Керамикалық кірпіш өндіру технологиясы

 

Кірпіштер мен тастар стандарттың талаптарын қанағаттандыру керек және дайындалуы белгіленген тәртіп бойынша жүргізілуі қажет.

Кірпіш пен тастардың қысқандағы және игендегі беріктік шегі 1.2-кестеде берілгеннен аз болмауы керек.

Қарапайым кірпіштің пішіні параллелепипед тәріздес, тік қабырғалы және бұрышты, беткі жағы тегіс және өлшемдері 250×120×65 немесе 250×120×88 болуы қажет. Беткі жағы бұдыр болуы да мүмкін. Радиусы 15мм -ге дейін дөңгелектелінген бұрышты кірпіш пен тастарды өндіруге рұқсат етіледі.кірпіштер мен тастардағы қуыстар жазықтығына параллель немесе перпендикуляр орналасу керек және олар түбіне дейін тесік (сквозные) не тек ойық болуы мүмкін. Түбіне дейін тесік цилиндрлік қуыстардың диаметрі 16 мм-ден артық болмауы керек, ал ойық қуыстардың диаметрі – 12 мм-ден артық болмауы керек. Диаметр несквозных пустот не регламентируется. Размер горизонтальных пустот не регламентируется. Сыртқы қабырға кірпіштері мен тастарының қалыңдығы 12 мм-ден кем болмауы керек.

Практика жүзінде өлшемдері дәл болатын кірпішті алу мүмкін емес, сондықтан да мемлекеттік стандартқа сай белгіленген өлшемдер мен көрсеткіштерден ауытқу келесілерден аспау керек:

1. Өлшемдерден ауытқуы, мм:

• ұзындығы бойынша ________ ±7
• ені бойынша       ________  ±5
• қалыңдығы бойынша:

кірпіштің ________ ±3

тастың  ________ ±4

2. Қабырғалары мен шекараларының түзу болмауы, мм, артық емес:

• жазықтығынан ________  4

• жанынан    ________ 6

Кірпіштің аяғына дейін күйдірілмеуі және күйіп кетуі жарамсыз болып табылады, ондай бұйымдарды тұтынушыға ұсынуға болмайды.

Әктік қоспалар сынақтан өткізгеннен кейін бұйымдардың бетінде жарықшақтардың пайда болуына әкеледі, сондықтан кірпіш бетіндегі жарықшақ ұзындығы 5-10 мм-ден болатын саны үштен артық болмауы керек.   

Тұрақты массаға дейін кептірілген кірпіштер мен тастардың су жұтымдылығы толық денелі кірпіштер үшін 8% аз болмауы керек, ал қуыс денелі бұйымдар үшін – 6% кем емес.

Сумен қаныққан күйдегі кірпіштер мен тастар қандай да болмасын ақауларсыз (жарықшақтың пайда болуы, үгітілуі, түсінің өзгеруі) аязға төзімділігі бойынша маркаларына байланысты кезектесіп қатыру мен ерітудің 15, 25, 35, және 50 цикліне шыдау керек.

Сапа жағынан жоғары катергориялы кірпіштер мен тастар мына талаптарды қанағаттандыруы керек:

• қуыс денелілер эффективті не қатысты эффективті және беріктігі бойынша 100ден  кем емес маркалы болуы керек;
• толық денелі кірпіштің маркасы беріктігі бойынша 150ден кем болмау керек;
• бұйымның аязға төзімділігі Мрз 25-тен кем болмау керек;

кірпіш пен тас жалпы көлемі бойынша сынықтары 3% артық болмау керек.

Берілген курстық жұмысымда есептеулер толық денелі кірпіш шығару бойынша жүргізілді. Өлшемдері:

• ұзындығы    250 ± 5 мм;
• ені   120 ± 4 мм;
• қалыңдығы    65 ± 13  мм.

                         Сурет 1.

 

 

 

Кірпіш құрылыста ғимаратардың сыртқы және ішкі қабырғаларын және т.б.элементерін тұрғызу үшін, сонымен қатар қабырғалық панельдер мен блоктар жасауда  қолданылады.

 

3. Технологиялық бөлім.

