Файл қосу
Керамика материалдары
|ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ |
|ШӘКӘРІМ атындағы СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ |
|3 деңгейлі СМЖ құжаты |ПОӘК |ПОӘК |
| | |042-14.01.06.01.20.178/|
| | |03-2011 |
|ПОӘК | | |
|«Глинозем мен силикат |30.09.2011 ж. | |
|материалдардың химиялық |№ 2 басылым | |
|технологиясы» пәніне арналған| | |
|оқу-әдістемелік материалдар | | |
ПӘНДЕРДІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
«Глинозем мен силикат материалдардың химиялық технологиясы»
050720 – «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»
мамандығы үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
Семей
2011
Мазмұны
1. Дәріс оқулар
2. Практикалық және зертханалық сабақтар
3. Студенттердің өздік жұмысы
ДӘРІС ОҚУЛАР
Дәріс 1. СИЛИКАТ ӨНЕРКӘСІБІНІҢ ШИКІЗАТ МАТЕРИАЛДАРЫ
1. Минералдар және тау жыныстары
2. Минералогия негіздері
3. Шикізат материалдар
а. Кремнеземды жыныстар
б. Саз балшықты жыныстар
Минералдар және тау жыныстары
Жер қыртысы (жердің сыртқы қабығы) бір немесе бірнеше минералдардан
тұратын әртүрлі тау жыныстарынан тұрады. Минералды шикізаттарды – құм,
қиыршық тас, құрылыс тасы, саз балшық және каолин, гипс, диатомит және
трепел, далалықшпатты шикізат, графит, слда,тальк, волластонит және басқа
минералдар мен тау жыныстары, сол сияқты өнеркәсіптік қалдықтар мен ілеспе
өнімдер – күл, шлактар, метал кендерін байыту мен көмірдің әртүрлі
қалдықтары. Көп қолданатындарға құрылыс өнеркәсіптері жатады. Жоғарыда
тізілген шикізат материалдарының көпшілігі тікелей силикат өнеркәсіптерінде
қолданылады.
Минералогия негіздері
Минералогия – минералдар туралы ғылым. Табиғи минералдардың 98%
кристалды құрылысты. Кристалдардың түзілу заңдары, құрылымы және физикалық
қасиеттері, оларда жүріп жатқан құбылыстар, кристалдардың ортамен әрекеті –
осылардың барлығын кристаллография зерттейді.
Кристалдық құрылымы бар минералдар оларды құрайтын кішкене
бөлшектердің – атомдар, иондар және молекулалардың реттеліп орналасуымен
сипатталады. Кристалдық құрылымы бар минералдарға кварц, кальцит, дала
шпаты және т.б. мысал болады.
Аморфты құрылысты минералдар кішкентай бөлшектердің ретсіз
орналасуымен сипатталады (мысалы, опал).
Кристалдар әлемінде симметрия бар. Кристалдық симметрия элементтері
симметрия жазықтығы, симметрия осьі, симметрия ортасы болып табылады.
Кристалдарда симметрия элементтері өзара байланыста болады. Симметрия
элементтерінің әртүрлі 32 үйлесімі мүмкін, олар симметрия кластары немесе
түрлері деп аталады.
Кристаллографиялық кластар 7 ірі топтарға біріктіріліп,
кристаллографиялық сингониялар деп аталады. Олар өз кезегінде төменгі,
ортаңғы және жоғарғы сингонияларға бөлінеді.:
Кубтық жоғарғы
Гексагональды
Тетрагональды ортаңғы
Тригональды
Ромбтық
Моноклинді төменгі
Триклинді
Қазіргі уақытта 2000 аса минералдар белгілі. Минералдар бір ғана
химиялық элементтен (күкірт, алмаз, графит, алтын және т.б.), немесе
бірнеше элементтен (кварц, кальцит, дала шпаты және т.б.) тұруы мүмкін.
Көптеген минералдар қатты денелер болып табылады. Дегенмен сұйық (су,
сынап) және газтәріздес минералдар да бар (метан, күкіртті газ,
көмірқышқыл газы).
Минералдардың қазіргі жіктелуі негізіне екі негізгі белгілер алынған:
химиялық құрамы және құрылымы. Осыған байланысты барлық белгілі минералдар
бірнеші топтарға бөлінеді. Олардың маңыздылары:
1) Табиғатта таза қалпында кездесетін элементтер;
2) сульфидтер (күкіртті қосылыстар);
3) галогенидтер (галоидты қосылыстар);
4) оксидтер және гидроксидтер;
5) оттекті қышқыл тұздары (нитраттар, карбонаттар, сульфаттар,
хроматтар, молибдаттар және вольфраматтар, фосфаттар, арсенаттар және
ванадаттар, бораттар, силикаттар).
