Қабырғалық керамикалық бұйымдар өндірісінде негізгі шикіза ретінде опоканың қасиеттері қарастырылған. Жартылай кептіру әдісімен қабырғалық керамикалық бұйымдарын алу технологиясы жасалды. Күйдіру температурасы 950–1000 0С жақсартылған физика-механикалық қасиеттері бар өнім алынған.
Түйін сөздер: қабырғалық керамикалық бұйымдар, опока, саздақ, керамикалық кірпіш.
Рассмотрены свойства опоки, как основного сырья в производстве керамических изделий. Разработана технология получения стеновых керамических изделий методом полусухого прессования. Получен продукт с улучшенными физико-механическими свойствами при температуре обжига 950–1000 °С.
Ключевые слова: стеновые керамические изделия, опока, суглинок, керамический кирпич.
Керамикалық кірпіш — барлық үлкен талаптар қойылатын негізгі қабырға бұйымдарының бірі. Бұл таңқаларлық емес, өйткені қабырғалық материалдар өндірісінің жалпы көлемінде керамикалық кірпіштің үлесі шамамен жартысын құрайды және болашақта төмендемейді. Алайда, қазірдің өзінде жылу-техникалық сипаттамалары жақсартылған және орташа тығыздығы 800–1200 кг/м3 бұйымдарға, сондай-ақ түрлі түсті бет кірпішіне жоғары сұраныс байқалады.
Керамикалық кірпіш шығаруды ұлғайту шикізат базасымен шектеледі. Қазіргі уақытта МЕСТ 530–95 сәйкес қабырғалық керамикалық бұйымдарды өндіру үшін негізгі шикізат ретінде саз жыныстары, лесстер, өнеркәсіптік қалдықтар (көмір қазу, көмір байыту өнімдері, күл, шлам және т. б.) және кремнеземді жыныстар — трепел және диатомиттер қарастырылуда. Ең көп таралғандары — саздақтар. Алайда, бұған қарамастан, кірпіш зауыттарының көпшілігі шикізатпен қиындықтарға тап болып жатады. Бұл бірнеше себеппен түсіндіріледі.
Біріншіден, қабырғалық керамика алу үшін қолданылатын сапалы сазды шикізаттың көп бөлігі пайдаланылып қойды. Кәсіпорындарға құрамында карбонатты, күкіртті қоспалар бар, қанағаттанғысыз керамикалық қасиеттері бар (кептіруге жоғары сезімталдығы, үлкен шөгуі және т. б.) шикізатты пайдалануға тура келеді. Екіншіден, өз генезисіне байланысты саздақ шөгінділер заттық құрамы мен қасиеттері бойынша өте өзгереді.
Ғылыми тұрғыдан да, практикалық жағынан да осындай мәселелердің перспективалық шешімдерінің бірі болып — бұйымдардың орташа тығыздығын, өзіндік құнын төмендету және шикізат базасын кеңейту талаптарына сәйкес келетін Қазақстанның көптеген аймақтарында кең таралған және күйдіргеннен кейін негізінен ашық түс беретін кремнийлі жыныстар-опоканы қабырғалық керамика үшін шикізат ретінде пайдалану болып табылады. Оларды пайдалану тиімділігі бұл жағдайда жартылай құрғақ престеу мүмкін болуына байланысты өседі, ол өнімнің өзіндік құнын пластикалық қалыптау әдісімен салыстырғанда 1,3–1,5 есе төмендетуге мүмкіндік береді. Аталған тақырып өзекті болып табылады және қазіргі заманғы техникалық-экономикалық талаптарға сәйкес келеді.
Жұмыстың мақсаты опока негізінде орташа тығыздығы 800–1200 кг/м3 болатын кеуекті-қуыс қабырғалық керамикалық бұйымдарды алудың ғылыми негізделген технологиялық параметрлерін әзірлеу болып табылады.
Әдістер мен материалдар.
Әдеби деректер негізінде қабырғалық керамиканың дамуының негізгі тенденциялары анықталды. Біріншіден, бұл қаңқалы үй құрылысында қоршау конструкциялары үшін орташа тығыздығы төмен, жақсартылған жылу техникалық қасиеттері бар бұйымдар өндірісі. Екіншіден, жоғары маркалы — М 150 және түрлі түстер мен пішіндердің бағасы бойынша қол жетімді бет кірпіші қажет. Талдау кірпіш қалаудың жылу техникалық және беріктік қасиеттерін ескере отырып, 40 % — ға дейінгі кеуекті және жабынқыштың орташа тығыздығы 1200–1500 кг/м3 бұйымдар неғұрлым қолайлы болып табылатынын көрсетті. Әдеби мәліметтерге шолу көрсеткендей, опокалар көрсетілген тығыздықтағы жабынқышты күйдіргеннен кейін береді. Олар Қазақстанның көптеген аймақтарында кеңінен таралған және олардың қорлары үлкен.
Опокалар — кристобалит бөлшектерінен (0,005 мм кем) тұратын жеңіл тығыз жұқа кеуекті жыныстар. Олардың орташа тығыздығы 1100–1600 кг/м3 құрайды, кеуектілігі 55 % (әдетте 30–40 %) жетеді. Аморфты кремнеземмен қатар олардың тұрақты құрамдас бөлігі әртүрлі мөлшерде болатын сазды минералдар болып табылады.
Зерттеу жүргізу үшін кремнийлі жыныстардың әртүрлі жіктемелік сызбаларын мұқият зерттеуден кейін опокалардың төрт литологиялық айырмашылығы анықталды, бұл "қалыпты» опокалар; сазды опокалар; карбонатты опокалар және сазды-карбонатты опокалар. Үлгілерге иілгіштік қасиет беру үшін қоспа ретінде бентонит сазы 10–15–20 % мөлшерінде алынды.
