Практикалық сабақ №2. Құрылыс керамикасындағы шикізаттық материалдардың химиялық құрамын талдау

Сабақтың мақсаты:керамикалық материалдар шикізатының химиялық құрамын білу, құрамының шикізат пен бұйым қасиеттеріне және өндіру технологиясына әсер етуін меңгеру.

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.

Тапсырма:

1. Бояғыш қоспалардың химиялық формуласы мен сазды шикізатқа беретін түстерін жазыңыздар.

2. Химиялық құрамы: SiO₂ –55,48%, Al₂O₃ - 20,50%, Fe₂O₃ - 8,10% CaO-3,00%, MqO - 2,35%, Na₂O – 2,56%, K₂O -1,00%, қ.к.ш.-8,00% болатын саздағы каолинит пен құмның мөлшерін анықтаңдар. СаО толығымен СаСО₃ -ң құрамына, Na₂O- дала шпатының (плагиоклаз), MqO – слюданың: 4MqO·K₂O·2Al₂O₃ · 6 SiO₂ ·2Н₂О. құрамына кіреді деп болжауға болады.

3. Августиник диаграммасын пайдаланып (1-сурет) саздың химиялық құрамын (%) алдын ала мольдік құрамға айналдырып алып, келесі химиялық құрамдағы (1-кесте) түрлі сазды шикізаттың шамамен қолдану аясын анықтаңдар.

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.

Бақылау сұрақтары:

1. Химиялық құрамның минералогиялық құрамнан айырмашылығы қандай?

2. Саздың химиялық құрамы.

3. Аl₂O₃ саздың қасиеттеріне әсері.

4. SiO₂ саздың қасиеттеріне әсері.

5. Na₂ O, K₂O саздың қасиеттеріне әсері.

6. CaO саздың қасиеттеріне әсері.

7. Fe₂ O₃ , FeO саздың қасиеттеріне әсері.

Практикалық сабақ №3. Құрылыс керамикасының шикізаттық материалдарының минералогиялық құрамын анықтау үшін рентгенфазалық талдау әдісін пайдалану

Жұмыстың мақсаты: түрлі зат үлгілерінің рентгенограммасын пайдалана отырып, сазды шикізаттың минералогияық құрамын анықтайтын қәзіргі заманғы ғылыми- техникалық әдістерін меңгеру.

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.

Тапсырма:

1. Құрылыстық керамика бұйымдар өндірісінде қолданатын шикізаттың рентгенограммасын шешіңдер. 2,3,4- суреттер

2- сурет –№ 1шикізаттың рентгенограммасы

3- сурет –№ 2 шикізаттың рентгенограммасы

4- сурет –№ 3 шикізаттың рентгенограммасы

Үлгілердің сапалық құрамын анықтап, 2- кестені толтырыңдар.