3.Технологиялық бөлім

3.1 Айналмалы пеште гипсті күйдірудің технологиялық процесі

Гипсті қазандықтағы қайнамалы қабатта пісіру әдісі іс жүзінде кең тараған. Осындай казандықтар, тік оське орнықтырылған, араластырғышы бар болатты цилиндр түрінде дайындалады. Оның ішіне гипсті ұнтақ артылады. Қазандықтың шет-шетінен қыздыратын құбырлар жүргізген. Гипс 100—105°С температурада пісіріледі — бөлінген су буының есебінен «қайнайды». Қазандықтың түбіндегі тор арқылы дайын өнім жинақтайтын қорапқа түседі. Көлемі 2 м³ қазандықтьщ қуаттылығы сағатына 1000 кг дейін. Жоғарғы берікті құрылыс гипсін қазандықтарда қысыммен (автоклавтарда) қайнатады. Өнімді дайын жағдайына дейін келтіруге 1—1,5 сағат уақыт шығындалады.

Қазіргі уақытта гипсті тұтқырларды күйдіру процесі жоғарғы температурада жүреді, айналмалы пештердегі өндірістің өзі эколо- гиялық жағынан едәуір тиімді деп саналады. Мұндай әдіс тек құры- лыс гипсін ғана емес, сонымен қатар басқа да гипсті тұтқырларды өндіруге мүмкіндік тудырады.

Құрылыс гипсінің касиеттері. Сумен араластырылған соң, гипс тез арада ұстасады және қатаяды. Қатаю процесінде гипстің көлемі шамамен 1% ұлғаяды, мұның өзі гипс тасындағы ішкі жүйенің тығыздығымен байланысты. Құрылыс гипсінің ұсталуы су мен гипстің араласуынан соң, 4—5 минуттан кейін басталады. Ұстасудың аяқталуы 6-дан 30 минутқа дейінгі аралықта болады. Нормальды қоюлықтағы гипс қамырын өндіру үшін 50—70% су қажет, ал жоғарғы беріктіктегі гипстен қалыпты қоюлықтағы қамырды өндіруде су сұранысы 30—45% толық гидратациялануы үшін гипс массасының 18— 19% мөлшерін құрайтын ғана су қажет. Гипсті бұйымдарды ылғалды жағдайда қолдануға болмайды, себебі гипстің беріктігі бұл жағдайда 50%-ға дейін кемиді. Суға төзімділігін арттыру үшін гипстен дайындалған бұйымдар мен бөлшектерді қанықтыру арқылы оқшаулау ұсынылады. Осыдан басқа гипстің суға тұрақтылығын арттыру үшін оған сөнбеген әкті, цементті, шлакты-ұнды, күлді және т.б. құрамында белсенді аморфты кремнеземі бар ұнтақталған заттарды қосу арқылы гипстің суға төзімділігі арттырылады.

Жарты сулы кальций сульфатының негізіндегі гипсті тұтқыр заттар (СаS0₄ • 0,5Н₂О) қысқандағы беріктігі жағынан 12 маркаға бөлінеді: Г2-ден Г25-ке дейін (2—25 МПа). Мұндай жағдайда гипсті бұйымның майысқыштығы, беріктігі 1,2-ден 8,0 МПа-ға дейін өзгереді. Қысылуға беріктік шегіне қарай стандарт бойынша гипсті тұтқыр заттар мына маркаларға бөлінеді (3-кесте).

Гипсті тұтқыр заттың ұнтақтығы өскен сайын оның беріктігі өседі. Құрылыс гипсі сапасы жағынан үш сортқа бөлінеді. Құрылыс гипсіне қойылатын талаптар 4-кестеде келтірілген.

Гипсті тұтқырдың ерігіштігі, яғни қанықты ерітіңдінің концентрациясы, оның кристалл өлшемдеріне байланысты. 25°С температурадағы гипстің кальций тотығына есептегендегі ерігіштігі, кристалл өлшемдері 2 мкм болганда 2,08 г/л жетеді, ал кристалл өлшемдері 3 мкм жетсе, онда 2,47 г/л болады. Кальцийдің сулы тотыгы бар ортадағы кальций сульфатының ерігіштігі төмендейді. Егер суға тұз немесе азот қышқылын, сондай-ақ кейбір тұзды ерітінділерді қосатын болсақ, онда гипстің ерігіштігі артады .

Төменгі температурада күйдірілген гипс байланыстырушыларының қасиеттері ұқсас. Басты айырмашылығы - олардың су талапкерлігінде. Нормалды қою гипс қамырын алу үшін /3-модификациялы гипс өз массасынан 50 - 70% су қажет етеді, ал сс -модификациялы гипсі - 30 - 45%. Жарты гидраттың екі гидратқа көшкендегі гидратация процесі үшін осы судың небәрі 18,6 пайызы қажет. Химиялық процеске қатыспаған судың артығы кептіру мезгілінде ажырайды. Сондықтан, қатайған гипстің кеуектігі 30-50 % болады. а - модификациялы гипсінің кеуектігі аздау болады, сондықтан, оның мықтылығы /3 - модификациясынан жоғарылау.

