Шикізат материалдарының сипаттамасы

Кіріспе

    Қазақстанда экономикалық және қоғамдық даму бағыты бойнша құрылыс материалдарының өнеркәсібі  алдында келесідей мақсат қойылған: тиімді құрылс  материалдарын дамыту,шикізаттар,күйінділер және басқа да құрылыс материалдарының қалдықтарын өндіру, бес жыл ішінде өнімнің өзіндік құндылығын 4-5 пайызға төмендету. Екілік ресурстарды қолдану,оларды өндірістік қалдықтары секілді емес,ал бағалы шикізат ретінде қолдану.

   Керамика деп  "keramik" грек сөзі (керамос- саз  деген сөден шыққан) - қыш өнері  деген мағынада.Керамикалық деп әр алуан ылғалдықтағы,көпшілігінде минералдық немесе органикалық  қоспалары бар,саздық біркелкі массадан түрлі тәсілдермен қалыпталып және жоғарғы температурада күйдіріліп жасалатын жасанды тас материалдары мен бұйымдарын айтады.Керамикалық бұйымдарды жасарда саздық массаны ,әдетте иілуі,жұмсақ саздан,каолиннен және жұмсақтылығы жоқ қоспалардан тұратын құрамалардан дайындайды.Саздық шикізаттың бір өзін керамика өндірісінде кең қолданады.Өнеркәсіптерде жасалынатын жалпы қабырға материалдар көлемінің жартысы  керамикалық материалдар мен бұйымдар үлесіне тиеді.Соның ішінде күл керамикалық кірпіш кең қолданылады.

     Өндіріс  қалдықтары мен әртүрлі жанама  өнімдерді пайдалану, әсіресе  кондициялық шикізаттың қазба  қорының азайып бара жатқанын есепке алғагда экономикалық жағынан маңызы зор.Бұдан геологиялық барлау,карьер құрылысы алынып отынға кететін шығын айтарлықтай төмендейді,өйткені  көп қалдықтар жанатын компоненттерден тұрады.Мұнымен қоса экологиялық мәселелер шешіледі. Қазіргі уақытта  құрылыс материалдар кәсіпорындары өндірістің  өзінее тән ерекшеліктері мен талап етілген дайын бұйымның қасиеттеріне байланысты өндіріс қалдықтарын тиімді,әрі кең көлемде пайдалануда халық шаруашылығының жалғыз саласы екендігін тәжірибелер дәлелдейді.Кірпіш зауыттарының технико-экономикалық  көрсеткіштерін  жақсартып және керамикалық бұйымдардың сапасын жоғарылату  жұмыстарының  бірден-бір бағыты болып  технологиялық отын шығынын  азайтып,кей жағдайларда алып тастауға да болатын шихтаға енгізілетін реттегіш қоспаларды пайдалану.Мұндай қоспаға ЖЭС күлі жатады.Құрамындағы кокс қалдықтардың болуынан бұлар бір мезгілде жанып кететін қоспалар әрі жүдеткіш,яғни иілгіштігін,саздың ауалық және оттық шөгуін төмендетеуге ықпал жасайды.

    Керамикалық  кірпіш пен тас өндірісінде қоспа болып ЖЭС күл-уносы,сонымен қатар үйіндіден алынған күл-шлакты аралас болуы мүмкін.Өндірістік қалдықтардың  арасында керамикалық кірпішке қосылатын  күлдер мен шлактар көлемі бойынша бірінші орынды ала және қатты жағармайларды (түрлі түрдегі көмір,ыстық  сланцтер,торф).Көптеген жылу электр станцияларында жыл сайын күл және шлакты  шығару 1 млн тоннаны құрайды,ал көп күлдік жанармайлар станциясында 5 млн тоннаны құрайды.Күлдің және шлактың көп бөлігі бағалы жер тыңайтқыштарын құрайда жиналған .Күлді шлактың болуы көптеген шығындарды талап етеді.Күлдер және шлактар  жылу станциясында материалдар болып табылады.Материалдармен салытырғандакүл және шлактардың химиялық тиімділігн арттыру оларды құрылыс материалдарын өндіруде қолдану барысында жанармай-энергетикалық шығындарды төмендетеді.

       Керамикалық  материалдар көптеген ғимараттардың  конструктивті элементтерінде қолданылады.

       Күйдіру  денесінің құрылымына қарай керамикалық  бұйымдар кеуекті жәнетығыз түрлерге  бөлінеді. Кеуекті бұйымдар – глазурьлі қабаты жоқ болған жағдайда су өткізеді және ұрғанда тұйық дыбыс шығарады.

