Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

9.4 Гидравлик боғловчи моддалар Цемент ишлаб чикариш.
Цемент. Гидравлик боғловчи моддаларга турли хил цементлар киради. Улардан энг мухими портландцементдир. (бу ном англиянинг Ушбу цемент биринчи-марта ишлаб чикарилган Портланд шахри номидан олинган ).
Уни олиш 75-80% калъций карбонат (охактош, бур ёки мар-мартош ) 20-25% осон суюкланувчи тупрокдан иборат аралашмани чала суюкланиб бир-бирисига ёпишиб колгунча куйдиришга асосланган .
Кўпчилик заводларда хом ашё сифатида мергель деб аталувчи тог жинси ишлатилади (мергель –охактошларнинг майда заррачалари билан тупрок минераллар зарачаларининг тахминан 3:I нисбатдаги табиий аралашмасидан иборат минералдир ). Шахтага домна печларининг шакллари ва чанглари кумир ёки сланец куллари, пирит куюндилари кушилади.
Портландцемент ишлаб чикариш икки усулда, курук ва хул усулда амалга оширилади. Бу усул кенг таркалган ва иктисодий жихатдан самарали ва махсулдорлиги юқори усулдир. Бу усулда шихта таркибидаги эрувчи барча моддалар майдаланиб аралаштирилади, сўнгра шарчали майдалагичларда сув ичида кукун холига келтирилади ва сув билан аралашиб шилам-куюк суспензия ҳосил бўлади, шилам (таркибида 35-40% сув саклайди) бир жинсли масса эмас шунинг учун у насослар ёрдамида катта бассейинга олинади ва у ерда сикилган хаво билан яхшилаб аралаштирилади, кимёвий таркибида аникланади. Шундан кейин у ерда айланувчи печга, куйдириш учун олинади. Печ (39-расм ) узунлиги I85 м диаметри 5 м гача булган пулат барабандан I иборат бўлиб, 2-50 кия холда урнатилган, шихта барабаннинг баланд кисмидан паст кисмига узи окиб келади унинг ичи шомот ва хромомагнезитли гишт билан копланган. Барабанга пулат халкалар-белбоглар 2 кийгизилган белбоглар таянч гилдиракчаларга 3 урнатилган унинг ёрдамида ҳамда тишли- гилдирак (шестерна)5 ва электромотор (4) ёрдамида барабан айланади минутига 0,5-I,2 марта шлам таъминлагич 6 ёрдамида узлуксиз печга солиниб турилади ва у ерда ёкилгининг (кумир газ, суюк, ёкилгилар) ёнишидан ҳосил булаган ва карама-карши оким принципида келадиган иссик газ окимида кизийди. Энг аввал (I00-I20⁰ С да) шламдан сув буғланиб кетади сўнгра тупрок минералари сув ажратиб парчаланади. У харакат килиб пастга тушган сайин (650-1000⁰ С да) охактош парчаланиб СаО нинг кукунини хосил килади, сўнграI20-I300⁰ C да ҳосил булган кальций оксиди SiO₂ Al₂O₃.Fe₂O₃ лари билан бирикиб сунъий минералларга айланади. Калъций оксиди ва кремий оксидидан икки калъцийли силикат (белит) 2CaO*SiO₂ ҳосил бўлади, белит суюкланма холда бўлиб, калъций оксиди билан бирикиб каттик холдаги уч калъцийли силикатга 3CaO*SiO₂ айланади. Шу билан бир каторда оз микторда уч калъцийли алюминатнинг суюкланмаси –3CaO.Al₂O₃ ва турт калъцийли алюмоферритлар 4CaO*Al₂O₃*.Fe₂O₃ (броунмиллерит) ҳосил бўлади. Кейинчалик ҳарорат I450 ⁰С гача кутарилгач ва белитлар суюкланиб бир-бирисига ёпишиб унчалик катта булмаган булакларга клиентларга айланади. Шихтага 1% гача плавик шпатини кушиш клинкер ҳосил булиш жараёнини тезлаштиради ёкилги сарфини 5-7% камайтиради. Печ махсулотдорлигини уртача 10% оширади. Кинкер пишириш зонасидан чикгач совутгичга 7 та утади ва у ерда ёниши учун киритилган (карама-карши) окимда совук хаво тасирида совийди. 50-200⁰С гача. Совуган килинкер кимёвий реакциялар тулик тугаши учун 2-4 хафтагача омборларда сакланади. Бу даврда килинкер анча юмшк бўлиб колади. Сўнгра уни аввал майдалагичларда янчилади кейин шарли майдалачиларда кукун холга келгунча катталлиги 0,I мм дан кичик булгунча яхшилаб майдаланади.
Майдалаш жараёнида котишни секинлатиш учун унга 5% гача гипс тошлари кушилади ва котиш пайтида ажралиб чикариладиган кальций гидроксидини бириктириб олиш учун ( сувга чидамлиги шундай йул билан оширилади ) эса 15% гидравлик қўшимчалар (табиий кремназёзнинг турли хиллари) кушилади. Печнинг махсулдорлиги 1800 т сутка ёки 650 минг т. йилга тенг. Цемент сув билан аралаштириб лой килингач кўпи билан 45 минутдан кейин кота бошлайди 12 соатдан кейин котади. Унинг котиб тошга айланиш жараёни узок вакт давом этади. Котиш ходисасининг тизими рус олимлари академиклар А.А. Байков ва П.А. Ребиндерлар томонидан урганилган бўлиб уларнинг назариясига асосан цемент менераллари гидратланади. Аввал сувда кисман эрийди цемент заррачалари емирилади сўнгра сув билан бирикиб гидросиликатлар ва гидроалюминтларга айланади:

