындардың
минералды-шикізаттық негізі жеке меншікке берілген нмесе шетел
компанияларының басқармасына берілген, бұл мемлекеттік құрылымдардың,
ғылыми бөлімшелердің және Қазақстанның табиғи байлықтарын меңгеруде пайдалы
қазбалардың жаңа потенциалды қолданушыларының қатысуының үлесін айтарлықтай
азайтты.
Екіншіден, көптеген жылдар бойы жинақталған тау үйінділері, үйінділер
қоқыстары, қойма шеттері және өнеркәсіптік қалдықтардың басқа да жинақтау
және сақтау орындары шындап экологиялық мәселе туындатты – топырақтың,
судың және атмосфераның ластануының қайнар көздері болды.
Қалалардың өсуімен, қала тұрғындарының санының және тауарларды
тұтынудың жылдам өсуімен қалалық қатты тұрмыстық қалдықтардың көлемі орасан
зор мөлшерде өсіп жатыр. Қазақстанның экономиканың ресурсты көп пайдалану
көрсеткіштері бойынша әлемнің жетекші елдерінен озық жүруінің негізгі
себебі өндірістік базаның дамуының анағұрлым төмен деңгейі және
технологияның артта қалуы, өнеркәсіптің жетілмеген құрылымы болып келеді.
Қазақстанда ілгерінді ресурстарды үнемдеуші технологиялар бойынша
шығарылатын өнімдердің көптеген түрлерінің үлесі төмен жағдайда орналасқан.
Бұл бағытта жаңа экономикалық жағдайларда мәселені басқарудың
иінтіректерінің бірі біздің ойымызша жинақтау көлемі бойынша елеулі
техногенді құрылымдар деп аталатын әлеуетті бағалы қалдықтарды анықтау,
оларды бағалау және есептеу механизмі бола алады.
Техногендік қалдықтардың негізгі қайнар көздері металлургиялық және
химиялық салалар және өнеркәсіптер болып келеді. Өндіру және қайта өңдеу
үрдісінде құрылатын қалдықтарды үш топқа бөлуге болады: кенді өндіруге
қосымша қалдықтар; кендерді байыту қалдықтары; металлургиялық және
химиялық үрдістердің қалдықтары. Оларды қолдану елдің экономикасының
дамуын нығайту мен минералды шикізаттың нәтижелілігін жоғарылату мәселесін
шешуге бағытталған.
Техногенді қалдықтардың техногенді шығу орындарының мәртебесін және
осы мәртебеге сәйкес келетін нормативтік-заңнамалық актілерді беру біздің
ойымызша техногенді қалдықтарға шикізатты шаруашылық айналымға енгізу
қазір бар өңделген жекеленген механизмін таратуға мүмкіндік береді және ол
біздің ойымызша сәйкесінше санкцияларды айтарлықтай жинақталған
қалдықтардың иелеріне қолдануға және екінші реттік ресурсты қолдану
үрдісінің өзін басқарылатын және нәтижелі етуге мүмкіндік береді.
Өнеркәсіптік қалдықтардың қоршаған ортаға жағымсыз әрекеттерін
азайтуды екі магистральды бағыттар бойынша іске асыру жөн:
- технологиялық – өндірістің экологиялық қауіпсізділігін жоғарылату;
- экологиялық-сақтаушы – қауіпті қалдықтарды табиғат ортасынан
жекешелендіру және тұрақтыландыру [11].
Отандық және шетелдік ғалымдармен орындалған ғылыми-зерттеушілік
жұмыстардың бірқатары күлдерді, қождарды және аршу жыныстарын кешенді
қолданудың рационалды бағыттардың бірі оларды құрылыстық материалдардың,
соның ішінде қабырғалық керамика өндірісінде қолдану болып келеді.
Көптеген зерттеушілер [12] ЖЭС-тердің күлдерін кірпіштің өндірісінде
қолдану мүмкіндігін зерттеп, оларды қалыптастырушы шихтаға аздырғыш қосымша
ретінде енгізу кезінде кірпіштің беріктілігі 1 – 2 белгіге жоғарылайды,
аязға тұрақтылығы ұлғаяды, сондай-ақ күлдерді қолдану шихтаға енгізілетін
үгінділердің, шамоттардың шығынын азайтуға немесе толығымен алмастыруға
мүмкіндік береді деп белгілейді. Сол кезде авторлар [13] кейбір жағдайларда
күлді қосу әрекеті сынықтардың беріктілігін арттыру нәтижесінде
сусыздандырылған балшыққа бара-бар, ал кейде одан тіпті тиімдірек екендігін
белгілейді.
