Силикат өнеркәсібі. Шыны өндірісі | Скачать Курстық жұмыс

Мазмұны

Кіріспе … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .1
1. Силикат өнеркәсібі. Шыны өндірісіне жалпы шолу … … … … … … … … … … … … … ..2
1.1 Силикаттардың жүйелеуі. Силикаттар класының жалпы сипаттамасы … … … … …2
1.2 Шыны түрлері және оларды қолдану аймақтары … … … … … … .. … … … … … … … ..5
2. Шыны өндіру технологиялары … … … … … . … … … … … … … … … … … … … … … … .12
2.1 Шынының химиялық физикалық құрамы … … … … … … … . … … … … … … … … … .12
2.2Шыны өнеркәсібінің Қазақстан өндірісінде алатын орны … … … … … … … … … …13
2.3 Шыны өнеркәсібінің әлемдегі даму сипаты … … … … … … … . … … … … … … … … .14
Қорытынды … … … … … … .. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .16
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі … … … … … … … . … … … … … … … … … … … … … … .17

Аңдатпа
Курстық жұмыстың тақырыбы — Силикат өнеркәсібі. Шыны өндірісі.
Курстық жұмыстың өзектілігі.Шыны — құрылыс өнеркәсібінде және тұрмыста кеңінен қолданылатын материалдардың бірі. Әр түрлі қолданыстағы шыны бұйымдарына жылдан жылға өсіп бара жатқан сұраныс, шыны жасау өнеркәсіптерін өнім шығару мөлшерлерін арттыра отырып, сонымен қатар олардың сапа деңгейін түсірмеуге итермелейді.
Шыны өндірісіндегі ғылыми-техникалық прогресс, оның тиімді қолдану аймағын бірталай кеңейтті. Соңғы жылдары, шыны жасау техникасында айтарлықтай өзгерістер болып өтті. Өндірудің жаңа әдістері мен қолданылып жүрген технологиялық процестерді жетілдіру тәсілдері пайда болып, шыны қолданудың жаңа аймақтары ашыла бастады. Өнімнің химиялық құрамын өзгертіп, шынының түр-түрі жасалынатын болды. Практикаға кеңінен математикалық болжау әдістері мен шыны жасау процесін автоматты реттеу операциялары енгізілуде. Соңғы кездердегі шыны техникасының үздік табыстарына, әрине қалайы балқымасында өңделетін шыны өндірісін жатқызуға болады. Оның негізінде жасалған шыны түрлері ғылым мен техниканың кез келген аймғында сұранысқа ие. Қазіргі кезде шыны құрылыс саласындағы конструкциялық мәселелерді шешетін, баға жетпес материалға айналды.
Курстық жұмыстың мақсаты- силикат өнеркәсібі, шыны өндірісі жөнінде білімін қалыптастыру, жаңа білімдер алу үшін эксперимент жүргізу дағдысын дамыту.
Курстық жұмыстың міндеттері:
— силикат өнеркәсібі, шыны өндірісіне жалпы шолу жасау;
— шыны өндіру технологияларын қарастыру;
— шыны түрлері және оларды қолдану аймақтарын айқындау;
— шынының физикалық және химиялық құрамы талдау;
— шыны өнеркәсібінің Қазақстан өндірісінде алатын орнын анықтау;
— шыны өнеркәсібінің әлемдегі даму сипатын қарастыру.
1 Силикат өнеркәсібі. Шыны өндірісіне жалпы шолу бөлімінде силикат өнеркәсібі, шыны өндірісіне жалпы шолу жасалған. Силикаттарбір жүйеге келтіріліп, силикаттар класының жалпы сипаттамасыкелтірілген.Силикаттарды ң ең маңызды ерекшелігі анықталған. Аралдық силикаттар,үздіксіз тізбекті силикаттар,қос тізбекті — таспалы силикаттартардың түрлері жекелей топталып, әрқайсысына сипаттама берілген.Сондай-ақ силикаттардың және алюмосиликаттардың ішкі құрылымы және химиялық құрамы анықталған. Шыны түрлеріне жекелей сипаттама беріліп, атап айтсақ витриналық шыны, терезелік шыны, өрнекті шыны, органикалық емес шыны және т.б. жалпы шыны бұйымдарын әр салада қолдану аймақтары қарастырылған. Сонымен қатар олардың тығыздығына, төзімділігіне, физикалық қасиеттеріне талдау жасалынған.
2 Шыны өндіру технологиялары бөлімінде жалпы шыны жасау ісінің қысқаша тарихы келтіріліп, шыныны өндіруу техенологиялары сипатталған. Сондай-ақ шынының химиялық және физикалық құрамдары ажыратылып, әрқайсысына жеке-жеке сипаттама берілген. Сонымен бірге шыны өнеркәсібінің Қазақстан өндірісінде алатын орны анықталып, елімізде қызмет ақаратын Стекло-Сервис ЖШС кәсіпорынының қысқаша қызмет түрлері баяндалған. Шыны өнеркәсібінің әлемдегі даму сипаты қарастырылып, экономикаға сәйкес оынң қыр-сырлары толықтай ашылып, көрсетілген.
Жалпы аталмыш курстық жұмыс қойылған мақсат пен міндеттерге сәйкес жазылған.
Жұмыс кіріспеден, екі тараудан, қорытындыдан және пайдаланылған әдібиеттер тізімінен тұрады.