Шикізат материалдары
Силикат өнеркәсібінің шикізаттары ретінде әртүрлі тау жыныстары мен
минералдар қолданылады:
кремнеземді (кварц, кварциттер, кварцты құм, трепел, диатомит, опока);
сазбалшықты (саз балшық, каолин, бентонит, боксит, силлиманит,
андалузит, дистен);
далашпаттық (дала шпаты пегматиттер, гранит, нефелин, нефелинді
сиенит);
карбонатты (кальцит, мрамор, бор, әктас, доломит, мергель, магнезит);
сульфатты тау жыныстары (гипс, ангидрит, диабаз, базальт, трахит, туф,
обсидиан, пемза, вулканды күл) және басқа минералдар (тальк, волластонит,
пирофиллит, вермикулит).
Сонымен қатар, соңғы жылдары силикат өнеркәсібінің шикізаты ретінде
өнеркәсіптердің кейбір қалдықтары да кеңірек қолданылуда, әсіресе күл мен
шлактардың түрлері және кен мен көмірді байыту қалдықтары.
Дәріс 2. Керамика материалдары
1. Керамика материалдары және бұйымдарының жіктелуі
2. Керамика құрылысы
3. Керамика материалдарының физикалық-химиялық қасиеттері
Әртүрлі керамика материалдарының қасиеттері де әртүрлі. Олар
қолданылған бастапқы шикізат материалдарымен, өңдеу әдістерімен және
термиялық өңдеудің технологиялық режимдерімен анықталады. Керамика
материалдарының қасиеттеріне негізгі әсер етуші – олардың құрылысы.
Сондықтан жалпы қабылданған жіктелу негізіне керамикалық материалдардың
кеуектерінің (қуыстарының) құрылымы алынған. Олар екі класқа жіктеледі:
1) Кеуекті;
2) Жымдасқан.
Керамикалық бұйымдар көбіне өндірістік-салалы белгілері бойынша
жіктеледі. Мұндай жіктелу бұйым қаисетін, қолданылу саласын және біршама
деңгейде өндіріс әдісін көрсетеді. Көрсетілген жіктелу бойынша керамикалық
материалдар мен бұйымдардың келесі топтарын ажыратады:
құрылыстық керамика – үй, ғимарат, құрылыстарды қалауға ,
қабырғалардың сыртқы және ішкі қапталуына арналған керамикалық тақталар,
жерасты қатынастарына арналған бұйымдар, санитарлы-техникалық бұйымдар,
кафельдер, жабынқыштар, жылуизоляциялық керамика материалдары бұйымдары
жатады;
отқа төзімді материалдар – жоғары температурада жұмыс жасайтын
өнеркәсіптік пештерді, пештің оттығын және аппараттарды қалауға арналған
бұйымдар, сол сияқты, әртүрлі мақсаттағы детальдарды күйдіруде қолданылатын
оқ-дәрі ретіндегі бұйымдар;
химиялық төзімді материалдар – изделия, предназначенные для работы в
химиялық және басқа өнеркәсіп салаларындағы ыдыстардың, аппараттардың,
машиналардың металл бөліктерін алмастыратын немесе қорғайтын агрессивті
орталарда жұмыс жасауға арналған бұйымдар;
жұқа керамика – шаруашылық фарфор және фаянс ыдыстар, көркемдік және
сәндік бұйымдар, химиялық ыдыстар және бұйымдардың басқа түрі;
техникалық және арнайы керамика – авиациялық, ракета-космостық,
атомдық техникада, радиоэлектроника, электроника және басқа өнеркәсіп
салаларында қолданылатын арнайы қасиеттері бар материалдар мен бұйымдар.
Дәріс 3. Керамика өнеркәсібінің шикізат материалдары
1. Созылымды материалдар
2. Саз балшықтың құрамы және қасиеттері
3. Созылымды емес материалдар
4. Өндіріс қалдықтары
Құрылыста, тұрмыста және техникалық мақсатта қолданылатын көптеген
керамика бұйымдарының шикізат материалдарын созылымды (немесе саз балшықты)
және созылымды емес деп бөлуге болады.
Созылымды саз балшықты материалдарға саз балшық және каолин жатады.
Саз балшық – кейбір тау жыныстарының (гранит, гнейс, кварцты порфир,
пегматит, слюда және т.б.) атмосфералық агенттер әсерінен ыдырау және
гидратациялану өнімдері болып табылады. Бұл процесті қарапайым түрде
төменгідей жазып көрсетуге болады:
R2O·Al2O3·6SiO2+CO2+H2O→ Al2O3·2SiO2 ·2H2O+R2CO3+4SiO2.
дала шпаты саз балшық
құм
Саз балшықтар заттық, химиялық және гранулометриялық құрамы бойынша
сипатталады.
Заттық құрамы саз балшықты затымен және қоспаларымен сипатталады.
Нақты саз балшықты зат – жыныстың дисперсті бөлігі, ол саз балшыққа
созылымдылық беретін саз балшықты құраушы минералдар кешенінен тұрады.
