Өндірілетін өнімнің номенклатурасы

    Балшық өзінің  құрамында дала шпаты (граниттер,сиениттер,гнейстер  және т.б.) бар кейбір магмалық  және метаморфтық тау жыныстарының механикалық бұзылуының (мүжілуі) және химиялық ыдырауының өнімі болып табылады.Дала шпатының жіктелуі нәтижесінде каолинит минералы Al2O3·2SiO2·2H2O түзіледі.

    Саздың түйірлік  құрамы өте алуан түрлі.Саздың  құрамында сол немесе басқа  өлшемді бөлшектердің бар болуы  олардың қасиеттеріне елеулі  әсер етеді.Әдетте саздың құрамында  көпшілік жағдайда каолиниттен  тұратын, өлшемі 0,005 мм кем бөлшектер  едәуір мөлшерде болады.Мұндай  бөлшектерді сазды деп атайды.Олар  сазға жоғары илемді қасиеттер  береді.Өлшемі 0,005-0,15 мм аса ірі бөлшектерді-шаң тәріздес ,ал өлшемі 0,15-5 мм бөлшектерді құмды деп атайды.Шаң тәріздес және құмды фракциялардың илемділік қасиеті болмайды.Алайда құмды белгілі шекте пайдалы қоспа деп  есептеуге болады,себебі ол саз массасында өзіндік қаңқа жасайды және сазды кептіргенде және күйдіргенде шөгуді азайтады.Саз бөлшектерінің құрамына байланысты ауыр сазды (60%-дан астам саз бөлшегі),сазды (30-60%),саздақтарды (суглинки)(10-30%) және құмдақтарды (супеси)(5-10%) ажыратады.

    Әктас — шөгінді тау жыныстары; негізінен, кальциттен СаСO3 тұрады. Барлық шөгінді тау жыныстарының 20%-ін құрайды. Әктастар жоғары температураның әсерінен қайтадан кристалданып, мәрмәрға айналады. Олар көбінесе теңіз түбінде түзіледі. Металлургияда, құрылыста, химия өнеркәсібінде пайдаланылады.

    Әктас – кальциттен, кейде арагониттен тұратын кең таралған шөгінді тау жынысы. Құрамында қоспа ретінде сазды минералдар, халцедон, кварц, глауконит, пирит, гипс, ангидрит, т.б. кездеседі. Әктастар негізінен саяз теңіздер мен қолтықтарда, кейде тұщы көлдерде қалыптасады. Жаратылысы жағынан әктастар органогенді, хемогенді (химиялық), кесекті және криптогенді болып түзіледі. Органогенді әктастар жәндіктер мен өсімдіктердің қалдықтарынан қалыптасады. Жәндік қалдықтарынан тұратынын зоогенді, ал өсімдіктен тұратынын фитогенді әктастар дейді. Хемогенді әктастар қалыңдығы тұрақты қабаттар, конкрециялар құрайды. Олардың түстері әр түрлі (ақ, күңгірт сұр, қара, т.б.) болып келеді. Химиялық әктастар саяз теңіздерде, көлдерде қалыптасады. Кесекті әктастар әр түрлі өлшемді карбонатты кесектер мен үгінділерден тұрады. Криптогенді әктастарға жаратылысы белгісіз, өзгергенәктастар жатады. Олар кристалл түйірлі болады. Әктас – негізгі құрылыс материалдарының бірі. Ол қара металлургияда флюс ретінде,  химия өнеркәсібінде (сода, карбид, минералдықтыңайтқыштар өндіру үшін), қант, шыны, цемент өндірістерінде қолданылады.

    Ғаныш - минерал — өз құрамына екі су молекуласын кіріктіретін кальций сульфаты;негізінен гипс минералынан тұратын тұнба (шөгінді) таужыныс;ғаныш – сульфаттар класының минералы. Химиялық формуласы CaSO4Һ2H2O. Моноклиндік сингонияда кристалданады.