Кіріспе

Жұмыстың өзектілігі. Шыны — құрылыс өнеркәсібінде және тұрмыста кеңінен қолданылатын материалдардың бірі. Әр түрлі қолданыстағы шыны бұйымдарына жылдан жылға өсіп бара жатқан сұраныс, шыны жасау өнеркәсіптерін өнім шығару мөлшерлерін арттыра отырып, сонымен қатар олардың сапа деңгейін түсірмеуге итермелейді.
Шыны өндірісіндегі ғылыми-техникалық прогресс, оның тиімді қолдану аймағын бірталай кеңейтті. Соңғы жылдары, шыны жасау техникасында айтарлықтай өзгерістер болып өтті. Өндірудің жаңа әдістері мен қолданылып жүрген технологиялық процестерді жетілдіру тәсілдері пайда болып, шыны қолданудың жаңа аймақтары ашыла бастады. Өнімнің химиялық құрамын өзгертіп, шынының түр-түрі жасалынатын болды. Практикаға кеңінен математикалық болжау әдістері мен шыны жасау процесін автоматты реттеу операциялары енгізілуде. Соңғы кездердегі шыны техникасының үздік табыстарына, әрине қалайы балқымасында өңделетін шыны өндірісін жатқызуға болады. Оның негізінде жасалған шыны түрлері ғылым мен техниканың кез келген аймғында сұранысқа ие. Қазіргі кезде шыны құрылыс саласындағы конструкциялық мәселелерді шешетін, баға жетпес материалға айналды.
Кез келген өндірістің негізгі көрсеткіштері болып келетін, өнімнің сапасы мен өнеркәсіп жұмсайтын энергетикалық ресурс шығындарының азаюы үлкен мәнге ие. Сондықтан бұл көрсеткіштерді жақсарту, қалай болғанда да өнеркәсіптің нарық талаптарына сай болуын, ғылыми-техникалық прогрестен қалмауын, ресурстардың барлық түрін үнемдеуін қамтамасыздандырады.Бүгінгі күнге қарағанда, шыны балқыту өндірісінде табиғи газбен жұмыс жасайтын, шағылдырғыш ванна пештері қолданылады. Оларда шихта арнайы қалта арқылы бөліктеп енгізіліп, шыны қабаттап, баяу балқиды. Сол себептен шыны балқытудың мұндай әдісі, отын шығынының артуына әкеледі, және де ванна пештерінің өлшемдері үлкен болғандықтан эксплуатацияда біршама қиындықтар туғызады. Демек, конструктивті және энергетикалық өзгерістерді енгізе отырып, бұл технологиялық процесті жетілдіру мүмкіншіліктері бар. Өткен ғасырдың екінші жартысында шихта балқытудың бірнеше балама тәсілдері ұсынылды, бірақ олардың көбі технологиялық себептердің салдарынан іске аса алмады.Шыны балқыту процесін жақсарту үшін циклонды балқыту камерасын қолдануға болады. Бұл энерготехнологиялық қондырғы әлі де кең қолданыс таба алмады, бірақ тәжірибелік және кейбір өндірістегі үлгілердің көрсеткіштері мен теориялық есептеулер циклонды балқыту камерасының үлкен мүмкіншіліктерін көрсетуде.
Жұмыстың мақсаты — силикат өнеркәсібі, шыны өндірісі жөнінде білімін қалыптастыру, жаңа білімдер алу үшін эксперимент жүргізу дағдысын дамыту.
Қойылған мақсат бойынша келесі міндеттер шешілуі тиіс:
— силикат өнеркәсібі, шыны өндірісіне жалпы шолу жасау;
— шыны өндіру технологияларын қарастыру;
— шыны түрлері және оларды қолдану аймақтарын айқындау;
— шынының физикалық және химиялық құрамы талдау;
— шыны өнеркәсібінің Қазақстан өндірісінде алатын орнын анықтау;
— шыны өнеркәсібінің әлемдегі даму сипатын қарастыру.
Жұмыс кіріспеден, екі тараудан, қорытындыдан және пайдаланылған әдібиеттер тізімінен тұрады.

