Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі семей қаласының ШӘКӘрім атындағы мемлекеттік униврситеті

Қыш бұйымын өртегенде жеңіл балқығыш қосындылардын балқып, буланған судың және жанып кеткен органикалық кұрамалардың орындарында қалған қуыстарды жарым-жартылай толтыруының есебінде оның сызықтық мөлшері тағы да кішірейеді. Керамикалык бұйымның мұндай кішіреюін оттық отыруы деп атайды. Оттык отыруы өртеу температурасы жоғары және ұзақ болған сайын үлкейе түседі. Саздардың оттық отыруы 2-8 % аралығында болады.

Саздық шикізаттың бір өзін керамика өндірісінде кеңінен қолданады. Сазға басқа қосымша материалдарды (кұнарсыздандырушы, жаньш кетуші, оңай балқығыш материалдар және арнаулы қоспалар) қосу арқылы оның технологиялық қасиеттерін жэне жасалынатын бұйымдар сапасын жақсартады.

Құнарсыздандырғыш материалдары саздық массалардың құрамына олардың созымталдыгын, кептірілу және күйдіру қасиеттерін реттеу үшін, кептіру және күйдіру ұзақтығын қысқарту үшін косады. Оларда ірі түйіршіктер болмау керек, ал 0,25 мм майда түйіршіктер мөлшері 20 %-дан аспауы тиіс. Осындай мақсаттармен құнарсыздандырушы қоспа ретінде табиғи құмды және маршалитті -ұнтақтылығы жоғары топырақты (кварцтік материал); жасанды қоспалардан - суынан ажыратылған сазды, шамотты, шлакты және күлді қолданады.Суынан ажыратылған сазды, әдетте 6000-7000Стемпературада кәдімгі сазды кыздырып барып алады. Шамотты - отқа берік немесе қиын балқитын сазды 1000-1400°С өртеп, сонан кейін-түйіршік кұрамы 0,16-2 мм аралығында болатындай дәрежеде диірменге тартып алады.

Жанушы (кеуектендіруші) қоспаларды саздық массаларға кеуектілігі және жылуға тосқауылдығы басым керамикалық бұйымдар алу үшін қосады. Сонымен қатар, олар саздық массаның созымталдығын төмендетіп, бұйымдардың бірыңғай қауіпсіз өртелуін қамтамасыз етеді. Осындай мақсат үшін өртеген мезгілде газ (СО2) бөле диссоциацияланатын тау жыныстарын (бор, доломит, ізбес тас және т.б.) немесе жанатын(жертезек ұнтағын, ағаш үнтақтарын, көмір ұлпасын және т.б.) материалдарды саздың құрамына енгізеді.

Балқыгыш қоспаларды саздық материалдардың күйдірілу дәрежесін көтеріп, күйдірілу температурасын төмендету үшін қолданады. Балқығыштардың екі түрі болады. Бірінші тобына, флюстаушы әсері олардың балқу температурасының төмендігімен байланысты, дала шпаттары, сиениттер, темір рудасы және т.б.с.с. жатады, екінші тобына - балқу температурасы жоғары, бірақ қыздырған мезгілде саздың құрамымен әрекеттесе келе, жеңіл балқитын қосынды құрып, керамика бүйымының күйдірілуін тездететін доломит, магнезит, бор, кварц құмы және т.б. қоспалары жатады.

Кейбір түсті керамика бүйымдарын алу керек болғанда, саздық массаға металдар оксидтерін де (темірдің, хромның, никельдің, мыстың, кобальттың жэне т.б.) косады.

алюмоборосиликаттар шыныларынан тұруы мүмкін. Глазурь керамикалық бұйымдарды кірленуден, қышкыл мен сілтінің әсерінен қорғап, олардың су өткізбейтіндігін және де талапқа сай декоративті қасиетін қамтамасыз етеді. Глазурьлар мөлдір немесе күңгірт, түсті немесе түссіз болулары мүмкін. Глазурьларды дайындау үшін кварц құмын, каолинді, дала шпаттарын, қорғасын немесе стронций оксидтерін, бор кышкылын, сілтілік және сілтілікжерметалдар тұздарын және т.б. пайдаланады.