ЖЭС-тердің күлдерін және көмірді байыту қалдықтарын қолданудың
мүмкіндігін зерттей отырып, құрамындағы жанғыш заттардың мөлшері 10%-дан аз
болатын күлдер жұқартатын қосымша ретінде, одан әрі – жанып кетуші ретінде
қарастырылады деп белгіледі [14].
Керамикалық массалардың қорамалаушы қабілеті пластикалық қормалау
әдісімен бұйымдарды дайындау кезінде тіпті маңызды сипат болып келеді.
Қабырғалық керамиканы өндіруде қолданылатын көптеген балшықтар жеткілікті
жақсы қормалаушы қасиеттерге ие болады. Керамикалық массаларға пластика
құрушы әрекетті металлургиялық және энергетикалық өнеркәсіптің қосымша
өнімдері де жасай алады, егер оларды майдалап ұсақтаған күйге келтірсе.
Керамикалық массалардың қорамаалушы қасиеттерін жақсартуды тау-кен
өнеркәсібінің ұсақталған қосымша өнімдерін енгізу жолымен де іске асыруға
болады.
Керамикалық массаларға минералды ұнтақтарды қосуды пішіндік
сыйымдылықты жақсартуға септігін тигізетін нәтижелі технологиялық тәсіл деп
қарастыру керек екендігін атап өткен жөн. Сондықтан кірпіштік зауыттардың
шикізаттық цехтарында диірмендерді орнатуды қарастыруға дұрыс.
Керамикалық материалдардың құрылыстық-техникалық қасиеттері –
беріктік, тығыздық, аязға төзімділік және т.б. күйдіру үрдісінде
қалыптасады, сондықтан керамикалық материалды күйдіру кезінде өтетін
үрдістерді білу қажет және бастысы оларды басқара алу керек.
Әртүрлі химикалық-минералогиялық құрамды балшықтардың негізінде сапалы
керамикалық бұйымдарды алу үшін массаның құрамы сұйық фазаның қажетті санын
қалыптасыруын қамтамасыз ететіні жақсы болар еді. Сұйық фазаның жеткілікті
санын қалыптастырудың әдістерінің бірі – керамикалық массалардың құрамына
балқытпаларды енгізу. Зерттеулер көрсеткендей, балқытпалар ретінде
өнеркәсіптің кез келген қосымша өнімдері тиімді қолданыла алады. Сұйық фаза
цементтеуші байлам ретінде қолданылатындықтан, оның санынан бұйымның
механикалық беріктілігі тәуелді болады. Басқа жағынан, берілген
температурада қалыптасқан сұйық фазаның санынан массаның отқа төзімділігі
де тәуелді болады. сондықтан керамикалық материалдың отқа төзімділік
температурасын және алғашқы құрамбөліктердің химиялық құрамын бірге қосып,
күйдіру температурасын оңтайландыру және материалдың құрылыстық-техникалық
қасиеттері, соның ішінде механикалық беріктілігі туралы талдау жасау мүмкін
болады.
П.П. Будников [15] белгілегендей, осындай керамикалық қоспаларды
дайындау кезінде әдетте құрамбөліктерді құрғақ араластырудан қашқақтауға
тырысады, онда олардың масса бойынша біркелкі үлестірілуіне жету күрделі
болады. Қатты дінді құраушыларды технологиялық байлам болып келетін
балшықтық суспензиямен араластырудың жинақтаушының түйіршіктерін орап
алатын, шихтаға байланысты, қозғалмалықты, белгілі бір созымдылықты беретін
және бұйымды қорамалауға мүмкіндік беретін нұсқасы кең таралған.
Е.А. Трейман және А.И. Кудяков қоспалардың дұрыс ажырату түйіршік
аралық қуыстылықты төмендетіп қана қоймай, түйіршікті материалдың шекті
бетін төмендететінін де көрсетті.