      Керамикалық  бұйымдар құрылымының біртектілігіне  қарай  сындырғанда, дәнді макроқұрылымы   әртекті болып келетін  дөрекі  керамика (кәдмгі кірпіш, кеуекті  кірпіш, қуысты тастар, жол кірпіші, канализациялық кірпіштер, қыш), макроқұрылымы біртекті болатын жұқа керамика, осыған қоса бұйымдар кеуекті (қасбетті және қаптау глазуртленген плиткалар, көптеген санитарлы-техникалық бұйымдар) және тығыз (жартылай  фарфор, еденге арналған плиткалар, қышқылға төзімді кірпіш) болуы мүмкін.

      Табиғи жағдайда топырақты балшық, көп тараган және керамика өндірісінде қолданылатын жалғыз ғана шикізат деп саналады. Оны сумен араластырғанда, әр түрлі пішіндерді жеңіл қабылдайтын иілгіш балшыққа айналады. Kepeктi пішінді қабылдап болған соң, жоғарғы температурада күйдіріледі, нәтижесінде әр түрлі құрылыс материалдары, тұрмыстық заттар мен сәулеттк бөлшектер алынады.

Керамикалық бұйымдар өндірісінің даму тарихы өте көне заманда басталған. Ертеректе кабырғаны қалауда тұраланған сабанмен каңқаланған және ағаш балауызы немесе асфальтпен қаныққан күйдірілмеген балшықты кірпіштерді колданған.

     Құрылыста колданылатын керамикалық бұйымдар өздерінің тығыздығына орай екі топқа бөлінеді: қуысты және тығыз. Қуыстыларға су өткізгіштігі 5 % көп бұйымдар жатқызылады. Мысалы, әр түрлі кірпіштep, әшекейленбеген керамикалық каптағыш плиталар, ағынды судағы дренажды құбырлар, черепица, керамзит және басқа кеуекті керамикалық бұйымдар.

     Тығыз керамикалық материалдарға су өткізгіштігі 5% кем бұйымдар жатады. Мысалы, әшекейленген және клинкерлі балқымалы коспадан қалыпталған бұйымдар, жол құрылысында қолданылатын қырлы кеспелі тастар, санитарлы тазалық тораптарға және еденге керекті қаптағыш плиткалар.

       «Батыс  Қазақстан Құрылыс Материалдар  Корпорациясы» АҚ-ның даму тарихы

      «Батыс Қазақстан Құрылыс Материалдар  Корпорациясы» АҚ активтерді  үш заңды тұлғаларға: «Орал силикатты  кірпіш зауыты» ААҚ, «Силикат»  ЖШС, «Орал әктас зауыты» ААҚ-на  беру арқылы 2005 жылдың 14 қазанында құрылған болатын.Негізгі акционерлер: «Батыс Қазақстан Құрылыс Материалдар Корпорациясы» АҚ-51,02%, «Қазақстанның Инвестициялық Қоры» АҚ-48,983% үлеске ие.

        Компанияның мақсаты қалың тұрғынның қол жетімді баспанаға ие болу проблемасын кешенді шешу мақсатында құрылған Қазақстан Республикасындағы тұрғын үй құрылысын дамыту туралы мемлекеттік бағдарламасын орындау болып табылады.Сонымен қатар, тұғын үй құрылысының бағасын төмендету бағыттылған шаралар мен тиімді, экологиялық таза құрылыс материалдарды өндіруді ары қарай дамыту және жаңа технологияларды енгізу болып табылады.Аталған жоба Қазақстан Республикасы саясатының индустриалды-инновациялық бағытының негізіне сәйкес келеді.

        2005 жылдың 21 желтоқсанында «Қазақстанның Инвестициялық Қоры» АҚмен құны 1 491 259 700 тенге болатын «Батыс Қазақстан облысы Орал қаласында жаңа құрылыс материалдарын өндірісін құру және әктас пен силикатты кірпіш өндірісінің көлемін арттыру» инвестициялық жобасын бірге жүзеге асыру туралы келісімге қол қойылды.

        Қазақстанның  Батыс ауданы қазіргі таңда  Қазақстанның әлеуметтік экономикалық  дамуының бірден бір көшбасшысы  болып табылады.