1. Силикат өнеркәсібі. Шыны өндірісіне жалпы шолу
1.1 Силикаттардың жүйелеуі. Силикаттар класының жалпы сипаттамасы
Силикаттаркласы. Кремний тотығыараласқанминералдардыңбарлығы силикаттардепаталады. Силикатардыңминералдартүрлерініңжал пы саны 800-ге жуық. Табиғаттабелгіліминералдықтүрлеріні ңүштенбірбөлігіосылардыңеншісінетиі сті. ТаралуыбойыншасиликаттарЖерқыртысын даминералдардың 75 % құрайды. Силикаттар мен алюмосиликаттарөтемаңыздытаужыныста рқұрайтынминералдар (дала шпаттар (45%), кварц (12 %), слюдалар, оливин, пироксендер, амфиболдаржәнебасқалары) бопсаналады. ОларкүрделіхимиялыққұрамдыжәнеO, Si, Al, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, K, Zn, Li, B, Be, Ti, F, H — терден, жәнесирекжерлердентұрады.Қосымшаани ондардынорнын (OH[ — ]), F[ — ], Cl[ — ]алады. Оданбасқакейбірминералдардыңқұрамын акристаллизациялық, цеолиттік, кабаттықжәнеадсорбциялық су кіреді. Силикаттарғаизоморфтыорын басу жәнебасқаэлементтеркомплексітән. Изоваленттікизоморфтықауысуқұбылысы нкелесімысалдардәлелдейді: Mg[2+] — Fe[2+] (оливин); Al[3+] — Fe[3+] (анартас); Ca[2+] — Mn[2+] (волластонит); [ ](OH)[ — ] — F[ — ] (топаз, слюда). Гетероваленттік изоморфизм плагиоклаздарғатән: Na[+] + Si[4+] — Ca[2+] + Al[3+] (альбит-анортиттіңүздіксіз изоморфизм қатары).
Әртүрліқұрамы бар силикаттардырентгенометриялықәдіспе нзерттеунәтижесінде, барлықсиликаттардыңқұрылымыныңнегіз ікешенді анион түріндегі кремний-оттекті тетраэдр [SiO4]4- болатындығыбелгіленді,кремнийдіңәр атомы айналасындатөрт оттек иондары, тетраэдр пішініндеорналасады. Оттек пен кремний иондарыныңбайланыстарыметалдарғақар ағандакүштірек, силикаттардыңқұрылымындаоларкатионд арбопсаналады. Осы кремний-оттектітетраэдрлердіңөлшемі тұрақтыболады. Si — O ара қашықтығы 1,6 Åтән. Аниондырадикалдыңкөлеміндековаленті кбайланыстарбасымболады. Катиондар мен аниондаррадикалдарыныңбайланысыионд ық. Құрамында(OH)[ — ]немесеН2О бар минералдардасутегтібайланысбелгісі бар. Мұндаескеалатынжағдай кремний 4 оңзарядты, оттек 2 теріс, демек кремний оттектітетраэдрде 4 оттек, 8 терісзарядқаие. Сонда тетраэдр кұрылымындатөртоң ионы төрттеріспенбейтараптанады, 4 терісзаряді бос қалады, осыменбайланыстыкешенді анион [SiO4][4-]4 зарядқаие. Екі тетраэдр біртөбелеріменқосылғанжағдайда, екі оттек ортақболыпбейтараптанады, солкезде тек 6 оттектің 6 теріс заряды бос бопқалады. Олайболса, кремнийдің саны 2, оттектің 7, зарядтың саны 6, сонда[Si2O7][6-].болады. Демек, силикаттардыңқұрылымында 3, 4 және 6 кремний-оттектітетраэдрлерқосарланғ анда, олардың ион сандарыжәне заряд көрсеткіштерітұраосылайөзгеріптұрад ы.
Силикаттардыңеңмаңыздыерекшелігі кремний-оттектітераэдрлердің аса күрделішектіжәнешексізрадикалдартүз уқәбілетіболады. Кремний-оттектітетраэдрлердіңбір-бі ріменқалайүйлесетініменбайланыстыси ликаттардыңжәнеалюмосиликаттардыңке лесіқұрылымдықтүрлергежүйелеуібелгі ленеді: аралдық, тізбектіжәнетаспалы, қабаттыжәнеқаңқалы.
* Аралдықсиликаттар — оңашаланғантетраэдр жәнеоңашаланған тетраэдр топтарымен:
1) Жеке оңашаланған кремний-оттектітертраэдрі бар аралдықсиликаттардаөзара[SiO4][4-]т етраэдрлербайланыстыемес, байланыскатиондарарқылыболады. Мысалы, циркон Zr[SiO4], оливин (Mg,Fe)2[SiO4], кремний-оттектітераэдрдің (радикалдың) төрттерісзарядынZrжәнеMg,Feтеңістір іптұр.
2) Қосарланған кремний-оттектітетраэдрлері бар аралдықсиликаттар, радикалы [Si2O7][6-],бұлқұрылымдаекі кремний-оттекті тетраэдр екі оттек ионынбіргепайдаланып оны бейтараптыжәнеортаққылып, қалғаналтытерісзарядтарыкатиондарар қылытеңделеді. Мысалы, каламин Zn4[Si2O7](OH)2H2O.
3) Сакиналысиликаттарғаүш,төрт,алтыкеш ендіаниондартән, оларбір-біріменекіортақтөбесіменбай ланысыпжабықоңашаланғансақиналарқұр айды, ал қалдықтерісзарядтаркатиондарыменбей тараптанады. Кешендіаниондар[Si3O9][6-],[Si4O12] [8-],[Si6O18][12-]сәйкескөрсетілген . Мысалы, берилл алтысақиналықұрылымды, оныңформуласыBe2Al2[Si6O18] (…15 суреткесәйкес).