Қазақстан Республикасының көптеген аудандарында құрылыстық керамиканы
өндіру үшін жоғары сапалы балшықты шикізаттар жоқ. Қазақстанда керамикалық
бұйымдарды ағаштардан, ағаш тәрізді балшықтардан жасауға тура келеді.
Автор П.А. Иващенко бұйымдардың көлемдік массаларын азайту
мақсаттарында құрамында балшық (24-69%), нефелинді қалдықтар (5-15%) және
кварцтік құм (15-35%) бар және қосымша белитті тұтқырлағыштар (10-25%),
алюминий (0,05-0,1%) және сульфонол (0,9-0,95%) бар шихтаны құрылыстық
бұйымдарды дайындау үшін ұсынады.
Будников атындағы ВНИИстром-да Томскі және Кемеров ЖЭС-ларының
құрамында отынның кішігірім қалдықтары бар күлдерін қабырғалық күйдіруші
материалдарды өндіру үшін шикізат ретінде зерттелді [16]. Беріктендіруші
қосымшалар ретінде қолданылды: еритін шыны, экстрациондық өндірістің
ортофосфатты қышқылы негізінде алынған фосфатты байлам, созымды балшық және
көмір байыту қалдықтары [17].
Киевтік политехникалық институттың керамика және шыны кафедрасында
А.В. Ралконың ғылыми жетегінде Триполь МАЭС-інің күлі және сұйық шыны
негізінде керамикалық бұйымдарды қалыптастыру үрдістерін зерттеу жасалды,
олардың қасиеттері зерттелді [18].
Батыс Виргиния университетінің (АҚШ) жасаған 10 жылдан астам
зерттеулері негізінде ұшпа-күлден керамикалық қабырғалық бұйымдарды
дайындау үрдісі құрастырылған [19]. Эдмонт қаласындағы (Канада)
“International Brich Tile Co LTD” фирмасының ұшпа-күлінен кірпіш жасау
бойынша зауыты 1972 жылдың басында қолданысқа берілген. Жартылай құрғақ
тығыздау және күйдіру әдісімен әртүрлі түсті кірпіштер жасалынады.
“Tekoledy Corp” фирмасымен (АҚШ) әртүрлі өнеркәсіптік қалдықтардан,
соның ішінде ұшпа-күл, құйма құм, асбестік қалдықтар, жағылған қождардан
және т.б. кірпішті жасау бойынша тәжірибелер жасалынды [20].
Алматылық ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасымен 1973 жылы күлкерам
деп аталған керамикалық қабырғалық бұйымдардың жаңа түрлерін жасап шығар
және технологияларын меңгеру бойынша кешендік зерттеулер жүргізілген [21].
Дайындалған технологияның негізіне созғыш қосымша ретінде балшық ұнтағын
қолданумен қормалаудың созғыш әдісі алынған. Ұлыбританияда ЖЭС-ның күлінен
кірпішті шихтаға бір немесе бірнеше минералды байланыстырушыларды қосу
арқылы жасау әдісі патенттелген. Шикізаттық қоспа құрамы 95,5% күлден, 4,2%
балшытан және 0,3% декстриннен [22] тұрады. Кірпішті күйдіру температурасы
1150оС. Кірпіштің қысу кезінде беріктіктің шегі 6-11 МПа болады.
Оралдың және Қазақстанның никельдік қожтүйірлерін балшықтық кірпіштің
құрамында қолданудың ерекшеліктері В.Ф. Тумашовпен зерттелген[23]. Харковь
керамикалық зауытында жоғары сапалы 200×200×11 мм едендер үшін плиткалар
алынған.
ҒЗИ құрылыстық керамика (Мәскеу облысы) қасбет керамикалық плиткаларды
өндіру технологиясында фосфорлық қождарды қолдануды зерттеген. Құрамында
85% балшық пен 15% қож бар болатын массалардан плиткаларын 1050оС
максималды температурасында күйдіруден кейін кіреукемен жабады және 1000-
1010оС температурасында күйдіреді. Плиткалардың аязға төзімділігі 200
циклдан асады, суды сіңіру 7,5% болады.
Алматылық ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасында жеті саңылауды
керамикалық тастарды екіреттік суперфосфатты Жамбыл зауытының құюлы
фосфорлы қождарын қолдану арқылы алу бойынша жұмыстар жүргізілген [24].