 

Кірпішті таза саздан немесе созымталдығы жоқ төмен қоспалары бар саздардан жасайды. Көбіне шихта құрамына күйген қоспалар қосады.

Кірпіш дайындау үшін жеңіл балқымалы саздар негізгі шикізат болып табылады. Бұл таулы жыныстар сумен араластырғанда созымталды қамырға айналып, 800-1000°С температурада күйдіргенде тас тәрізді материал пайда болады.

Жеңіл балқымалы саздар жауын-шашын жыныстарына жатады. Кірпіш өндірісінде көп қолданысқа ие болған: элювиалды, гумидті, аллювиалды, теңізді және т.б. саздар.

 

 

 

 

 

 

Саз карьерін ашу жұмыстары

Қабырға материалдарын өндіруге қажет саздың қолдану мүмкіндігін анықтау үшін оның түйіршікті, химиялық және минералогиялық құрамын, созымталдығын және технологиялық қасиетін білу керек.

Кірпіш өндірісінде сазды фракция  құнды болып саналады, олардың құрамы 20℅-дан артық болмауы тиіс.

Саздың құрамында шикізаттың технологиялық қасиеттерін арттыратын Al2O3 глиноземнің болуы маңызды: жеңіл балқымалы саздарда оның мөлшері 10-нан 15% дейін болады. SiO2 кремнеземнің құрамы 60-75% мөлшерінде болады.

Сазды кремнеземнің бөлігі сазды түзетін минералды байланыстыратын күйде және байланыстырылмаған күйде қалдық  материалдар қасиетіне ие болатын қоспа ретінде болады. 

Кальций саздардың құрамында карбонат және сульфат күйінде, ал магний доломит күйінде болады. Саздың кейбір сорттарында кальций мен магний оксидтерде (СаО және MgO) 25%-ға жетеді, бірақ олардың жалпы құрамы            5-10%-дан аспайды. Көбіне кальций мен магнийдің қосындысы керамикалық бұйымдардың пісірілуіне және беріктігіне қарсы әсер етеді. Сазды құрамның     20% көп карбонатты қоспаларда олар сәйкес өңдеусіз немесе байытусыз қолданыла алмайды. Темірдің, титанның, марганецтің және басқа да металдардың саздарда 10-12% мөлшерінде болады және керамикалық бұйымдардың маңызды қасиеттеріне қатты әсер етеді. Ең көп әсерді саздардың құрамында Fe2O3 оксиді және Fe(OН)3 гидроксиді түрінде болатын темірдің оксидтері және MnO2 марганец оксидтері тигізеді. Олар бұйымдардың пісу қабілетін жақсартып, түсін өзгертеді.

Калий және натрий саз құрамына қышқыл оксиді ретінде енеді және оның құрамы 3,5-5% мөлшерінде болады.

Күкірт сазда әртүрлі қосынды түрінде болады, оның құрамы қабырға керамикалық бұйымдардың сапасына әсер етпейді.

Органикалық заттар көбінесе саздардың құрамына 5-10%-дай  болады. Бұйымдардың күюі кезінде олар жанып кетіп, қаңқалардың кеуектілігін арттырады. Саздардың құрамында органикалық заттардың, сулардың және карбонаттардың (СаСО3, МgCO3) болуына байланысты қамырға айналу кезінде жою көрсеткіші болады.

 

3.1. Құрылыстық шыны жəне оның құрамы мен өндірілуі

 

     Шыны деп – балқыған затты тез суыту арқылы алынатын аморфтық денелерді айтады. Құрылыста силикаттық шынылар қолданылады. Олар кремний тотығының негізінде алынады. Балқыған силикаттық шыныларды тез суытқанда олар тез қоюланып микро бөлшектері (иодтары, атомдары, молекулалары) өзара дұрыс орналаса алмай негізінде кристалды емес – аморфтық құрылым түзеді.