Арнаулы қоспалар керамикалық бояулардың түсін жақсартады, ала-жүлақ таңбаларды болдыртпайды, саздағы табиғи қосындылардың зияндық әсерлерін жоюды қамтамасыз етеді. Бүларға жататындар: сұйық шыны, түрлі бояулар, ас тұзы және т.б. қосындылар.

Ел жайғасқан жерге және жолға жақын орналаскан карьерлерді, сәтсіз жағдайдан сақ болу үшін, биіктігін 1,5 м етіп қоршап қояды.

Еріген қар немесе жауын сулары карьерді басып кетпеуінен сақтану үшін карьерді айналдыра су ағызатын арық қаздырылады. Арықтан алынатын топырақты тек карьер жаққа қарай тастап, суға тосқауыл құрады.

Кен бетін ашу жүмыстарын көпшілігінде бульдозермен, ал сазды шығаруды - біршөмішті немесе көпшөмішті экскаватормен орындайды.

Климаттық жағдайға байланысты қыс және күз мезгілдерінде сазды түрлі тәсілдермен сақтайды: жылыланган ашық карьерде, кең щұңқырларда (котловандарда) және маяларда. Осылардың ішінде жылыланған карьерде сақтау тәсілі тиімді келеді. Бұл тәсілдің мәнісі мынада:

- алдын-ала саз шығарылуы белгіленген жер бөлігінде (участкада) күзде ашу жұмысын жүргізеді, көктемгі жауын және кар еру суың тосқауылдап аластату үшін, бүл жерді айналдыра арық қазып, участканың бетін жылу айырушы материалдарымен (ағаш ұнтағымен, сабанмен, шлакпен, қураймен және т.б.с.с.) жылылап жауып тастайды, Жылылаушы материалдар қопсытылынған және құрғатылған болу керек, Сондықтан, мұндай материалдар қабатын бірінші аяз түсерде төсеп, күздік жаңбыр суына тигізбей құрғақтыгын қамтамасыз етеді.

Жылытушы материалмен жабылған карьерде шикізатты (сазды) бір шөмішті экскаватормен де, көпшөмішті экскаватормен де шығаруға болады. Экскаватор астыңғы көсуімен саз шығарарда рельстік жолды карьердің үстіңгі жағалары бойынша төсейді. Вагонетка үшін жіңішке дөңгелек жолдарын немесе өзі түсіруші автомашина жолын төселінген жылытушы материал қабаты үстімен жүргізеді.

Сазды маусымның ерте кезінде, яғни көктемде, шығару жұмысы жазғы мезгілде шығарудан айырмашылығы жоқ. Экскаватор кең еңдікте (фронтта) жұмыс істейді. Саз шығарылып жатқан жердегі құлама жарды тек түнде күшті аяз болады-ау деген күндері жылылап жабады, ал күндіз жұмыс мезгілінде - көпшілігінде жаппайды.

Қысқы мезгілдерде сазды қысқа (5-8 м) участкалардан ауыспа бойы қалыптаушы цех жұмысын үзбейтіндей шамада шығарады. Ауыспа соңында карьердің қазылған ашық қүлама жерін жылытқыш материалдармен жауып тастайды. Келесі ауыспада экскаватор қасындағы жаңа участкаға көшеді. Саздың жабысып қалуынан сақтану үшін экскаватордың астауын және бункерін электрлік жылытқышпен жылытады, шөмішін ауыспа сайын жылытпай-ақ тазалап тұрады.

Маялау мөлшері маусым ішінде жұмсалатын саз көлеміне, байланысты. Қалай болғанда да, маяның биіктігі маялайтын саз көлеміне, қыс кезінде қолданатын экскаваторлар рамасының ұзындығына немесе біршөмішті экскаватордың шөміш жебесініңкөсілуіне байланысты 8-10м аралығында болуы мүмкін, ал ұзындығы 100м дейін созылатын болады. Бұл маядағы сазды үстіңгі көсуімен шығарып береді.

