Портландцемент. Шикізат материалдары 1 страница
АЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ М.Әуезов атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ Таймасов Б.Т., Әлжанова А.Ж. Тұтастырғыш заттардың химиялық технологиясы 5В075300 – Баяу балқитын бейметалл және силикатты материалдардың химиялық технологиясы мамандығы студенттеріне арналған оқулық ШЫМКЕНТ -2013 ӘОЖ 666.9 (075.8) КБЖ 35.41 Я 73 Т 14 Оқулық М.Әуезов атындағы ОҚМУ оқу-әдістемелік кеңесінің ұсынысы бойынша басылымға берілген, хаттама № 3 «19» 04. 2013ж., М.Әуезов атындағы ОҚМУ жанындағы химия-технологиялық мамандықтар бойынша оқу-әдістемелік секция баспаға ұсынған (хаттама №3 «23» 04.2013ж.). Рецензенттер: Сулейменов Ж.Т. - ҰҒА академигі, техника ғылымдарының докторы, профессор, М.Әуезов атындағы ОҚМУ кафедра менгерушісі Бажиров Н.С.- техника ғылымдарының докторы, профессор, «Химиялық технологиялар және техника» ҒӨБ директоры Сарсенбаев Б.К.- техника ғылымдарының докторы, профессор, «Құрылыс материалдар, құрылыс және сәулет» ҒЗИ директоры Т 14 Таймасов Б.Т., Әлжанова А.Ж. Тұтастырғыш заттардың химиялық технологиясы. Оқулық/. – Шымкент: М.Әуезов атындағы ОҚМУ, 2013. – 382 б. ISBN 978-601-279-059-7 Оқулық 5В075300 – Баяу балқитын бейметалл және силикатты материалдардың химиялық технологиясы мамандығы студенттеріне арналған. Оқулық 5В075300 – Баяу балқитын бейметалл және силикатты материалдардың химиялық технологиясы мамандығының ТОБ талаптарына және оқу жұмыс жоспарына сай құрастырылған. Бұл оқулықтағы мәліметтер бойынша лекциялық сабақтарды өткізуге, технологиялық есептерді шығаруға, технологиялық схеманың негізін және тұтастырғыш материалдарды өндіру тәсілін үйренуге болады. Оқулықта пәннің негізгі бөлімдері: тұтастырғыш заттардың жіктелуі, шикізат материалдары, клинкердің құрамы, өндіру процесі, технологиялық процестерді жүргізу жолдары, цементтің қасиеттері, гидратацияланып қатаюы, төзімділігі көрсетілген. ӘОЖ 666.9 (075.8) КБЖ 35.41 Я 73 ISBN 978-601-279-059-7 © Таймасов Б.Т., Әлжанова А.Ж., 2013 М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік Университеті
|
|
|
КІРІСПЕ
|
|
|
«Тұтастырғыш материалдардың химиялық технологиясы» пәні цемент өндірісінің технологиялық процестерін оқытуды қамтиды.
«Технология» сөзі грек тілінен аударғанда «кәсіптер туралы ілім» дегенді білдіреді. Заманауи түсінікте, технология – бұл нәтижесінде көзделген сапалы өзгерістерге қол жеткізу және дайын өнім алу үшін, шикізатты алу және өңдеу тәсілдері мен әдістерінің жиынтығы. Өндіріс технологиясын әзірлегенде шикізат, отын, еңбек және энергия ресурстарының барынша аз шығынымен жоғары сапалы өнім алуға ұмтылады. Басқа жағынан, «технология» сөзі технологиялық процестерді әзірлейтін және жетілдіретін ғылым деген ұғымды білдіреді. Ғылым ретінде технологияның міндеті – ең тиімді және үнемді технологиялық процестерді қолдану үшін физикалық, химиялық және өзге де заңдылықтарды анықтау.
Технология механикалық және химиялық болып бөлінеді. Механикалық технология, бастапқы материалдардың тек қана сыртқы түрі мен пішіні өзгеретін, шикізатты өңдеудің процестері мен әдістерін қамтиды (шикізатты ұсақтау және ұнтақтау, бұйымдарды қалыптау және т.с.с.), химиялық – бастапқы заттардың құрамын өзгерту процестері (әкті, гипсті, клинкерді күйдіру).
|
|
|
Жұмыстарды ұйымдастыру әдісі бойынша технологиялық процестер мерзімді және үзіліссіз болып жіктеледі. Мерзімді процесте өңдеудің барлық сатысы бір аппаратта, бірақ әр түрлі уақытта өтеді. Үзіліссіз процесте барлық кезеңдер бір мезгілде, бірақ бір аппараттың әр түрлі бөліктерінде немесе әр түрлі аппараттарда орындалады.
