Mühazirə Silikatlar. Silikat sənayesinin xammalları, təsnifatı, məhsulları, tətbiq sahələri

MÜHAZIRƏ 1. Silikatlar. Silikat sənayesinin xammalları, təsnifatı, məhsulları, tətbiq sahələri.

Silikatların, yarımsilikatların və alümosilikatların qarışığından və ya əritisindən ibarət olan material və ya məmulatlar silikatlar, onları istehsal edən sənaye sahəsi isə silikat sənayesi adlanır. Silikat sənayesinin əsas məhsulları olan şüşənin, keramikanın, büzüşdürücü materiallarının müxtəlif prinsipial fərqlərinə baxmayaraq onların alınması eyni tipli xammalların istifadəsinə əsaslanır.

XAMMALLARIN TƏSNİFATI

Silikat sənayesində mənşəyinə, kimyəvi və mineraloji tərkibinə, həmçinin istehsal həcminə görə fərqlənən xeyli sayda müxtəlif xammallar istifadə olunur. Mənşəyinə görə xammal üç növə-təbii, texnogen ,sintetik (xüsusi sintez olunmuş maddələr- texniki keramika və şüşə istehsalında istifadə olunan olunan).

1.TƏBİİ XAMMALLAR

Ən çox təbii xammallardan istifadə olunur ki, bu da kimyəvi-mineroloji tərkibinə görə 5 qrupa ayrılır: 1)Silisium-gilli;2)Alümosilikatlı;3)gil-torpaqlı;4)Karbonatlı; 5)Sulfatlı. Bütün xammal növləri silikat texnologiyasının hər 3 qolunda istifadə edilir. Lakin onların hər biri xammala öz tələbatını qoyur.

SİLİSİUM GİLLİ XAMMALLAR.

Kvars qumu- şüşə şıxtasının, əhəngli –silisium gilli büzüşdürücülər, keramika və sementin istehsalında istifadə edilir. O, tərkibindəki SiO₂-in miqdarının yüksək, qarışıqların az olması və xırda dispersliyi ilə fərqlənir- xammalda SiO₂-nin miqdarı 98,5-99 % olur. Bəzən CaO, MgO, Fe₂O₃ və digər daha ziyanlı qarışıqlar sayılan TiO₂, Fe₂O₃, Cr₂O₃ olur ki, bunlar da şüşənin rəngini dəyişir ve işıqkeçirmə qabiliyyətini azaldır. Kvarsitlər-keramik kütlələrin, odadavamlıların, farfor ve fayansın alınması üçün istifadə edilir. Kvarsitlər bərk şəkilli və sementli kvarsitlərə ayrılır. Diatomid, apoka, трепел (çöküntü) sement və əhəng üçün aktiv mineral əlavələrdir. Bu çökmə dağ süxuru olub, amorf silikat turşusunu ifadə edən birləşmələrdir. Onlarda SiO₂ miqdarı 70-85%, bəzən 98%-ə çata bilər. Al₂O₃, CaO-2, MgO , Fe₂O₃ isə, nəmliyə malik olan belə süxurlar aşağı sıxlığa və yüksək məsaməliliyə malik olub, Onlar ya üzvi çöküntülərdən (diatomit)və ya qeyri üzvi mənşəli birləşmələrdən ibarət olurlar.

ALÜMOSILIKATLI XAMMALLAR

Gil- keramika istehsalının əsas xammalı olub, çöküntü dağ süxurlarıdır, kaulinit, montmorialinit ve hidrosiludalı mineral qruplarının gilli minerallarından əmələ gəlmişdir. Kimyəvi tərkibi böyük intervalda dəyişir. SiO₂ 45-80%, Al₂O₃10-40%, H₂O 3-15%. Əksər gillərdə Ca, Mg,K, Na, Fe ve s. elementlər olur. Gili şistlər-bu polimorfizm əsasında kimyəvi birləşmənin tərkibinin dəyişmədən strukturunda baş verən dəyişikliklərdən yaranan suxurlardır və ondan daha yüksək sıxlığına və bərkliyinə, həmçinin daha az plastikliyinə və şişmə qabiliyyətinə görə fərqlənirlər. Kaolin-zərif keramika(farfor və fayans) üçün əsas xammal olmaqla bərabər şüşə şixtasının tərkibinə daxildlr. Tərkibindəki əsas gilli mineral kaolinitdir- Al₂O₃∙ 2∙SiO₂∙2H₂O. Çöl şpatı- keramika, şüşə şixtası üçün istifadə edilir. Kimyəvi tərkibinə görə qələvi metalların (Na₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂-albitlər) və kalsiumun(CaO∙Al₂O₃∙2SiO₂-anortitlər) alümosilikatlarıdır.