Силикат құрылысының классикалық түсініктеріне сәйкес, кристалдық саз
балшықты минералдар пакеттерден – элементарлы қабаттардың үйлесімінен
тұрады. Қабаттар құрылым элементінің түріне қарай тетраэдрлік, яғни
тетраэдрден [SiO4] түзілген, және октаэдрлік, алюмооттектігидроксильдік
октаэдрлардан түзілген болуы мүмкін. Тетраэдрлік, сол сияқты октаэдрлік
қабаттарда изоморфты алмасу жүреді. Мысалы, кремний ионы алюминий ионымен
алмасуы мүмкін, ал октаэдрлік қабаттағы алюминий темір, магний, мырыш және
т.б. иондармен алмасады.
Элементарлы қабаттардың әртүрлі үйлесімі саз балшықты минералдың
элементарлы пакетін түзеді. Пакеттердің бірігуінен микроскоп астында
көрінетін саз балшық пластинкачы түзіледі. Қабаттардың бірігуі – саз
балшықты минералдар жіктелуіне негіз болған алғашқы белгі.
Саз балшық қасиеттерін шартты түрде сулық, механикалық, кептіргіштік
және термиялық деп бөлуге болады.
Керамикалық материалдар және бұйымдар өндірісінде саз балшықты
шикізаттармен қатар созылымды емес материалдар да қолданылады. Олар
қолданысына қарай жеңілдеткіштер, қалыптылар, жанып кететіндер және
арнайылар болып бөлінеді.
Жыл өткен сайын қалдықтар керамика өнеркәсібінде, әсіресе құрылыс
материалдары өндірісінде кеңінен қолданылуда. Әсіресе тау-кен, металлургия,
отын, химия, азық-түлік өнеркәсіптерінің қалдықтары қолданысының келешегі
мол.
Металлургиялық қождар металдарды қорытудағы қалдықтар болып табылады.
Отындық қождар мен күлдер отын жануы барысындағы қаттыфазалық реакциялар
нәтижесі. Фосфорлы қождар – фосфордың электротермиялық өндірісі қалдықтары
болып табылады.
Дәріс 4. Керамика өндірісінің негізгі технологиясы
1. Керамика массасын дайындау
2. Керамика бұйымдарын формалау
3. Кептіру
4. Бұйымдарды күйдіру
Бастапқы шикізаттың алғашқы дайындығы келесі өңдеу талап ететін әр
компоненттің белгіленген құрамы мен белгілі деңгейдегі тазалық дәрежесін,
ылғалдылығын және күйін қамтамасыз ету керек. Бұл технологиялық қайта өңдеу
қоспалардан, бос жыныстардан тазарту және компоненттерді бөлу мақсатында
байыту процесін қамтиды.
Дайындық стадиясы шикізатты алдын-ала ұсақтау және оны майдалау
жүргізуге жарамды деңгейге дейінгі ылғалдылықта кептіру.
Отқа төзімді және техникалық керамика технологиясында қажетті фазалық
өзгерістерді, қалыңдату, ұшқыш қоспаларды жою және материалдарды үгітуді
жеңілдету үшін кейде шикізатты алдын-ала термоөңдеу қажет.
Керамикалық технология бұйымның тығыздығы мен кеуектілігін, жымдасу
процесі интенсивтілігін анықтайтын бастапқы шикізат материалдарының
түйірлік құрамына қатаң талап қояды.
Керамика технологиясында пайдаланылатын бастапқы ұнтақтар немесе
массалар түйірлік құрамына қарай қалың және жұқа түйіршікті болып бөлінеді.
Қалың түйіршіктілерге көпшілік түйірлердің мөлшері ˃ 1 мм болатын құрамдар
жатады. Жұқатүйіршікті массаларда бөлшектер 0.1 мм аспайды.
Керамикалық бұйымдар жасағанда көп мөлшерде әртүрлі шикізат
материалдарын қолданады. Сондықтан оларды ұсату үшін әртүрлі ұсақтау-
ұнтақтау агрегаттарын пайдаланады.
Керамикалық материалдар мен бұйымдар өндірісінде көпкомпонентті
массалар қолданылады. Әрбір компонент нақты белгілі мөлшерде болуы қажет.
Массаны құраушыларды нақты дозалаудан дайын бұйымның қасиеттері мен
құрылымы анықталады.Компоненттерді дозалау үшін қоректендірушілер мен
дозаторлар қолданылады.
Созылымды массалардан формалау әдісі саз балшықтың созылымдық қасиеті
негізінде тарихи қалыптасты және керамикалық технологияда әртүрлі
мақсаттағы бұйымдар алуда кеңінен қолданылады. Керамикалық технологияда
созылымдық формалаудың келесі тәсілдері қолданылады: жаншу, қалыптау,
қырлау, қолмен жапсыру.
