О‘zbekiston respublikasi oliy va о‘rta maxsus ta’lim vazirligi toshkent kimyo-texnologiya instituti

Qotish jarayonini ta’minlovchi bosqichlar
F. Fyodorov va M. M. Sichyov tomonidan olib borilgan ishlarda rivojlantirildi. Qotish jarayonlarini ta’minlovchi sabablarning tahlili bog‘lovchi sistemalarni quyidagi uchta guruhga bо‘lishga imkon berdi:
1. Kimyoviy jarayonlar asosida qotuvchi bog‘lovchilar;
2. Fizik – kimyoviy hodisalar asosida qotuvchi bog‘lovchilar;
3. Fizik hodisalar asosida qotuvchi bog‘lovchilar.
Bog‘lovchilarning bunday tarzda guruhlarga bо‘linishi faqat shartli ravishdadir, chunki istalgan bog‘lovchi kompozitsiyaning qotishida u yoki bu kо‘rinishdagi uchchala guruhga mansub jarayonlar sodir bо‘ladi va bu yerda, gap sun’iy tosh hosil bо‘lishidagi ularning turli xil roli haqida boradi. Yangi turdagi sementlarni ishlab chiqishda eng yuqori e’tiborga birinchi guruh sazovor bо‘lib, bu guruh gidratatsion turdagi (qorishtirish suyuqligi bо‘lib suv hisoblanadi) va turli suvli (kislotalar, ishqorlar, tuz eritmalari) va suvsiz (kо‘p atomli spirtlar, organik kislotalar, uglevodlar va h.k.) bog‘lovchilarni о‘zida birlashtiradi. Sement toshining hosil bо‘lishi ushbu holatda kislotali – asosli xarakterdagi reaksiyalarning sodir bо‘lishi hamda polimerlanish va polikondensatlanish jarayonlari bilan shartlanadi.
Ikkinchi guruhga yuqori konsentratsiyalangan maydadispers suspenziyalarni о‘z ichiga oluvchi bog‘lovchi sistemalar (keramik shlikerlar, loyli massalar, tuproqlar) kirib, bularda bog‘lovchilik vazifasini suv bajaradi. Suvning bug‘lanishi kapillyar kuchlar hisobiga tutash zarrachalarda hosil bо‘luvchi zarrachalarning zichlashishiga olib keladi, buning natijasida avval koagulyatsion struktura hosil bо‘ladi. Bug‘lanishning davom etishi bilan koagulyatsion strukturalar ma’lum sharoitlarda koagulyatsion yoki kristalizatsion strukturalarga о‘tishi mumkin. Koagulyatsion strukturalarning barqarorligi vandervaals ilashish kuchlarning yuzaga kelishi bilan tushuntiriladi, bunday strukturalarning mustahkamligi yuqori bо‘lmaydi. SH unga qaramay, ushbu guruh bog‘lovchilari keng qо‘llaniladi – bu kulolchilikda quyma shlikerlar tayyorlash, katalizatorni chо‘ktirishda, yupqadispers ruda konsentratlarining qumoqlashishi kabi jarayonlar bunga misol bо‘la oladi.
Uchinchi guruh bog‘lovchilarining qotishi kristall hosilalarning paydo bо‘lishi bilan shartlanadi. Ushbu guruh bog‘lovchilari M. M. Sichyovning fikricha: erish – kristallanish hisobiga qotuvchi; suvni bug‘lanishi yoki qо‘shilishi hisobiga о‘ta tо‘yinish oqibatida kelib chiquvchi kristallizatsion jarayonlar natijasida qotuvchi bog‘lovchilarga bо‘linadi. Erish – kristallanish vositasida qattiq zarrachalarning bog‘lanishi texnikada juda keng kо‘lamda qо‘llaniladi, chunonchi: sopolning pishishi, shisha – kristall materiallar ishlab chiqarish, quyma toshlar, о‘tga chidamli materiallar ishlab chiqarish sanoati, buyum va tuzilmalarni bir – biriga yopishtirish va h.k.
