ПӘндердің ОҚУ-Әдістемелік кешені

1. Шыны өндірісіне қажет шикізат материалдары

2. Шыны алу технологиясы

3. Шыныдан бұйымдар дайындау (пішіндеу)

Шикізат материалдары шыны қасиеттері мен сапасына әсер етеді, сондықтан оларға қысқаша тоқтала кету қажет.

Сода Na₂C0₃ — шыны құрамына натрий тотығын енгізуге қажет негізгі материал; оның құрамында кем дегенде 95% натрий карбонаты болуы қажет. Соданың балқу температурасы 850°С. Таза құм мен соданың қоспасын қыздырғанда шыны тәрізді мөлдір масса түзіледі, ол суда ериді және «еритін шыны» деп аталады:   Si0₂ + 2NaOH → Na₂Si0₃ + H₂0. Сода орынына поташ К₂СО₃ қолданылса калий шынысы алынады, оны хрусталь бұйымдарын, сонымен қатар оптикалық және түсті шынылар жасауда қолданылады.

Ізбестас СаС0₃. Кальций оксидінің СаО көмегімен құм мен сода қоспасынан алынған шыны суда ерімейтін қасиетке ие болады. Шыны массасына СаО енгізу үшін ізбестас немесе доломитті CaC0₃-MgC0₃ қолданылады.

Глинозем А1₂0₃ шынының механикалық беріктілігін, сонымен қатар термиялық және химиялық төзімділігін жоғарылатады.

Бор ангидриді В₂0₃. Кремний диоксидінің бір бөлігін бор ангидридімен алмастырса шыны пісу жылдамдығы жоғарылайды, түссіздену жақсарады және кристаллдану басымдылғы азаяды.

Қорғасын тотығын РЬО шыныға қосу сыну көрсеткішін жоғарылатады; оны негізінен оптикалық шыны және хрусталь жасауда қолданылады.

Мырыш тотығы ZnO шынының сызықтық ұлғаюының температуралық коэффициентін төмендетеді, соның салдарынан оның термиялық тұрақтылығы жоғарылайды. Шыныны бояу үшін қолданылатын қосымша шикізат материалдары мында қарастырылмайды.

Шыны алу технологиясы: шыны массасын алу.

1) Шыны массасын алу келесі операциялардан тұрады:

Шыны пісіруде қолданылатын шикізат материалдары негізгі және қосымша болып бөлінеді. Соңғысы шыны сапасын жақсарту үшін және айрықша қасиеттері бар шынылар алу үшін қолданылады.

Негізгі шикізат материалдарының құрамында кремнозем, бор және фосфор гидридтері, алюминий оксиді, сілтілік және сілтілік жер металдарының оксидтері, қорғасын, мырыш және т.б. оксидтер болады.

Шынының негізгі бөлігі болып келетін кремнозем үгітілген кварц түрінде енгізіледі. Құмның шыны пісіруге жарамдылығы құрамында қоспа болумен және гранулометриялық (дәнді) құрамымен анықталады. Зиянды қоспаларға әуелі сары-жасыл түстер беретін темір мен хром қоспалары жатады. Шыны пісіретін құм дәндерінің өлшемі 0,2—0,5 мм аралығында болуы керек.

Өндірістік шыны өндірістерінің көбінде қолданылатын алюминий оксиді саз, каолин, алюминий тотығының гидраты немесе таза глинозем түрінде енгізіледі.

Натрий оксиді кальцинирленген сода немесе (біраз) селитрамен бірге енгізіледі. Калий оксиді қышқыл немесе азотқышқылды (селитра) тұздар түрінде енгізіледі; негізінен ыдыс-аяқ, түсті, оптикалық және кейбір техникалық шынылар өндірісінде қолданылады. Литий оксиді опал немесе кейбір арнайы шынылар алуда қолданылады және құрамында литий бар минералдардан алынады. Кальций оксиді негізінен бор немесе ізбестас түрінде енгізіледі; магний оксиді — доломит, магнезит немесе күйдірілген магнезия түрінде енгізіледі. Барий оксиді көмірқышқылды, азотқышқылды және (сирек) күкіртқышқылды барий күйінде пайдаланылады; оптикалық шынылар мен хрустальдар өндірісінде қолданылады. Сол өндірістерде жоса мен глет түрінде енгізілетін қорғасын оксиді де қолданылады. Мырыш оксиді сол күйінде немесе мырыш белилы түрінде енгізіледі; оптикалық, химия-лабораториялық және кейбір басқа да шынылар өндірісінде қолданылады.