Кептірудің негізгі міндеті – алынған жартылай фабрикаттың көлемінің
өзгерісін аяқтау. Кептіру барысында материалдар мен бұйымдардың
технологиялық және физико-химиялық қасиеттері өзгереді.
Алдыңғы қарастырылған процестердің барлығы сапалы керамика бұйымдарын
алуда маңызды, бірақ олар керамика синтезінде анықтаушы болып табылмайды.
Бұйымды күйдіру барысында ғана материалдың құрылымы біржола қалыптасады,
яғни керамика жымдасуы жүреді, нәтижесінде әлсіз байланысты бөлшекті
конгломераттан тұратын шала өңделген өнім біршама мықты қатты денеге
айналады. Керамиканы жымдастыру барысында әртүрлі физикалық және химиялық
процестер жүреді – дененің көлемі мен кеуектілігі төмендейді, бастапқы
шикізат материалдарының ыдырауы, полиморфты өзгерістер, жаңа кристалды,
шынытәріздес және газды фаза түзуші химиялық әрекеттесулер, кристалдардың
балқытпада еруі немесе олардың балқытпадан кристалдануы.
Бұйымдарды күйдіру процесі үш периодтан тұрады – қыздыру, максимальды
температурада ұстау және салқындату.
Дәріс 5. Құрылыстық керамика
1. Қабырғалық және қасбеттік бұйымдар
2. Жерасты қатынастарына арналған бұйымдар
3. Кеуекті толтырғыштар
Қабырғалық керамика бұйымдары – ежелгі жасанды құрылыс материалдарының
біріне жатады. Олар әртүрлі мақсаттағы ғимараттар мен құрылыстар салуда
кеңінен қолданылады.
Қабырғалық материалдарға кірпіш пен керамикалық тастарды жатқызады.
Кірпіш 250Х120Х65 және 250Х120Х88 мм көлемді параллелепипед формалы. Ол
қоспалы немесе қоспасыз саз балшықтан дайындалады. Көлемі кірпіштен үлкен
барлық құрылымдық мақсаттағы керамикалық бұйымдар керамикалық тастар
(288Х138Х65, 250Х138Х128 мм және т.б.) деп аталады.
Керамикалық қабырғалық материалдарға қойылатын басты талаптар – қысу
және бүгудегі, су сіңірудегі, суыққа төзімділігіндегі және көлемдік
массасының беріктік шегі.
Қасбеттік керамика – жақсы қаптағыш материал, себебі сырт келбеті
жақсы, құны жоғары емес, ұзақ мерзімге төзімді. Оны үш топқа топтастыруға
болады: беттік кірпіш және тас, қасбеттік қаптағыш плиткалар мен плиталар,
архитектуралық-көркемдік детальдар.
Керамиканың ұзақ мерзімге төзімділігі мен коррозияға беріктігі одан
жасалған бұйымдарды жерасты қатынастарында қолдануға мүмкіндік береді.
Мұндай бұйымдарға дренажды және канализациялық құбырлар жатады.
Дренажды құбырларды ауылшаруашылығында жерасты суларының деңгейін
төмендетуде қолданылатын субұрғыш жүйелер үшін мелиоративті жұмыстарда және
ғимараттар мен жолдардың құрылысында қолданады.
Керамикалық толтырғыштар салыстырмалы жаңа материалдар болып табылады.
Қасиеттері, құрылымының түзілу процесіне қарай олар дәстүрлі керамикадан
ерекшеленеді. Кеуекті толтырғыштарға конструкциялық-жылуизоляциялық
мақсаттағы жеңіл бетондар өндірісінде кеңінен қолданылатын керамзит пен
аглопорит жатады.
Керамзит – түйіршіктелген көпсіген материал, сынуында кепкен көбік
құрылымы бар. Оны қиыршық тас (түйіршік мөлшері 5-40 мм) және құм (˂5 мм)
түрінде шығарады. Көлемдік массасы бойынша керамзиттің 12 түрін (150-ден
800-ге дейін) ажыратады, ал беріктігі бойынша әр марканың А және Б – екі
класы бар. Керамзиттің көлемдік массасының жоғарылауына қарай оның
беріктігі де ұлғаяды. Керамзиттің су сіңірімділігі 15-25% болуы қажет,
суыққа төзімділігі 15 циклдан төмен болмауы керек.
Керамзит алу шикізаттарына жылдам қыздырғанда көпсіп көтерілетін саз
балшық пен саз балшықты жыныстар жатады.