Негізгі шикізат ретінде Ақмолалық шығу орының монтмориллониттік құрамды
созымды балшығы және Қостанайлық кірпіш зауытының саздағы қолданылды.
Шикізаттық қоспаның оңтайланған құрамы эксперименталды жолмен, балшық
шикізаты мен қождың қатынасын түрлендіріп, таңдалды.Х.Дулати атындағы ТарМУ-
дың құрылыстық материалдардың ғылыми-зерттеушілік зертханасында қабырғалық
керамиканы, бетондар және шыны-кристаллдық материалдар үшін жеңіл
толтырушыларды жергілікті шикізаттық материалдардан және өнеркәсіптік
қалдықтардан алудың технологиялық негіздерін жасау бойынша кешендік
жұмыстар жүргізілді.
Алынған зерттеулердің нәтижесінде жақсартылған физикалық-механикалық
және технологиялық қасиеттеріне ие болған бұйымдар алынған [25]. Сол кезде
авторлар қождың бұйымдардың беріктілігін жоғарылатуда екіжақты рөлін
болжамдайды: сұйық фазаның санын ұлғайтуға көмектесетін балқытпа рөлінде,
сондай-ақ жалған волластониттің инелі құрылымы арқасында арматураланған
құрамбөлік рөлінде.
Ташкенттік ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасында керамикалық
массаларының құрамын Шымкент фосфорлық тұздар зауытының фосфорлық қождары
негізінде беріктілігі жоғары беткі керамиканы алу үшін дайындау бойынша
жұмыстар қатарлас жүргізілген [26]. Созғыш қосымша ретінде Ангрендік шығу
орының каолинді балшығын қолданған.
Өзбекстан ҒА-сының химия институтында М.Н. Набиев басқармасымен
керамикалық плиталарды алу мақсатында фосфорлық қождарды қолдану бойынша
зерттеулер жүргізілген [27].
П.И. Боженовпен [28] және басқалармене құрылыстық керамиканы дайындау
үшін балшықсыз масса жасап шығарылған: жалатушы кірпіш, жалатушы плитка,
керамикалық блоктар және құбырлар: Массаның құрамындағы фосфорлық қождардың
үлесі 20-60%-ды, бораттық кенді байыту қалдықтары 40-80%-ды құрайды.
Ұсынылатын массалардан жасалған бұйымдардың 710-1260 кгсм2 қысу кезінде
беріктігі жоғары және күйдіру температурасы төмен - 900оС.
Жапонияда [29] керамикалық плиткаларды өндіру үшін құрамында 30%
балшық, 45% каолинит және 25% фосфорлық қож бар масса қолданылады. 1980
жылы Алматылық ҒЗИ Құрылыстық материалдар жобасында электротермо-фосфорлық
өндірістің қождарын оларды керамикалық қабырғалық бұйымдар үшін шикізат
ретінде қолдану мақсатында зерттеу өткізілген [30]. Жұмыста Шымкенттік
Фосфор өндірістік ынтымақтастығының қождары, Ангрендік балшық және
Шымкенттік шығу орнының саздағы қолданылған. ҚОжды ұсақ майдаланған түрде
қолданды. Массаны созғыш әдіспен жасады. Шихтадағы фосфорлық қождың құрамы
зертханалық үлгілерді құрастыру үшін 70-85%-ды құрды, ал Ангрендік шығу
орнының балшығы – 15-30%. 950-1050оС кезінде күйдірілген үлгілер
қасиеттерінің келесі көрсеткіштеріне ие: отыруы әуелік 2,8-3%, оттық 1,8-
2,4%, суды сіңіру 9,8-13,3%, қысу кезінде беріктілік шегі 37,8-58 Мпа.
Қазіргі кезде дренажды құбырлардың өндірісінде фосфорлы қождарды
қолданудың тәжірибесі бар [31]. Ташкенттік ҒЗИ Құрылыстық материалдар
жобасында қаптайтын плиталарды өндіру үшін құрамының %-дық үлестері
келесідей шикізаттық қоспа қолданылған: фосфорлы өндірістің қожы 40-45,
плиткалар сынықтары 3-6, кальций қосылған сода 0,5-1,0, гидрослюдалы-
каолинитті балшық 51,5-54,5. Плиткаларды кептіру 240оС кезінде жылдам режім
бойынша қалдық ылғалдығы 0,2-0,4% болғанша іске асырылады, плиткаларды
күйдіру 820-840оС температуралар кезінде. Плиткалардың су сіңіруі 11,8-
13,9%-ды құрайды [32].