Шыны пісіруде сонымен қатар құрамында бір уақытта тиісті тау жыныстары, домна шлагы, шыны бор және т.б. болатын материалдар қолданылады.

Қосымша шикізат материалдарына ашық рең берушілер, түссіздендіргіштер, бояғыштар, сөндіргіштер, сонымен қатар тотықтырғыштар (көміртекті заттар) жатады.

Шыныдағы көпіршіктердің жойылуына әсер ететін ашық рең берушілер ретінде біраз мөлшерде натрий мен аммоний сульфаттары, нарий хлориды, селитрамен күшән үш және бес оксидтері, балқытқыш шпат қолданылады. Осы заттардың кейбіреулері түссіздендіргіштер де болады. Түссіздендіргіштердің химиялық әсері шыныдағы темір тотықтарының тотығуына әкеледі. Түссіздендірудің физикалық әдісін қолданғанда шихтаға біраз мөлшерде шыны массасын жасылдан басқа тағы бір түске бояйтын заттар (селен, марганец, кобальт қосылыстары және т.б.) енгізіледі. Бояғыштар ретінде кобальт, никель, темір, хром, марганец, селен, мыс, уран, кадмий, күкірт қосылыстарын, хлорлы алтын және басқалары қолданылады. Жарықты шашырататын, яғни ақ, біраз мөлдірлеу шынылар саңылаусыз немесе сөндірілген деп аталады. Сөндіру дәрежесіне байланысты олар сүт сияқты (ең сөндірілген), ақық немесе жылтыр түсті және опалесцирленген болып бөлінеді. Сөндіргіштер ретінде түрлі фторлы қосылыстар, фосфаттар, сүрме, қалайы, т.б. қосылыстар қолданылады.

Бұйым мойынын алдын-ала дайындау мен пішіндеу пресстеу әдісімен, ал бұйымның қалған бөлігі үрлеу әдісімен жасалады. Шикі материалдарды дайындау — құрғату, ұсатқыштарда үгіту, елеу және белгілі салмақтық қатынаста араластыру. Шикі материалдардың біртекті қоспасы шихтаны құрайды.

Шыны пісіру 1400°—1600° С температураларында жүргізіледі. Ол үш сатыдан тұрады. Бірінші саты — пісіру, шихтаны құраушы бөліктерде өзара химиялық әрекеттесу жүріп, тұтқыр масса түзілгенше сөздің тура мағынасындағы пісіру. Себебі, қыздырғанда шихтадан газдар бөлініп, тұтқыр массада көп мөлшерде көпіршіктер пайда болады.

Тазарту немесе ашық рең беру деп аталатын екінші сатыда көпіршіктерді жою, сонымен қатар ерімей қалған құм дәндерінің еруі жүзеге асады; бұл сатыда шыны пеште ең жоғары температурада бірнеше сағат бойы ұсталады.

Соңғы үшінші саты — шыны массасын суыту, одан қандай да бір бұйымдар жасауға ыңғайлы болатын температураға (өндіру процесіне, тұтқырлығына байланысты) дейін сууы. Шыныны пісіру шыныпісіргіш пештерде жүргізіледі. Қандай да бір пеш түрін таңдау қолданылатын отын түріне, өндірілетін бұйым түрлеріне, өндіріс өлшемдеріне және т.б. байланысты.

Қазіргі заманның шыныпісіргіш пештерін басқару қатаң түрде бақыланады және біраз мөлшерде автоматтандырылған болып келеді. Бақылау жоғары дәлдікке дейін келтірілген. Мысалы, пештің жұмысшы кеңістігінде газ қысымдары 0,02 мм су бағанасы дәлдігіне дейін өлшенеді, шыны масса дәрежесі — 0,1 мм дәлдікке шейін және т.с.с. Пеш ішіндегі қысым; газ тәрізді немесе сұйық отын мен ауаның қатынасы; пешке салынатын отын мөлшері; ваннадағы шыны массасының дәрежесі және басқа да параметрлер автоматты түрде реттеледі. Олардың әрқайсысы пештегі температураға әсер етеді, сондықтан олардың бәрін реттей отырып шыны массасының пісіру режимін бірқалыпты ұстап отыруға болады.

