Практикалық сабақ №4. Саздың негізгі қасиеттерін анықтау
Сабақтың мақсаты:Саздың негізгі қасиеттері мен анықтау әдістерін және олардыңкерамикалық материалдарды өндіру кезінде болатын процесстерге әсерін меңгеру.
Керамика өндірісінде саздың қасиеттері өте маңызды. Физикалық қасиеттерінің ішінен әсіресе олардың иілгіштігін, байланыстырғыш қабілетін, сусіңіргіштігін, ауалық және оттық шөгуін, отқа төзімділігін, қоршаған ортамен иондық алмасуға қабілеттілігін білу маңызды.
Ылғал саздың сыртқы күш әсерінен берілген пішінді қабылдап және түскен қысымды алғаннан соң, сол пішінді сақтау қабілеті иілгіштікті көрсетеді. Саздың иілгіштігін оны ашық ауада біраз уақыт жатқызу арқылы жоғарылатып және жылыту немесе қоспалар, мысалы, кремнезем қосу арқылы төмендетуге болады.
Ерекше иілгішті болып монтмориллонитті, ал ең аз иілгіштікке – каолинитті саздар жатады. Өлшемі 0,001мм кіші болатын бөліктердің көбеюімен саздың иілгіштігі жоғарылайды.
Саздың байланыстырғыш қабілеттілігі – тығыздалған ылғал саздың кепкеннен кейін шашылмай, берілген пішінді сақтауы, мысалы, шикі- бұйымды келесі күйдіру үшін. Сонымен қатар, бұл қабілеттілік саз иілгішті емес материалдардың түйірлерін байланыстыруын көрсетеді, мысалы құм немесе басқа ірі минералдың қосылмаларын.
Кейбір саздардың сусіңіргіштігі үлкен санға жетеді, себебі су тек сызат пен капилляр бойымен еніп қана қоймай, сондай-ақ кейбір минералдардың кристал торындағы қабат аралығын саздың ісіну эффектісімен 40% және одан жоғары етіп ашып енеді.
Ауалық және оттық шөгу саздың ауада кепкеннен соң немесе күйдіргендегі көлемінің кішірею қабілетін көрсетеді. Шөгудің үлкен болуы, егер де сазды жүдетпесе, яғни оған керемнезем қоспаса сызаттың пайда болуына апарып соқтырады.
Жоғарыиілімді саздардың кепкен кезіндегі ауалық шөгуі 10-15% -ға дейін жетеді. Күйдіру кезінде саздың жеңілбалқитын компоненттерінің біраз бөлігі балқып, кеуектерді толтырады. Бұл олардың бөліктерінің (түйірлері) бір- біріне жақындауы мен оттық шөгу әсеріне апарады. Ауалық және оттық шөгулердің қосындысы (толық шөгу) 18% -ға дейінгі аралықта болады.
Отқа төзімділік саздың балқымай және өзгеруге ұшырамай жоғары температураға төтеп беруі маңызды қасиет болып табылады.
Толығымен күйген сазды бұйымның (черепок) сусіңіргіштігі 2..5%. Пісу температурасынан жоғары қыздырғанда балқыма мөлшері артып, кеуек көлемін ұлғайып, осыдан барлық массаның балқуының есебінен бұйым деформациялана бастайды. Саздың пісу температурасы мен деформациялану басының арасындағы интервалы пісу интервалы деп аталады. Интервал үлкен болса, күйдіру жайлы өтіп, күйдіру кезіндегі бұйымның деформациялану қаупі азаяды. Тығыз бұйым (черепок) алу үшін пісу интервалы 1000С кем болмау керек, кеуекті үшін – 40-500С кем болмауы тиіс. Отқа төзімділік саздың химиялық және минералогиялық құрамына тәуелді. Каолиниттің болуы әрқашан отқатөзімділік дәрежесін жоғарылатады, сазда минерал- плавнидің аз ғана мөлшері балқу температурасын төмендетеді.
Химиялық құрам саздың пісу температурасына әсер етеді. Тотықтардың балқу температурасы жоғары: SiO2 -17130C, Al2O3 – 2050, MgO-2800, Fe2O3-1548, FeO- 1380, TiO2-17000C және т.б. Дегенмен іс жүзінде сазда химиялы таза тотықтар аз. Олар химиялық байланыстағы минералдар түрінде, ал жоғары температурада сазды массаның балқу температурасын айтарлықтай төмендететін эвтетикалық аралас түрінде болады.
Тапсырма:
1. Лабораториялық шикі үлгідегі арнайы сызылған ұзындығы 200мм болатын сызық 1600С температурада 186 мм болды, ал күйдіргеннен соң 180мм болды. (5 үлгінің орташасы). Керамика өндірісі үшін қолданылатын саздың ауалық және оттық шөгуін анықтаңдар.
2. Әр түрлі үлгідегі сазды шикізаттың дериватограммасын шешіңдер (5,6,7-суреттер).
5- сурет - № 3 шикізаттың дериватограммасы
6- сурет - № 2 шикізаттың дериватограммасы
7-сурет- № 1 шикізаттың дериватограммасы
3. Сазды шикізаттың термиялық талдауын пайдалана отырып, сазды күйдіру
Кезінде болатын негізгі процесстерді атаңыздар.
Бақылау сұрақтары:
1. Саздың қасиеттері.
2. Иілгіштігі, саздың иілгіштігі бойынша жіктелуі, құрамының әсері.
3. Байланыстыру қабілеті, құрамының әсері.
4. Саздың сусіңіргіштігі.
5. Саздың шөгуі. Құрамының әсер етуі.
6. Саздың отқа төзімділігі. Құрамының әсері.
7. Саздың пісу интервалы деген не?
Практикалық сабақ №5. Құрылыс керамика бұйымдары өндірісі үшін шикізат материалдарының шығынын және масса құрамын есептеу
Жұмыстың мақсаты: араластың әр компонентінің бұйымның қасиеттері мен өндіріс технологиясына әсер етуін, құрылыс керамикасы бұйымдары үшін масса құрамын анықтау білу.
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.
Тапсырма:
1. 3-кестеде берілген түрлі керамикалық бұйымдарға арналған массалар құрамын талдап, әр компоненттің шикізат массасы құрамындағы атқаратын ролін түсіндіріңіз.