glinozem_umk_kz_2011

əктастың сұйылтылған (молоко) түрін жібереді, ал SiO2-кремнеземнің алюминат ерітіндісіндегі мөлшері.

Кремсізденуге əсер ететін факторлар.

1.Температура, ерітіндінің концентрациясы.

2.Уландыру (ақ шлам, қызыл шлам).

3.Известь арқылы СаО·Al2O3·1,7SiO2·nH2O түзіледі.

Известь абсорбциялауға арналып беріледі, ГАСН түзілу үшін шығынын азайту үшін Na2O мен Al2O3-ке қосымша ақ шлам беріледі. Осындай кремсіздендіру процесінде жоғарғы температура қажет болады. (150-1700С).

2 сатылық кремсіздендіру:

1 сатысы (ақ шлам арқылы) автоклавта жүреді.

3СаО(ОН)2 + 2NaAl(OH)4 = 3CaO·Al2O3·6H2O + 2NaOH.

2 сатысы СаО-ны қосу арқылы жүреді. t = 950C, ÑàÎ = 30 - 40.

SiO2

3CaO·Al2O3·6H2O + mNa2SiO3 = 3CaO·Al2O3·mSiO2(6-2m)H2O + 2mNaOH.

Аз еритін (гидроалюмосиликат, ол сула өте нашар ериді). 2 сатының шламын кремсіздендіру гидрогранаты жəне С2Н6 тұрады, алынған сода 2 сатыға жіберіледі.

3CaO·Al2O3·6H2O + 3Na2СO3 = 3CaCO3↓·2NaAl(OН)4 +4NaOH. 3CaO·Al2O3·mSiO2(6-2m)H2O + (m+3)Na2CO3 = 3CaCO3 + 2NaAl(OH)4 + mNa2SiO3 + 4NaOH.

Кремсізденудің практикасы.

2 сатыдағы кремсіздену шламының бір бөлігі1 сатыға (содаға жұмыс істеуге) жібереді, ал қалған шлам шихта алуға жіберіледі. Кремсізденудің 2

21

Карбонизация процесінің ағынында алынғын алюминий гидрооксидінің сапасы мына факторларға байланысты. 1) температура, 2) араластыру уақыты, 3) ерітіндінің ыдырау дəрежесі т.б., 4) ерітіндінің карбонизациялау t = 70-800C, 5) уақыты 12-14 сағат.

Глиноземды алу үшін боксит, сода, известняк қажет, шихтаны араластырады жəне ол өте жоғарғы температурада күйдіріледі. Күйдірген кезде боксит содамен əрекеттеседі, сумен шаймалағанда одан натрий алюминаты пайда болады. Ал кремнезем болса известь пен байланысады екі кальцийлі 2СаSiO3 силикат болып шлак түзіледі. Күйген затты (спекты) сумен жуып натрий алюминат ерітіндісіне айналдырады. Алынған алюминат ерітіндісін шламнан бөліп алып, карбонизациялауға, ыдыратуға жібереді.

Бөлінген алюминий гидрооксидін сүзеді, кейін оны 10000С-та күйдіреді, осыдан біз сусыз глинозем аламыз.

Алюминат ерітіндісін ыдырату.

Карбонизация күрделі гетерофаздық процеске жатады.

Нейтралдау: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O NaAlO2 + 3H2O = Al(OH)3 ¯ + 3NaOH

Осы процесті анықтау үшін 1) Липсев бойынша:

СО2 + Н2О = Н2СО3

NaOH + H2CO3 = NaНCO3+Н2О

2NaAlO2 + H2CO3 = 2Al(OH)3 ¯ + Na2CO3

2) Позухиннің ұсынысы:

СО2 – газы ОН- концентрациясын төмендетеді. ОН/ + СО2 = НСО 3/

ОН/ + НСО 3/ = Н2О + СО 32- - ОН-ң активтілігі төмендетіледі.

3) Пономоревтің ұсынысы:

СО2 + Н2О = НСО 3/ + Н+ Н+ + ОН/ = Н2О

НСО 3/ = Н+ + СО 3/ Сілтілік нейтралдау жүреді, бұл мынаны көрсетеді.

2AlO2 + (n+1)H2O = Al2O3·nH2O + OH/ [(mAl2O3·nH2O)·nAlO2] + Na+ - H+

AlO -2 адсорб = AlO -2 ерітіндіде.

Карбонизациялау соңында Al2O3 = 3-4 г/л dk<1. Пономоревтің айтуы бойынша каллоидтың бөлшектерінің концентрациясы өте. Смирновтыңаз айтуы бойынша процестің соңында алюмокарбонат пайда болады.

Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O

Ерітіндіде орналасқан dk<1. глиноземның бөлінуі сілтіні қосу арқылы

Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O + NaOH = Al(OH)3 + Na2CO3.

Əртүрлі факторлардың əсері.

1. Температура мен араласу.

Температураның жоғары мен процестегі араласуды тездеті. СО2 ерітіндідегі

22

ОН/ ерітіндіден. 2. СО2-ң концентрациясы.

СО2-ң концентрациясы жоғары, процесті тездетеді. СО2-ң қолдану дəрежесі төмен. СО2-ң жоғарғы концентрациясы, өте ұсақ гидрат алынады.

3. Алынған гидратты тазалау.

Əдебиеттер: 1 нег. [170-200].

Бақылау сұрақтары:

1.ГАСН қай температурада бөлінеді?

2.Кремсізденуге əсер ететін факторлар.

3.Карбонизация процесі қанша сатыда жүреді?

4.Al(OH)3-ті қандай температурада қыздырып глинозем алады?

6 – дəріс. Суды тазалауға қажет алюминий сульфатын-коагулянт алу.

Ішетін ауыз су жəне төгінді суларды тазартуға алюминийдің сульфаты

Тазаланатын суға коагулянттар ерітіндісін қосқанда мицеллалар түрінде алюминийдің аквагидрокомплексі сатылы гидролитикалық полимеризация арқылы түзіледі. Мицеллалар молекула аралық Ван-дер-Вальс күші арқылы тармақталған тізбек механизмі бойынша бірдей агрегат түзіп, коагуляциялайды. Табиғи жəне өндірістен шыққан суларда коллоидты гумус жəне минералды жүзгін заттар түрінде теріс зарятты коспалар болады.

Коагулянттармен тазалау процесінде əртүрлі бөлшектер қатысында да өзара коагуляция жүреді. тазаланатын судағы саз балшықты жəне басқа минералды бөлшектер бетінде мицеллалар, күл, аквагидрокомплекстер тығыз

бөлшектер түзіліп тұндырғыш түбіне тұнады, сөйтіп су мөлдірленеді.

Қазақстан Республикасы мен ТМД елінде ішетін ауыз су жəне өндірістен

гидрооксиді сумен репульпирленіп реакторға беріледі. Реакторға есептелінген мөлшерде концентрлі күкіртқышқылы да беріледі. Онда мынадай химиялық реакция жүреді:

Al2O3 + 3H2SO4 + 15H2O = Al2(SO4)3·18H2O

23

сульфатын алу үшін: 0,42 т каолин, 0,32 т күкірт қышқылын, 0,2-0,3 т жəне 6- 6,2 квт·ч электроэнергияны жұмсайды. 700-8000-та қыздырылған каолинді

қолданғанда пісіру котелдарында орналастыру аяқталады жəне массаның

қиындығы. Осының барлығы бұл технологияны жаңа объектілерді құруға

24

сульфатизациялауды зертегеннің нəтижесінде екі стадиялық сульфатизация əдісін ойлап шығарды.

Алу əдісін келесі түрде қарастырады: пульпаны дайындағанда каолин араластыратыны бар банкаларда үлкен кесектермен беріледі. Пульпаны дайындағанда стехиометрия қажеттігінің20% күкірт қышқылын құрайды. Пульпа 200-2500-та грануляционды піседі жəне560-5800 “қайналған” пеште қабаты күйіп түседі. Күйдірілген гранулды күкірт қышқылы ерітіндісімен шаймалайды, ары қарай ол концентратталған қышқылмен араластырылады жəне қарсы шыққан гранулалармен шаймалайды. Ерітінді қозғалуына қарай шаймалануымен қатады жəне аппаратта концентрациялық алюминий сульфат ерітіндісі бөлінеді, ол кристализацияланғаннан кейін дайын өнім болады. Соңында 50% су құрағандықтан экономика жағынан тасымалдау тиімсіз, сондықтан концентратталған алюминий сульфаты ерітіндісін пеште қайнатып сусыздандыру инертті жылу тасымалдағыштарда150-3000 температурада іске асады. Алюминий сульфаты сусызданады“қайнап жатқан” қабаттан газды ағынмен шығарылады. Каолиннен Al2O3 алу 90-93% құрады, даяр өнімнің проценттен салмағы: Al2O3 – 29,03; SO3 – 68,6; Fe2O5 – 0,74; H2O – 1,2.

Бұл əдістің жақсы жағы мынада.

1)шикізатты дайындау сатысы қысқа.

2)Күкірт қышқылымен пісіргенде шыдамды гранула алынады.