1-сурет. Кремний-оттекті тетраэдр топтарының түрлері
(екі түрлі бейнелеуінде)

а) жеке оңашаланған кремний-оттекті тертраэдр [SiO4]4-; б) ортақ төбелерімен байланысқан қосарланған кремний-оттекті тетраэдрлер [Si2O7]6-; в) сакиналы: үш кремний-оттекті тертраэдрлер [Si3O9]6-; г) төрт кремний-оттекті тертраэдрлер [Si4O12]8-; д) алты кремний-оттекті тертраэдрлер [Si6O18]12-.
* Үздіксіз тізбекті силикаттар, анионды радикалдары [Si2O6]-4 және [SiO3]-2 , пироксендер тобы.
Топтың аты пир — от, ксанос — бөтен деген грек сөздерінен шыққан. Бұл топқа ол атты бергені, бастапқы оларды магмалық таужыныстарға тән емес деп санағандықтан болар. Тізбекті силикаттарда кремний-оттекті тетраэдрлер жеке оңашаланған тізбектер арқылы үздіксіз қосарланады. Жеке тізбекте әрбір тетраэдр қасындағы көршілес тетраэдрлерге екі төбесі арқылы жалғасады, радикалдары [Si2O6]4 — и [SiO3]2 — , катиондары (металдық иондар) осындай әрбір екі тізбектің арасында болады. Мысалы, пироксен — энстатит Mg2[Si2O6].
Бұл топ екі топшаларға айырылады: ромбылық және моноклиндік пироксендерге. Моноклиндік пироксендер — энстатит, гиперстен; моноклиндік:кальциліктер — диопсид, геденбергит, авгит;сілтілілер — эгирин, сподумен, жадеит.
* Қос тізбекті — таспалы силикаттартарда және алюмосиликаттарда екі оңашаланған тізбектер қосарланған, катиондар осы таспалардың арасында орналасады, радикалы [Si4O11]6-, амфиболдарға тән. Мысалы, тремолит Ca2Mg5 [Si4O11]2(OH)2 (…16 суреткесәйкес).

А Б
2-сурет. Үздіксіз тізбекті кремний-оттекті тертаэдлердің түрлері
(екі түрлі бейнелеуінде — А және Б)

Үздіксіз тізбекті кремний-оттекті тертаэдлер: а) жеке тізбектер, б) қос тізбекті — таспалар. Суретте (Б) тетраэдрлердің төбелері жуандатылған.
Таспалы (қос тізбекті) силикаттар, анионды радикалы [Si4O11]-6, қосымша аниондарымен (OH)-1, F-1; амфиболдар тобының: сингониясы моноклиндік, біз қарастыратын минералдар: тремолит, актинолит, горнбленд (мүйіз алдамшы), сілтілі глаукофан (родусит).
* Үздіксіз кремний-оттекті тетраэдлердің қабаттарынан тұратын силикаттар және алюмосиликаттар немесе қабатты (жапырақша) силикаттар және алюмосиликаттар.
Кабатты силикаттардың және алюмосиликаттардың құрылымында әрбір тетраэдрдің үш төбесі үш тетраэдрдің төбесіне қосылып, гексагондық жазық тор құрайды, ал олардан қабаттар құрастырылады. Қабаттар бір-бірімен байланыспайды, ойткені барлық тетраэдрлердің бос зарядты жоғарғы төбелері болады. Металл иондары (катиондар) жоғарғы бос зарядтарымен қосылады да осы кабаттардың арасын жалғастырады. Радикалдары [Si4O10]4- немесе [(Al,Si)4O10]4-, бұл топқа тальк, хризотил-асбест, серпентин, сазды минералдар және слюдалар жатады (…17 суретке сәйкес). Мысалы, тальктіңформуласыMg3[Si4O10](OH)2.