    Ғаныштың жеке кристалдары қалақша, баған, призма пішінді, ал минерал агрегаттары ұсақ түйіршік (алебастр) немесе талшық (селенит) масса түрінде кездеседі. Гипс ақ, мөлдір кейде қоспаларына байланысты түрлі түсті, шыныша жылтыр; қаттылығы 1,5, меншікті салмағы 2,3 г/см3, балқу температурасы 32 – 410С. Құрғап келе жатқан тұзды көл мен теңіздерде шөгеді, басқа сульфаттармен бірге мұнай және күкірт кендерінде түзіледі, шөгінділер арасында ангидриттің гидратталуынан тұз кендерінің бұзылу-тозу қабаттарында суға ерімейтін үгінді түрінде шоғырланады. Гипс құрылыста, хирургияда, металлургияда, қағаз, бояу, цемент өнеркәсібінде, мүсін өнерінде, оптикада және ауыл шаруашылығында (тыңайтқыш) қолданылады. Гипстің ірі кен орындары Оңтүстік Қазақстан,  Шығыс Қазақстан,  Жамбыл және Алматы (Үлкен Бұғыты, Кіші Бұғыты) облыстарында бар.

    Кристалдық сырт бейнесі көбінесе таблетка формалас жұқа келеді, кейде призма түрінде болады. Гипстің «қарлығаш құйрық» деген қоспақтары жиі кездеседі. Гипстің жеке кристалы мен қоспағы . Агрегаттары қуыстар ішінде топталып өскен друзалар құрайды. Сонымен қатар оныц майда кристалды тыгыз түрлері болады (алебастр). Тастың жарықтарында шаншылып салаланып өскен талшық ты гипстер де болады.

 

3.2 Құмды  портландцементтің шикізат құрамын есептеу

1.Қанығу еселігінің және модульдердің мәндері төмендегі формулалар бойынша анықталады:

   

КН=(СаОжалпы-СаОбос)-(1.65Al2O3+0.35Fe2O3+0.7SO3)/2.8(SiOжалпы-SiOбос )

 

мұндағы, Fe2O3 , Al2O3, СаО, Si2O – портландцемент клинкерінің құрамындағы тотықтардың мөлшері, ;  СаО-62...67%;  SiO-20...24%; Al2O3 -4...7%; Fe2O3-2...5%; МgO, SO3-1.5…4%; ҚЕ-0.85…0.95 [8].

 

 

ҚЕ=   =0.88

 

 

;

 

мұндағы, n-1.7…3.5;

 

n 2.73;

р= ;

мұндағы, p-1.0…2.5;

р= =1.82

m= ;

 

мұндағы, m-1.7…2.4;

m= = 5.8

2. Клинкердің минералдық  құрамын анықтау:

%C3S=3.8SiO2(3KH-2); %C2S=8.6SiO2(1-KH)

 

мұндағы, SiO2 – клинкердегі байланыстағы кремнезем мөлшері, %

                

%C3S=3.8*23.08(3*0.88-2)=87.71*0.64=56.13%

%C2S=8.6*23.08(1-0.88)=198.5*0.12=23.81%

 

3. Балқығыш минералдардың мөлшерін глиноземдік модульдің (Р) мәніне байланысты есептеу:

 

Р0.64 болғанда, %C4AF=3.04Fe2O3;     %C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)

P0.64 болғанда, %C2AF=4.77 Al2O3;    %C3A=1.7(Fe2O3-1.57 Al2O3)

 

мұндағы, Al2O3 және Fe2O3 –алюминий және темір тотықтарының мөлшері, %;

 

Р0.64 болғанда, %C4AF=3.04*2.99=9.08%; %C3A=2.65-(5.45-0.64*2.99)=9.4

P0.64 болғанда, %C2AF=4.77*5.45=25.9%; %C3A=1.7(2.99-1.57*5.45)=9.3

 

4. Келесі теңдеу:

С0=;    А0=;    S0=;       F0=

 

С0= =44.02

А0= =3.49

S0= =14.85

F0= =1.93

 