Үзіліссіз процестердің негізгі артықшылықтары – жұмыста үзілістердің болмауы, машиналардың тоқтап тұруларының азаюы, жекелеген операцияларды механикаландыру және режимді автоматты реттеу мүмкіндігі, машиналардың, өндіріс алаңдарының, күрделі шығындардың мөлшерлерінің азаюы, отынды үнемдеу. Процестердің үздіксіздігі аппараттардың өнімділігін арттыруға, қызмет көрсетуші жұмысшылар санын азайтуға, еңбек жағдайларын жақсартуға және өнім сапасын арттыруға мүмкіндік береді. Сондықтан өндірістерде үзіліссіз технологиялық процестер кеңірек қолданылады. Алайда, мерзімді істейтін аппараттардың да – гипс қайнататын қазандықтар, автоклавтар, булау камералары және т.б. қолданылуы шектелмейді.
|
|
|
Шикізатты өңдеу тәсілі бойынша бойынша технологиялық процестер айналмалы (тұйық) және ашық буынды болуы мүмкін. Соңғысында шикізат тиісті аппаратта бір циклда өңделеді. Айналмалы процесте барлық шикізатты өңдеудің тапсырылған дәрежесіне қол жеткізу үшін бір цикл жеткіліксіз, сондықтан оның бір бөлігі қосымша өңдеу үшін процеске кері қайтарылады.
Ағындардың бағытына қарай технологиялық процестер тіке ағынды, қарсы ағынды және қиылыспалы ағынды болып бөлінеді. Өзара әрекеттесетін материалдар немесе жылу ағындары бір бағытта жылжитын процестер тіке ағынды деп аталады. Қарсы ағынды процестерде материалдар немесе жылу ағындары бір-біріне қарсы қозғалады. Қарсы ағынды процестер жиі қолданылады, өйткені бұл процесте заттардың өзара әрекеттесуі және толығырақ жылу айналымы үшін жақсы жағдайлар жасалады, сондай-ақ құрал-жабдықтың өлшемдерін кішірейтуге септігін тигізеді.
Техника дамыған сайын, техникалық прогрестің жеделдеуін қамтамасыз ете отырып, технология тұрақты өзгереді және жаңарады. Технологиялық процесті ұйымдастырудың негізгі және ең озық қағидасы – шығарылатын өнімнің номенклатурасын тез өзгертуге мүмкіндік беретін, үздіксіз ағынды болатын оңтайлы технологияларды қолдану. Үздіксіз ағынды технологиялар құрал-жабдықтардың толық пайдаланылуын, кешенді механикаландыру мен автоматтандыруды қолдануды, технологиялық процестердің үздіксіздігін және олардың қатал режимде болуын қамтамасыз етеді. Заманауи технологияны дамытудың маңызды бағыттары – машиналар мен құрал-жабдықты барынша тиімді пайдалануды қамтамасыз ететін, мерзімді технологиялық процестерден үзіліссізге өту; өндіріс қалдықтары мөлшерін барынша төмендетуге және қоршаған ортаны қорғау шараларын іске асыруға мүмкіндік беретін, шикізатты, материалдар мен отынды толық пайдалану үшін тұйық (қалдықсыз) технологияны енгізу; бір мезгілде дайын өнімнің сапасын жоғарылата отырып, барлық технологиялық бөліктердің қарқындылығын көздейтін, өндірісті кең ауқымды химизациялау.
Құрғақ өндірістік тәсілде заманауи цемент зауыттары үзіліссіз цикл бойынша жұмыс істейді, ғылым мен техниканың соңғы жетістіктері негізінде құрылған, өндірістің технологиялық процесі толығымен автоматтандырылған, кеніштерден шикізат алу сатысынан бастап, цементті вагон-хопперлерге арту және өнімді қаптарға қаптауға дейін, құрал-жабдықтың жұмысын басқару орталықтандырылған басқару жүйесінде іске асырылады.
І т а р а у
Тұтастырғыш заттардың жалпы сипаттамасы
1.1 Цемент өндірісінің қысқаша тарихы
Ең алғаш адамзат тұтастырғыш материал ретінде күйдірілмеген сазды пайдаланған. Алайда уақыт өте келе оның әлсіз тұтастырғыш қасиеті мен ылғал ортадағы тұрақсыздығы құрылысшылар сұранысын қанағаттандыра алмады. Жасанды тұтастырғыштар (гипсті және әкті) алудың алғашқы әдістері осыдан б.э.д. 2500... 3000 жыл бұрын белгілі болды. Ол гипс тасымен әк тасты күйдіріп, күйдірілген өнімді ұсақтауға негізделген.