А Б В
3 сурет. Гексагондық құрылысты кремний-оттекті тетраэдрлердің жапырақшасы (А және Б), қаңқалы алюмосиликаттардың құрылымы (В).

Қабатты силикаттарға және алюмосиликаттарға слюда тәріздес минералдар кіреді, олардың құрамында гидроксил ОН, сирек емес F- мен бірге, қабатты кристалдық торлардың құрылысы гексагондық немесе псевдогексагондық. Осылардың минералдарының физикалық қасиеттері кристалдық торларының ерекшелітеріне тікелей байланысты.
Қабатты силикаттардың және алюмосиликаттардың ішінен біз қарастыратын минералдар: екі қабатты қапшамен — серпентин, каолинит; үш кабатты қапшамен — тальк, слюдалар топшасы — мусковит, лепидолит, биотит; монтмориллонит топшасы — монтмориллонит, нонтронит; төрт қабатты капшамен — хлориттер.
Қаңқалы алюмосиликаттар.
Қаңқалы алюмосиликаттар — олар алюмооттекті және кремний-оттекті үздіксіз үш өлшемді қаңқасы бар алюмосиликаттар боп саналады. Қаңқалы алюмосиликаттардың құрылымында үздіксіз алюмооттекті және кремний-оттекті тетраэдрлер үш өлшемді қаңқа құрайды (3 суретке сәйкес). Кремнийдің заряды алюминийдікінен бір зарядқа артық (Si4+Al3+), сондықтан әрбір аллюминий оттектің бір зарядын босатады, теріс заряд ірі катиондарымен копенсацияланады (мысалы, Na немесе K), олар қаңқанын құыстарында орналасады, қаңқалы алюмосиликаттардың радикалы жалпы [Sin-xAlxO2n]-x (кварцтың жағдайындағыдай) болады. Қанқа тек кремний оттекті тетраэдрлерден тұрса, ол бейтарапты болады, онда оттек зарядтардың барлығы кремниймен байланысуға кететін болады. Осындай қанқаның радикалы [SiO2]0болады, ол кварцтың құрылымына ұқсас, осының арқасында кварцты тотықтарға жатқызбай, қаңқалы силикаттарда қарастыру керек еді, бірақ қаңқалы құрылымда кремний-оттекті тетраэдрлермен қатар алюминий-оттекті тетраэдрлер болады.
Силикаттардың және алюмосиликаттардың ішкі құрылымы және химиялық құрамы олардың минералдық агрегаттарының морфологиясымен және физикалық қасиеттеріне байланысты. Аралдық силикаттар және қаңқалы алюмосиликаттар кубтық және ромбылық сингониядағы изометриялық түйірлерімен және кристалдарымен сипатталады. Сақиналы және таспалы силикаттар ұзартылған және жұқа талшықты кристалдарымен көрінеді. Қабатты және жапырақша минералдар жалпақ түйірлер және кристалдар түзейді. Силикаттардың көпшілігі түссіз, ақ, сұр, сарылау немесе жасылдау. Силикаттарда түс беруші сәйкес иондар-хромофорлар болады: жасылды — Fe2+; қоңырқайды — Fe3+ немесе Ti4+; қызылды — Fe3+ , Cr3+; көкті — Fe2+және Fe3+; қызғылтты — Mn2+. Мыс силикаттары жарық түске ие — жасылға және көгілдірге. Кейбір силикаттарда түстері құрылымының дефектілерімен байланысты (анартастар) немесе құрылымында электронды-тесікті орталары бар болғанымен (берилл). Аралдық силикаттардың құрылымы тығыз қалануға жақын болса, олар үлкенірек тығыздықпен, жоғарғы қаттылықпен айырылады. Керісінше, қаңқалы алюмосиликаттар ең төмен тығыздыққа және төменірек қаттылықа ие. Ең төменгі қаттылыққа қабатты силикаттар ие. Қаттылық, ионды байланысы бар алюмосиликаттардан (слюдалардан) ван-дер-ваальстық байланысы бар силикаттарға (хлориттер, тальк, сазды минералдар) дейін, заңды түрде төмендейді. Қабатты силикаттарға жиі аса жетілген жымдастық тән. Бұл кремний оттекті тетраэдрдің атом арасындағы байланыстың өте берік болуымен, ал қабаттар арасында — әлсіздеу болғанымен байланысты. Сонымен осы минералдарды қабат бойынша ажыратуға жеңілірек болады, осы қасиет оның аса жетілген жымдастығын белгілейді.
Генезис (жаратылысы). Силикаттар магмалық, метаморфтық, метасоматиттік, шөгіндік таужыныстар құраушы минералдары болады. Қабатты силикаттар (тальк, серпентин, хлориттер) — гидротермалық-метасоматитті өзгерген (метасоматиттік) таужыныстардың әдеттегі минералдары, олар бұл жағдайда аралдық және қаңқалы минералдардың гидролизденуінен пайда болады. Жер бетіндегі жағдайларда қабатты силикаттар және алюмосиликаттар (каолинит, монтмориллонит) пайда болады. Метаморфтық таужыныстарда — тақтатастарда және гнейстерде силикаттар кең тараған (анартас, дистен, хлорит және т.б.). Эндогендік силикаттар, әсіресе қаңқалы алюмосиликаттар (дала шпаттары), Жер бетіндегі жағдайда тез морыйды, қабатты силикаттарға және алюмосиликаттарға өтеді, ал содан кейін сәйкес элементтердің тотықтарына және сулы тотықтарына айналады.
Қолдануы. Силикаттар және алюмосиликаттар барлық кенорындарының минералдық құрамында маңызды рөл ойнайды, және тек қана кен минералдардың серіктесі болмайды, олар кейбір жағдайларда құнды металдар сыйыстырғыш болады (Ni, Zn, Be, Zr, Li, Cs, Ru, U, TR және т.б.). Силикаттармен құрастырылған бейметалдық пайдалы қазбаларда аз емес. Солардың қатарына, мысалы, асбест — ыстыққа төзімді материалдар; каолинит — керамикада; мусковит, флогопит — радио- және электротехникада; дала шпаттары — керамикада; анартастар — түрпілі материалда және т.б., әртүрлі құрылыс материалдар. Бір қатар силикаттар (зүбәржат, аквамарин, турмалин, топаз, родонит, нефрит, жадеит және т.б.) ежелден асыл тастар және зергерлік тастар ретінде пайдаланады. Цеолиттер — молекулярлық сүзбелер болады.