3CaO.SiO₂+nН₂O=хCa(OН)₂+уCaO.SiO₂^.nН₂O

2CaO.SiO₂+nН₂O=2CaO.SiO₂^.nH₂O (n=2 ёки 4)
3CaO^.Al₂O₃+6H₂O=3CaO+Al₂O₂^.6H₂O (x+y=3)
Ҳосил булган махсулотлар сувда ёмон эрувчан булганлиги учун эритмадан аввал майда кристалчалар йириклашади ва бир бириси билан мустахкам бирикади,яхлит тошга айланади.Шлакли цементларни боғловчи моддалар билан домна печларининг шлакларини аралаштириб майдалаш оркали олнади. Шлак таркибида асосан СаО,Аl₂О₃ ,SiO₂ оксидлари бўлади. Глннозёмли цементнинг асосий таркибий кисми калций металалюминат Са(AlO₂)_2. У глиназёмга (бокситга)бой булган табиий метериалларга охактош кушиб куйдириш оркали олинади. У тез котади,унинг котиши гидролиз ва гидратланиш реакциялар натижасида амалга ошади:
2Са(AlО₂)₂+11Н₂О=2СаО Al₂О₃ +8Н₂О+₂Al(ОН)₃
Глиназёмли цементдан тайёрланган бетон кул ва денгизнинг шур сувларига,ишкор эритмаларига чидамли бўлади,тез котади ва жуда мустахкам бўлади.
Цементнинг ишлатилиши сохалари кенг аммо асосан бетон тайёрлаш учун ишлатилади (сунъий тошнинг бир тури).Бетон тайёрлаш учун цементга тулдирувчилар кушиб сув билан аралаштирилади.Йирик тулдирувчиларга :шагал ёки щебень (гранит,охактош ёки гишт ) майдалари киради. Яхши тулдирувчилардан бири керамзитдир (керамзит осон суюкланувчи тупрокни куйдириб олинадиган, 4см гача катталикдаги шарсимон говак тошлар бўлиб, ундан тайёрлангандиган бетон мустахкам,енгил ваиссикликни кам утказувчан бўлади).Йирик тулдирувчиларнинг булаклари орасида майда тулдирувчиларнинг (кум,кумир кули кабилар) доналари жойлашиб улар цемент билан бир бутун бўлиб богланади,ва мустахкам сунъий тошга айланади. (1 кисм цементга тахминан 3,5-4 кисм йирик ва 2-2,5 кисм майда тулдирувчилар аралаштирилиб 0,5-0,7 кисм сув билан лой корилади). Бетон лойини аралаштириш махсус бетон аралаштиргич апаратларида олиб борилади.Ҳосил булган лой коришма тахта ёки металл колипларига (ополубкаларга)солиниб шакл берилади ва котиши учун колдирилади ,котган колиб ажратиб олинади. Котишини тезлаштириш учун махсус камераларда буғ билан ишлов берилади. Бетондан блоклар ,йигма уйлар учун деворлар, тугонлар, йуллар ,бассейнлар, кувурлар ва бошка курилмалар курилади.
Одатдаги бетон катта зичликка эга бўлиб (2500кг/м³)енгил ваговак тулдирувчилар кушилганда унинг зичлиги 1200-1400 кг/м³ гача камайиши мумкин масалан : туфобетон, шлакабетон ва бошкалар. Айникса газобетон ва кўпикбетон жуда енгил ,иссик ва товушни ёмон утказувчан бўлади.
Газобетон, цемент хамирига газ ҳосил килувчи моддалар Al (водород ажратиб чикаради) Н₂О₂ (кисларод ажратиб чикаради) кушиб тайёрланади.
Кўпикбетон, цемент хамирига кўпик ҳосил килувчи моддалар кушиб олинади.Чидамли бетон олиш учун цемент калций хлор тузининг сувдаги эритмасида корилади.Туз эритмаси совукка чидамли бўлиб бетондамуз зарралари ҳосил булмайди, совук пайтларда хам бетон килиш имкониятини беради.
Айникса ,синишга ,эгилишга ,тортилишга ута мустахкам бетон бу темир бетондир. Уни олиш учун цемент хамири орасида пулат симлар ва арматуралар куйилади. Шифер тайёрлаш учун цемент (10-20% маса буйича) асбестаралаштириб хамир килинади ва асбестоцементли материал (шифер ,кувуклар,плиталар ва х) ясалади.Узбекистонда цемент ишлаб чикариш сохасига катта хисса кушган олимлардан Т.Отакузиев.Ок рангли цементлар ишлаб чикаришда фосфор ва фосфорли ўғитлар ншлаб чикариш корхонолари чикиндиларидан фосфогипслардан, фойдаланиш мумкинлигини курсатиб бердилар Т.Отакузиев янги ок тез қотувчи сулфоалюминат силикатли цемент олиш ва уни ишлаб чикариш технологиясини яратди. Бу цемент фосфогипс, каолинитли тупрок ва охактошдан фойдаланиб олинган 400 маркали цемент ок портлант цементга караганда 25-30% кам энергия саралаб олиниши сифатлиги ва анча арзонга тушиши билан диккатга сазавордир. Т.Отакузиев томонидан сулфат сакловчи цементнинг химик физик хоссалари урганилиб уни паст ҳароратда кам энергия сарфлаб олиш технологияси яратилган. Хозирги пайтда 4 милион тоннадан кўпрок цемент ишлаб чикарилмокда. Узбекистон 1970 йилдаёк киши боши хисоблаганда Туркияга нисбатан 20, Покистонга нисбатан 35 марта кўп цемент ишлаб чикарди.