Шынының кейбір түрлерін, мысалы оптикалық, кварцты, шыны талшықтарын пісіру процессі өзіне тән ерекшелікетрімен өзгешеленеді. Осылайша оптикалық қасиеттерінің тұрақтылығына, біртектілігіне, мөлдірлігіне және тағы басқаларына қатысты аса қатаң талаптар қойылатын оптикалық шыны өндірісінде шыны пісіудің барлық сатыларында массаны ұзақ уақыт араластыру қажет. Оның өте үлкен тұтқырлығына және жоғары температуралар қолдануына байланысты кварц шынысын пісіру техникасы өзгешеленеді. Мөлдір кварц шынысы тау хрусталінен жоғары жиілікті индуктивті тоқпен немесе электр тоғын тура жіберумен 1900°—2000° С температураға дейін қыздырылатын вакуумда графит тигельдерде дайындалады (шынының электр өткізгіштігі температураны жоғарылатқанда айтарлықтай көтеріледі).

Пісіру соңында пешке атмосфералық немесе жоғары (компрессордан) қысымда ауа жібереді. Бұл шыныны пісірудің басқа әдісі — оттек-сутектік жанарғы жалынында кварц ұнтағын балқыту. Мөлдір емес кварц шынысы кварц құмын электр тоғымен 1800°С температурасына шейін қыздырылған көмір немесе графит өзегінде балқыту жолымен алынады.

Шыныны пішіндейтін машина, шыныформалау машинасы, пішіндерге құю, қалыптау, прессету, жұқарту, созу, үрлеу және т.б. арқылы шыныдан бұйымдар жасауға (пішіндеуге) арналады.

Рис. 1. Схема формирования стекла с помощью шамотной лодочки: 1 - лодочка; 2 - расплав.

Пішіндеу 10²-4^.10⁷ Н^.сек/м² (1 Н^.сек/м² = 10 пуаз) тұтқырлық аралығында жүргізіледі, ол 700-1000°С температураларына сәйкес келеді. Бет шынысын (терезе, витрина және т.б.) алу үшін шыныны тіке созатын шыны пішіндейтін машинаны қолданылады. Осы шыны пішіндейтін машиналардың жұмыс істеу принципі қайрықша (сурет 1) саңылауы арқылы келетін немесе балқыманың бос бетінен ыстық шыны массасын үздіксіз созбалауға негізделген. Созбалау нәтижесінде ені 2,5-3 м және қалыңдығы 2-6 мм шыны таспасы түзіледі, ол асбест білікшесінің көмегімен машина шахтасына тасымалданады (онда күйдіріледі), содан кейін сындыру, кесу және буып-түйуге жіберіледі. Қалыңдығы 2 мм шыныны созбалау жылдамдығы шамамен 120 м/сағ. Бет шынысын сонымен қатар көлденең созбалау және илемдеу әдістерімен де алады. Жылтыратылған бет шынысын қалайы балқымасында пішіндеу әдісімен алады, бұл әдісте шыны массасы балқытылған қалайы бетіне құйылады да, онда гравитациялық күш, беттік керілу мен созу күштерінің әсерінен беттің астыңғы және үстіңгі беттері жазық параллель түрге келеді. Қалыңдығы 3-4 м шыны таспасын пішіндеу жылдамдығы 1000 м/сағ-қа дейін жетеді.
Берілген лекцияны меңгерген соң білуге қажетті негізгі ұғымдар

Бор силикатты шынылар, кварц ыдысы, НС-сілтілік емес және АБ-1 –борсыз шыны.

1. Шыны қандай зат?

2. Ампула сортты шыны құрамы?

3. Шынының ең маңызды қасиеттері?

4. Шыныға қышқыл ерітінділерімен әсер еткенде болатын құбылыстарды түсіндіріңіз?

5. Шыныға сілті ерітінділерімен әсер еткенде болатын құбылыстарды түсіндіріңіз?

Ұсынылған әдебиеттер:

7.1 Негізгі әдебиеттер

7.1.1 Сулименко Л.М. Общая технология силикатов.-М.: ИНФРА-М, 2004.-336 с.

7.1.2 Товароведение и экспертиза древесно-мебельных и силикатно-строительных товаров.-Ростов н/Д: Феникс, 2002.-389 с.

7.1.3 Гаршин А.П. и др. Абразивные материалы. –Л.: Машиностроение, 1983, 231 с.

7.1.4 Бобкова И.М., Дятлова П.М., Куницкая Г.С. Общая технология силикатов.-Минск. Высшая школа. 1987, 288 с.

7.1.5 Дудеров И.Г., Матвеев Г.М., Суханова В.Б. Общая технология силикатов.-М.: Стройиздат. 1987.-560 с.

7.1.6 Таймасов Б.Т. и др. Технология производства портландцемента.-Шымкент, ЮКГУ,2004.-293 с.

7.1.7 Сулименко Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе.-М.:Высшая школа, 2000.-320 с.

7.2 Қосымша әдебиеттер

7.2.1Лебедева Д.И. Создатель русского фарфора.-Л.:Наука.1978.-240 с.