1.2 Шыны түрлері және оларды қолдану аймақтары

Бүгінгі техника мен ғылымның сан қилы салаларында, құрылыс жұмыстарында, күнделікті тұрмыста шынының қолданылмайтын жері кемде-кем. Шыны туралы айтқанда ең алдымен көз алдымызға үйлердің терезелерінде қолданылатын әйнек елестейді. Осы әйнектердің өте мөлдірлігінің арқасында бүздің үйлеріміз күндіз жарық болып тұрады. Әйнек үйлердің терезелеріне қай кезден бастап салына бастады?
Шынылар туралы бұдан мыңдаған жылдар бұрын ертедегі Вавилонда белгілі болуына қарамастан, оны үйлердің терезесіне тек 14 ғасырдан бастап пайдаланды.
Біздің заманымызда терезе әйнектері бельгиялық өнертапқыш Фурио әдісімен жасалады. Шыны дайындау үшін негізгі шикізат ретінде таза кварц құмы, әктас, доломиттар, натрий сульфаты пайдаланады. Кейбір құрылыстық шыныларға олардың құрылыс-техникалық қасиеттерін арттыру үшін бордың (отқа төзімділігін арттырады), алюминидің (беріктілігін және химиялық төзімділігін арттырады), фтор, мырыш және т.б. тотығын қосады. Түрлі-түсті шынылар алу үшін марганец асқын тотығын, хром, кобальт тотықтарын қолданылады.
Шынының жылу өткізгіштігі төмен: шыны ыстыққа төзімсіз, сондықтан оны тез және жоғары температурада қыздырса немесе тез суытса, қолма-қол пайда болған ішкі күштерден шытынап сынып кетеді. Қыздырғанда шыны жұмсарады да, 1000ºС-да балқиды. Ол жоғары химиялық төзімділікке ие. Минералды қышқылдардың көбі, фторлысутекті қышқылдан басқасы, шыныны бүлдіре алмайды. Аса баяу болсада, сілті ерітінділері, тіпті таза су да шыныны біртіндеп бүлдіре береді.
Парақ шыны әртүрлі шығарылады; терезелік, витриналық, арматураға салынған, өрнектелген, жылутартқыш және т.б.
Витриналық шыны ірі көлемді жалтыратылған, жалтыратылмаған күйде қалыңдығы 6-10мм етіп шығарылады. Олар дүкендерді, мейрамханаларды, көрме залдарын, вокзалдарды әйнектеуге пайдаланады.

4-сурет. Витриналық шыны.

Өрнекті шыны түссіз және түрлі-түсті шыны массасын оюланған оқтауларда (гравирование валки) прокаттау арқылы алады. Өрнекті шыныны архитектуралық сәндік элементтерінің бірі ретінде және тура көріну қажетсіз болғанда терезелерде, (сквозная видимость) ішкі жұқа қабырғаларында, есіктерде және шашыраңқы жарық (рассеянный свет) қажет болғанда қолданылады.