Ғылыми-тәжірибелік жұмыстарды жүргізу үшін зерттелетін шикізат материалдары алдын ала кептірілді. Кремнийлі тұқым-опока алдымен 15–25 мм аспайтын фракцияға дейін зертханалық ұсақтағышта ұсақталды.
Содан кейін шикізат материалдары зертханалық шар диірменде електен толық өтгенге дейін 1,0 мм шайылды. Алынған керамикалық ұнтақтар опока — саздың шикізат жүйесінде композиция жасау үшін электронды таразылардың көмегімен мөлшерленген.
Керамикалық композицияны дайындау үшін компоненттер алдымен таңдалған концентрацияға сәйкес мөлшерленіп, біртекті қоспаны алғанға дейін сфералық тостағанға құрғатып араласты.
Содан кейін құрғақ компоненттер массасының 25–27 % мөлшерінде су қосылды және біртекті керамикалық массаны алғанға дейін қайтадан мұқият араласты. Алынған керамикалық массадан диаметрі және биіктігі 50 мм цилиндрлер үлгілері, сондай-ақ пластикалық әдіспен (40х40х160мм) балкалар үлгілері қалыптасты. Үлгілер құрамы 1 және 2 кестелерде көрсетілген:
Кесте 1
Опока негізіндегі үлгілер құрамы
|
Шикізат атауы/Үлгі номері |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
|
|
1 |
Опока |
(80 %) |
(85 %) |
(90 %) |
|
2 |
Бентонит сазы |
(20 %) |
(15 %) |
(10 %) |
Кесте 2
Шаған сазы негізіндегі үлгілер құрамы
|
Шикізат атауы/Үлгі номері |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
|
|
1 |
Шаған сазы |
(80 %) |
(85 %) |
(90 %) |
|
2 |
Бентонит сазы |
(20 %) |
(15 %) |
(10 %) |
Алынған үлгілер кептіргіш шкафта 40–50оС температурада 7–8 % қалдық ылғалдылыққа дейін кептіруден өтті. Кептіруден кейін үлгілер 950–1000оС температурада электр муфельді пеште күйдірілді, температураны көтеру жылдамдығы сағатына 95–100оС құрады. Сол температурада ұстау 1 сағат болды. Үлгілер пеш өшірілген кезде 35–40 о С температураға дейін суытылады.
Үлгілер мен бұйымдардың физикалық-механикалық қасиеттері стандартты әдістемелер бойынша анықталды. Сынақ нәтижелері 3-кестеде берілген.
Кесте 3
Қабырға керамикасы үлгілерінің физика-механикалық қасиеттері
|
№ п/п |
Үлгі нөмірі |
Орташа тығыздық, г/см3 |
Суды сіңіру, % |
Беріктік |
|
|
Бұзбайтын тәсілмен, МПа |
Бұзатын тәсілмен, кгс |
||||
|
1 |
№ 1 (опока негізінде) |
1,76 |
17,6 |
28,9 |
1240 |
|
2 |
№ 2 (опока негізінде) |
1,60 |
22,5 |
19,8 |
1840 |
|
3 |
№ 3 (опока негізінде) |
1,59 |
22,7 |
22,1 |
1840 |
|
4 |
№ 1 (шаған сазы негізінде) |
1,96 |
14,0 |
53,5 |
2280 |
|
5 |
№ 2 (шаған сазы негізінде) |
1,92 |
14,3 |
29,9 |
2640 |
|
6 |
№ 3 (шаған сазы негізінде) |
2,00 |
13,7 |
31,9 |
3040 |
Негізгі қорытындылар
- Опоктарды пайдалану кезінде керамикалық бұйымдарды қалыптаудың ең қолайлы тәсілі жартылай құрғақ престеу болып табылатыны анықталды.
- Жартылай құрғақ сығымдаудың жалпы кемшілігі ретінде опока негізіндегі керамикалық жабынның түрлі тығыздықтығы көрсеткіштерінің мәні анықталды. Тығыздықтың әртүрлілігі 5,7 %- ға жетуі мүмкін. Опока негізіндегі керамикалық жабынның орташа тығыздығының 1 %- ға өзгеруі технологиялық факторлардың түрленуінің зерттелген салаларында қысу кезіндегі беріктілік шегінің 8–38 %- ға өзгеруіне әкеп соғады.
Әдебиет:
- Монтаев С. А., Нарманова Р. А., Шакешев Б. Т., Адилова Н. Б., Нариков К. А. Ресурсо- и энергосберегающие технологии производства стеновой керамики: монография / Кызылорда: «Жиенай», 2016. 232 с.
- Ивлева И. А.. Технология теплоэффективной стеновой керамики с микроармированной пористой структурой: автореф. дис. … канд. техн. наук: 23.00.05. Белгород, 2008. 23 с.
- Бегоулев, С. А. Перспективы развития рынка керамического кирпича Санкт-Петербурга и Ленинградской области // Строительные материалы. 2006. № 2. С. 5–7.
- Коляда, C. B. Перспективы развития жилищного строительства и производства основных конструкционных строительных материалов на период до 2010 года // Строительные материалы. 2007. № 2. С. 5–8.
- Котляр В. Д. Стеновая керамика на основе кремнистых опал-кристобалитовых пород — опок. Ростов-на-Дону: РИЦ РГСУ, 2011, 278 с.
- Котляр В. Д. Особенности спекания опок при производстве керамического кирпича / В. Д. Котляр, Ю. В. Терёхина, А. В. Устинов // Труды XVII Междунар. науч.-практ. конф. «Современные техника и технологии». — Томск: ТПУ. 2011. Том 2. С. 249–250.