   Құрылыстық шынының химиялық құрамы шамамен мынадай салмақтық процент бойынша:  71...73SiO2 ; 13...15 Na 2O ; 8...10,5CaO ; 1...4MgO; қалған 1...2,8%− ті калий, алюминий, күкірт жəне темір оксидтері құрайды. Химиялық формуласы  Na2 O⋅CaO ⋅ 6SiO2 жақын. Құрылысты шыныны өндіру үшін негізгі шикізаттар ретінде кварцты құм, сон--, əктас, ал қосымшалар ретінде балқыту температурасын төмендететін, бояғыш, т.б. заттар пайдаланылады. Мысалы, мөлдір шыны алу үшін құрамында бояғыш темір, хром, т.б. оксидтері жоқ таза мөлдіреткш зат (натрий, аммоний сульфаттарын немесе балқытқышшпатты) қосу қажет. Шыны өндіру технологиясы мынадай операциялардан (процестерден) құралады; шикізаттардан шыны шихтасын дайындау: шихтаны 800...15000С-та пісіру-балқыту жəне балқыған шихтаны суытып, жазық келген парақ нұсқалы немесе басқа кескінді бұйымдар өндіру. Шикізаттар керек емес табиғи қоспалардан ажыратылады; керек жағдайда, мысалы əктас бөлшектелінеді; шихта құрайтын заттардың əрқайсысы өлшеніледі, өзара араластырылады; осылай шыны шихтасы дайындалынады. Шихтаны пісіру-балқыту көбінесе ванна тəрізді пештерде өткізіледі. Бұл процесс үш кезеңнен тұрады: 800...9000С шихтаның сілтілі компоненттері мен кремний оксидінің бөлімі байланысуынан силикаттар түзіледі (масса-шихта піскен, қатты); 1150...12000С кремний оксидінің қалған бөлімі силикаттарда еруінен шыны түзіледі (масса балқыған, тұтқыр, мөлдір емес – газдар көбіктері көп); 1400...15000С шыны мөлдірленеді (масса газдар көбіктерінен ажыратылады), біркелкі – гомогенді құрам түзілінеді (тұтқырлығы 100пуаз шамасында). Осындай мөлдірлендірілген, гомогенді шыныдан парақ нұсқалы немесе басқа кескінді бұйымдар өндіру үшін алдымен оның температурасы 200...3000С-қа төмендетіледі. Бұл жағдайда массаның тұтқырлығы мың мен миллиярд пуаз (П) аралығында болады. Тұтқырлығы одан да жоғарыласа, мысалы 1013П болса, масса морт (қатты) материалға айналады. Балқыған массадан тез суыту арқылы парақша шыны өндірудің көп тараған əдісінің бірі – қайықша қолдану. Қайықша деп отқа төзімді материалдан жасалынған ұзын өсінде парақша шынының енінен (1600мм-ге дейін) сəл ұзынырақ (250мм-ге) қуысы бар брусты атайды. Осындай қайықша, балқыған массаға жартылай батыра, шыныны лента түрлі етіп тік тартатын машинаның астына орнатылады. Бұд жағдайда қайықшаның түбіндегі қуысы арқылы жоғары қарай ығысқан масса арнаулы көп білікті машинамен режимді суытылып, лента түрінде тік тартылып  шығарылады. Массаны ленталап тарту жылдамдығы 2м/мин шамасында; бұл жылдамдылық шынының (лентаның) қалыңдығына байланысты; жұқа шыны тез тартылынады.

 

Кесте 3.1.

Кірпішті саздың шамамен химиялық құрамы, %.

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O+K2O
60-75	10-15	2-12	2-15	1-6	2-6

 

Саздың негізгі қасиетін анықтайтын саз түзуші минералдар көбінесе құрамында кремнезем және темір оксидтері, сонымен қатар, карбонаттар және суда еритін металдардың әртүрлі тұздары болатын аллюминийдің гидросиликаты ретінде келеді.

Саздардың ең маңызды қасиеті болып созымталдығы табылады, яғни оған су қосқан кезде сыртқы күш әсерінен әртүрлі пішінді қабылдай алатын және сыртқы күшті тоқтату кезінде оны сақтай алу қабілеті.

Пластикалық емес материалдар ретінде ірі түйіршікті құм, шлак, дегидратталған саз, шамотты қолданады, жанып кететін қоспа ретінде – ұсақталған көмір, торф және ағаш үгінділері қолданылады. Сонымен қатар саздардың табиғи қасиетін жақсартатын қоспаларды қолданады.