Kristallanish hisobiga qattiq jismning hosil bо‘lishi qoruvchi suyuqlikning bug‘lanish jarayoni hisobiga uni suvsiz fazalar bilan yoki uni bog‘lovchi kompozitsiyani kukunsimon holdagi tashkil etuvchisi tarkibiga kiruvchi qisman suvsizlangan fazalar bilan bog‘lanish oqibatida о‘ta tо‘yinishi natijasida kelib chiqishi mumkin. Kristallanish mexanizmi bо‘yicha qotuvchi bog‘lovchining tipik misoli sifatida qurilish gipsi, ya’ni yarim suvli kalsiy sulfatni keltirish mumkin. U suv bilan о‘zaro ta’sirga kirishib, kam eruvchi ikki suvli kalsiy sulfatini hosil qiladi.
Qotishni shart qilib qо‘yuvchi hodisalar asosida yotuvchi M. M. Sichyovning sinflashi N . F. Fyodorov tomonidan kо‘rsatib о‘tilgan quyidagi kamchiliklardan holi emas: qotishda sodir bо‘luvchi fizik – kimyoviy jarayonlarning murakkabligi ular ichidan eng muhimlarini tanlab olishga doimo ham imkoniyat bermaydi; hosilalarni (о‘smalarni) paydo bо‘lishini ta’minlovchi jarayonlarda struktura hosil bо‘lish nuqtai nazardan farqlanishlarga qaraganda umumiylik kо‘proqdir, shuning uchun bog‘lovchilarni guruhlarga bо‘linishi bir xil tarzda bо‘la olmaydi; bog‘lovchi moddalar qatorida erish – kristallanish jarayonlari hisobiga olinuvchi materiallarini kiritish bog‘lovchi moddalar tо‘g‘risidagi umumqabul qilingan ta’riflar tashqarisiga chiqib ketadi. N. F. Fyodorov tomonidan dastlabki reagentlarining kimyoviy xususiyatlari va ularning о‘zaro ta’sirlashishida о‘rin tutuvchi kimyoviy reaksiyalar turlarini hisobga olgan holda bog‘lovchi moddalarning sistemalashtirishni amalga oshirish taklif etilgan edi. Shuning asosida sementlarni uch guruhga bо‘lish mumkin:
1 – suv asosidagi va turli noorganik birikmalarning suvli qorishmalari (tuzlar, kislotalar, asoslar) asosidagi sementlar;
2 – organik birikmalar va ular hosilalari asosidagi sementlar;
3 – suvsiz qorishmalar asosidagi sementlar.
Sun’iy tosh paydo bо‘lishi uchun qattiq fazaning hosil bо‘lish faktining о‘zi yetarli emas. Yangi faza о‘smalarining hosil bо‘lish tezligi bilan kristallarning о‘sish tezligi orasida ma’lum nisbat saqlanib turishi lozim.
Inson tomonidan kо‘p davrlar mobaynida foydalanib kelinayotgan eng keng tarqalgan bog‘lovchi materiallarning qotishini ta’minlovchi kimyoviy reaksiyalar tabiatini tahlil etadigan bо‘lsak, bir umumiy xususiyatni belgilashimiz mumkin, ya’ni ushbu reaksiyalarning barchasi kislotali –asosli о‘zaro ta’sir etuvchi reaksiyalar turiga taalluqlidir. Misol tariqasida sement toshi hosil bо‘lishi bilan boruvchi insonning amaliy faoliyatida qо‘llanib kelingan quyidagi reaksiyalarni kо‘rsatish mumkin:
1) Sо‘ndirilmagan ohakning qotishi:
CaO +H2O → Ca(OH) 2;
2) Qurilish gipsining qotishi:
CaSO4 · 0,5H2O+1,5H2O → CaSO4 · 2H2O
3) Portlandsement klinkeri minerallarining qotishi:
Ca3SiO5+H2O → xCaO · ySiO2 · 2H2O+Ca(OH) 2
4) Tish sementlarining qotishi:
ZnO + H3PO4 → Zn3(PO4)2 · 4H2O
5) O hak – pussolan sementlarining qotishi:
Сa(OH) 2+ SiO2+H2O → xCaO · ySiO2 · zH2O
6) Portlandsement va kengayuvchi sementlarining qotishi:
