магистрант Жақыпбекова А.Ж.

М.Әуезов ат. Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті, Қазақстан, Шымкент

КӨЛЕМДІК БОЯЛҒАН КЕРАМИКАЛЫҚ КІРПІШ АЛУҒА ЖАРЫМДЫЛЫҒЫН АНЫҚТАУ МАҚСАТЫНДА САЙРАМ САЗДЫ ШИКІЗАТЫН ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ ЖӘНЕ МИКРОСКОПИЯЛЫҚ ЗЕРТТЕУ

Қазақстан Республикасының 2015-2019 жылдарға индустриалды-инновациялық дамудың мемлекеттік бағдарламасы Қазақстан өндірісітік саясатының бір бөлігі болып табылады. «Құрылыс материалдарының өндірісі» секторының приоритеттілігі құрылыс индустриясының ішкі сұранысымен, отандық өнімді дамыту және нарықта өткізу мүмкіндігімен, сонымен қатар жеке шикізат базаларының болуымен, қазақстандық кәсіпорындардың потенциалымен анықталады. Көлемдік боялған керамикалық кірпіш өндірісі – бейметалл минералдық өнім шығарудың келешекті түрінің бірі.

Біздің уақытымызда керамикалық кірпіш іс жүзінде құрылыстың барлық түрінде қолданылады: іргетасты қалауда, бөлмеаралық қабырғаларды және негізгі қабырғаларды қалауда, үймереттерді декоративтендіруде және бөлмелерді ішкі әрлеуде. Керамикалық кірпіштің көптеген ғасырлар бойы зерттеліп дәлелденген негізгі аргументі – беріктігі, сырқы кері әсерлері факторларға сенімділігі және тұрақтылығы [1].

Кірпіштің он алтыдан аса түрлері белгілі. Олардың әрбірі тиімді ылғал сіңіргіштігімен және суыққа төзімділігімен ерекшеленеді [2]. Керамикалық кірпіш өндірісінде негізгі шикізат ретінде тығыз, үлпілдек, иілгіш оңай балқитын саздар, сонымен қатар трепельді және диатомды жыныстар, көмірді қазып алу және байыту өндірістерінің қалдықтары қолданылады [3].

Сазды шикізаттың құрамына оның беттігіндегі тұздануларды реттеу үшін пластификаторлар, отын мазмұндайтын флюстер және т.б. реттеуіш қоспалар қосылады. Көпшілік жағдайда реттеуіш қоспаларды енгізу кешенді ықпал етеді [4]. Көлемдік боялған керамикалық кірпіш алу үшін перспективті шикізат компоненті ретінде Сайрам сазды материалының сынамалары кешенді зерттелді. Кешенді физика-химиялық және микроскопиялық зерттеу жұмыстары сынаманың құрамын, құрылымын және негізгі қасиеттерін анықтауға мүмкін берді.

Макроскопиялық зерттеу әдісімен сазды материалдың визуалды сипаттамалары анықталды: ашық-қызғыш түсі, макрокеуекті, қатты консиситентті, біртекті құрылымды.

Сайрам сазды кенорнының қоры шамамен В+С1 категориялары бойынша 2500 мың.м³, оның ішінде В – 475 мың.м³; С₁ – 2025 мың.м³. Саздар тығыз, майлы, жоғары иілгішті және майда дисперсті болып келген. Гранулометриялық құрамы бойынша майда дисперсті (кесте 1).

Кесте 1. Сайрам сыздарының гранулометриялық құрамы

Фракциялар өлшемі (мм) және мазмұны (%)
	Саз					Сары топырақты саздақ
Фракция	0,001 дейін	0,001-0,005	0,005-0,01	0,01-0,05	0,05-0,5	0,001 дейін	0,001-0,005	0,005-0,01	0,01-0,05	0,05-0,5
Шекті	24,5-67,1	13,3-41,9	3,2-15,8	0,8-32,6	0,1-35	5,5-23,3	3,9-15	2,3-16	9,6-57,3	4,2-69,7
Орташа	39	15	7	19	20	11	9,32	8,88	42,18	23,48

Саздың химиялық құрамы 2 кестеде келтірілген.

Кесте 2. Сайрам сазды кенорнының химиялық құрамы

Мәні	Тотықтар мөлшері, мас.%
Мәні	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	TiO₂	CaO	MgO	SO₃	Na₂O	K₂O	FeO	п.п.п
шекті	50,5-77,59	8,54- 17,7	2- 9,19	0,55-0,65	0,14-6,98	1,05-3,48	0,1- 5,07	0,25-2,52	0,32-2,95	0,08- 0,89	1,06-10,4
орташа	62,54	13,3	4,77	0,35	2,18	2,19	1,45	0,64	2,2	0,48	3,54

Сайрам кенорны сазды шикізатының іс жүзінде қолданбалылығын анықтайтын негізгі физика-механикалық қасиеттері келесідей: Көлемдік салмағы –1,94 г/см³; иілгіштігі – 43,41; отқа төзімділігі – 1260°С; ісіну температурас – 1140-1200°С; ісіну аралығы – 50-180°С; ісіну коэффициенті – 2-5,44; табиғи ылғалдылығы – 25,5-31,3%; ылғал сіңірімділігі – 18%; қуыстық көрсеткіштері – 41%; күйдіру температурасы – 980°С; сызықтық шөгуі – 7-8%; сығуға беріктік шегі – 9,9-13МПа; иілуге беріктік шегі – 4,3-5,4МПа; суыққа төзімділігі – 20 цикл.