С.А. Садықованың [33] жұмысында Орта Азия ағаш тәрізді саздақтарының
негізінде Шымкеттік фосфорлы тұздар зауытының фосфорлы қождарын Ангрендік
шығу орнының балшығын қосу арқылы конгломераттық қоспалардан жасалған
керамикалық сынықтарында анортитоволластониттік фазалардың
кристаллизациялау мүмкіндігі зерттелген. Зерттелетін үлгілердегі фосфорлық
қождың құрамы 10-нан 30%-ға, Ангрендік балшықтың құрамы 10-15%-ға өзгеріп
отырды.
Көбінде түзететін қоспалар ретінде табиғи материалдармен қоса әртүрлі
өндірістің ірітоннажды қалдықтарын қолданады.
Көптеген зерттеушілермен керамиа технологиясында қоспаларды -
балқытпаларды, табиғатта кең таралған материалдарды, прелитті, нефелинді
жыныстарды, далалық шпаттарды, пегматиттерді, яғни сілтілік қышқылардан
тұратын материалдарды қолдану нәтижелілігі дәлелденген [34].
Бұйымдардың және алғашқы материалдардың, соның ішінде балшықтылардың
тағайындалулары мен қасиеттеріне тәуелді біріктіру үрдісін құрамына кальций
оксиді бар материалдардың массаларын қосып, жылдамдатуға болады [35].
Массалардағы кальций оксидінің белсенділігі өндіріс технологияларымен
және бұйым түрімен қабылданған бұйымдардың құрылымының қалыптасуының
белгілі бір жағдайларынан шығып бағаланады. Жеңіл балқытылатын балшықтардың
құрамында жіңішке дисперсиялы жағдайдағы кальций карбонаты балшықтың балқу
температурасын төмендеруге ғана емес, біріктіру интервалын кенет қысқартуға
сәйкескелетін күшті балқытушы ретінде әсер етеді [36].
Түйіршікті жағдайда кальций карбонаты бұйымның сарасын тез
төмендететін зиянды қосынды болып келеді.
Соңғы кездері керамикалық өндіріс теориясы мен тәжірибесі бұйымдардың
құрылымын кальцийлік силикаттық қосындыларды қолдану есебінен жақсартудың
бірқатар принциптерін ұсынады. Перспективалық бағыттардың бірі табиғи
немесе жасанды волластонитті қолдану болып келеді.
Плиталық массаға 20% волластонитті енгізу кептіру және күйдіру кезінде
отыруды шамамен екі есе азайтады [37], фаянстық сынықты 0,09-дан 0,0006%-ға
дейін ылғалдылықты кеңейту сынықтың беріктілігін арттырады, жылулық
кеңейтілуін және деформацияға бейімділігін қысқартады және волластониттің
инелерінің және кристаллдардың кіші өлшемдерінің бағдарлануы есебінен
арматуралаушы құрамбөлік ретінде қызмет етеді [38]. Күдіру үрдісінде
волластониттің массаға қосылған бір бөлігі балшықты материалардың
бөлінуінің термиялық өнімдермен реакцияға түседі және анорит пен
кристаболитті құрайды, олар бұйымдардың сынықтарының беріктілігін
жоғарылатады [39].
Волластонитті байыту технологиясы және байытылған өнімді жағымды
нәтижелермен әртүрлі керамикалық массалардың арасында қолдану жұмыстарда
сипатталған [40]. Алайда табиғи волластониттің қорының шектеулігі, оны
байытудың күрделілігі және байытылған өнімнің жоғары құны оны керамикалық
массаларда кең қолдануды қиындатады. Сондықтан қазіргі кезде волластонитті
массада бұйымды күйдіру кезінде синтездеу бағытындағы зерттеулер
жүргізіледі. Осындай синтездің мүмкіндігі С2О кремний оксидімен өзара
әрекеттесуін зерттеу нәтижелерінде жалғасады, олардың ақырғы өнімі
волластонит болып келеді [41]. Бұл байланыста кальций оксидінің және
әртүрлі өнеркәсіптік қалдықтардың, соның ішінде ЖЭС-тің күлі және аршу
жыныстарының қалдықтарының жоғары құрамымен ерекшеленетін (фосфорлы
өндірістің қождары секілді) жоғары негізді силикатты материалдарды қолдану
өте тиімді.
