Шикізаттар мен жартылай фабрикаттар туралы қазақша реферат
Керамикалық қасбеттік қаптама бұйымдары үшін саз қолданылады, олар келесі талаптарға жауап сай болуы керек. Бұл саздардардың өте жоғары пластикалыққасиеті, байланыстырғыш қасиеті және кептіргішке жоғары емес сезгіштігі, жақсы қалыптануы, жарылусыз кебуі, берік шикізат беруі, төмен температуралы болуы, күйдіргеннен кейін біртұтас түс беруі, құрамында зиянды зат болмауы керек.
Жоғарыда айтылғандарға сай келмейтін саздарды, қоспаларда басқа сапалы саздармен бірге, пайдалануы мүмкін.
Керамикалық қасбеттік қаптама бұйымдарын пластикалық қалыптаумен, жартылай құрғақ престеумен немесе шликерді құю арқылы әдістерімен дайындайды. Пластикалық қалыптау әдісі кеңінен қолданылады, өйткені бұл әдіспен керамикалық қасбеттік қаптама бұйымының көп түрін дайындап шығаруға болады: беттік кірпіш және беттік тастар, қаптағыш плиталар мен плиткалар, сәулеттік-өнерлі бөлшектер. Әдетте жартылай құрғақ әдіспен кіші өлшемді бұйымдарды және оңай профильді бұйымдарды алады: кәдімгі және профильді беттік кірпіштер, тегіс және бедерлі бетті плиталар, қасбетті аз габаритті плиткалар және керамикалық төсегіш плиткалар және т.б. бұйымдар. Құю тәсілімен қасбеттік кіші өлшемді қаптама плиткалары жасалынады. Бұл толассыз әдіспен конвейерде орындалады, оның құрамында шликер және глазурь түсіруге арналған, кептіргіш және сызаттық доңғалақты пеш құрылғылары болады.
Қасбеттік қаптама бұйымдарын әр түрлі түсті қышты саздан алуға болады. Мысалы, никифоровский сазы күйдіруден кейін қызыл түс береді, николаевский сазы – сары түс және т.б. Қызыл түс беретін минералды бояғыштар темір тотықтары болып табылады, ал қоңыр түс – марганец кені, сұр түс – хромды кені.
Керамикалық бұйымдарды дайындау үшін шикізат есебінде иілімді материалдар (саздар, каолиндер) және иілімді емес материалдар (жанатын қоспалар) қолданылады. Саздар мен каолиндердің жалпы атауы сазды материалдар болып аталады. Кейбір жасанды күйдірілген материалдар өндірісінде диатомит, трепел, сонымен қатар қождар, күлдер, сланецтер қосымша ретінде қолданылады.
Саз негізінен әр-түрлі минералдардан тұрады. олардың ішіндегі көп таралғаны каолиниттер (каолинит Al2O3*2SiO2*2H2O және галлуазит Al2O3*2SiO2*4H2O), монтмориллониттер (монтмориллонит Al2O3*4SiO2*nH2O, бейделлит Al2O3*3SiO2*nH2O) және гидрослюдалар (негізінен слюданың әр-түрлі гидратациялану дәріжесінен пайда болған өнімдер). Саздың химиялық құрамы төмендегі кестеде көрсетілген.
Саз кірпіштің химиялық құрамы.
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Na2O+K2O |
| 60-75 | 10-15 | 2-12 | 2-15 | 1-6 | 2-6 |
Балшықтың, керамикалық бұйымдарды дайындауға жарамдылығы, бірінші кезекте, минералды құрамымен, дисперсиялығымен, иілгіштігімен және жылуға шыдамдылығымен анықталады. Балшықттың химиялық құрамы негізінен кремний, алюминий, темір тотықтарының құрастырылған (мас): SiO2 – 40-50; Al2O3 – 40-50; Fe2O3 – 9-15; MgO – 1-4; CaO – 0,5-2,5; Na2O, K2O – 1% дейін болады. Балшықтағы химиялық және минералогиялық қасиеттерінің өзгеруіне орай керамиканың физикалық-механикалық құрылыстық қасиеттері және түсі басқаша өзгереді. Балшық құрамында
кремнеземнің (SiO2) өзгеруіне қарай оның иілгіштік қасиеті азаяды. Балшықтағы глинозем керамика түсін түссіздендіреді және оның отқа шыдамдылығын арттырады. Темір тотығының балшықтағы өсуі, шикізаттың балқу температурасы мен отқа төзімділігін бәсеңдетеді. Одан басқа, Fe2O3 мөлшері өзгерсе, керамиканың түсі ашық қоңырдан-күңгірт қызылға дейін өзгереді. Керамика құрамына карбонаттар күйінде енетін магний мен кальцийдің тотықтары, керамикалық бұйымдардың кеуектілігін арттырады, осының арқасында олардың массасы мен жылу өткізу коэффициенттері азаяды. Натрий мен кальцийдің тотықтары (Na2O, K2O) күйдіру температурасын азайтады және көп мөлшерде балқыманың пайда болуына орай керамикалық бұйымдардың тығыздығы артады. Керамикалық бұйымдар өндірісінде әр түрлі құрамдағы минералды балшықтарды қолданады: каолинитті, монтмориллонитті, монотермитті. Балшықта негізгі басты минералдардан басқа кварц, слюда, дала шпаты, кальций мен магнийдің карбонаттары болуы мүмкін. Керамикалық шикізат құрамындағы карбонатты қоспалар зиянды деп саналады, себебі күйдіру кезінде пайда болған байланыспаған әк, су әсерінен сөнгенде, көлемі ұлғаяды. Осының салдарынан керамикада майда жарықшалар (сызаттар) пайда болады да, бұйым бұзылады.