Perlit, pemza, tuf, trass-vulkanik tərkibli alümosilikat xammalları olub, keframika istehsalında ərinti mineralı kimi, sement istehsalında isə aktiv mineral əlavə kimi istifadə edilir. Perlit, pemza- vulkan lavasından, tuf, trass isə vulkan külündən əmələ gəlir.

KARBONATLI XAMMALLAR Əhəngdaşı, təbaşir-əhəng, portlandsement, gil-torpaqlı sement üçün əsas xammal, şüşə və keramika şixtası üçün isə vacib komponentdir. Əsasən kalsit- CaCO₃ mineralından ibarətdir. Portlandsement iatehsalı üçün tərkibində CaO-40-43%, MgO-3,2-3,7% olmalı; Na₂O və K₂O-in cəmi 1%-dən; SO₃ isə 1,5-1,7%-dən yuxarı olmamalıdır. Mergellər-tərkibində 20- 50% gilli- qumlu maddələr, 50-80% xırda əhəng daşı hissəcikləri olan keçid dağ suxurudur. Maqnezit və dolomit- (MgCO₃) - amorf və kristallik şəkildə tapılan, dolomit isə (CaCO₃∙MgCO₃)-54,3% CaCO₃, 45,7% MgCO₃ və 6SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ qarışıqlarından ibarət olan dağ suxurudır.

GİL-TORPAQLI XAMMALLAR.Boksitlər-əsasən gil- torpaqlı sementlərində istifadə edilir, portlandsement şixtasına isə korrektivləşdirici əlavə kimi verilir. Silikat texnologiyasında istifadə edilən boksitlərdə Al₂O₃-39-40% olmalıdır. SiO₂, Fe₂O₃, TiO₂, CaO, MgO onun tərkibində olan qarışıqlardır. Kükürd oksidinin miqdarı 0,5%-dən yuxarı olmamalıdır. Nefelin- şüşə və keramika istehsalı üçün əsas xammal olub, 80-85% nefelin-Na{AlSiO₄}olur.

SULFATLI XAMMALLAR Gips(gips daşı)-CaSO₄∙2H₂O- Gips büzüşdürücü materialların iatehsalında və sementə verilən əlavələr kimi istifadə edilir.Tərkibində 32,56% CaO; 46,51%SO₃; 20,93% su olur. Adətən əhəngdaşı, dolomit və gilli maddələr kimi qarışıqlar saxlayır.Anhidrit(CaSO₄)- yüksək temperaturlu gips büzüşdürücü maddələrin istehsalı üçün əsas xammaldır. Natrium sulfat-təbiətdə ya tenardit (Na₂SO₄) və ya qlauber duzu (Na₂SO₄∙10 H₂O) şəklində tapılır. Əsasən şüşə sənayesində və maye şüşə istehsalında istifadə edilir. 2.TEXHOGEN XAMMALLAR Bu xammallar müxtəlif sənaye sahələrinin( kimya,energetika, metallurgiya və s.) köməkçi məhsullarıdır. Onlar şüşə, keramika, sement istehsalında xammal şixtasının tərkibində, həmçinin büzüşdürücü materiallara əlavə kimi verilir. Daha çox qara metallurgiya sənayesi tullantıları da istifadə edilir.Domna şlakları- kimyəvi tərkibi müxtəlif olsa da , əsasən Ca, Mg, Si,Al oksidlərindən ibarət olur və onların cəmi 95% təşkil edir. Əlvan metal şlakları –sulfidli filizlərdən Cu,Zn,Ni,Pb kimi metalların reduksiyaedici ərintilərindən alınır, tərkibində15-48% FeO,10-15% MgO,17% Al₂O₃, 23% CaO olur.