Сапалы құрылыстық материалдарды ағашты шикізаттың негізінде алуға
қазақстандық және шетелдік ғалымдардың көптеген еңбектері арналған.
Қабырғалық керамиканың сапасын жоғарылатудың нәтижелі жолдарының бірі
күйдірудің температурасын төмендететін және бірігу және құрылым
қалыптастыру үрдісін қарқыдай түсетін қосымшаларды енгізу болып келеді.
Талькті жынысты ағаш тәрізді саздақтарды 15,0%-ға дейін мөлшерде 2,0-
5,0% интервалында қосумен керамикалық массалардың құрамы белгілі.
Зерттеулер нәтижелері талькті жыныстың ағаш тәрізді саздақтардың құрамының
құрылымдық-механикалық қасиеттеріне жағымды әсерін белгіледі, себебі
жіңішке дисперсиялық талькті жынысты құрамды керамикалық масса екінші
құрылымдық түрден қалыптасу үшін ең жағымды болып келетін үшінші түрге
көшеді. Бұл баяу иілімді деформациялардың басым дамуы толығымен қалыптасу
кезінде пайда болатын шиеленісті шығарылатын массалардың тегістігін бұзбай-
ақ өтейді деп түсіндіріледі [42].
1.2 Цеолиттерді қолдану
Табиғи цеолиттер литосферада таралауы бойынша кремнезем мен
алюмосиликаттардан кейінгі үшінші орынды алады. Өзінің бірізды қасиеттеріне
байланысты цеолиттер сорбенттер, молекулалық електер және ион
алмастырғыштар мен катализаторлар ретінде кеңінен қолданысқа ие [43].
Цеолиттердің електік әсерлері өлшемдері нақты анықталған қуыстары бар
қаңқаның қатты кристалдық құрылымына негізделген. Цеолиттердің молекулалық
сорбциялық қасиеттері 350-450 °С температурасы кезінде қыздырудан кейін
қуыстардан суларды жоюдан кейін жақсы байқалады. Сусыздандырылған жағдайда
арналар қуысы цеолитпен байланысқа түсетін басқа молекулалармен қамтылуы
мүмкін, олардың өлшемдері тесіктер арқылы диффузиялануға мүмкіндік береді.
Қуыстар ішінде олар электростатикалық тартылыс күші және ван-дер-ваальс
күштері есебінен ұсталуы мүмкін. Мысалы, цеолиттер кейбір органикалық
сұйықтықтар мен газдарды сорбциялауы мүмкін.
Цеолиттер газдар мен сұйықтықтардың кептіргіш ортасы ретінде қолданыла
алады, мысалы, хладагенттер, инертті газдарды, ауаны, немесе жоғары
температура мен қысым кезінде сутектен Н2S, SO2, NH3, CO2, CO, CS2, CH4
іздерін жою үшін, көмірсутек газдарын (пропилен, пропан, бутан) және
органикалық сұйықтықтарды (ацетон, спирт, олефинароматтық көмірсутек
қоспалары және т.б.) кептіру үшін қолданылуы мүмкін.
Қуыстар мен арналардың өлшемдері адсорбция талғамдылығын , мысалы,
көмірсутектерді фракцияларға бөлу кезіндегі анықтайды. Цеолиттер сұйық
орталардан радиоактивті изотоптарды (90 Sr, 137Cs) және кейбір басқа
металдарды жою (жұту) үшін қолданылады. Цеолиттердің катионалмасу
формаларында адсорбциялау орталығының белсенділігі артады, және каталиттік
қасиеттері жақсарады. Осындай жағдайда цеолиттердің радиациялық
тұрақтылығы, термотұрақтылғы артуы мүмкін (яғни, цеолиттердің құрылымдық
және физика-химиялық сипаттамаларын реттеуге болады). Осыған байланысты
клиноптилолит аса тиімді.