Дәріс 6. Отқа төзімді материалдар
1. Кремнеземді отқа төзімді материалдар
2. Алюмосиликатты отқа төзімді материалдар
3. Магнезиалды отқа төзімді материалдар
Отқа төзімді материалдарға жоғары температурада механикалық және
физика-химиялық әсерлерге төзімді және әртүрлі теплотехникалық агрегаттар
жинауға қолданылатын материалдар мен бұйымдар жатады. Бұйымдарды отқа
төзімділер (1580-1750 0С), жоғары отқа төзімділер (1770-2000 0С) және өте
жоғары отқа төзімділер (˃2000 0С) деп бөледі. Химиялық құрамына қарай отқа
төзімді материалдарды 11 типке – кремнеземді, алюмосиликатты, магнезиальды,
магнезиальды-әкті, магнезиальды-шпинелидті, магнезиальды-силикатты,
көміртекті, карбидкремнийлі, цирконийлі, оксидті, оттексіз деп бөледі.
Соңғы өнімнің минералогиялық құрамына және қосымша енгізілген
компоненттерге байланысты типтер топтарға бөлінеді. Сонымен қатар, отқа
төзімді материалдарды формалау әдісіне, термиялық өңдеу сипатына, пішініне,
кеуектілігіне, қолданылу мақсатына және т.б. қарай топтастырады. Отқа
төзімді материалдарды қолдану олардың негізгі қасиетімен (отқа төзімділігі,
термомеханикалық және жылуфизикалық сипаттамалары,
қожберіктілігі,термоберіктілігі, тығыздығы және т.б.) салыстыру арқылы
эксплуатация шарттарымен анықталады.
Кремнеземді отқа төзімді материалдарға кремнезем негізінді
дайындалатын динас және кварцты керамика жатады.
Динас – құрамы 93% SiO2 тұратын отқа төзімді материал. Династың отқа
төзімділік негізі тридимит (70% дейін) немесе кристобалит формасындағы
кристалды кремнезем болып табылады.
Динас өндірісінің негізгі шикізаты – кварциттер. Сирек жағдайда
құмдауыттар мен құм пайдаланылады.
Алюмосиликатты отқа төзімді материалдар екікомпонентті жүйе Al2O3-SiO2
негізінде алынған. Al2O3 мөлшеріне қарай олар жартылай қышқылды (10-28%),
шамотты (28-45%), жоғарыглиноземді (˃45%).
Шамотты отқа төзімді материалдар – отқа төзімді материалдар арасындағы
кеңінен таралған түрі (отқа төзімді материалдар дың жалпы көлемінің 70%).
Олар жылутехникалық агрегаттарды қалауға қолданылады. Бұл отқа төзімді
материалдар шамотпен жеңілдетілген отқа төзімді саз балшықтар мен
каолиндерден дайындалады. Сондықтан шамотты-сазбалшықты және шамотты-
каолинді бұйымдар деп бөлінеді.
Шамотты бұйымдар өндірісіне Al2O3 мөлшері 28% төмен емес және
отқатөзімділігі 1580 0С төмен болмайтын отқа төзімді сазбалшықтар мен
каолиндер жарамды
Магнезиальды отқа төзімді материалдарға – ортақ белгісі магний
оксидті құрамды болатын отқа төзімді материалдардың бірнеше типі мен
түрлері жатады. Олар қосымша компоненттер енгізумен және минералогиялық
құрамы бойынша ажыратылады. Магнезиальды бұйымдар магнезитті (MgO),
магнезиальды-шпинелидті (MgO+Cr2O3, Fe2O3, Al2O3), магнезиальды-әкті
(MgO+CaO), магнезиальды-силикатты (MgO+ SiO2) болып бөлінеді.
Дәріс 7. Ұстастырғыш материалдар
1. Ұстастырғыш материалдардың жалпы сипаттамасы
2. Ұстастырғыш материалдар өндірісінің шикізаттары
Ұстастырғыш деп сумен араластырғанда созылымды-жабысқақ қамыр түзіп,
уақыт өте келе қатайып, тастәріздес денеге айналатын ұнтақ материалдарды
атайды.
Химиялық құрамына қарай ұстастырғыш материалдар органикалық және
бейорганикалық болады. Органикалық ұстастырғыш материалдарға әртүрлі табиғи
және жасанды шайырлар, желімдер, битумдар, қарамайлар және басқа да мұнай
мен көмірді айырудың кейбір басқа өнімдері жатады. Бейорганикалық
ұстастырғыш материалдар минералды деп аталады.
Минералды ұстастырғыш материалдар олардың негізгі қасиеттері – қатаю
және қоршаған орта әсеріне ұзақ қарсы тұруына қарай ауалық, гидравликалық
және арнайылар деп бөлінеді.
Ауалық ұстастырғыш материалдар деп құрғақ-ауалы ортада қатайып және
беріктігін ұзақ сақтайтын заттарды атаймыз. Оларға гипсті және магнезиалды
ұстастырғыштар, ауалық әктас және ерігіш («сұйық») шыны.
Гидравликалық ұстастырғыштар – олар сумен қатып қалатын, ауалы ортада
ұстасып және бастапқы қатаюдан кейін ылғалды ауалы, сол сияқты сулы ортада
да қатая беретін, беріктігін сақтап әрі жоғарылата түсетін материалдар.