Әдетте, саздар табиғи күйінде жақсы сапалы керамикалық материалдар мен бұйымдар жасауға жарамсыз. Оның себебі жүздеген жылдар бойы дала шпаттарының ыдырауынан пайда болған саздық жыныстар өздерінің салмақтарымен тығыздала келе, нашар ірі түйіршіктерден тұратын масса құрайды. Міне, сондықтан, ең алдымен, саздардың осы табиғаттық структурасын бұзып, майдалап және зиянды қоспаларынан ажыратып барып, біртекті және біркелкі етіп араластыра суланған, қалыптауға оңды керамикалық масса дайындайды. Бүл керамика өндірістегі өте маңызды технологиялық процесс.

Шығарылатын керамикалық материалдар мен бұйымдарға сәйкес керамикалық масса дайындарда саздың қалыптасқан структурасын бұзуды табиғи жолмен немесе механикалық өңдеу тәсілдерімен қамтамасыз етеді. Сазды табиғи жолмен өңдеу үшін карьерден алынған сазды зауыт маңайына табан ені 3 м үстіңгі ені 2 м, биіктігі 0,8-1 м мөлшермен маялап, шахматтық тәртіппен, саз маясының үстінен табанына дейінгі тереңдікпен скважиналар бұрғылайды. Осы скважиналар арқылы маяланған саз күзде және жазда сумен қанықтырылады. Сумен қаныққан күйінде саз қыстан көктемге дейін бірнеше рет еріп, ал жазда және күзде ауыспалы режимде бірнеше рет суланып және кеуіп үлгереді. Осындай табиғи жағдайда саздың бірнеше рет мұздап және бірнеше рет еруінің немесе бірде суланып бірде кебуінің нәтижесінде оның структурасы бүзылып, табиғи жолмен өнделуін қамтамасыз етеді. Міне, осы мақсатпен алдын-ала маяланған және суланған сазды қыстату және жаздату тәсілдерін жиі қолданады.

Қыстау тәсілі қолайлы, әсіресе егер саз құнарлы болып, сазараластырғышта қиын суланатын болса және оның технологиялық қасиетін жақсартуға мәжбүр болғанда қыстау тәсілімен саздың өңделуі өте тиімді.

Жаз кезінде маяны шөп-шалаң басып кетуінен сақтау үшін, бетін оқтын-оқтын копсытып отырады.

Ертеде саз алдын-ала қыста мұздатылмаған болса, онда оны жаз бойы мезгіл-мезгіл сулап және күнге құрғату әрекетін жүргізеді. Осындай жағдайда күн жылуы саздағы суды буландырып, кесек түйіршіктердің бүзылып майдалануларын тездетеді. Жаңадан пайда болған түйіршіктер кезекті суланған кезде сырт жақтарынан ісініп, жұқа қабатқа айналады да, күнге құрғаған мезгілде бөлшектене бүзылады. Ондаған сулану және күнге қүрғау циклдарының нәтижесінде саздың табиғи структурасы бұзылып үлгереді. Осылайша өңделген сазды пайдаланумен қатар, карьерден жаңа сазды тасып жаздату үшін маялай бастайды.

Саздың қыс бойы бірде мұздауы және бірде еруі, ал жазда бірде сулануы және бірде құрғау циклдерінің нәтижесінде түйіршіктердің майдалануымен қабат органикалық заттардың шірінің, ерімтал тұздардың сілтілене жуылуына және т.б. себептерге байланысты оның химиялық және физикалық құрамы да өзгеріп кетеді. Сондықтан, саздың қалыпталғыштық және кебулік қасиеттері айтарлықтай жақсарылады, кептіру мезгілі қысқарылады, дайын керамикалық бүйымдардың сапалары едэуір жоғарылайды.

Әдетте, сазды механикалық өндер алдында карьерден әкелінген сазды сумен жібітеді. Себебі жібітудің нәтижесінде саздың қалыпталғыштығы кенеттен жаксарыльш ақаулы бұйымдар саны едәуір азайтылады. Сумен жібітуді карьерде де жүргізуге болады. Судың мөлшері нормалдық қалыптағы саз массасын аларлықтай шамада болуы керек. Ол үшін біршөмішті экскаватормен саз шығаратын орынның ені бойынша жіңішке арық қазып, бойымен скважиндер бүрғылайды. Сазды шығарудан бір тәулік бұрын осы дайын скважиндерге, саз қабатын шылықтыратындай етіп су құяды.