 

 

 

2. Шикізатқа сипаттама

 

Керамикалық кірпіш өндірісінде негізгі компонент ретінде Шаған сазын (90 %) және шыны(10%) қолданамыз. Бұл саз кептіруге орташа созымтал, орташа дисперсті, орташа сезімтал болып келеді.

Кесте 3.2.

Саздың химиялық құрамы, %

SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	Na2O+K2O	п.п.п.
58,65	19,16	1,22	9,16	1,28	1,28	0,10	2,66	6,94

 

Саздың карьерлік ылғалдығы – 19 % артық емес.

Созымталдық саны – 20.

Кептіруге сезімталдық коэффициенті – 1,55.

Жалпы отыруы – 11,4%.

Ауалық отыру – 7%.

Саз кептіруге орташа созымтал және орташа сезімтал болғандықтан, созымталдықты, отыру коэффициентін және кептіруге сезімтал коэффициентін азайтатын қоспаларды қосу керек. Саз кірпіштің жоғары беріктігін қамтамасыз ететіндіктен, түзейтін қоспаларды – ағаш үгінділерін қосу ұсынылады. Ұсақталған ағаш үгінділері пішіндеу кезінде созымталдықты төмендетуге көмектеседі, ылғал беруді жақсартып және ауалық отыруды азайтатын болғандықтан, өнімнің және кептіргеннен кейін жартылай фабрикаттың беріктігін арттырады, талшықтарымен салмақты шегендеу арқылы кептіру кезіндегі отыру коэффициентін төмендетеді.

Күйдіру процесі кезінде олар жанып кететін қоспаретінде қолданылады. Солай олар бұйымдардың бірқалыпты жылуын қамтамасыз етеді, және дайын бұйымның кеуектілігін арттырады. Кеуектіліктің артуы кірпіштің салмағын азайтады, жылу- және дыбысоқшаулағыш қасиетін төмендетеді және бұйымның беріктігін біраз төмендетеді.

Жанып кететін қоспа ретінде ағаш үгінділері қолданылады(ТУ-313-64). Үгінділердің ылғалдылығы 30% артық емес, гранулометриялық құрамы: фракция құрамы 5 мм-ден артық жіберілмейді; 1-ден 5 мм-ге дейін – 85%; 1 мм-ден           аз – 15%.

Қалдықты қоспа ретінде шамот қолданылады. Оның ылғалдылығы – 5-9%. Гранулометриялық құрамы: түйіршіктің ірілігі 1-ден 5 мм-ге дейін – 85%;               1 мм-ден аз  – 15%. Фракциялық құрамы 5мм-ден артық жіберілмейді. Шамотты қосу пішіндеу кезінде созымталдығын төмендетіп, кептіру кезінде отыру коэффициентін азайтуға және бұйымның беріктігін арттыруға көмектеседі.

 

 

4. Өндірістегі технологиялық сызбаны таңдау

 

Шикізатты зауыттық жағдайда сынау үшін учасканың ортасында орналасқан шурфтан массасы 5-20 т жалпы сынама алады. Әдетте, мұндай зерттеуді ғылыми институтының эксперименталдық цехында немесе зауыттық жағдайда, тек бұрынғы лабораториялық зерттеу нәтижелерінде негізделініп, берілген өндіріс параметрлерін тиянақты бақылаумен жүргізіледі. Сынау жұмысын орталық және зауыттық лабораториялар мамандарын қатыстыра жүргізген дұрыс болады.

 Егер зауыттық жағдайда шығарылған  партия керамикалық сыналатын  бұйымдар мемлекеттік стандарттың барлық талаптарына сапасы жағынан сәйкес келсе, онда зерттелінген шикізат (саз кені) қоры өнеркәсіптік пайдалануға жарамды деп мойындалады. Әрине, мұндай сенімділікке келу үшін саз кені орналасқан ауданның барлық жерінен алынған сынамалардың физикалық-химиялық қасиеттер көрсеткіштрі түгелдей шикізат кенінің жоспарланған керамикалық бұйымдарын шығаруға жарамды екеніне дәлел болулары қажет.