Гидравликалық ұстастырғыштардың түрлері көп, оларды дегенмен негізгі төрт
топқа бөлуге болады:
1) Гидравликалық әктас, әктасты-белитті ұстастырғыш, портландцемент,
глиноземді цемент;
2) Таза ұстастырғыштан және 15% жоғары минералды қоспалары бар
қосындыдан тұратын ұстастырғыштар – пуццоланды портландцемент,
қождыпортландцемент, әктасты-пуццоланды, әктасты-күлді және басқа
цементтер;
3) Активті қождарды 10-20% қатаю активизаторларымен (гипс, әктас,
цемент) араластыру арқылы алынатын ұстастырғыштар – сульфатты-
қожды, әктасты-қожды, қожды клинкерсіз цемент және т.б.;
4) Автоклавты ұстастырғыштар – әктасты-қожды, әктасты-күлді
ұстастырғыштар және басқа қоспалар.
Минералды ұстастырғыш өндірісінің шикізатына кеңінен таралған табиғи
материалдар және бірқатар өнеркәсіп салаларының (металлургиялық,
энергетикалық, химиялық және т.б.) кейбір қосымша өнімдері жатады.
Технологиялық қолданысына қарай шикізат материалдары негізгі және
қосымша болып бөлінеді. Негізгі шикізат материалдары – бұлар сәйкес
дайындау және өңдеуден кейін ұстастырғыш материалды түзеді. Қосымша шикізат
материалдарға – қосылғаннан кейін дайын ұстастырғыштың қасиеті жоғарылап
немесе құны төмендейтін, болмаса оны алу процесі үдейтін шикізат
материалдары жатады.
Негізгі және қосымша шикізат материалдары табиғи және жасанды болып
бөлінеді. Табиғи шикізат материалдарына – гипсті, әктасты, сазбалшықты,
магнезиальды, жоғары глиноземды және кремнеземді жыныстар жатады. Жасанды
шикізат материалдарына домналық қождар, фосфогипс, боргипс, кремнегель,
нефелинді шламдар, нитроаммофоска өндірісінің карбонатты қалдықтары, күлдер
және кейбір отын түрлерінің қождары жатады.
Дәріс 8. Портландцемент өндірісі
1. Клинкерлер жіктелуі
2. Портландцемент алудың технологиялық процестері
3. Портландцементтің құрылыстық-техникалық қасиеттері
Цемент – бұл гидравликалық ұстастырғыштар тобының атауы, олардың
негізгі құрамдас бөлігі силикаттар мен кальций алюминаттары болып табылады.
Силикаттар мен кальций алюминаттары шикізат материалдардың біртекті
қоспасын жоғары температурада өңдеп және жартылай немесе толық балқытуға
дейін жеткізу нәтижесінде түзілген.
Материалды жартылай балқыту оның жымдасуы арқылы жүреді. Сондықтан
күйдіруді жымдастыруға дейін және балқытуға дейін деп жүргізеді. Көптеген
цементтерді бастапқы шикізат материалдарды жымдасуға дейін күйдіру арқылы
алады.
Цементтердің 30 аса түрлерін дайындайды - портландцемент, пуццоланды
портландцемент, қожпортландцемент, гидрофобты, пластифицирленген,
сульфаттұрақты, тампонажды, түсті және т.б. Оның ішіндегі маңыздысы –
портландцемент.
Портландцемент – клинкердің ұсақ ұнтақтау өнімі болып табылатын
гидравликалық ұстастырғыш болып табылады. Клинкерді кальций силикаттары (70-
80%) басым болатындай етіп шикізат қоспасын жымдасуға дейін күйдіру арқылы
алады. Цементтік клинкерді ұнтақтау барысында портландцементтің ұстасу
мерзімін тежеу үшін оған 2-5% гипстік тас қосады.
Күйдіру арқылы алынған портландцементтік клинкер жартылай өнім болып
табылады және ұнтақтау барысында портландцемент ұнтағына айналатын қатты
кесек материал. Клинкер сапасы, яғни портландцемент сапасы оның химиялық
және минералогиялық құрамына, бастапқы шикізат қоспаларының дұрыс
дайындалғандығына, оның күйдіру және суыну жағдайларына тәуелді.
Заттық құрамына қарай қоспасыз портландцемент, минералды қоспалары бар
портландцемент және қожпортландцемент болып бөлінеді.
Портландцементті алу процесін екі этапқа бөлуге болады - клинкерді
дайындау және клинкерді гипспен, активті минералды және басқа да
қоспалармен бірге ұнтақтап барып портландцемент алу.
Портландцемент өндірісінің үш әдісі бар – ылғалды, құрғақ және аралас.
Ылғалды әдісті сазбалшықта бөгде қоспалар мөлшері біршама артып, әрі
дымқылдылығы жоғары болғанда қолданған дұрыс. Бұл әдістің кемшілігіне
күйдіру процесіне отын шығынының құрғақ әдіспен салыстырғанда 1.5-2 есе көп
кететіндігі жатады.