Жылумен оңдеу аркылы алынған жарты гидратты кальций сульфаты үшін стандарт /МОСТ 125 - 79/ бойынша 12 маркаға бөлінеді /МПа/ Г -2, Г - 3, Г -5, Г - 6, Г - 7, Г - 10, Г - 13, Г - 16, Г -19, Г - 2, Г - 25. Сонымен қатар, игендегі ең аз мықтылығының мәні -1,2-ден 8 МПа-ге дейін.

Тор көзінің мөлшері 0,2 мм електегі қалдығы арқылы /пайызбен/ анықталатын диірменде тарту ұнтақтылығы бойынша гипс байланыстырушылары үш топқа бөлінеді:

1. Ірілеу тартылған - електегі қалдығы 23 %; 2.0рташа тартылған - електегі қалдыгы 14%; 3. Майда тартылған - електегі қалдығы2%.

Гипс байланыстырушылары жеделдете ұстасады және тез қатаяды. Қатаю жылдамдығы бойынша олар үш класқа болінеді: тез қатаюшы /А/, нормалды қатаюшы /Б/, баяу қатаюшы /В/. Әр класқа сай ұстасу мезгілдерінің басы - 2,6 жэне 20 мин. ерте болмау керек, соңы - 15 және 30 мин. /класс В үшін нормасы жоқ/ кеш болмау керек. Гипстің ұстасу мезгілдері шикізаттың сапасына, оны ондіру жағдайына, сақталуының ұзақтығына, құйған судың молшеріне, су мен гипсті араластырар кезіндегі температураға, араластыру жағдайына, қоспаның қосылуына және т.б. факторларға байланысты.

Гипстің ұстасу мезгілін едэуір тездету үшін қалыпты қоюлыққа керекті судан аз сумен араластырады немесе гипс қамырының температурасын 40-45 °С-ка дейін котеру арқылы да тездетуге болады. Ал, бұл температурадан жоғарырақ жылытса, қатаю жылдамдығы баяулайды. Гипс массасының температурасы 90-100 °С-қа дейін котерілгенде, ұстасу және қатаю процестері тіпті тоқталады. Себебі, бұл жэне бұдан жоғарғы температурада жарты сулы гипстің судағы ерігіштігі екі гидраттық гипс ерігіштігінен көп томен болып кетеді. Осы жағдайға байланысты жарты гидраттың екі гидратқа кошуі тоқтайды, демек, осыған байланысты қатаюы да тоқтайды.

Егер гипсті толтырушылармен /құммен, шлакпен, ағаш ұнтағымен, керамзитпен, перлитпен және т.б./ араластырса, онда оның ұстасуы баяулайды. Гипстің тез қатаюы одан әртүрлі бұйымдар жасарда оте тиімді қасиет. Бірақ, кейбір жағдайларда гипстің тез ұстасуы онша қолайлы болмай, қайта ондірісте кедергі болып шығады. Сондықтан, гипс қамырының ұстасуын тездету немесе баяулату үшін оны сумен араластырар кезде кейбір қоспалар қосады, демек, қосындылар қолдана отырып гипстің ұстасуын керекті мезгілге реттейді. В.Б. Ратинов бұл қоспаларды эсер ету механизмдеріне байланысты 5 класқа бөлуді ұсынған. I класс - күшті және әлсіз электролиттер /Ма₂S0₄,КСІ

т.б./ және кейбір электролиттерге жатпайтындар. Бұлар жарты және екі гидраттың суда ерітімділігін өзгертеді, гипстер түйіршіктерін қиын еритін жұқа қабықпен қаптамайды.

Егер HСІ,КСІ,Nа₂S0₄ және т.б. қоспалары жарты гидраттың суда еруін тездететін болса, онда гипстің қатаюы жылдамдайды. Ал, егер аммиак, этил спирті жэне сол сияқтылар оның суда еруін нашарлатса, онда қатаю мерзімі қайта баяулайды. Гипстің қатаю жылдамдығы бұл қоспалардың концентрациясына да байланысты. Сондықтан, оларды тэжірибе жүзінде тексерген жөн.

II класс - екі сулы гипстің кристалдану процесіне ұйытқы болатын кристалданған дайын СаS0₄ -2Н₂0;СаНР0₄ -2Н₂0 және сол сияқты заттар. Бұлар гипстің қатаюын тездетеді.

Бұл екі кластағы қоспалардың «тиімділік табалдырығы» болады, демек, гипстің ұстасуын максимум жылдамдататын немесе максимум баяулататын концентрациясы бар. Әдетте, мұндай әсер бұларды гипс араластыруға қажет суға 2-3 пайызға дейін қосқанда қамтамасыз етіледі.