3)Суалту болғандықтан, грануляциялау техникалық схемадан арнайы суалту операциясын шығарып тастайды.

4)Алюминий сульфатын сусыз түрде алғанда оның транспортабелді жəне эксплуатациялық қасиетін жақсартады.

химизмін мына реакциямен суммарлы көрсетуге болады: H2[Al6(SO4)4(OH)12] + 4CO ® 3Al2O3 + 7H2O ­ + HSO2 ­ + 4CO2

25

Қайта күйдірген кезде активті алюминий окисінің құрамы33%-ке өседі, ал сусыз алюминий сульфатына сутекті алунитке кристалданып, қайтып оралу реакциясы:

шарушылықтарда қолданылады. Оның маңызы өте зор.

Əдебиеттер: 2 нег. [200-250].

Бақылау сұрақтары:

1.Коагулянттар ретінде алюминийдің қандай қосылыстары қолданылады?

2.Al2(SO4)3-ті коалиннен қалай алады?

3.Каолинді сульфатизациялаудың артықшылығы қандай?

4.Суды коагулянттар арқылы тазалау.

7- дəріс. Керамикалық материалдардың негізгі түрлері мен қасиеттері

Керамика сөзі грекше «керамос» сөзінен шыққан, бұл балшық, балшықтан жасалған бұйымдары деген сөз. Қазіргі түсінуіде – бұл минералдық шикізатты жоғары температурада илеу, кептіру жəне біріктіру арқылы технологиялық қайта өңдеу процесінде тасқа ұқсастық қасиеттерге ие болатын материалдар мен бұйымдар. Керамиканың бағалы физика-техникалық қасиеттері тастың үлкен тығыздығына байланысты; тастағы шыны тəріздес фаза кальций, магний жəне басқа қосылыстардың ірі беріктігі жоғары силикаттық, алюмосиликаттық, алюминаттық кристалдарды бір тұтас монолитке жабыстырады. Жоғары беріктілігі, недəуір ұзақ тұрақтылығы, сəнділігі, сондай-ақ табиғатта шикізатының кең таралуы арқасында құрылыста керамикалық материалдар мен бұйымдар көп қолданылады. Мысалы, Мəскеу Кремльнің қабырғылары500 жыл бұрын кірпішпен қаланған.

Əдетте керамиканы химиялық жəне фазалық құрамына байланысыз бөледі:

·тығыздығы бойынша – тығыз пісіп біріккен жəне бірікпеген куысты керамикаға. Куысты керамикалық бұйымдар су салмағынан5% жоғары суды сіңіреді. Орташа қуысты бұйымдардың су сіңіруі салмағы бойынша8-20% немесе көлемі бойынша15-35% құрайды. Тығыз бұйымдар 5% төмен су сіңіргіштікпен сипатталады. Көбінесе бұл салмағы бойынша2-4% немесе көлемі бойынша 4-8% құрайды;

·құрылымы бойынша – бұдыр дəнді жəне жұқа дəнді керамикаға;

·қолдану аймақтарына байланысты: құрылыстық, шаруашылықтұрмыстық, техникалық жəне отқа төзімді керамикаға.

Құрылыстық керамиканың өзі бөледі:

а) қабырғалық материалдарға (сазды қəдімгі кірпіш, қуысты денелі жəне жеңіл кірпіш, қуысты денелі керамикалық тастар);

б) үйдің төбесін жабатын материалдарға жəне итарқалап жабу үшін материалдарға (черепица-жабынқыш, керамикалық қуысты денелі бұйымдар);

в) сырты жəне ішкі қабырғаларды қалау үшін материалдарға(беттік кірпіш жəне тас, касбетік керамикалық тақташалар жəне кішігабаритты тақташалар);

26

е) жеңіл бетондар үшін толтырғыштарға (керамзит, аглопорит). Құрылыстық керамикаға бұдыр дəнді бұйымдардың(кірпіш, жабынқыш,

канализациялық жəне дренажды құбырлары) жəне жұқа дəнді(глазурлаған плиткалар, еден үшін тақташалар, сантехника) бұйымдардың өндірістері кіреді. Шаруашылық-тұрмыстық керамикаға əртүрлі фарфор, фаянс, майолик, жұқа керамикалық, гончарлы жəне басқа бұйымдары жатады. Техникалық керамика құрамы, қасиеттері жəне пайдалану аймақтары бойынша ең алуан. Бұлар – оптикалы мөлдір керамика, қатты керамикалық электроплиталар, өткізгішті жəне жоғары өткізгішті керамика, биокерамика, ферромагниттық керамика.