Карьер басында одан шығарылған сазды да сумен жібітуге болады. Ол үшін сазды 20-30 см қалыңдықпен тегістелген алаңға төсей отырып, сулайды. Мүндай қабат бірнеше болу мүмкін. Суланған саз езінің созымталдығына байланысты 2-5 тәуліктер бойы жатуы керек, содан кейін барып зауытқа жөнелтіледі.

Сазды көпшөмішті экскаватормен шығарарда карьерге уақытша сутартқыш жүргізеді де, суды иілмелі шлангамен (шланга - зһ1ап§е -жылан деген мағынадағы неміс сөзінен алынған) экскаваторға келтіреді. Экскаватордың шөміштік рамасының бойымен тесіктері бар күбырлар бекітілген. Сазды қопара шығарумен қабат осы қүбырлардың кемегімен оны үздіксіз суландырып отырады.

Бүл тәсілді ылғалдылығы төмен шикізат негізінде кәдімгі және тиімді кірпіштер, қуыс денелі керамикалық тастар жасарда қолданады. Мүнда мынандай технологиялық операциялар атқарылады: сазды карьерден алу, оны алдымен ірілеу майдалау, кептіру, үнтақтау жэне ірі фракцияларынан ажырату, сазды ширатқыштармен араластырып, ылғалдылығын керекті шегіне жеткізе масса дайындау. Сүргіштерде, тісті немесе майдалаушы жанышқыларда саздың ірі майдалануын жүргізеді. Әдетте, карьерден келіп түсетін саздардың ылғалдылығы 15-25 % болатындықтан, оны ұнтақтар алдында кептіргіш барабанда 110°С дейінгі температурада құрғатады. Саз кесектерінің ірілігіне байланысты кептірілген саз ылғалдылығы 2-13 % аралығында болады.

Кептірілген сазды жанышқы ұсатқыштарда, жүгіртпелерде, ротациялық және сыртқа тепкіш диірмендерде ұнтақтайды. Сілкімелі електе немесе ауалық жіктемелерде (сепараторларда) ірі фракциялар бөлініп қайтадан ұнтақтауға жіберіледі. Құрғату мен ұнтақтау процесін біріктіре жүргізу, әрине тиімді. Мысалы, шахталы диірменде бүл екі операцияны қабаттастыра орындағанда, материалдың майда түйіршіктері ыстық газдардың ағымымен қамтылып циклонға келіп түседі. Циклоннан ірі түйіршіктері қайтадан диірменге жөнелтіледі. Бүл тәсілде процестің автоматизациялануы жеңілдеу және берілген дисперстегі және ылғалдылықтағы материал алуға мүмкіншілік береді.

Майдаланған сазды созымталсыз материалдарымен

араластыруды және сумен немесе бумен сулауды екі білекті араластырушыларда жүргізеді. Ең жақсы нәтиже тік орналасқан кұбыры бар және төмен жағынан дайын масса ығыстырыла шығарылып алынатын бумен сулаушы шахталы араластырғыштар колданғанда алынады. Оның себебі, булана ылғалданған саз түйіршіктерінің ісінуі сумен араластырғанымен салыстырғанда 3 есе тезірек өтеді. Саз үлпасын пресстер алдында бумен қыздыру оның созымталдық қасиетін жаксартып, пресс қысымдығын төмендетуге және шығарылатын бұйымның қалыптану сапасын жақсартуға себепкер болады.
Дәріс №10 Созымталдық тәсіл.

Саз массасын созымталдық тәсілмен дайындау жұмысы мынандай процестерді қамтиды: сазды карьерден шығаруды, оны және кұнарсыздандырғыш қоспаларды майдалауды, оларды алдын-ала араластырып ылғалдауды, шихтаны ұлпа етіп майдалауды және саз массасын дайындауды. Осы аталған процестерді тек мұқият орындағанда ғана, жақсы сапалы керамикалық бұйымдар алуға мүмкіндік туады.