Катализатор ретінде цеолиттерді әдетте крекинг, органикалық заттарды
изомерлеу , спирттер және эфирлер синтезі үрдістерінде қолданады.
Әдетте цеолиттерді түйіршіктелген ұнтақтар түрінде пайдаланады. Алайда
ұнтақтәрізді цеолиттерді қолдану кезінде шаң түзілу немесе үгітілу (жүктеу,
шығару және пайдалану) орын алуы мүмкін. Цеолиттен жасалған дайын
бұйымдарды қолдану (пластина, диск, блок, құбыршалар) сүзгілеуіш
элементтерді, катализаторларды және т.б. орнату үрдісін айтарлықтай
жеңілдетуге мүмкіндік береді, сонымен қатар, олардың регенерациялау үрдісін
жеңілдетеді, қондырғының өнімділігін арттырп, еңбек жағдайын жақсартады.
Тығыздау және экструзия әдістерімен диск, пластина, цилинр, әртүрлі
ұзындықтағы түтіктер түрінде цеолиттен кеуекті бұйымдар өндіріледі. Осы
бұйымдар химиялық және мұнайхимиялық үрдістер қатарына катализаторлар
ретінде, газдар мен сұйықтықтарды тазалау, кептіру және иіссіздендіру
кезінде адсорбенттер ретінде, радиоактивті изотоптарды және т.б. сорбциялау
кезінде қолданылуы мүмкін.
Осы технологиялардың негізгі ерекшелігі – шихтаның байланыстырғыш
компонентін таңдау. Цеолиттердің жоғары кеуектілігі және сорбциялық
қабілеті нәтижесінде олардан бұйымдарды қалыптау үшін байланыстырғыштың
үлкен бөлігі қажет етіледі, әсіресе катионалмасу қасиеттері бар бұйымдар
алу үшін 500-700 0С температурада күйдіруден кейін бұйымдар жоғары
беріктілігін, кеуектілігін және катионалмасу қасиеттерін сақтап қалу үшін
масса мен байланыстырғыштың құрамын мұқият таңдау керек. Бұйымның
конфигурациясына және қойылатын талаптарға (беріктілігі, термосоққыға
тұрақтылығына, кеуектілігі және т.б.) байланысты бастапқы цеолитті
шикізаттың тиісті гранулометриялық құрамын таңдау керек.
Керамикалық сүзетін бұйымдар, абсорбенттер және катализаторлар ретінде
пайдаланудан басқа, цеолиттер тұрмыстық мақсаттағы бұйым өндірісінде
қолданылуы мүмкін. Сілтілік және сілтілік жер алюмосиликаттар түрінде
болатын цеолиттер масалар мен глазурьдің аздырғыш компоненттері ретінде,
фаянс және майоликті бұйымдар өндірісінде, қаптамалық тақталар мен еденге
арналған тақталар өндірісінде қолданылуы мүмкін.
Осылайша, керамикалық материалдарға көптеген қасиеттерімен ұқсас, соның
ішінде бірізді құрылымыжәне қасиеттері болатын, үлкен қорға ие табиғи
цеолиттер керамикалық өнеркәсіп үшін үміт күттіретін материал болып
табылады.
Жоғары температуралар, агрессивті орталар әсеріне жоғары тқрақтылығының
арқасында практикалық маңыздылыққа – жоғары кремнийлі минералдар,
клипоптиолит, морденит, шабазит, эрионит ие болды.
Пуццалонды активтілік және басқа да маңызды қасиеттерінің арқасында
цеолиттер байланыстырғыш заттар үшін шикізат ретінде кең қолданысқа ие
болды [44]. Оларды келесі бағыттарда қолдану тиімді: күйдірусіз
технологиялар – бетондар, силикатт бұйымдар; күйдіру технологиясында –
портландцемент клинкерінің кеуекті толтырғыштары және кең ауқымдағы
керамикалық материалдар [45].
1.3 Құрылыс материалдар өндірісінде табиғи цеолиттерді қолдану
Цеолитті жыныстар аса кең таралған, алайда көп мақсаттағы жаңа және
дәстүрлі емес пайдалы қазбаларға жатады. Қазіргі таңда, ТМД елдерінің
территориясында 50 астам кен орны және 10 млрд.т астам цеолитті жыныстардың
болжалды қоры ашылды [46].