Құрғақ әдісті аздаған ылғалдылығы бар біртекті шикізат немесе
сазбалшықты түйіршіктелген домна қождарымен алмастырғанда қолданған дұрыс.
Портландцементтік клинкер өндірісінің аралас әдісі шикізат қоспасын
ылғалды әдіс бойынша дайындаудың артықшылықтарын қолдануға әрі күйдіруге
кететін жылу шығынын төмендетуге мүмкіндік береді.
Портландцемент тығыздығы 3-3.2 · 105 кг/м3, бос күйіндегі көлемдік
массасы 900-1100 кг/м3, тығыз күйіндегі 1400-1700 кг/м3. Әдетте цемент 008
елегінен аз дегенде оның 85% өтетіндей етіп ұнтақталады. Кәдімгі
цементтердің меншікті беті 2500-3000 см2/г. Цементтің ұнтақтаудағы
майдалылығы оның ұстау және қату жылдамдығына әсер етеді. Цементтің тым
майда ұнтағы (6000-7000 см2/г) суға деген қажеттілікті арттырып, отыру
деформациясын, жылу шығаруын ұлғайтып, цементтік тастың беріктігін
төмендетуге әкелуі мүмкін.
Дәріс 9. Шынылар
1. Бейорганикалық шынылардың химиялық құрамы бойынша жіктелуі
2. Шынылардың физика-химиялық қасиеттері
3. Шикізат материалдары
Заттың шынытәріздес күйі – қатты аморфты күйдің бір түрі. Оған нақты
тәртіппен жасалған құрылымы болмауы және белгілі бір балқу температурасы
нүктесінің болмауы тән.
Шыны деп химиялық құрамы мен қатаю температурасы аймағына тәуелсіз
балқытпаны суыту арқылы алатын және тұтқырлығын біртендеп көтеру
нәтижесінде қатты дененің механикалық қасиеттеріне ие болатын аморфты
денелерді атайды.
Жеке элементтерден бастап күрделі көпкомпонентті жүйелерге дейінгі
бейорганикалық заттардың көптеген кластары шынытәріздес күйде бола алады.
Бейорганикалық шыныларды химиялық құрамы бойынша қарапайымдылар,
оксидтіктер, галогенидтілер және халькогенидтілер деп бөлуге болады.
Кристаллизациялық қабілет шыны мен шынытүзуші балқытпалардың
кристаллизациялануға қабілетін анықтайды.
Шынылардың тығыздығы көлем бірлігіндегі массаның сандық мөлшерін
анықтайды. Өнеркәсіптік шынылардың тығыздығы 2200 - 7500 кг/м3 аралығында
өзгереді. Тығыздығы жоғары шыныларға ауыр металдар – қорғасын, барий,
висмут, вольфрам және т.б. оксидтерінің мөлшері көбірек шынылар жатады.
Өнеркәсіптік шынылардың (терезе, жәшіктер) тығыздығы 2500 кг/м3.
Кварцтық әйнектің тығыздығы төмен - 2200 кг/м3.
Беріктік – сыртқы салмақ әсерінен қатты заттардың механикалық ыдырауға
қарсылығы. Беріктікті жұлынуға, қысуға, бүгуге, бұрауға, соққыға және т.б.
деп бөледі.
Термотұрақтылық – температураның күрт өзгерістерін шынының бүлінбей
көтеру қабілеті. Шынының термотұрақтылығы деп бірден суытуды бүлінусіз
көтеретін шынының максималды температуралар айырмашылығымен анықталады.
Жылусыйымдылық – дене температурасын бір градусқа көтеру үшін дене
массасы бірлігіне қажет жылу мөлшерін көрсетеді. Құрамына қарай силикатты
кірпіштердің меншікті жылусыйымдылығы 0.3-1.05 кДж/(кг·К) аралығында жатыр.
Электрөткізгіштік – шынылардың электр өрісі әсерінен электр тоғын
өткізу қабілетін сипаттайды және электр кедергісіне кері шаманы көрсетеді.
Силикатты әйнектер, әдетте, ионды өткізгіштер болып табылады және
диэлектриктер класына жатады. Тоқ тасымалдағыштар сілтілік және сілтілік
жер металдары катиондары болып табылады. Олардың меншікті электр
кедергілері 108-1018 Ом·м.
Шыны өндірісінде қолданылатын барлық шикізат материалдары шартты түрде
негізгілер және қосымшаларға бөлінеді.
Негізгі шикізат материалдары шыны негізін құрайды және шыны қасиетін
анықтайтын алюминий оксиді, қышқылдық, сілтілік, сілтілік жер металдары
және басқа оксидтерден тұрады.