Отқа төзімді керамика– жылулық агрегаттарында жоғары температуралық жағдайда пайдалануға арналған керамикалық бұйымдар.

Керамикалық материалдар – арнайы қоспаларды бір немесе екі рет қүйдіру

27

1) жеңіл балқитындар, олар 13000С температурадан төмен балқийды. Бұл заттарға қызыл саздан жасалған керамика– құрылыстық кірпіш, черепица, дренажды жəне канализациялық құбырлары жатады;

28

2)баяу балқитындар, бұл заттар 15800С температураға дейін балқиды. Олар

–қышқылдарға төзімді, қалаушы материалдары, фаянс, фарфор жəне техникалық керамиканың кейбір түрлері;

3)отқа төзімді материалдар 1580-20000С шектер арасында балқиды. Бұлар – қышқылды отқа төзімді материалдар(динас, шамоттық, жоғары глиноземдік), форстериттік жəне техникалық керамиканың көпшілігі;

4)жоғары отқа төзімді материалдар, олардың балқу температурасы 20000С

Құрылыста канализациялық жəне дренажды суағарлар жасауда, мұржалар істеуде, сондай-ақ толтырғыштар ретінде жəне кейбір əдемілеу жұмыстарында керамикалық материалдары кең қолданылады. Олардың кейбір түрлерін қарастырайық.

Керамикалық құбырлары мықты жəне тығыз орталығымен, сыртқы жəне ішкі немесе тек ішкі жағынанглазурленген жай саздан жасалынады. Қоныр

түске бояу үшін глазур құрамына магний мен темір тотықтарын . қосады Керамикалық құбырлардың негізгі мақсаты - канализациялық суғарларды құру.

29

Құбырларды ішкі диаметрін150-ден 600 мм-ге дейін, қабырғасының қалындығын 18-ден 41 мм-ге дейін жəне ұзындығын 800-ден 1200 мм-ге дейін жасап шығарады (МЕСТ 286-64). Құбырдың бір шеттінде кең қоныш (раструб) болады, ал екінші – аяқ жағында ойма болады. Мұндай құбырларға фасондық

əдемі, безенген материалдар. Олар отқа төзімді ақ балшық пен құм қоспасынан жасалынады. Изразтердің бет жағына пресстелген жəне күйдірілгеннен кейін глазур жағады, бұдан кейін оны жоғары температурада екінші рет күйдіреді. Балқыған глазур изразтың бетінде сүт түстес жұқа шыныға ұқсас қабықша түзеді.

Изразтың сыртқы жалпақ жағынан айрықша ішкі жағына периметрі бойы тік бұрышты ойық бар, оны «қорапша» деп атайды. Қорапшаның ішінде тесіктер жасалынған, олар арқылы изразтерді бірің бірімен байланыстыратын сым өткізілген.

Керамзит – бұл жеңіл қуысты материал, оны жеңіл балқитын саздарды

дейін, R2O – 3,5-5. Сыртқы түрімен керамзит гравийға ұқсайды, бұл домалақ немесе дұрыс формасындағы өлшемдері 3-5 мм-ден 25-30 мм-ге дейін созылған тастар. Күйдіру процесінің арнайы режиміне байланысты шикізатта екі процес қатар жүреді: бір жағынан, балшық көпіршіктенеді, бұл материалға белгілі кеуектілігін береді; ал екінше жағынан, шикізатын сыртқы беті тез балқиды, оның нəтижесінде материал сыртқы əсерге өте тұрақты болады жəне тығыз қабырша түзіледі. Керамзит суда батпайды. Негізгі қолдану аймағы– темірбетонды жəне жеңіл бетон конструкцияларында толтырғыш зат ретінде қолданылады жəне де жылдам құрылыс технологияларында керамзитбетондық блоктарды өңдеу үшін пайдаланылады. Бөлмелер жылуды өткізбеу үшін бірінші қабаттың қос едендер арасына жəне қабат арасындағы қалқаларында керамзитты үйінді қабат түрінде төсеп қояды. МЕСТ 9759-65 бойынша 150-ден 800-ге дейін 12 маркасы шығарылады.

Химиялық тұрақты керамика– бұл сұйық немесе газ тəріздес əртүрлі химиялық заттардың ұзақ əсеріне қарсы тұратын керамика. Оны «қышқылдарға тұрақты» жəне «сілтілерге тұрақты» керамикаға бөледі. Қышқылдарға тұрақты заттар: күйдірілген балшық, фарфор, жартылай фарфор, муллит-корундты жəне корундтық материалдары. Сілтілерге өте тұрақты магнезиальды-силикаттық

30