7.2.2 Будников П.П. Химическая технология керамики и огнеупоров.-М.: Стройиздат. 1985.-464 с.

7.2.3 Химическая технология стекла и ситаллов./Под ред. М.М. Павлушкина.-М.:Стройиздат,1983.-426 с.

7.2.4 Строительные материалы. Справочник./Под общей редакцией А.С. Болдырева, П.П. Золотова.-М.:Стройиздат,1989.-567 с.

7.2.5 Горчаков Г.И. Құрылыс материалдары. Аударған Темірқұлов Т.Т.-Алматы.2000.-397 б.

7.2.6 Бутт Ю.М., Сычев В.В., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов.-М.:Высшая школа,1980.-472 с.

7.2.7 Пащенко А.А., Сербии В.В., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы.-Киев, Высшая школа, 1985.-440 с.

7.2.7 Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников В.С. Минеральные вяжущие вещества.-М.: Стройиздат, 1979.-476 с.

7.2.8 Еремин Н.И., Наумчик А.Н., Казаков В.Г. Процессы и аппараты глиноземного производства.-М.: «Металлургия», 1980.-360 с.

7.2.9 Монастырев А.В. Производство извести.-М.: ВШ, 1971.-272 с.

7.2.10 Тетеревков А.И., Печковский В.В. Оборудование заводов неорганических веществ и основы проектирования.-Мн.: ВШ, 1981.-335 с.


ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № 1. Саздың иілгіштігін анықтау
Жұмыс мақсаты: Әртүрлі сортты саздардың иілгіштігін анықтау.

Реактивтер мен жабдықтар: әртүрлі сортты (кем дегенде екі) құрғақ саз, Петри табақшасы, заттық шынылар, кептіргіш шкаф, хмимиялық стақандар, сызғыш.

Теориялық кіріспе

Иілгіштік –сыртқы күш әсер еткенде кез келген пішінге сызатсыз және жарылусыз белгілі бір қалыптарға айналу қабілеттілігі. Саздың сілтілігі түйіршікті және минералды құрамына байланысты ; саздың фракциялық және саздың құрамында көп болса ,соғұрым сілтілігі жоғары болады.жеңіл пішінделеді және кептіру кезінде үлкен шөгіді болады.

Иілгіштікке әсер ететін оған қосатын су мөлшері,әр саз балшықта әр түрлі қолданылады. Құрғақ саз балшық қолда үгітіліп қалады. Егер әр балшыққа белгілі бір салмақта су қосса қолда өңделеді.қолға жабыспайды.

Иілгіштікті анықтаудың бірнеше әдістері бар.алайда олардың бірде біреуі иілгіштіктің абсолютті мағынасын көсетпейді.тек ір түрлі балшықтардың иілгіштігін салыстыруға болады. Иілгіштікті анықтаудың ең қарапайым тәсілі мынадай:зерттелетін балшықты диаметірі 15-20,ұзындығы 20-25см болатындай қалыпта дайындайды.және оларды доғаға дейін бүгеді.балшықтың иілгіштігі жоғары болған сайын сызатысыз күйде болады.егер балшықтың иілгіштігі төмен болса ,бүккенде сынып кетеді.

Жұмыс барысы

1. 
   Саздың иілгіштігін проф. П.А.Земятченский әдісі бойынша анықтау.
   

2. 
   Иілгіштікті проф. А. М. Соколов әдісімен анықтау.
   

Алынған нәтижелерді кестеге енгізіңіздер

3. 
   Зерттелген саздардың иілгіштігі жөнінде нәтиже жасау.
   

1. 
   Саздардың иілгіштігі және иілгіштіктің керамикалық өндіріс өнімдеріне әсері.
   
2. 
   Әртүрлі факторлардың иілгіштікке әсері (минералогиялық құрамы, бөлшектердің өлшемдері, қоспалар және т.б.).
   
3. 
   Иілгіштікті анықтау әдістері.
   

Жұмыс барысы

1. 
   Массасы 10 г. саз өлшендісін көлемі 250 мл конустық колбаға салыңыз.
   
2. 
   Көлемі 500 мл дистилденген суды химиялық стақанға құйып, көмірқышқылды жою үшін 30 минут қайнатыңыз.
   
3. 
   Колбаға 90 мл дистилденген суды құйыңыз.
   
4. 
   Колбаны тығынмен жауып, 20 минутқа шайқағышқа қойыңыз.
   
5. 
   Алынған суспензияны химиялық стақанға құйып, рН-метрдің көмегімен рН-ын анықтаңыз.
   