Сазды шикізаттың минерологиялық құрамын анықтау мақсатында рентгенді-фазалық түсірілім ДРОН-3 қондырғысында жасалды. Сайрам сазды сынамасының рентгенограммасы 1 суретте келтірілген.

Рентгенограмма мәліметтеріне сәйкес Сайрам сазды шикізатының үлгісінде негізгі кристалдық фаза ретінде монмориллонит 𝑑/𝑛= 6,09-4,47-4,05-3,02; кварц 𝑑/𝑛=4,24-3,34-2,45-2,28-2,23-2,12-1,97-1,81-1,66-1,53; кальцит 𝑑/𝑛=3,84-3,02-2,49-2,28-2,01-1,91-1,86-1,60; аздаған мөлшердегі қоспа түрінде дала шпаты 𝑑/𝑛= 4,04-3,18-2,94-2,86-2,51-2,12 қалыптасады.

Сурет 1. Сайрам кенорны сары топырақты саздағының рентгенограммасы

Сурет 2. Сайрам сазды шикізатының термограммасы

Термиялық өңдеу кезінде жүретін үрдістерді анықтау мақсатында Сайрам сазының сынамасына диффериенциалды-термиялық талдау Q1500D дериватографында жүргізілді. Сайрам сазды шикізатының термограммасы 2 суретте келтірілген. Үлгі термограммасында 180°С, 450°С және 565°С температураларда бірнеше эндотермиялық эффектілер, сонымен қатар 475°С және 960°С температуралардағы экзотермиялық эффектілер анықталды.

Сіңірілген судың жоғалуы нәтижесіндегі үлкен эндотермиялық эффект 180°С температура кезінде байқалады, ал 450°С кезіндегі қарқынды жоғарылаған қисық қатпараралық судың жоғалуына сәйкес келеді. Келесі эффект 565°С орын алған, ол монтмориллонит үшін сипаттамалы гидрототық түрінде байланысқан конституциялық судың жоғалуымен түсіндіріледі.

Термограммадағы 475°С температурадағы эффект органикалық қоспалардың жануымен шартталады, ал 960°С температура кезіндегі экзотермиялық эффект жоғары температуралық фазалардың кристалдануымен сәйкес келеді.

Сынамаға алынған Сайрам сазының сынамасына М.Әуезов атындағы ОҚМУ-дегі «Конструкциялық және биохимиялық материалдар» инженерлік бейімді аймақтық сынақ зартханасында JEOL электронды растрлы микроскопында элементтік сараптама жасалды.

Кесте 4. Сайрам сазды материалының элементтік құрамы

Элемент	O	Na	Mg	Al	Si	S	K	Ca	Ti	Fe
Салмақтық, %	53.79	1.16	1.87	6.21	20.66	0.09	2.29	9.04	0.41	4.49

Сараптама нәтижесінде Сайрам сазының құрамында Na, Mg, К элементтері 2-3% аралығында болса, Al, Са, Fe элементтерінің мөлшері 4-9% аралығында, S, Ti элементтері 0,1-0,4%, негізгі компоненттердің бірі болып табылатын Si элементінің мөлшері 20,66%.

Сурет 3. Сайрам сазды шикізатының микроқұрылымы

Аталған элементтердің мөлшері энергодисперсионды микроталдау нәтижесінде анықталған. Сайрам сазды шикізатының микроқұрылымы төмендегі 3 суретте келтірілген.

Алынған зерттеу нәтижелері Қазақстан Республикасы Индустриалды-инновациялық дамудың мемлекеттік бағдарламасының негізгі бағыттарын орындау бойынша іс жүзінде қолданылуы мүмкін. Себебі, аталған бағдарламада бәсекеге қабілетті, энергияүнемдеуші құрылыс материалдарын, бұйымдарын өндіру, сонымен қатар олардың минералды шикізат базаларын кеңейту қарастырылған.

Әдебиеттер:

1. Рунова Р.Ф., Шейніч Л.О., Гелевера О.Г., Гоц В.І. Основи виробництва стінових та оздоблювальних матеріалів. Підручник. -К.: КНУБА, 2001. -354с.

2. Материалы и изделия строительные. Методы определения водопоглощения, плотности и морозостойкости строительных материалов и изделий: ДСТУ Б В.2.7.7–42–97. – [Действующий от 2010–07–20]. – К.: Госстроительства и архитектуры, 2010. – 31 с. – (Национальный стандарт Украины).

3. Сырье глинистое для производства керамических строительных материалов. Классификация: ДСТУ Б В.2.7.60–97. – [Действующий от 1997–11–03]. – К.: Государственный комитет строительства Украины, 1997. – 10 с. – (Национальный стандарт Украины).

4. Тальк молотый для керамической промышленности. Технические условия: ГОСТ 21234–75. – [Действующий от 1977–01–01]. – К.: Госстандарт СССР, 1977. – 4 с. – (Национальный стандарт Украины).

TiO2

0,55-0,65

0,35

TiO₂