       «Батыс  Қазақстан облысында құрылыс  материалдарын шығарудың жаңа  өндірістерін құру мен әктас  және силикатты кірпіш өндірісінің көлемін ұлғайту»  туралы инвестициялық жоба келесідей өнімдер номенклатурасын өндіріледі:

- Жоғары белсенді құрылыс  әгін

- Силикатты кірпіш

- Керамикалық кірпіш

- Құрғақ құрылыс қоспасын

- Ұсақ дисперсті бор

- Ұнтақталған бор

      1. Шикізат материалдарының сипаттамасы

       Керамикалық бұйымдарды жасарда саздық массаны, әдетте илеуі, жұмсақ саздан, каолиннен және жұмсақ емес қоспалардан тұратын құрамалардан дайындайды. Саздар мен каолиндерді керамикалық өндірісте саздық материалдар деп біріктіре атайды. Кейбір керамикалық бұйымдарды өндірерде диатомиттерді, трепельдер мен таза немесе саз қосылған сланецтарды және т.б. қоспаларды қосады. Сазбалшық – ылғал күйінде оңай қалыпталатын, кепкеннен кейін қатты және мортты болатын, оған берілген форманы  (күйді, қалыпты)  сақтай отырып, ал күйдіргеннен кейін  су сіңіруді жоғалтатын және  қайтымсыз тасты күйге ауысатын шөгінді тау жынысы.

     Сазбалшық – құрамында каолинит Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O, монтмориллонит Al₂O₃•4SiO₂•H₂O•nH₂O, иллит (гидрослюда) K₂O•MgO•Al₂O₃•7SiO₂•2H₂O және тағы басқа сазбалшықты минералдардан тұрады. Ол минералдар сазбалшыққа пластикалық-иілгіштік қасиеттер береді және  оның құрамында кварцты, карбонатты, темірлі, сульфатты, органикалық ерігіш тұздар және тағы басқа қосылмалар да болады. Балшықтағы химиялық және минералогиялық қасиеттерінің өзгеруіне  орай керамиканың  физика-механикалық құрылыстық қасиеттері және түсі өзгереді.

     Сазбалшықтың  қасиетіне қосылмалар үлкен әсер етеді. Al₂O₃-пен байланысқан SiO₂-нің көп мөлшерінде  сазбалшықты минералдарға саздың  байланысу, жабысу қасиеттері азаяды, күйдірілген бұйымның кеуектері көбейіп, оның беріктігі төмендейді.

     Сазбалшықтың  ең негізгі қасиеттерінің бірі –  олардың сумен қатынасқанда (пластикалық, тұтқырлық қасиеттері), бұйымдарды кептіргенде (ауалық шөгу) және оларды күйдіргендегі (оттық шөгу, отқа төзімділіг, пісу) көрсететін қасиеттері. қалыпталып, кептіргендегі шөгуі өте үлкен болады.  Сазбалшықтың иілгіштігін қалыптастырып өзгерту үшін:  кептіргенде өте қатты шөгетін пластикалық жүдеудеткіш қоспалар қосу; жұқа сазға  иілгіштігі жоғары  сазды немесе пластифицирлеуші қоспалар енгізу; арнайы тәсілдермен  сазды өңдейтін механикалық құрадарда сазбалшықты ылғалдап, вакуумдап, оны бумен өңдеуге болады.

      Сазбалшықтың тұтқырлық қасиеті – пластикалық емес материалдардың бөлшектерін байланыстырып, сумен қатқанда беріктігін жоғалтпайтын және жақсы қалыпталатын қасиеті. Бұл қасиет массаға қоспа ретінде пайдаланғанда жақсы қалыптау қасиеттер беретін таза кварцты құмның мүмкін болған максималды мөлшерімен анықталады. Жоғары пластикалық сазбалшыққа құмның  60-80%-ке дейінгі мөлшерін қосуға болады.

      Күшті құмды сазбалшықта күйдіру процесінде  шөгу емес, кварцтың модификациялық ауысуның әсерінен көлемінің ұлғаюы мүмкін. Толық шөгу ауалық және оттық шөгулердің алгебралық суммасына тең, ол 5-18% аралығында. Сазбалшықтың  бұл қасиетін керекті өлшемдегі бұйымдар өндірісінде ескереді.           

     Сазбалшықтың отқа төзімділігі – балқып кетпей, жоғары температураға қарсы тұру қабілеті.  Cазбалшықты материалдардың құрамындағы полиминералдық күшіне байланысты балқу температурасы болмайды. Олар температураның кейбір интервалдарында балқиды. Жобадағы кірпіш өндіру үшін алынған сазбалшықтың отқа төзімділігі t_от1580⁰С.

     Шөгуді азайту және сазбалшықтың басқа да технологиялық қасиеттерін жақсарту үшін, оның құрамына жасанды немесе табиғи материалдардан дайындалған әр түрлі қоспалар енгізеді.

      Иілгіштігі  жоғары сазға енгізілген жүдеудеткіш  қоспалар ұстасудың  жалпы күшін, тұтқырлығы мен иілгіштігін төмендетеді. Соның әсерінен массаның бірлік көлеміндегі сазбалшықты бөлшектің көлемі азаяды, осыдан кейін араласпа жеңіл, шөгуі аз болып, кебу қасиеттері жоғары болады.