Polad ərintisi şlakları-şixtanın qeyri metallik hissəsinin-Sİ,C,S,P-oksidləşməsi nəticəsində əmələ gəlir və tərkibində 30-35% Mg,Fe,Mn; 15-30% SiO₂; 8-10% Al₂O₃olur. Elektrotermofosfor istehsalı şlakları- apatit və fosforitlərin elektrotermiki emalı zamanı yaranır və əsasən dənəvər şəklində buraxılır. Tərkibi 90% CaO və silisium gili olur. Belə şlaklar 38%-dən az olmayaraq SiO₂; 43%-dən az olmayaraq (CaO+MgO) və 2,5% -dən çox olmayaraq P₂O₅ saxlayır. Nefelin şlakları – apatit-nefelin filizinin giltorpağa, sodaya və potaşa kompleks emalı zamanı əmələ gəlir və tərkibində 26-30%SiO₂; 2,2-6,5% Al₂O₃ ;2,1-5,5% ; Fe₂O₃; 52-49% - CaO; 2-2,55% MgO; 2-2,5% Na₂O olur. Yanacaq külləri və şlakları-yanacağın 1400-1600°C-də yandırılması zamanı onun mineral tərkibi termiki emalın təsirindən bərk konqlemerata çevrilir. Yüngül hissəciklər (1500-3000sm²/q öıçülü) soba qazları ilə çıxır, iri hissəciklər isə şlak çəklində sobada qalır. Onların kimyəvi tərkibi 85-90% Si, Al, Fe, Ca, Mg oksidlərindən ibarət olur. Fosfogips- təbii fosfatlardan fosfat turşusu və fosforlu gübrələr istehsalı tullantısı olub 80-98% CaSO₄∙2H₂O –dan və qarışıq kimi P₂O₅-dən ibarətdir.Gips yapışdırıcı maddələrin hazırlanmasında və sement istehsalında bərkimə müddətini tənzimləmək üçün əlavə kimi istifadə edilir.

3.SİNTETİK XAMMALLAR. Bu xammal növlərinə təbii xammalların emalından alınan və hazır şıkildə silikat müəssisələrinə daxil olan, yaxud da xüsusi şıkildə silikat müəssisələri üçün sintez olunan maddələr aid edilir. Birinci qrupa şüşə sənayesində istifadə edilən susuzlaşdırılmış sodanı, borat turşusunu, pjtaşı, barium karbonatı daxil etmək olar. İkinci qrupa texniki keramika istehsalına lazım olan müxtəlif elementlərin oksidlərini, karbidlərini, nitridlərini, silisidlərini aid etmək olar.

XAMMALIN HAZIRLANMASI

Silikat sənayesində xammalların hazırlanıb emala verilməsi ən vacib və həlledici mərhələdir. Bu xammalların əldə edilməsi üçün lazım olan faydalı qazıntılar yer altından açıq və ya qapalı- üsulla əldə edilir. Açıq üsulda yer səthinin üst qatından boş suxurlar götürülür və karyer üsulu ilə faydalı qazıntılar əldə edilir. Qapalı üsulda isə şaxtalardan istifadə edilir. Silikat sənayesinin əksər xammalları açıq üsulla əldə edilir.

İlkin xammalın emala hazırlanma üsulu xammalın növündən və ona olan tələbatdan asılı olaraq seçilir və onun tələb olunan kimyəvi- mineraloji tərkibini, təmizlik dərəcəini, fiziki vəziyyətini, nəmliyini təmin etməlidir. Bu mərhələ sy ilə yumadan, flotasiyadan, növlərə ayrılmadan, maqnitli və ələk separasiyasından, kimyəvi təmizlənmədən, qurudulmadan və lazımi ölçülərə xırdalanmadan ibarətdir. Bərk suxurların xırdalanması iki pilləli-kobud və incə, yumşaq suxurlarınkı isə bir pilləli aparılır. Ən iri ölçülü hissəciklər yanaqlı, konuslu, çəkicli, vallı dəyirmanlarda xırdalanırlar Xırdalanmanın son məqsədi ya tərkibcə eynicinsli incə dispersli material və ya müxtəlif cinsli materialların homogen qarışığını əldə etməkdir. Bu da müxtəlif cür-basılıb əzmək, yarmaq, zərbə endirmək, qırıq-qırıq etmək, sürtmə ilə əzmək yolu ilə aparılır.