Алдын-ала араластыру үшін сурет 6.7. көрсетілген араластырғышқа ұсақталған сазды және қүнарсыздандырғыштарды өлшемдеп салады. Керек болған жағдайда ғана суды немесе буды береді. Созымтал саз массасын толық ұнтақтауды тегіс немесе тісті бетті жанышкыларда (вальцаларда), жүгіртпелерде және басқа жабдықтарда орындайды. Уқалай араластыру және майдалау нәтижесінде саздық массасының қалыптану және құрғау қасиеттері жақсара түседі. Ең жақсы нәтиже, әсіресе, ылғалдылығы қалыптау үшін қажет шамадағы саз массасын илегенде алынады.

Егерде саздық массада суды біртіндеп өзіне тартып алатын созымталды қою саз араласқан болса, онда оларды, сурет 6.8 келтірілген саз араластырғышта, сумен немесе бумен ылғалдандыра қосымша өңдейді. Әсіресе, бумен қыздырылған масса аздаған ылғалдылық шамада өте ыңғайлы қалыпталынып, престің өнімділігін 8-10 %-ға көбейтеді және шала фабрикаттың кұрғату ұзақтығы 40-50 %-ға қысқарылады.

а- бірбілікті саз араластырғыш; б- қосбілікті саз араластырғыш;

1- кең астау кабырғасы; 2- біліктері; 3- біліктер подшипниктері;

4- біліктерге бекітілінген калактар.

Қалыпталынған шала фабрикаттардың біркелкі ылғалдылықта болатындығынан, олардың беріктігі жоғарылау болып, бүлінгендер саны аз шығады.

Сапасы жоғары жұқа қабырғалы бұйымдар (черепица, қасмаңдай плиткалары, әсемдік бұйымдары жэне т.б.) жасау үшін суланылған саз массасын гомогенизаторға береді. Гомогенизатор - (һото§епе5 деген грек сөзінен алынған - біртектілеу, біркелкілеу деген мағынада) биіктігі 7 м жэне диаметрі 5,6 м шамадағы, өзінің тіреу дөңгелегінде айналушы, мұнара тәрізді қондырма. Мұнарада масса бірнеше тәулік бойы жатып, майда түйіршіктерге ыдырап үлгереді. Осының нәтижесінде мұндай саздык масса былайғы технологиялык жабдықтардың өнімділігін 20 % көбейтіп, саздың құрғау қасиетін жақсартады және керамикалык бұйымдардың мықтылығын 20-30 %-га асырады.

Құрылыстық керамика бұйымдарына оларды пайдалану процесінде әсер ететін жағдайларға байланысты түрлі талаптар қойылады. Көпшілігінде бұл талаптар керамика бұйымдарының су сіңіргіштігіне, аязға төзімділігіне, механикалық беріктігіне, химиялық және термиялық тұрақтылығына, үйкелістігіне, су өтімдідігіне қойылады. Керамикалық бұйымдардың бұл қасиеттері олардың кеуектігі мен тығыздығына едәуір байланысты.

Керамикалық сүйектің (бүйымының) кеуектігі, әдетте 10-40% аралығында болады. Оның шамасын кеуектендіруші заттар қосу арқылы кең аралықта реттейді. Кірпіштердің және керамикалық тастардың тығыздығын және жылу өткізгіштігін азайту максатымен оларды түрлі пішіндегі куыстықпен шығарады.

Су сіңіргіщтігі - керамикалық сүйектің кеуектігін сипаттайды. Кеуекті керамикалық 6ұиымдардың су сіңіргіштіктері ылғал массасы бойьщша 6-20 %, ал көлемі "бойынша 12-40% Сондай-ақ, тығыз керамикалық бұйымдардікі массасы бойынша 2-10%

Кеуектік пен су сіңіргіштік аралығында тікелей байланыстық жоқ, себебі керамикалык материалдарды су сіңіргіштігіне сынағанда кеуектері түгелдей сумен қанықпайды. Олай болатыны керамикалық сүйекте жабық және майда (диаметрі 1 мкм жетпейтін) кеуектері сумен толтырылмайды. Сондықтан да, кейбір қүрылыстық керамика бұйымдарының кеуектігі су сіңіргіштігінен екі есе жоғары келеді.