Уақыт өте келе әктің құрамына ұсақталып күйдірілген саз, майдаланған кірпіш, «пуццолан» деген атпен белгілі жанартау жыныстарын қосу арқылы әк суы ерітіндісінің суға тұрақтылығын жоғарылатты. Жанартау жыныстарының олай аталу себебі, олардың ежелгі грек жері Поццуоли қаласының жанында орналасуымен байланысты.
Ежелгі Ресейде тұтастырғыш материалдардың өндірісі – Киев, Новгород, Ростов, Владимир, Москва қалаларының құрылысымен тікелей байланысты. Бұл материалдарды қорғандар, мұнара, шіркеу құрылысында пайдаланған. Әктен соғылған ежелгі ғимараттардың бірі – Киевтегі Дисятинная шіркеуі (1190жыл). Әктен сонымен қатар 1485-1495ж.ж. Мәскеу Кремлінің қорғандары соғылған. 1584 жылы Мәскеудегі «Каменный приказ» шаруашылығы құрылыс тасы және кірпіш шығарумен қатар, әк өндірісімен де айналысты. Бірнеше мыңдаған жылдар бойы гипс және әк негізгі бірден бір тұтастырғыш материалдар ретінде шығарылып отырды. Алайда, олардың төмен беріктігі және суға тұрақсыздығы, оларды ары қарай дамытуды қажет етті. XVII – XVIII ғ. суда жүзу пайда болғаннан кейін, жаңа суға тұрақты тұтастырғыштар шығару керек болды. 1756 ж. ағылшын Д. Смитон әкті саз қоспасымен күйдіру арқылы «Гидравликалық әк» деп аталған суға төзімді тұтастырғыш алды. 1796 жылы ағылшын Д. Паркермен суда ғана емес, ауада да қатаятын «романцемент» атты тұтастырғыш материалды патенттеді. Оны 26 %-тен көп сазды компоненті бар мергельден дайындады. Гипс пен ауалық әкпен салыстырғанда бұл құрылыс материалы өте суда тұрақтылық қасиетімен ерекшеленді. Сол үшін олар құрылысқа тез еніп, XIX ғ. екінші жартысына дейін гидротехникалық құрылыстар үшін негізгі тұтастырғыш болып келді.
1812 жылғы Отан соғысынан кейін Москвада күрделі құрылыс жұмыстары жүре бастады. Жауынгер жұмыскерлер бригадасының басшысы, Кремль құрылысына қатысқан Егор Челиев, жиналған тәжірибені анықтап, гидравликалық тұтастырғыштардың өндірісінің әдістерін баяндаған. 1825 жылы оның «Полное наставление как изготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как – то: каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов, погребов и штукатурке каменных и деревянных строений» деген атпен кітабы шықты.
Англияда осы бағытта Джозеф Аспдин жұмыс істеді. Ол «Жасанды тас шығарудың жаңашыл әдісіне» патент алды. Портленд қаласының маңында өндірілетін портланд тасымен ұқсас болғаннан кейін, тұтастырғыш «Портландцемент» деп аталып кетті. Алайда, ол қазіргі кездің өзінде портландцемент деп аталып жүр. Д. Аспдиннің алғаш алған тұтастырғышы негізінде портландцемент емес. Ол күйдіру температурасы жоғары романцемент болып есептелінеді. Е.Челиевпен сипатталған гидравликалық тұтастырғыш, қасиеті жағынан портландцементке жақын және сапасы бойынша одан асып түсті.
XIX ғасырдың екінші жартысынан бастап портландцемент құрылыс практикасына толығымен енді. Ресейде оны жетілдіру үшін А.Р. Шуляченко көп еңбек сіңірді, содан болар оны барлық ресейліктер цемент өндірісінің «атасы» деп атады. 1856 жылы Петроковский губерниясының Гродзец қаласында портландцемент шығаратын алғашқы Ресей зауыты іске қосылды. Ол зауыт жылына 4000 т шамасында цемент өндіретін.
Содан кейін Ригада (1866ж.), Щуровта (1870ж.), Пунане – Кундада (1871ж.), Подольскіде (1874ж.), Новороссийскіде (1882ж.), Амвросиевкада (1896ж.), Вольскте (1897ж.) зауыттар соғыла бастады. Ресейде бірінші дүниежүзілік соғыстың басына қарай өнімділігі 1,6 млн.т цемент шығаратын 60 зауыт жұмыс істеді. Бұл уақытта әк және гипс өндірісі де дамыды.