Xırdalanma prosesindən sonra suxurlar üyüdülməyə verilir. Üyüdülmə quru və ya su ilə aparılır. Xırdalanma və üyüdülmə xammalın növündən və onun sonrakı emalından asılı olaraq seçilir. Üyüdülmüş mareriallar dispersliyinə görə təsnif edilir Təsnifatın iki növü var: mexaniki-(ələklərdə ayrılma) və hidravlik( hava və su mühitində müxtəlif ölçülü hissəciklərin müxtəlif çökmə sürətinə əsaslanan). Şixtanın hazırlanması-verilmiş tapşırığa uyğun miqdarda götürülmüş kiçik dispersli xammal materiallarının eynicinsli qarışığına şixta deyilir. Əksər silikat materialları çoxkomponentli şixta əsasında Şixta üçün tam quru,yarımquru,plastik və ərinti kütləsindən istifadə olunur. Bu mərhələnin əsas vəzifəsi komponent qarışığının bircinsliliyini təmin etməkdir. Şixtanın qarışdırılması prosesi bir çox faktorlardan-hissəciklərin forma və ölçülərindən, qarışan komponentlərin sayından və miqdarından, sıxlığından və sürtünmə əmsalından, nəmlənmə xüsusiyyətindən və hissəciklərin yapışma qabiliyyətindən asılıdır. Bütün silikatlı materiallar üçün əsas və ümumi mərhələ istilik emalıdır. Məhz bu mərhələdə baş verən fiziki-kimyəvi proseslər xammal qarışığının şüşə, keramika və ya büzüşdürücü materiala çevrilməsini təmin edir. İstilik emalı üç cür - qızdırılaraq bitişməyə (yapışmaya ) çatmayana qədər ( məs.əhəng, gips istehsalında), qızdırılıb yapışmaya qədər (keramika və portlandsement istehsalı) və ya əridilməyə( şüşə və ya gil-torpaqlı klinkerin alınması) çatana qədər aparıla bilir. Bundan asılı olaraq da istilik emalının temperaturu müxtəlif materiallar üçün 100-2500°C intervalında dəyisir. İstilik emalından sonra materiallar soyudulmaya uğradılır.Texnologiyalarda əsas fərq ya istilik emalına hazırlıq mərhələsində (keramikada),ya da ondan sonra özünü göstərir. Silikatlı xammalların emalı prosesinin digər bir mərhələsi də formalaşmadır.Formalaşma prosesi ondan sonrakı mərhələlərdə(yəni quruma və yanma zamanı) baş verə biləcək dəyişiklikləri nəzərə almaqla yarımfabrikata müəyyən forma və ölçü verir. Qurudulma prosesi-yarımfabrikatın formalaşma zamanı əldə edilmiş formasını bərkitməli və onda olan birləşdirici mayenin miqdarını elə azaltmalıdır ki, sonrakı yanma prosesində məhsula mənfi təsir göstərməsin. Süsə və keramika texnologiyasından fərqli olaraq büzüşdürücü materiallar istehsalında formalaşma mərhələsi olmur, çünki bu istehsalda yanmanın dənəvər məhsulu olan klinkerin üyüdülməsi gedir. Şüşə və keramika texnologiyasında istilik emalından sonra məhsullar əlavə emalı keçməlidirlər -yəni termiki( məs.şüşənin bərkiməsi), mexaniki( kəsilmə şliflənmə, örtükləmə), kimyəvi(dekorlama, aşılama). məhsullardan aslılı olaraq müxtəlif rejimdə və aparatlarda həyata keçirilirlər.