III класс - жарты және екі сулы гипс түйіршіктері өз беттеріне тартып алатын және кристалдар туындыларының пайда болу жылдамдығын азайтатын сыртқы беті активті заттар /сульфитноспирттік барда, кератинді, әктілі желім және сол сияқты баяулатушылар/.

Бұл қоспалар құрылыста гипс қамырын жұмсартушы және оның ұстасуын баяулатушы заттар тобы деп аталады. Себебі, жарты гидратты түйіршіктерінің сыртына сорбцияланып, керекті жылжымалы гипс қамырын алу үшін қажет су мөлшерін азайтады, гипс қамырының жылжымалылығын асырады.

IV класс - жарты гидрат түйіршіктерінің бетіне қиын еритін бірікпеден қорғаушы пленка кұрайтын заттар /фосфаттар, сілті металдарының бораттары, натрий фосфаты, бура, бор қышқылы/ сондықтан да, бұлар гипс қамырының ұстасуын баяулататын заттар болып табылады.

V класс - турлі кластарға жататын заттардан тұратын күрделі қоспалар. Бұл сияқты күрделі қоспаларды қолдана отырып, гипс қамырының жылжымалылығын, ұстасу мезгілін, қатаюын, гипстің мықтылығын керекті бағытта өзгертуге болады. Бірақ, мұндай нэтижелерге тэжірибе жүзінде зерттеп барып алынған күрделі қоспалар арқылы жетуге болады.

Басқа минералдық байланыстырушылармен салыстырғанда жарты сулы гипстің ерекшелігі - оның қатайғанда көлемін I пайызға шекті ұлғаюында. Бұл ұлғаю, элі ұстасу процесі алаңсыз бітпеген массада болатындықтан, қалыпты тығыздап, жақсылап толтыруына эсер етеді. Гипстің осы қасиеті оны түрлі көркем бұйымдар құю үшін кең қолдануға мүмкіндік береді.

Гипстің ең бір үлкен кемшілігі - оның жүк астында едэуір жайыла деформациялануы мен суға төзімсіздігінде. Суға төзімділігін біраз арттыру үшін бұйымдар жасар алдында түйірленген және майдаланған домна қоқысын, гидрофобты қоспаларды қосу керек.Алынған өнім - «өлтіре күйдірілген» сусыз ангидрид/СаS0₄/ суда ерімейтін зат. Оның суда еритін және ұстасатын, қатаятын қасиеттерін қоздыру үшін оған түрлі катализаторлар /3-^4% эк, 10+15% домна қоқсы, натрий сульфаттары мен бисульфаттарының {Nа₂S0₄,МаНS0₄) қоспасына 0,5 - 1,0 пайыз темір немесе мыс купорасы қосылған араласпа жэне т.б./ қосып диірменде ұнтақтайды. Алынған өнім ангидрит цементі деп аталады. Оның ұстасу мезгілінің басы 30 мин. ерте, ал соңы - 24 сағ. кем болмайды. Ұнтақтылығы № 008 елегіндегі қалдығы бойынша 15 %-дан кем болу керек.

Қалыпты қою қамырдан жасалған үлгінің созғандағы мықтылық шегі/ МПа/:

1 тэуліктен кейін -2 - 2,5; 7 Тэуліктен кейін - 3 - 3,5; 28 тэуліктен кейін - 3,5 - 4,5; Қысқандағы мықтылық шегі /МПа/:7 тәуліктен кейін - 20-25; 28 тэуліктен кейін - 25-35;Бұл СаО катализатор ролін атқарады. Сондықтан, эстрих - гипс суда ериді, гидратацияланады. Үстасу мезгілінің басы 2 сағаттан ерте болмайды, ал соңы - 16-36 сағаттан соң бітеді. Нормалдық қою гипс қамырын алу үшін 28-32 % су жұмсалады. Қысқандағы мықтылық шегі 28 тәулік шағында 5-20 МПа.

Биік күйдірілген гипстің ерекшелігі - оның суга және аязға төзімділігінің жоғарылығында. Сондықтан да оны кейде гидравликалық гипс деп те атайды. Суға төзімділігінің басымдылығын оның тыгыздығының жоғары екеніне жэне суды аз қажет ететіндігіне сүйене түсіндіруге болады. Оның үстіне бұл гипс үйкеліске төзімді, сондықтан да оны жіксіз еден төсеуге немесе линолеум астын тегістетуге жиі қолданады, қабырға қалауға және жасанды мрамор дайындау үшін де қолданады.

Төмен температурада куйдірілген гипстік байланыстырушы заттарды құрғақ гипс сылағын, бөлме қоршайтын плиталар мен панельдер, архитектуралық бөлшектер, дыбыс өшіретін бұйымдар және т.б. материалдар жасауға қолданады.