Балшықтың маңызды технологиялық қасиеттерінің бірі – иілімділік. Осы көрсеткіш балшық құрамына, олардың дисперсиялығына байланысты. Құм, шамот, қож, тас көмір, күл, балшық иілгіштігін азайтады, бірақ осы материалдардың кептіру мен күйдіру процестеріне кететін шығынды азайтады.
Керамикалық бұйымдардың күйдіру температурасын азайтатын қоспаларға (флюстерге), дала шпатын, шыны, кварц және басқаларды жатқызуға болады. Бұйымның қуыстылығығын өсіру үшін балшыққа мергель, доломит, кальций, ағаш ұнтағын, тас көмір, кокс және басқаларды қосады.
Балшықты өте төзімді ( балқу температурасы 1580ºС жоғары), қиын балқитын (1580-1350ºС) және жеңіл балқитын (1350ºС төмен) түрлерге жіктеледі.
Температура 100-110ºС-қа дейін қыздырғанда, балшықты массадан реакцияға түспеген бос сулар буланады, ал температура 450-650ºС аралығында химиялық қосылған гидратты қоспалар ыдырайды. Сулы каолинит (Al2O3*2SiO2*2H2O) сусыз жағдайына ауысады. 650-800ºС температурада каолинит, глинозем (Al2O3) мен кремнеземге (SiO2) ыдырайды. Әрі қарай температураның өсуімен сұйық фаза (балқыма) пайда болады және реакцияға түседі. Осының арқасында магний мен кальцийдің карбонаттары ыдырайды, органикалық заттар жанады. Күйдірудің температурасы 700-800ºС-қа жеткенде, балшық беріктігі төмен, су әсеріне тұрақты, қуысты затқа айналады. Көптеген керамикалық материалдарды 1000-1100ºС температурада күйдіреді. Керамикалық бұйымдарды күйдірудің температурасын одан әрі өсіру, олардың тығыздығы мен беріктігінің өсуіне әкеп соғады: осындай жағдайда пайда болған сұйық фаза қуыстарды толтырады және ұйымның жүйелерін тығыздайды. күйдіру кезінде бұйым көлемнің біразы балшықтың оттық шөгінуі деп аталатын құбылыстың әсерінен кішірейді.
Егер балшық бөлшегінің диаметрі 0,005 мм-ден аз болса, онда балшық жоғарғы иілгіштік қасиетке ие. Балшық бөлшектерінің құрамы мен өлшемдеріне қарай оларды жоғарғы иілгіштік, иілгіш, төмен иілгіш және иілмейтін деп жіктеуге болады. Жоғарғы иілгіш балшықтың құрамында 80-90% балшықты минералдар бар. Мұндай балшықтың иілгіштік қасиеті 25% жоғары, су сіңірімділігі 28%-дан көп, ауадағы шөгінуі 10-15%-дан асады. Нормалды иілгіштігі бар балшықтағы сазды минералдардың мөлшері 30-60% болса, балшықтың иілгіштігі 15-25%, су сіңірімділігі 20-25%, ауалық шөгінуі 7-10%. Аз иілгіш балшықтардың құрамындағы балшықты минералдар мөлшері 5-30% ғана. Олардың ауалық шөгінуі 5-7%, иілгіштігі 7-15%, ал су сіңірімділігі 20% жетеді. Иілімді емес сазды балшықтар қалыптау мен өңдеуге берілмейді.
Иілімді сазды балшықтар едәуір шөгінуге бейімді, сондықтан осындай балшықтан алынатын массаға жүдеткіш қоспаларды қосады. Иілімді емес шикізатты иілімді саздармен араластырып түзетеді, мысалға бетонитті саздары қосылады.
Керамикалық материалдар өндіретін өндіріс орындарында иілімді балшықтардан қаптағыш кірпіш, плитка, керамикалық тастар, черепица, канализациялық құбырлар, едендік плитка және басқа бұйымдар өндіреді.
Құрылыстық керамика өндірісінде қолданылатын балшықтардың құрамында каолинит, сулы слюда, монтмориллонит, аз ғана кварц, карбонаттар және темір тотықтары бар. Осындай балшықтан қабырғалық тастар, кірпіш, шатырлық черепица, қаптағыш тақтайшалар, жеңіл керамикалық толтырғыштар (керамзит, аглопорит) дайындайды. Кірпіштік балшықты, кірпішті қалайтын құрылыстық ерітінділерде, сылақтық ерітінділерде, шала күймеген кірпішті дайындауда, сабанды қабырғалық блоктарды дайындауда, нығыздалған балшақты қабырғаларды тұрғызуда және басқа да мақсаттарға қолданады.
Бентонитті балшық – вулканды күлдер, туфтар мен лавалардың химиялық ыдырау процесінде пайда болған, монтмориллонит тобындағы минералдардан шыққан шөгінді тау жынысы. Бентоитті балшықты құрылыста жапсарларды бекітетін материалдарда толықтырғыш ретінде, жер асты құрылыстарын бекітуде, аглопорит пен керамзитті өндіруде, керамикалық массаның иілгіштігін жақсарту сияқты бағыттарда табысты пайдалануда.
Отқа төзімді балшықтар негізінен каолиннен шыққан. Одан басқа олардың құрамында аз ғана мөлшерде кварц, дала шпаты, сулы слюда, карбонаттар және басқа қоспалап бар. Мұндай шикізаттардың басым көпшілігі отқа төзімді шамотты материлдар өндірісінде: отқа төзімді сылақтарда, сондай-ақ керамиканы күйдіретін пештерді тұрғызуда қолданып жүр.