1880 жылы неміс ғалымы Михаэлиспен шикізатты автоклавта өңдеу арқылы силикатты кірпіш шығару ұсынылды. Ежелгі құрылыс материалы - әк жаңа құрылысқа ие болды. XIX ғ. аяғында Ресей ең алғашқы мемлекет ретінде силикатты кірпішті шығара бастады.
Портландцемент өндірісін жандандырумен қатар жаңа гидравликалық тұтастырғыштар өндірудің жаңа түрлері қарастырыла бастады. Жер асты және гидротехникалық құрылыстар салу үшін бұйымның суда тұрақтылығын жоғарылататын қоспамен портландцемент қоспасы болып табылатын пуццоланды портландцемент қолданылады. Металлургия өндірісінің дамуына байланысты доменді шлактарды қолданып, шлакопортландцемент шығару және шлакты тұтастырғыштар шығаруға мүмкіндік туды.
1908 жылы француз ғалымы Бидо мен америка ғалымы Шпекманның зерттеуі нәтижесінде беріктігінің тез өсуімен ерекшеленетін глиноземді цемент тұтастырғышы алынды.
Тұтастырғыш заттар туралы ғылыми – техникалық мақалалар өткен жүз жылдықтың 50 – 60 жылдарынан бастап "Жол қатынастары министрлігінің" журналдарында жарық көре бастады. 1872 жылдан бастап «Зодчий» журналы шықты. Цемент туралы материалдар осы журналдың «Листок» атты қосымшасына басылды. 1881 жылдан бастап бұл қосымша «Құрылысшы апталығы», ал 1901 жылдан бастап өз алдына «Цемент, оның өндірілуі мен қолданылуы» деген атпен аталатын болды. 1903 жылы бул қосымша тағы да өзгеріп, «Цемент» деген атпен шығатын болды.
Ресейде 1913 жылдары 60-қа жуық кішігірім жартылай механикаландырылған зауыттар жұмыс істеді, олардың жылына берген өнімі 1,8 млн. тонна цемент болды. 1940 жылы Кеңес Одағында өнім 5,7 млн. тоннаға жетті. Ұлы Отан соғысы жылдары көп цемент зауыттары қирады. Одан кейінгі кездерде цементке сұраныс күшейе түсті. Қысқа мерзім ішінде қираған зауыттар қалпына келтіріліп, жаңа зауыттар салына бастады. 1950 жылы 10 млн. тоннадан көп цемент өндірілді. Жаңа зауыттар өнімділігі жоғары құрал-жабдықтармен жабдықталды. 150 метрлік өте қуатты айналмалы пеш және өнімділігі 30 тонна ұнтақтағыш агрегаттар пайдалануға берілді. Өндірісті автоматтандыру жүйесі іске қосыла бастады. 1962 жылы бұрынғы КСРО цемент өндіру жөнінен АҚШ-ты артқа қалдыра отырып, 1-орынға шықты. 1971 жылы 100,2 млн.тонна цемент өндірілді.
Цемент ілімі жөніндегі ірі ғалымдар – А.А. Байков, П.А. Ребиндер, В.А. Кинд, В.Н. Юнг, В.Ф. Журавлев, П.П. Будников, Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, С.Д. Окороков, В.В. Тимашев, И.В. Кравченко, А.А. Пашенко, Т.В. Кузнецова, Б.И. Нудельман, Т.А. Атакузиев еңбектерінің арқасында тұтастырғыш материалдардың қатаюы мен клинкер түзілуі кезінде болатын процестер туралы білім кеңейтіліп, тиімділігі жоғары цемент өндірудің жаңа әдістері дамытылды, цементтердің жаңа түрлері және технологиялары дайындалды.
Қазақстан Республикасының тұтастырғыш заттарының және құрылыс бұйымдарының өндірісінің дамуына қазақстандық ғалымдар көп үлес қосты: ҚазСОР академиясының корреспондент мүшесі У.А. Аяпов, профессорлар Қ.Қ. Қуатбаев, Б.П. Пәрімбетов, И.Г. Лугинина, К.К. Карибаев, В.К. Классен, С.В. Терехович, В.Д. Барбанягрэ және т.б.
Ол кезеңде бір цемент зауытының орташа жылдық қуаты 1,5 млн. т болатын. 1990 жылы бұрынғы КСРО-да 140 млн. тоннадан астам цемент өндірілді.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 297; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!