С0, А0,  S0, F0 – мәндерін ықшамдалған КН формуласына қоямыз:

КН= ;

КН= =0.90

5. І-ші және ІІ-ші компоненттердің арасындағы өзара қатынасты анықтау:

 

х=2.8 S2КН+1.65 A2+0.35 F2-С2/С1-2.8 S1КН-1.65A1-0.35 F1

 

х= =

 

6. Екі компонентті шикізат қоспасын есептеу

Берілген материалдардың химиялық төмендегі кестеде берілген:

№ 4.1 кестесі

Компонент	SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО	MgO	SO3	П.П.П	барлығы	n	p
Әк тасы	7.84	1.66	1.05	49.99	0.9	-	40.03	100.59	2.86	1.58
Саз	64.37	16.46	8.15	1.89	0.89	0.79	7.17	99.72	2.62	2.02

 

 

Әк тасы	7.8	1.65	1.04	48.80	1.91	-	39.8	100	-	-
Саз	64.55	16.51	8.17	1.9	0.89	0.79	7.19	100	-	-

 

        100%-ке  санағанда коэффициент К мәні  төмендегідей болады:

       

К1=100/100.59=0.9941;    К2=100/99.72=1.0028;

 

7. КН=0.88 деп қарастырып, шикізаттың екі компоненттерінің өзара қатынасын анықтаймыз:

 

х=2.8 S2КН+1.65 Al2+0.35 Fe2-С2/С1-2.8 S1КН-1.65Al1-0.35 Fe1

мұндағы, S1, S2, A1, A2, F1, F2, C1, C2 –мәндерін кестеден аламыз,ал КН мәні есептің шарты бойынша берілген, КН=0.83

 

х= =

Сонымен, балшықтың 1 массалық бөлігіне әк шөгіндісінің 6.123 массалық бөлігі келеді.

х-1=7.066

х=7.066+1=8.066

8.066 - 100%

1 - х %

х=100/8.066=12.4%

100-12.4=87.6%

     Сонда шикізат қоспасы 87.6% әк шөгіндісінен және 12.4 % балшықтан тұрады [8].

 

8. Қоспа мен клинкердің химиялық құрамын анықтау:

SiO2= =6.83;            SiO2= =8

Al2O3= =1.45;            Al2O3= =2.05

 

9. Әр тотықтың мөлшерін анықтағаннан кейін шикізат қоспасының құрамын анықтаймыз:

SiO2 = SiO2+ SiO2=6.83+8=14.83

Al2O3= Al2O3+ Al2O3=1.45+2.05=3.5

 

10. Клинкердің құрамын анықтау үшін әр тотықтың санын коэффициент (К) көбейтеміз:

К= =1.55642

 

SiO2=14.83*1.55642=23.08

Al2O3=3.5*1.55642=5.44

Fe2O3=1.92*1.55642=2.98

СаО=42.99*1.55642=66.91

MgO=0.91*1.55642=1.42

SO3=0.1*1.55642=0.16

П.П.П=35.75*1.55642=55.64

   

Шикізат қоспаларының арасындағы қатынастарды есептейміз:

 

a1=C1-2.8*S1*КН-1.65*A1-0.35*F1

a1=81.12-2.8*12.83*0.87-1.65*2.85-0.35*1.61=44.607

b1=C2-2.8*S2*КН-1.65*A2-0.35*F2

b1=2.12-2.8*60.34*0.87-1.65*17.85-0.35*8.73= - 177.36

c1=q*(2.8*S3*КН+1.65*A3+0.35*F3-C3)

c1=2.88*(2.8*40.82*0.87+1.65*20.64+0.35*24.11-6.84=389.001

a2=1; b1=1; c2=100-q; c2=100-2.88=97.12

 

Екі белгісіз теңдеуді табамыз:

 

x=b2*c1-b1*c1/a1*b2-a2*b1

x=1*389.001-(-177.36)*97.12/44.607*1-1*(-177.36)=79.36

y=a1*c1-a2*c1/a1*b1-a2*b1

y=44.607*97.12-1*389.001/44.607-1*(-177.36)=17.76

x+y+q=100

79.36+17.76+2.88=100

 