Үлгілерді сумен қанықтыру тәсілдері және ұзақтығы, сынауға алынатын үлгілердің саны, сондай-ақ, бұйымдардың нақтылы түрлері үшін қабылданатын су сіңіргіштік шамасы керамикалық бұйымдар стандартында келтірілген. Түрлі бұйымдардың су сіңіргіштігін стаңдарт брйынша аңықтайды.

Жылу өтқізгіштігі - керамикалық бұйымдардың кеуектігі мен
қуыстығына байлаңысты. Ңағыз тығыз керамикалық сүйектің жылу
өткізгіштігі - 1,6 Вт/(м- С). Кеуектігі мен қуыстығы ұлғайған сайын,
керамикалық бұйымдардың тығыздығы мен жылу өткізгіштігі едәуір төмендейді, мысалы қабырғалық материалдардың 1800-700 кг/м аралығындағы тығыздықтарына сәйкес, жылу өткізгіштік
коэффициенттері 0,8-ден 0,21 вт/(м^,0С) дейін төмендейді. Осыған сай,сыртқы қабырғаның қалыңдығы және қоршалушы конструкциялардың материал сыйымдылығы азаяды.

Мықтылығы (беріктігі) - керамикалық сүйектің фазалық құрамына, кеуектілігіңе және жарықсыздығына байланысты. Қабырғалық бұйымдардың (кірпіш және т.б.с.с. материалдар) мықтылығы бойынша маркасы олардың қысқандағы мықтылық шектерін сипаттайды, бірақта конструкциялық бұйымдардың (кірпіштердің т.б.) маркасын анықтарда қысқандағы мықтылық шегімен қатар игендегі мықтылық шегінде ескереді. Оның себебі, мысалы, кірпіш үй қабырғаларында ию күш әсерін де қабылдайды. Пайдаланатын жеріне байланысты керамикалык бұйымдар, мысалы, кәдімгі кірпіштер 75-тен 300-ге дейінгі маркада, тығыз керамикалық бұйымдар (клинкерлік - жол кірпіштері және бас). 400-ден 1000-ға дейінгі маркаларда шығарылады.

Аязға тұрактылығы - керамикалык бұйымдардың сумен каныккан куйінде байқаларлықтай бұзылу белгісінсіз (қабаттану, қабыршықтану, шетінеу, мүжілу, бояулану) ауыспалы мұздау және еру циклдар әсерінің нактылы рет қайталану санына шыдамдылығымен сипатталады. Аязға тұрақтылық көрсеткіші ретінде маркасы алынған. Ол МСТ бойынша керамикалық бұйымдардың төзімділігіне сай ауыспалы мұздаңу және еру циклдарының ең көп санымен анықталады.

Ауыспалы мұздану және еру циклының сол ең көп саны бойынша керзмикалық бұйымдардың структураларына байланысты мынандай маркалары болады: 15, 25, 35, 50, 75, 10

Бұйымдардың аязға төзімділігін МСТ бойына анықтайды. Суға 1 қанықтырылған бұйымдар үлгілері мұздатқыш камераға орналастырады да, -15- -20°С температуралык деңгейде 4 сағат бойы ұстайды, содан соң температурасы +15+ +20°С суда кем дегенде 2 сағат бойы батырып қойып, толық жібітеді. Бір мүдцату мен жібіту I бір цикл сынауын қүрайды. Егер қажетті цикл саны 35-ке дейін болса, онда үлгілерді әрбір 5 циклдан соң қарап бұзылу белгілерінің барын не жоғын тексереді, ал егер қажетті цикл саны 35-тен көп болған жағдайда, әрбір 10 циклдардан соң байқайды. Егер сонда қажетті цикл санынан соң, үлгілерде жоғарыда айтылған зақымдылық белгілері байқалмаса, онда олар аязға төзімді болып саналады.

Керамикалық бояулар аязға төзімді болуы үшін олар не тым тығыз болу керек, не оларда судың мұздардағы ұлғаюына кеңістік болатындай артық кеуектердің (капиллярлық қысымы аз болатындыктан, суды ұстай алмайтын диаметрі 200 мкм үлкен кеуектер) жетерліктей болғаны жөн.