5-сурет. Өрнекті шыны.

Терезелік шыны (терезе əйнегі) — парақша шынылардың ең көп тараған түрі. Ол қалыңдығы 2-6 мм, ені 1600, ал ұзындығы 2200 мм-ге дейін парақ ретінде өндіріледі. Қалыңдығы бойынша 6 маркаға бөлінеді: 2; 2,5; 3; 4; 5; 6 мм; жарық өткізгіштігі өскен сайын төмендейді; жарық жұтқыштығы 2% шамасында; қалған жарық (сəуле) 8% шамасында шағылады (қайтарылады). Термиялық төзімділігі — температураның өзгеруіне (мысалы, плюстен — минуске) төзімділігі, əдетте материал өлшемінің, көлемінің кеңу коэффициенті, мөлшермен 90оС шамасында сипатталады. Егер шынының қалыңдығы а мм болса, онда оның термиялық төзімділігі 100оС; егер 5 мм болса — 80оС, яғни қысқы аязда əйнекті шыныны сумен жууға болады. Инфрақызыл сəулені жақсы өткізеді, ал ультракөк жарықты өткізбейді десе де болады. Созуға, июге беріктігінің шегі — 30-90 МПа, ал сығуға беріктігі өте жоғары — 700-1000 МПа аралығында. Бірақ бұл шынылар ию жəне созу күштеріне кедергі көрсететін жұқа парақша түрінде қолданылатындықтан, олардың беріктігі — ию, созу беріктігімен сипатталады. Ұруға кедергі көрсете алмайды: шыны морт материал, ұрып игенде тек қана 0,2 МПа-ға жақын беріктілік көрсетеді. Витриналық шыны. Бұл шынының беті жəй əйнектердің бетінде болатын елеусіз ой-қырдан, жол-жолдан, тілім-тілімнен ажырату үшін арнаулы машинамен тегістелінеді, айнадай жылтырлатылады. Сондықтан витриналық шыны жарықты (сəулені) оптиканы бұрмаламай, заттың кескінін бұзбай көрсетеді. Бұл шыны кинотеатрлардың, вокзалдардың, аэропорттардың залдарын, көрме залдарын, т.б. ғимараттарды əйнектеу үшін қолданылады. Оның қалыңдығы 6…10 мм ені мен ұзындығы 3,5 х 6 м-ге дейін. Июге, ұруға беріктігін өсіру үшін жасалынады.

6-сурет. Терезелік шыны.

Сыммен торланған шыны үздіксіз прокат əдісімен өндірілетін парақша шыны массасының бетіне, сымнан істелінген торды батыру арқылы алынады, ал сынғанда быт-шыт болып бөлшектенбейді. Ол басқыш клеткаларын (бөлмешелерін), лифтлердің шахтасын, жоғарыдан электр жарығын тарататын фонарьларды, т.б. əйнектеу үшін қолданылады. Жарық тартқыштығы (өткізгіштігі) 60%-тен кем емес. Ол ғимараттардың төбесін жабуға нұсқасы толқын тəрізді етіліп те өндіріледі (1-сурет).

7-сурет. Шыны блок.

Органикалық емес шыны. Атқаратын міндеті бойынша шыны түзгіш, модификациялаушы және аралық болып бөлінетін оксидтерден тұратын материал органикалық емес шыныға жатады.
Құрылымдық тор құратын кремний, бор, фосфор, германий және мышьяк оксидтері шыны түзгішке жатады. Шынының физика-химиялық қасиетін өзгерту үшін модификатор ретінде сілті (K, Na) және сілтіжер (Ca, Mg, Ba) металдарын қосады. Шыны қасиетін керекті бағытта өзгерту мақсатымен шыны түзгіш оксидтердің бір бөлігін аралық деп аталатын алюминий, бериллий, қорғасын, титан және темір оксидтерімен алмастырады.
Шынының механикалық қасиеті қысуға жоғары қарсыласуымен (σсж=500-2000 МПа), созу (σв=30-90 МПа) мен июдің (σи=50-150 МПа) төмен беріктік шегімен сипатталады. Шынының соққы тұтқырлығы төмен (1,5-2,5 кДжм2), серпімділік модулі 45-100 МПа.
Шынының көптеген түрінің термиялық төзімділігі 90-170°С, ал кварц шынысы үшін 800-1000°С. Шынының беріктігі мен термиялық төзімділігін шынықтыру мен термиялық беріктендіру арқылы жоғарылатады.
Өнеркәсіптің әр саласында шынының көптеген түрі қолданыс тапты. Металлургия және мәшине жасау зауытында 70%-ға дейін инфрақызыл сәулені сіңіре алатын шыны пайдаланылады.
Құрылыс материалы ретінде қолданыс тапқан шыныларға көбіктішыны, шынымақта және т.б. жатады. Шыны талшықты материалдардың ішінде жылу мен дыбыс изоляциялық материал қатарына шынымат пен плита жатады.
Шыныматтың жұмыстық температурасы (-60) — (+600°С). Темір жол мен су көліктері, автомобиль мен ұшақ кабинасы, автоклав пен құбырды жылу мен дыбыстан изоляциялау үшін шынымақта, шынымат және плита қолданылады.
Кремнеземнен (99,5% SiO2) жасалатын кварц шынысы жоғары химиялық және термиялық төзімділігімен ерекшеленеді. Кварц шынысынан химиялық ыдыстар, изолятор, электр вакуумдық бұйымдар және т.б. жасалынады.
Оптика саласында қолданылатың шынылардың сәулені шағылыстыру, тарату, сіңіру, сындыру және сәулеге мөлдірлік сияқты арнайы қасиеттері жоғары болу керек.