3СaO · Al2O3+CaSO4 · 2H2O+H2O → 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · nH2O
7) Corel sement turi bо‘yicha qotishi:
MgO+MgCl2+H2O → xMgO · yMgCl2 · 2H2O
8) Qо‘rg‘oshin – glitserinli zamazka turi bо‘yicha qotishi:
PbO+C3H8O3 → C3H6O3Pb+H2O
Sankt-Peterburg Davlat texnologik universitetida (Texnika Universitetida) bajarilgan ilmiy ishlar natijasida yuqoridagi reaksiyalar rо‘yxati birmuncha kengaytirildi va bu о‘z navbatida kislota – asosli о‘zaro ta’sir tamoyili bо‘yicha tuzilgan bog‘lovchi moddalarning birmuncha kengaytirilgan turlari sistemalashtirilishida о‘z aksini topdi. Bu sistemaga ma’lum bо‘lgan bog‘lovchi moddalarning vakillari bо‘lganidek shu paytga qadar sementlar kimyosida foydalanilmagan, kukunsimon komponentlar va qorishtiriluvchi suyuqliklar ham kiritildi. Bunday tarzda yondashuv sistemani diqqat nazarda tutish hamda bog‘lovchi moddalar D. I. Mendeleyevning jadvaldagi elementlarning aksariyatini qamrab oluvchi birikmalarning turli sinflari asosida olinishi mumkinligini eksperimental jihatdan tasdiqladi. Agar unga nisbatan kimyoviy faolroq bо‘lgan reagent tanlangan bо‘lsa va an’anaviy sementlarning qotishini ta’minlovchi kimyoviy reaksiyalar bо‘yicha kukunsimon modda bilan qaytmas tarzda о‘zaro ta’sirga kirishsa,istalgan qattiq moddadan sement olinishi mumkin ekanligi kо‘rsatib berildi. Kimyoviy reaksiyalarning qaytmaslik tamoyilidan kelib chiqqan holda N . F. Fyodorov: «asosiy e’tibor qattiq – suyuqlikning shunday nisbatlariga qaratilishi lozimki, qaysiki bundagi yangi qattiq kam eruvchi birikmalar hosil bо‘lishi bilan bir qatorda qattiq va gazsimon mahsulotlarning shuningdek qattiq moddalar va kam dissotsiyalanuvchi suyuqliklarning birgalikda ajralib chiqishi ma’lum о‘rin tutishiga qaratilishi lozim»,– deb kо‘rsatib о‘tadi.
Ushbu tarzdagi yondashuv qaytmaslik holatinining rolini, hozirgi vaqtda qо‘llanilib kelinayotgan bog‘lovchi moddalarning suvga yoki boshqa reaksion muhitga nisbatan chidamliligini saqlashiga bо‘lgan talablardan kelib chiqqan holatda hisobga oladi. Agar о‘zaro ta’sir reaksiyalarining qaytmasligini yanada kengroq – fizik-kimyoviy jihatdan kо‘rib chiqiladigan bо‘lsa, u holda qattiq sistemalarning olinishini, hosil qilingan mahsulotning olingan dastlabki qattiq komponentga nisbatan yuqoriroq eruvchanlikka ega bо‘lishini diqqat nazarda tutilishi lozim. Shunday qilib, bog‘lovchi moddalar texnologiyasida asosiy obyekt bо‘lib kukun – suyuqlik turidagi dispers sistemalar asosidagi kompozitsiyalar hisoblanadi, shuning uchun omillarni turli sun’iy tosh hosil bо‘lishi bilan sodir bо‘luvchi fizik-kimyoviy jarayonlarning borishiga bо‘ladigan ta’sirini aniqlash bog‘lovchi moddalar kimyosining asosiy vazifasi bо‘lib hisoblanadi:
1) dastlabki komponentlarning tabiati (tarkibi, tuzilishi, turli aralashmalarning roli va h.k.);
2) kukunsimon tashkil etuvchilarning dispersligi;
3) dastlabki reagentlarning nisbatlari;
4) qotish shart – sharoitlari ( harorat, bosim, muhitning xususiyati, vaqt va h.k.)