        №4.2 кестесі

компонент	SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО	MgO	SO3	П.П.П	барлығы
Әк тасы -85.9 масса	6.83	1.45	0.91	42.75	0.8	-	34.86	87.6
Саз-14.1	8	2.05	1.01	0.24	0.11	0.1	0.89	12.4
Шикізат қоспа.құрам	14.83	3.5	1.92	42.99	0.91	0.1	35.75	100
Клинкер құрамы, %	23.08	5.45	2.99	66.91	1.42	0.15	-	100

 

11. Клинкердің минералдық құрамын В. А. Кинд формулалары бойынша анықтаймыз:

 

C3S=3.8 SiO2(3КН-2)=3.8*23.08(3*0.88-2) =56.13%

C2S=8.6 SiO2(1-КН)=8.6*23.08(1-0.88) =23.81%         

C4AF=3.04 Fe2O3=3.04*2.99=9.08%

C3S=2.65(Al2O3-0.64 Fe2O3)=2.65(5.45-0.64*2.99)=9.4% [8]

4. Техналогиялық  бөлім

4.1. Цемент өндіру тәсілдері

Портландцементті өндіру мына төменде алынған негізгі операциялардан тұрады:

 

  

 

 

 

 

 

 

Шикізаттар араласын құрғақ немесе сулы тәсілмен дайындайды. Сған сәйкес портландцемент өндіру тәсілі – құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді. Бізді және басқа республикаларда көбіне сулы тәсілді қолданады.

Сулы өндіріс тәсілә бойынша  шикізаттардың майдалануы мен араласуы, олардың құрамының орташалануы және корректірленуі белгілі бір су мөлшерін қосу арқылы жасалады. Ал, құрғақ тәсіл қолданғанда көрсетілген операциялардың барлығы шикзаттың құрғақ қалпында жасалынады. Шикізаттар араласын дайындау тәсілдері олардың /саздың, әк тастың, бордың және т.б./ физикалық қалпына, ылғалдығына, біркелкілігіне байланысты. Мысалы, егер табиғи заттардың / шикінің/ылғалдығы және мықтылығы тіпті жоғары болса, ондаәрине олардың құрғақ тәсілі бойынша ұнтақтап және араластырып, құрамы бәркелкі шикізаттар араласын дайындау қиынға түседі.

Жеке бір жағдайда шикізаттар аралас тәсілдерменде дайындалады. Бұл вариант бойынша шикізат алдымен сулы тәсіл өндіріс бойынша дайындалады. Оған кейін шикізаттар шыламын мүмкіндігінше арнаулы құрал көмегімен сүзіп, судан ажыратады. Сөйтіп жартылай құрғақ күйінде күйдіру пеншіне береді. Айтылған тісңлдердің әр қайсысының өзіне тән артықшылығы және кемшілігіде бар.

Сулы өндіріс тәсілі. Әдетте мықтылау карбанат тасы мен ылғалдылығы 5 пайыздан жоғары жұмсақтау саз қолдануға бағыталған. Себебі минералдық жыныстардан құрамы біркелкі ұнтақталған шикізатты осы сулы тәсіл бойынша дайындау жеңілге және арзанға түседі. Бұл тәсіл бойынша негізгі шикі материалдардың физикалық-механикалық қасиеттеріне және т.б. факторларға байланысты портландцементті түрлі техналогиялық схемамен алуға болады.

Жұмсақ жыныстарды (бор, саз)қопарыстырушы деп аталатын арнаулы аппаратта (д-12м; Н-3м) көп су қосып араластырып қаймақ түсті лай алады (шлам). Ауыр құмы бөлініп аппараттың түбіне шөгеді. Сазды жақсы ұнтақтау үшін құмнан бөліп байытылған сұйық саз ротарлық диірменге немесе айналмалы домалақ диірменге беріп таратады.