8-сурет. Органикалық шыны.

Ситалл. Кристалды шыны материалды ситалл (стекло и кристалл) деп атайды. Ситалл шыныдан әрі құрамы, әрі кристалды құрылысы бойынша өзгеше келеді. Шыны-аморфты зат болса, ситалл катализатордың әсерінен кристалды құрылым түзеді.
Ситалл арнайы шыны шикіқұрамға катализатор қосып, балқыту арқылы алынады. Сонымен бірге ситалл бұйымдар ұнтақты күйежентектеу әдісімен де алынады. Шыны шикіқұрамына LiO2, Al2O3, SiO2, MgO, CaO және т.б. оксидтермен бірге катализатор кіреді. Катализаторға коллоидты бояғыш болып келетін Au, Ag, Cu металдарының тұздары, фторлы және фосфатты қосылыстар, титан оксиді және т.б. жатады. Ситалл фотоситалл, термоситалл және қожситалл болып бөлінеді.
Фотоситалл литий жүйесінің шынысына коллоидты бояғыш катализатор қосу арқылы алынады. Шыныға ультракүлгін немесе рентген сәулесін түсіру барысында фотохимиялық үрдіс орын алады.
Термоситалл MgO — Al2O3 — SiO2, CaO — Al2O3 — SiO2 және т.б. жүйе шынысына TiO2, FeS және басқа катализатор қосу арқылы алынады. Кристалды фаза мөлшері 30-95%, ал кристалл өлшемі 1-2 мкм.
Қожситалл домна қожы мен катализатор (темір ұнтағы және т.б.) негізінде алынады.
Ситалдың серпімділік модулі 84-141 ГПа, σсж=700-1200 МПа, σв=112-161 МПа, σи=70-350 МПа, тығыздығы 2,4-2,95 тм3. Ситалдың соққы тұтқырлығы шыныға қарағанда жоғары (4,5-10,5 кДжм2), бірақ ситалл да морт материал қатарына жатады.
Ситалл тозуға төзімді, қаттылығы шыныққан болат қаттылығына жақын (микроқаттылығы 7000-10500 мПа). Ситалдың химиялық және термиялық төзімділігі жоғары. Ситалл-жақсы диэлектрик, сонымен бірге газ бен су өткізбейді әрі тотықпайды.

9-сурет. Ситалл СО115М

Шыныққан шыны. Шынықтыру үшін шыны 540-6500С аралығында қыздырылады да, біркелкі тез суытылады. Бұл жағдайда бастапқы өндірісте пайда болған, шынының əр жеріне тараған кернеу күштері енді парақтың бар денесіне бірдей тарап, оның ұруға жəне июге беріктіктері жəй (шынықпаған) шынылардың беріктіктерінен бірнеше рет арттырылады. Мысалы, мұндай шыны оған 1,2 м биіктіктен, салмағы 800 г болат шарды тастаса да сынбайды. Қалыңдығы 9-12 мм, ал ауданы 1-2,6 м2 дейін жасалынады. Ол витрина мен шыны есіктер жасауға, балкондарды, басқыштарды қоршау үшін, ал негізінде — транспортта пайдаланылады. Жылы сəулені жұтқыш шыны. Бұл шынылардың беті темір, кобальт немесе никель оксидтерінің ерітінділерімен өңделеді. Олар инфрақызыл сəуленің 70-75%-ін жұтады, яғни осы сəуленің өтуіне жəй əйнектермен салыстырғанда, 2-3 рет көп кедергі көрсетеді. Сондықтан мұндай шыныларды терезені екі қабатты етіп əйнектеу үшін пайдаланған жөн: терезенің сыртқы … жалғасы