Қосымша шикізат материалдары шыны массасына және шыныға белгілі бір
қасиеттер беретін немесе шыны массасын алудың технологиялық процестеріне
әсер ететін әртүрлі қосылыстар болып табылады. Бұл топқа ағартқыштар,
түссіздендіргіштер, бояғыштар, сөндіргіштер, жылдамдатқыштар жатады.
Дәріс 10. Шыны технологиясы
1. Шихта дайындау
2. Шыны балқыту
3. Шыныны формалау
4. Шыныны босаңдату және шыңдау
Шихта – бұл белгілі пропорцияда алынған шикізат материалдарының
біртекті қоспасы. Шыны массасының сапасын қамтамасыз ету үшін шихтаға
бірқатар талаптар қойылады.
Біртекті шихта алу үшін шикізат компоненттері түйіршіктерінің
кесектігі белгілі бір деңгейде болу керек, себебі компоненттердің балқу
жылдамдығы мен балқытпада еруі әртүрлі болғандықтан, олардың түйіршіктік
құрамына қойылатын талаптар да әртүрлі болады. Шихта компоненттері
төменгідей түйіршіктік құрамда болу керек:
Құм, пегматит және дала шпаты 08 және 07 елегінен еленеді (тордағы
тесік жақтауларының размері 0.8 және 0.7 мм).
Әктас және доломит 09, бор, сода және сульфат – 1.1 елегінен еленеді.
Араластыру барысында біртекті шихта алу үшін компоненттер түйіршігінің ірі
размерлері осылай реттеледі.
Шыны алу үшін шыны шихтасын арнайы шыны балқыту пештерінде жоғары
температурада қыздырады. Қарапайым өндірістік шынылар үшін ол 1450-1550 0С.
Шихтада сол мезетте бірқатар күрделі физика-химиялық процестер жүріп,
нәтижесінде балқыған шыны массасы түзіледі. Шихтаның термиялық қыздыру
барысында біртекті шыны балқымасына өтуі шыны балқыту деп аталады.
Шыны балқыту процесі бес этапқа бөлінеді: силикаттүзілу, ағарту
(дегаздау), гомогендеу және мұздату. Бұндай бөлу шартты және оны бақылау
үшін температураны біртіндеп көтеру керек. Іс жүзінде шихта жоғары
температуралар зонасына жіберілетіндіктен, барлық стадиялар (мұздатудан
басқа) бірінің үстіне бірі қабаттаса өтеді.
Шыныдан әртүрлі бұйымдар формалау – шыны өндірісінің маңызды
технологиялық стадиясы. Шыныны формалау процесі шыны массасының тұтқыр
балқытпасын аралық созылымды күй арқылы берілген конфигурациядағы қатты
бұйымға айналдыру болып табылады.
Шыныны формалау әдістері өте көп. Бұйымды құю, басу, жаю, үрлеу және
созу арқылы алады. Шыны жақсы балқиды және бірігеді, механикалық, термиялық
және химиялық әдістермен жеңіл өңделеді.
Басу әдісі арқылы ыдыс-аяқ шыныларын (стакандар, тағам және т.б.),
техникалық қолданыстағы бұйымдар (изоляторлар, фаралар, линзалар, кинескоп
экрандары және т.б.), архитектура-көркемдік детальдар (шыныблоктар,
плиткалар) және т.б.
Шыныларды формалаудың кең таралған түрі – үрлеу. Бұл әдісті қолдану
арқылы бұйым қабырғасының жұқалығына жеңіл қол жеткізуге болады және оның
бетінің сапасы да жоғары болады. Үрлеу қолмен – шыныүрлегіш түтік немесе
автоматтар арқылы жүргізіледі.
Созу – шыныларды формалаудың кең таралған түрі. Бұл әдіспен беттік
шыныларды, түтіктерді, шыныталшықтарды алады.
Жаю әдісі арқылы беттік шынылардың көптеген түрлерін – өрнектелген,
қалыңдатылған, іріформатты, толқынтәріздес, беттік плиткалар, шыныпрофилит
алуға болады.
Реттелетін суыту арқылы қалдық қызуды жою немесе біршама түсіру шыныны
күйдіру деп аталады. Күйдіру уақытша қызудың пайда болуының алдын-алуға
және қалдық қызуды қауіпсіз шамаға дейін төмендетуге мүмкіндік береді.
Әр шыны үшін күйдірудің белгілі температуралық интервалы бар. Қалдық
қызу шыны тұтқырлығы төмен болып, сәйкесінше, күйдіру температурасы жоғары
болған сайын тез түседі.
3. СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫНА АРНАЛҒАН ТАҚЫРЫПТАРДЫҢ ТІЗІМДЕРІ
3.1 Тау жыныстары және олардың жіктелуі;
3.2 Керамикалық және отқа төзімді материалдар өндірісі дамуының тарихы;
3.3 Қожды цементтер;
3.4 Шынылар қасиеттері.
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