      Сазға жүдеудеткіш қоспа арқылы біз шикізаттың құрамын жақсартамыз. Егер отқа  төзімді сазды 1300-1400⁰ температураға дейін күйдіріп  майдаласақ, онда біз шамот материалын аламыз.  Ол негізінен 45%-ке дейін  глиноземнен, 50-60%-ке дейін  кремнеземнен  тұрады.  Олар жоғары температурада муллитті қалыптастырады.

      Жобадағы керамикалық кірпішке қоспа ретінде әр түрлі жүдеудеткіш қоспалар, мысалы:  түйіршіктелген отын шлагы, күлдер қосады. Түйіршіктелген шлак – бұл жақсы ісінген масса. Шлакта өзінің дәедері ғана емес, сонымен қатар, әлсіз күйдірілген сазды, көмірлі бөлшектер де, жанбаған көмір де болады. Күл де шлак сияқты, жүдеудеткіш қоспа ретінде ғана емес, күйдіру процесінде бу қалыптастырғыш, жанып кететін және балқыма қоспа  рөлін де атқарады. Күлдің құрамында да көмірлі, темірлі, әктасты және шыны тәрізді бөлшектер бар.

      Дайын керамикалық бұйымның көлемдік салмағын төмендету, оның кеуектілігін көбейту үшін, шикізат материалына  жанып кететін немесе кеуек түзгіш қоспалар қосады. Олар жүдеудеткіш қызметін де атқара береді. Жүдеудеткіштер сазды массада қаңқа рөлін атқарады және  сазбалшықтың көлемін азаймауын, сызаттанбауын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар,  олар ылғалдың төменгі қабаттардан бетіне өтуіне де әсер етеді, кептірудің уақытын мен бағасын төмендетеді. Шикізаттың кептіру кезеңін массаға аз мөлшерде электролит-коагулятор қоспаларын қосу арқылы да қысқартуға болады.

     Күл-шлак қоспа немесе күлді шығару керамика құрылысын өндіруге қолдану келесі талаптарға жауап береді:

      Күлдер жеңіл балқитын және орта балқитын болуы қажет (жұмсарту температурасы 1200 және 1400 С аралығында)

    Жанбайтын отындардың құрамы күлде шектелмейді,ондағы күл бөлігі  10% құрайды

     Күлдегі күкірттің болуы 2 %құрайды онда отынды  күйінінің саны    5 % аз болуы қажет

   Физикалық қасиеті.Күл мен шлактың ең негізгі физикалық қасиеттері олардың шашылуы және тығыздығы,сонымен бірге гранулометриялық құрам.

   Шаң түріндегі күлдің грануметриялық құрамы жанармай түрінде,оның дайындалуына,жағу режиміне және және оны жинау орнына байланысты.Күлдің ірі бөлшектеріциклондармен ұсталады,майда және ұсақтары электрофильтрлермен ұсталады.Мысалы Прибалтиканың ГРЭС циклондары тек 47...63% құрайды осы уақытта электрофильтрлік күл 61...87%,үшінші қатар 78...98% тұрады.

   Әртүрлі мемлекеттердің стандарттарында дисперсиялық күл сипаты қолданылады,олардың жалпы  беті 2700-4000 см²г.Күлді гранулометриялық ,химиялық фазалық құрамы оның үймелі тығыздығына тәуелді, олар 600...1300 кг/м3 аралығында орналасады.Түрлі көмірлерде күлдің нағыз тығыздығы 1,75-тен 3,5г/см3 және орташа 2,1...2,4г/см3 тең.Жанармайлы ұсақталған күйінде 10...15мм ірілікке тең,нақты тығыздығы 2,83...3,26г/см3,үймелі тығыздығы 1100...1300...кг/м3.

    Химиялық құрамы.Күл мен шлакты тас көмірдегі жағу және антрациттердің химиялық құрамы бойынша SiO2 және Al2O3негізінде көрсетілген.Онда СаО құрамы 5%аспайды.Күлдегі басты оксидтердің қатынасы орта есеппен былай болады.SiO2-40...58%,Al2O3-21....27%,CaO-4....6,Fe2O3...17,Na2O-0.4...4,7%.Сонымен бірге күл құрамына SO3,MgO,TiO2 және т.б. кіреді. Күлдегі SO3,MgO,TiO2 және т.б. кіреді.Күлдегі SO3 болуы сульфат тұрақтылығының талаптарымен шектелген.Тепе-теңдікті қамтамасыз ету үшін