Дәріс Құрылыс керамикасындағы шикізаттық материалдардың химиялық құрамы

Саздың химиялық құрамы пайыздық мөлшердегі тотықтар құрамымен сипатталады. Түрлі саздың құрайтыны болып ең негізгі және міндетті тотық кремнезем SiO₂ (40-70% аралықта өзгереді) және глинозем Al₂O₃ (15-35% дейін). Саздың тұрақты компоненті болып К₂О және Na₂O (қоса есептегенде 1...5), химиялық байланысқан Н₂О (5..15% шамасында). Fe₂O₃ (0..7%) жиі кездеседі. Сазда басқа қосылыстар, мысалы Ті₂О, MqO_, Са және Mq карбонаттары, органикалық қоспалар кездеседі.

Каолинит минералы 39,5% Al₂O₃ (глинозем), 46,5% SiO₂ – (кремнезем) және 14,0% Н₂О (химиялық байланыстағы су) тұрады. Бірақ, құрамында айтарлықтай әр түрлі аралас қоспалардың болуынан, табиғатта кең тараған саз көптеген химиялық қосылыстардан тұрады. Химиялық саралаудың нәтижесі бойынша саздың көп қасиеттері туралы айтуға болады. Құрамындағы глиноземның болуына байланысты сазды отқатөзімділігі бойынша әр түрлі класқа, Al₂O₃ + Ті₂О қосынды құрамы бойынша күйдіру кезіндегі бұйымның деформацияланатын температурасы жайлы, Fe₂O₃+ FeO қосындысы және К₂О – b Na₂O сілтілері бойынша – саздың жеңілбалқығыштығы мен ісінуге қабілеттілігі жайлы айтуға болады. Мұнымен қоса, сілтілердің едәуір құрамы, әсіресе К₂О, саздың құрамында слюда мен гидрослюданың көп екенін білдіреді. Fe₂O₃ мен Ті₂О мөлшерімен шикізатты бояғыш тотықтар құрамы бойынша жүйелейді, сондықтан да ақ және түсті бұйымдар өндірісі үшін оның жарамдылығы туралы жорамалдайды.

Саздағы кремнеземның құрамы басқа химиялық қосылыстармен салыстырғанда жоғары -70% -ға дейін. Кремнезем екі түрде болуы мүмкін- сазды минералда химиялық байланыс түрінде және еркін майдадисперсті кварц араласы түрінде. Құмы көп саз әдетте жеңілбалқитын болады.

Кесте - Саздың химиялық құрамы.

Сазды шикізат-тың реті	SiO2	Al2O3	Fe2O3	ТiO2	CaO	MqO	K2O	Na2O	SO3	қ.к.ш
1.	65,3- 69,6	22,18- 24,14	0,22- 0,44	0,22 1,1	0,32 0,43	іздер	0,13 0,15	0,08 0,01	Іздер 0,12	7,88 8,85
2.	52,34	31,05	1,81	1,57	0,49	0,24	0,311	0,17	0,42	12,36
3.	54,6	15,29	6,3		5,37	3,14	5,9	5,9		9,4

 

1-сурет - Саздың тағайындалу аясы

1-шамотты отқатөзімді, 2- еденге арналған плиткалар, 3- гончарлы және терракотты бұйымдар, 4- черепица, 5- көпір клинкері, 6- құрылыс кірпіші, 7- керамзит.

Дәріс Құрылыс керамикасының шикізаттық материалдарының минералогиялық құрамын анықтау үшін рентгенфазалық талдау әдісі

Рентгенограммалық талдау арқылы зерттеулер әр түрлі материалдардың құрамын, құрылысын анықтауда кеңінен қолданылады. Рентгенографиялық талдау үшін толқын ұзындығы 10^-2 – 10² А⁰ аралығындағы рентгендік сәулелерін қолданады. Рентгендік құбылыстарда рентген сәулесін алу үшін металл антикатодпен жоғарғы қысым әсерінен жеделдетілген электрондардың соқтығысуын қолданады. Осылайша туындаған рентген сәулесін толқын ұзындығына байланысты қатты және жұмсақ деп, спектрлік құрамына байланысты - үздіксіз (тұтас) антикатод затының табиғатына тәуелді емес және тек қана антикатод затының табиғатымен анықталатын сипаттамалық (сызықтық) болып, сондай-ақ әртүрлі ұзындықтағы толқындардан құралған полихроматты және бірдей толқын ұзындықтағы толқындардан тұратын монохроматты (монохроматты жағдайда негізінен -сериялы желіні қолданады (электрондардың атомда L-деңгейден K-деңгейге өту кезінде пайда болады)) толқындар деп жіктейді.

Рентген сәулесін кристалды заттарды зерттеу үшін қолдану оның толқын ұзындығының табиғи дифракциялық тор қызметін атқаратын кристалл торларында ретімен орналасқан атомдар ара қашықтығымен сәйкес келуіне негізделген. Рентгенографиялық әдістің мәні рентген сәулесінің кристалл құрылымындағы атом жазықтықтарымен шағылысқан кездегі дифракциялық бейнесін зерттеу болып табылады.

Рентгенографиялық талдау негізінде рентген сәулесінің атом жазықтығына түсу немесе шағылысу бұрышы θ және λ толқын ұзындығы мен жазықтық аралық қашықтықты d байланыстыратын Вульф – Брегг теңдеуі жатыр:

nλ=2d·sinθ (1)

мұндағы: n – бүтін сан (1,2,3 т.б..), спектр реті немесе шағылысу реті деп аталады

Рентгенографиялық талдау әдістері әр түрлі материалдардың құрылымы, құрамы мен қасиеттерін зерттеу үшін кеңінен қолданылады. Рентгенографиялық талдау көмегімен: материалдардың сандық және сапалық минералогиялық және фазалық құрамын (рентгенфазалық талдау), кристалды заттардың нақты құрылымын – пішінін, өлшемін, қарапайым ұяшықтың типін, кристалдардың симметриясын, атомдардың кеңістіктегі координаталарын (рентгенқұрылымдық талдау); кристалдардың жетілу дәрежесін және оларда зоналық кернеуліктің болуын; монокристалдардағы мозаикалық блоктардың өлшемін; қатты ерітінділердің типтерін, олардың реттілік дәрежесі мен еру шекарасын; дисперсті жүйелердегі бөлшектердің өлшемі мен бағытын; заттардың текстурасы мен әр түрлі материалдардың беткі қабаттарының күйін; тығыздығы, термиялық кеңею коэффициенті, жабындардың қалыңдығын; бұйымдардағы ішкі микродефектерді (дефектоскопия); төмен және жоғары температура мен қысымның әсерінен болатын заттағы өзгерістерді анықтауға болады.

 

Дәріс Құрылыс керамика бұйымдары өндірісі үшін шикізат материалдарының шығынын және масса құрамын есептеу негіздері

 

Керамикалық масса құрамына кіретін компоненттер – сазды материалдар және түрлі қоспалар. Шикізат араласпасындағы осы компоненттердің салыстырмалы құрамын, араласпа компоненттері және жартылай фабрикаттарды түрлі құрал-жабдықтармен өңдеу тәсілдерін өзгерте отырып, тағайындалуы, қасиеттері, құрылысы және сыртқы түрі бойынша әр түрлі бұйымдар дайындауға болады.

Керамикалық бұйымдар дайындау үшін шикізат араласпасының негізгі компоненті сазды материалдар -дала шпатты тау жыныстарының табиғи желге мүжілген өнімдері болып табылады.

Сазды материалдың белгілі бір түрдегі бұйымдар өндірісіне жарамдылығы, оның химия-минералогиялық және түйіршіктік құрамына тәуелді болатын қасиеттерімен анықталады.

Керамикалық – ыдыстықсаздар негізінен каолиниттен, кварц қоспасы бар гидрослюдалардан, дала шпаттары, темір тотығы, карбонаттар және т.б тұрады. Оларды беттік кірпіш, қасбеттік және едендік плиткалар, жол кірпіштері және плиткалар өндірісінде кеңінен қолданады.

Кірпіштік – екінші ретті шөгінді түзілімдер, минералдық және түйіршіктік құрамы тұрақсыз. Олар каолинит, гидрослюда, аз мөлшерде кварц қоспасы болатын монтмориллонит, карбонаттардан тұрады. Олар черепица, әрлеу плиткалары, керамзит және аглопорит өндірісінде қолданылады. Оларға төмен температурада балқып пісетін отқатөзімділігі 1350ºС және пластикалығы 7-15 саздар мен суглиноктар(саз бен құмнан тұратын тау жынысы) жатады.

Талап етілетін қасиеттерге ие бұйымдар өндірісі үшін жарамсыз бастапқы шикізаттың қасиеттерін реттеу үшін керамикалық массаға түрлі минералды және органикалық қоспалар қосылады.

Жүдедететін қоспалар пластикалығы жоғары саздардан қалыптанған керамикалық бұйымдарды кептіру кезінде ауалық шөгуін төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде бұйымдардың сызатқа төзімділігін арттыруға, кептіру ұзақтығын және шикі бұйымдардың шытынауын азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, жүдедететін қоспалар күйдіру кезіндегі оттық шөгуді де төмендетеді.

Жүдедететін қоспаларға пластикалық дәрежесі 7-ден төмен жүдеу саздар, дегидратацияланған саз, құрамында 60-70%-ға дейін сазды фракция болатын көмір өндірісінің қалдықтары, шамот, кірпіш сынықтары, өлшемдері 0,25-тен 1 мм-ге дейін кварцты құмдар, майдаланған шлак, күл, ұнтақталған құмтастар, кварциттер, маршаллит, диатомит, трепел және т.б. материалдар жатады.

Санитарлық-құрылыс керамикасы өндірісінде жүдедететін қоспалар ретінде тальк және пирофиллит қолданылады. Қалыптау массасына қосылатын қоспалардың мөлшері: кварцты құм түріндегі массаларға – 10-25%, шамотты – 10-50%, көпшамотты массаларды қолданған жағдайларда – 90% дейін.

Жүдеткіш әрі жанып кететін қоспалар ретінде көмір, ағаш үгінділері, майдаланған шлактар және отынды қалдықтары бар күлдер, және көмірді байыту қалдықтары қолданылады. Олар күйдіруге қажетті қатты отынның 85%-ға дейінгі массасын ауыстыра алады. Шикі бұйымның денесінде біркелкі таралған бұл қоспалар кеуекті бұйымдардың ішкі бөлігінің біркелкі пісуін қамтамасыз етеді.

Пластификациялаушы қоспалар пластикалығы төмен сазды шикізаттың қасиеттерін арттыру үшін қолданылады. Мысалы, лесстар мен лессті суглиноктарды қолдану кезінде. Оларға жоғары пластикалы («майлы») жеңіл балқитын және бентонитті саздар, түрлі ББЗ-лар (техникалық лигносульфаттар, СДБ, КМЦ және т.б.), электролиттер (кальцийлендірілген сода, сұйық шыны, тұз қышқылы, хларлы темір, т.б.) Жоғары пластикалы және жеңіл балқитын саздарды массаға негізгі саз массасының 50% мөлшері, ал ББЗ-лар шихта массасының 0,2-0,5% мөлшері көлемінде қосылады. Электролиттер құрғақ масса мөлшерінің 0,05-2,5% көлемінде қосылады.

Балқу температурасын төмендететін қоспаларды тығыздық пен беріктікті арттыру, сонымен бірге, төмен температурада күйдіру кезінде балқып пісуін жақсарту үшін қосады. Мұндай қоспаларға сазға қарағанда балқу температурасы төмен болатын материалдар (пегматиттер, сиениттер, дала шпаттары) немесе күйдіру кезінде саз компоненттерімен әрекеттесіп жеңіл балқитын қосылыстар түзетін материалдар (әктастар, доломиттер, перлит, магнезит) жатады.

Керамикалық бұйымдардың аязға төзімділігін арттыру үшін қалыптау массасына 2,5%-ға дейін хлорлы кальций, натрий немесе алюминий қосады.

Түсінің ұзақ сақталуы үшін массадан 0,5% көлемінде көмірқышқылды немесе хлорлы барий, ал зиянды ірі өлшемді әктасты қоспаларды жою үшін массадан 1,5% мөлшерде хлорлы натрий немесе тұз қышқылын қосады.

Құрылыс керамикалық бұйымдардың өндірісінде массаның шихталық құрамына негізгі саздан басқа пластификациялаушы, жанып кететін, жүдеудететін және балқу температурасын төмендететін қоспалар қосады. Шихта құрамын есептеу кезінде негізгі шикізаттың химиялық және минералогиялық құрамы, оның иілгіштігі, кептіруге сезімталдығы және басқа қасиеттері ескеріледі.

Шихтаның құрамын зертханалық зерттеулер, әдебиеттердегі және өндірістік мәліметтерді, патенттік ізденістерді негізге ала отырып таңдайды.