6. 
   Нәтижелерді кестеге енгізіңіз
   

7. 
   Алынғын мәліметтерге сүйене отырып зерттелген сынамалардың сілтілілігі жөнінде қорытынды жасаңыз.
   

Саз массасына қалыпты жұмысшы қалып беру үшін қажет судың мөлшерін қалыпты ылғалдылық деп атайды.

Сазды массаның қалыпты жұмысшы ылғалдылығын сипапсезу мүшесі арқылы (органолептикалық) анықтайды. Бұл – адам қолымен сазды қажет формаға келтіруге болатын, сонымен қатар қолға да, металға да жабысып қалмайтындай болып келетін саз ылғалдылығы.

Ылғалдылық абсолютті сыртпішіндеу ылғалдылықты немесе сумен әрекеттесу (воду затворения) және салыстырмалы немесе толығымен құрамында суы бар болып бөлінеді.

Ылғалдылықты анықтау үшін сазды өлшемі 1 мм-ден аспайтын түйіршікке дейін фарфор табақшасында ұсатып, сумен сулап, мұқият қолмен илеп немесе ылғал кенптің(қап тігетін мата) сыртынан ағаш балғасымен ұру қажет. Егер иленген «қамыр» кез-келгне қалыпқа келе алатындай болса және илегенде үстелге жабыспайтындай болса, қалыпты жұмысшы ылғалдылыққа келді деген сөз. Дайындалған қамырдан 0,5*1*3 см өлшемді пластинкалар дайындап (кемінде үшеу), оларды алдын-ала кептіріліп, өлшенген тигельдерге салып, өлшеп, қалыпты массаға дейін кептіргіш шкафта 105−110° C-та кептіру керек.

Нәтижелерді төменгі кестеге енгізіңіз

Тигель массасы, г			Cалыстырмалы ылғалдылық, %	Абсолютті ылғалдылық, %
сынамасыз	сынамамен
	кептіргенге дейін	кептіргеннен кейін

Ылғалдылық төменгі формулалар бойынша есептеледі:

мұндағы W_отн. – салыстырмалы ылғалдылық;

W_абс. – абсолютті ылғалдылық;

m₀, m₁, m₂ – сәйкесінше тигелдің өз массасы, кептіргенге дейінгі үгісі бар тигель массасы және кептіргеннен кейінгі үлгісі бар тигель массасы.

Алынған нәтижелер бойынша статистикалық өңдеу жасап, жұмыс бойынша нәтиже жасау.
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № 4. Кремноземнің шынайы тығыздығын анықтау
Жұмыс мақсаты: Кремноземнің шынайы тығыздығын анықтау

Реактивтер мен құрал-жабдықтар: Кептіргіш шкаф, аналитикалық таразы, пикнометр, кремнозем үлгілері.
Шынайы тығыздықты кептірілген құм дәндерінің көлемінің бірлік массасын өлшеу арқылы анықтайды.

Жұмыс барысы

Құмның аналитикалық сынамасынан 30 г өлшенді алып, оны саңылауларының диаметрлері 5 мм болып келетін сито арқылы өткізіп, тұрақты массаға келгенше кептіріп, бөлме температурасында суыту қажет. Өлшендінің әр бөлігін алдын-ала кептірілген және өлшенген пикнометрге салып, пикнометрді қайта өлшейді. Содан соң пикнометрдің 2/3 бөлігі толып тұратындай етіп дистилденген су құйып, араластырып, оны сәл иілген күйде құм ваннасына немесе су моншасына қою қажет. Пикнометрдің ішіндегі суспензияны 15-20 минут аралығында ауа көпіршіктерінен арылу үшін қайнату қажет.

Ауа көпіршіктерін жойған соң пикнометрді алып, бөлме температурасына дейін суытып, белгісіне дейін дистилденген сумен толтырып өлшейді. Содан кейін пикнометрді босатып, шайып, белгісіне дейін тек дистилденген сумен толтырып, қайта өлшейді. Барлық өлшеулерді 0,01 г дәлдікпен өлшеу қажет. Кемінде үш параллель өлшеулер жүргізу керек.

Шынайы тығыздықты мына формула арқылы анықтайды:

мұндағы m-құмы бар пикнометр массасы, г;

m₁-бос пикнометр массасы, г;

m₂-дистилденген суы бар пикнометр массасы, г;

m₃- ауа көпіршіктерін жойғаннан кейінгі дистилденген су мен құмы бар пикнометрдің массасы, г;

ρ_в-судың тығыздығы, 1 г/см³-ге тең.

Нәтижелерге статистикалық өңдеу жүргізіңіз.

Қорытынды жасаңыз.