Минералды типі және қосымша типі бойынша жалпы қорлар келесідей
таралады: изоқұрылымды клиноптилолитті және гейландит-клиноптилолитті -
67%, клиноптилолит- морденитті - 21%, морденитті -12% [47].
Цеолит термині грек тілінен аударғанда қайнайтын тас (zeo -
қайнау, litos - тас) дегенді білдіреді. Цеолиттер - Si4+ орнын А13+ басқан
есебінен ерекше кеуекті құрылымға ие қаңқалық сулы алюмосиликаттар.
Кристалдық торда терезелердің, қуыстардың және арналардың болуы олардың
мынадай қасиеттерінің болуына негізделген: солеклалық-електі әсер, жоғары
ионалмасу, сорбциялық және каталиттік қасиеттері. Табиғатта диагенетикалық
текті жанартаутекті-шөгінді туфтар кең қолданыс тапты. Жанартаутекті –
гидротермальді метасоматикалық және гидротермальді түрлері сирек кездеседі.
Цеолиттерді жақын арада өнеркәсіптік игеру қолға алынды, сондықтан оны
зерттеу проблемалары енді зерттеліп жатыр. Қазіргі таңда табиғи цеолиттер
шектелген мамандар аясына ғана қолданылуда.
Осы себептердің бәрі цеолиттерді халықшаруашылығының әртүрлі
салаларында мүмкін болатын қолдану аумағын зерттеуге түрткі болды. Қазіргі
таңда аса жоғары экономикалық немесе әлеуметтік әсер беретін жоғары сапалы
цеолит жыныстарын пайдаланудың аса тиімді жолдары анықталды. Оларға ауыл
шаруашылығы, қоршаған ортаны қорғау, өнеркәсіп салалары жатады. Цеолитті
туфтарды құрылыс материалдар өндірісінде тиімді және ұтымды пайдалану
өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Табиғи цеолиттер негізінде құрылыс материалдарын дайындау тиімділігі
келесі негізгі бағыттарда қарастырылады: күйдірілмейтін технологиялар – бұл
аралас байланыстырғыштар, бетондар, автоклавсыз силикатты бұйымдар, күл-
цеолитті композиттер және т.б. кең тобы; күйдіру технологиялары – бұл
жоғары температуралы (1100- 1200°С) жасанды кеуекті толтырғыштар,
көбікшыны, кең қолданысқа ие керамикалық материалдар, сонымен қатар,
портландцемент клинкерін алу кезіндегі алюмосиликатты компоненттер[48].
Цеолиттер құрылымының жоғарыда көрсетілген ерекшеліктері - МЕСТ 25094
бойынша және қаныққан әктасты және әктас-гипсті ерітінділерден әктас пен
гипсты байланыстыру әдісімен зерттеудің жөнділігін көрсетеді [49]. Тиісті
қаныққан ерітінділерден әктас пен гипсті байланыстыру мөлшері мен
кинетикасын зерттеу кезінде 30 тәулік ішінде келесі заңдылықтар анықталды:
цеолитті жыныстар белсенді минералды қоспаларға қатысты ТШ-21-26-11-90
талаптарын толығымен қанағаттандырады [50].
Мысалы, құрылыс бұйымдары өндірісіне арналған патенттелетін
керамикалық массалардың бірі келесі компоненттерден тұрады, массасы бойынша
%: жеңіл балқитын саз — 25-60; аралас минералдық құрамдағы цеолитқұрамдас
жыныстар (цеолит — 26-36 %; опал-кристаболит - 3-27 %; кальцит- 0-5 %;
кварц - 1-10 %; глауконит - 0-4 %; сазды минералдар - 20-65 %) - 40-75.
Алынатын бұйымдар жоғары физика-механикалық және жылуоқшаулағыш
қасиеттерімен сипатталады [51]. Керамикалық масса саздан - 55-65 % және
СаОSiO2 — 0,31-0,34 қатынасына ие және 1мм төмен бөлшек өлшемдері - 35-45
% болатын карбонаттыкремнеземді жыныстар түріндегі техногенді минералды
қоспадан тұрады. Нәтижесінде керамикалық массаның көлемдік салмағы
төмендейді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz