Suyuq shishadan natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarish qurilmasini muhandislik hisobi

Kirish. Mahalliy ishlab chiqaruvchilar natriy silikat pentagidratdan, kir yuvish mahsulotlari, quruq sochiluvchan tozalagichlar, tola, mato oqartuvchi hamda metall sirtini tozalash vositasi ishlab chiqarishda keng foydalanib kelmoqdalar. Shunga ko‘ra, Yangi O‘zbekistonning 2022-2026 yillarga mo‘ljallangan taraqqiyot strategiyasida “Milliy iqtisodiyot barqarorligini ta’minlash va yalpi ichki mahsulotda sanoat ulushini oshirishga qaratilgan sanoat siyosatini davom ettirib, sanoat mahsulotlarini ishlab chiqarish hajmini 1,4 baravarga oshirish” [1] kabi vazifalar belgilab berilgan. Hozirgi kunda ishlab chiqarish korxonalarida energiyaresurs tejamkor texnologiyalarni yaratish, mavjud texnologiyalarni energiyasini tejash bilan iqtisodiy barqarorlikka erishish mumkin. Yechiladigan muammo va masalaning qo‘yilishi. Hozirgi vaqtda natriy silikat ishlab chiqaruvchi korxonalarning aksariyatida xom ashyolar chegaralangan, ularning aksariyati xorijdan keltiriladi. Misol tariqasida quyidagi noorganik kimyoviy moddalarni keltirish mumkin. Shu jumladan natriy silikat pentagidrat, nonagidrat va boshqalar. Shuning uchun mahalliy mavjud xomashyolardan oqilona foydalanish, mehnat unumdorligini oshirish, qo‘shimcha ish joylarini yaratish, mahalliy xomashyolardan import o‘rnini bosuvchi eksportbop mahsulotlar ishlab chiqarish imkoniyatini beradi. Milliy va xorijiy sarmoyalarni ustuvor sohalarda yo‘naltirish, samaradorlikni oshirishga ijobiy ta’sir ko‘rsatadi. Natriy silikat pentagidrati, nonagidrati va shu kabi boshqa mahsulotlar ishlab chiqarish va yetkazib berish bilan shugʻullanuvchi bir nechta korxonalar va distribyutorlar mavjud, ammo bu mahsulot koʻpincha Oʻzbekistonda import qilinadi, ayniqsa Xitoy, Rossiya, Ukraina, Turkiya va boshqa xorijiy mamlakatlardan. Natriy silikat pentagidrat (Na₂SiO₃·5H₂O) keng sanoat sohalarida foydalaniladigan ko‘p funksiyali birikmadir. U kristall shakldagi, suvda yaxshi eriydigan, gidratlangan silikat tuz hisoblanadi. Qo‘llaniladigan asosiy sohalar, qurilish sanoatida olovga chidamli materiallar ishlab chiqarishda, beton mustahkamlovchi qo‘shimcha sifatida, yelim va bog‘lovchi modda sifatida, kimyo sanoatida, suyuq shisha tayyorlash uchun xomashyo sifatida, yelimlar, laklar va bo‘yoqlar tarkibiga qo‘shiladi, metallurgiyada, metallarni tozalashda, neft-gaz va kon sanoatida, quyma quduqlarni zichlash va mustahkamlash uchun, burilish eritmalari stabilizatori sifatida, qog‘oz sanoatida, qog‘ozni oqartirish jarayonida yordamchi reagent sifatida, kartonni yelimlash uchun “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 126 Кимё ва кимёвий технологиялар bog‘lovchi vosita sifatida hamda tozalovchi vositalar, sovun va kir yuvish vositalari tarkibida qattiq suvda yumshatuvchi va yuvuvchi xususiyat beruvchi komponent sifatida ishlatiladi. Natriy silikat pentagidrati ishlab chiqarish bo‘yicha turli xil texnologiyalar mavjud bo‘lib, asosan suyuq shishani qayta ishlash orqali ishlab chiqarish jarayonlari keng tarqalgan. Natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarish texnologiyasi bo‘yicha ko‘pgina Xitoy olimlari tadqiqotlar olib borilgan. Shu jumladan, “Natriy metasilikat pentagidratini qo‘shimcha mahsulot sifatida olish va suyuq shisha ishlab chiqarish usuli”, “Natriy metasilikat pentagidratini kristallantirishning uzluksiz jarayoni”, “Natriy metasilikat pentagidratini olishda qo‘llaniladigan vakuumli bug‘lantirishkristallantirish uskunasi” mavzusida ixtirolar mavjud. Biroq ushbu tadqiqot ishlari o‘rganilganda, uskunlarning murakkab tuzilishga ega ekanligi, uni ta’mirlash uchun bajariladigan mehnat kuchi uzoq vaqt sarflanishi va bir nechta qiyinchiliklarni olib keladi. shuningdek ushbu murakkab tuzilishga ega qurilmalarning energiya sarfi yuqori ekanligini ko‘rsatmoqda. Ushbu kamchiliklarni bartaraf etish orqali sodda, ixcham, energiyaresurstejamkor yangi konstruksiyadagi qurilmani ishlab chiqish maqsad qilindi. Bu qurilma suyuq shishani qayta ishlash orqali natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarishga mo‘ljallangan. Yuqoridagi ma’lumotlardan ko‘rinib turibdiki, natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarish, murakkab jarayon bo‘lib, u o‘z ichida issiqlik va modda almashinish hamda kimyoviy jarayonlar asosida kechadi. Bu mahsulot ishlab chiqarish asosan, davriy rejimda olib boriladi va bu jarayon ko‘p vaqt va energiya talab qiladi. Bu muammolarning asosiy yechimlaridan biri uzluksiz rejimda ishlovchi kristallizator qurilmasini yaratishdir. Bu bilan jarayonga sarflanadigan energiya va vaqtning tejalishiga erishish mumkin. Eksperiment va olingan natijalarning tahlili. Uzluksiz rejimda ishlaydigan barabanli kristallizator qurilmasi, uning ishlash printsipi quyidagicha bo‘lib, qurilmada kristallanish jarayoni boradi. Bunda dastavval suyuq shishaning boshlang‘ich temperaturasi 60 ℃ gacha bo‘lishi ta’minlanishi talab etiladi. Boshlang‘ich haroratni oshishi, kristallanish jarayonini jadallashitirishga erishiladi va mahsulot ishlab chiqarish unumdorligini oshishiga olib keladi. Suyuq shishani temperaturasini 60 ℃ gacha yetkazish uchun, 0,4 mm qalinlikka ega zanglamaydigan po‘lat materialidan tayyorlangan vanna ichida vanna turidagi issiqlik almashinish qurilmasida amalga oshiriladi. Ushbu issiqlik almashinish qurilamasi, avtomatik boshqarish tizimi bo‘yicha tayyorlangan. Bunda vannalar ichki va tashqi vannalar deb belgilab olinadi. Ichki vanna suyuq shisha bilan va tashqi vanna esa suv bilan to‘ldiriladi. Suyuq shishaning boshlang‘ich temperaturasini rostlash uchun elektr suv isitish teni xizmat qiladi. Ichki vannaga quyilgan suyuq shishaning temperaturasi termopara yordamida o‘lchanadi va termoregulyator yordamida elektr suv isitish teni avtomatik boshqarish uchun xizmat qiladi. Qurilmaning sxemasi 1-rasmda tasvirlangan. vannadagi suyuq shishaga silindrik barabanning (1) 20% hajmdagi segmenti botirilgan holatda bo‘ladi. Qalinligi 2 mm bo‘lgan, uzunligi 1000 mm ni tashkil etuvchi, 500 mm diametrga ega silindrsimon baraban harakati elektrodvigatel yordamida uzluksiz ta’minlab turiladi. Silindrik baraban asoslarining markazida podshipnik (3) mahkamlangan. Podshipnik ichki teshigidan val o‘tkazilgan bo‘lib, tashqi tomonida esa podshipnik tashqi diametriga mos ichki diametri shuncha bo‘lgan shesterena mahkamlangan. Barabanning uzluksiz harakatini ta’minlovchi elektrodvigatel zanjirli uzatma orqali ulangan. Bu yerda elektrodvigatelning aylanishlar sonini rostlash uchun chastota o‘zgartkich (ШИМ kontroller) qurilmasidan foydalanilgan. Barabanni qizdirish uchun, valga mahkamlangan infra qizil lampalar (5) dan foydalanilgan. Barabanning tashqi yuzasini qoplagan suyuq shisha kristall holatga o‘tishi uchun mahsulot temperaturasi 145 ℃ da bo‘lishi talab etiladi. Baraban uzluksiz harakatda bo‘lganligi sababli mahsulot temperaturasini o‘lchash uchun, kontaktsiz o‘lchov asbobidan foydalaniladi. Tashqi yuza suyuq shisha bilan qoplangan joylari har xil nuqtalarda nurlanish pirometrlari yordamida temperaturani o‘lchash amalga oshiriladi. Kristallanish jarayonida issiqlikning tarqalishi suyuq shishani ostki qismida ta’sir etishi natijasida kristall mahsulotning tashqi yuza qismida suv molekulalar soni oshishi kuzatiladi. Buni bartaraf etishda baraban yuqori qismida kalorifer (8) o‘rnatilgan. Baraban ichki tomonidan beriladigan “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 127 Химия и химические технологии issilik miqdorining son qiymati kalorifer tomonidan beriladigan issiqlik miqdorining son qiymatiga teng etib belgilangan. Ushbu barabanning yon tomidan qalinligi 2 mm bo‘lgan zanglamaydigan po‘latdan yasalgan o‘tkir tig‘li pichoq mahkamlangan. Bu pichoqning qiyalik burchaklari hamda barabanga yaqinlashish va uzoqlashishini ta’minlovchi mexanizm orqali amalga oshirilgan. Pichoq kristallanish jarayoni so‘ngida baraban tashqi yuzasidagi kristall mahsulotlarni (2) ajratib olishda foydalaniladi. Shundan so‘ng kristall holatga o‘tgan mahsulotlar sig‘im (9) ga uzatiladi. Kristallanish jarayoni shu tartibda uzluksiz davom etadi. 1-rasm. Suyuq shishadan natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarishda kristallanish jarayoni qurilmasining sxemasi. 1-baraban, 2-pichoq, 3-podshipnik, 4-issiqlik almashinish qurilmasi, 5-IQ lampa, 6-ijrochi mexanizm, 7-kirish quvuri, 8-kalorifer, 9-sig‘im Olingan natijalarning qo‘llanilish sohalari. Uzluksiz ishlaydigan barabanli kristallizator qurilmasini muhandislik hamda texnologik hisoblashlarda birinchi navbatda qurilmaga talab qilinadigan ish unumdorligini aniqlab olish tavsiya etiladi. Suyuq shishaning tarkibidagi suvning bir qismini bug‘latish orqali natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarish texnologiyasi asosida hisoblanadi. “Buxara shaten clean” MChJ korxonasining yillik ish unumdorligi tahlil qilinganda o‘rtacha bir yilga 600 tonnadan ortiq kir yuvish vositalari ishlab chiqariladi. Bu korxona uchun, kir yuvish vositalari ishlab chiqarishda bir yilda o‘rtacha natriy silikat pentagidrat 97,5 tonna miqdorda ehtiyoj mavjud. Ushbu ishlab chiqarish korxonasida bir yilda 11 oy ish kunini tashkil etishini hisobga olsak, o‘rtacha oyiga 8,9 tonna natriy silikat pentagidrat kerak bo‘ladi. Bu korxona har oyda 25 kun ish kuni ekanligidan kelib chiqib, bir kunda 355 kg miqdorda natriy silikat pentagidratdan foydalaniladi. Bir kunlik ish rejimi 2 smenada 16 soatni tashkil etishini inobatga olib, soatiga 23 kg natriy silikat pentagidratdan foydalaniladi. Keyingi hisoblashlarda 1 soatlik ehtiyoj 23 kg hisobidan aniqlanadi. Soatiga 23 kg natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarish uchun quyidagi standart asosida qurilmaning o‘lchamlarini belgilab olamiz. Suyuq shishadan natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarishda kristallizator qurilmasining silindrik baraban qismini tayyorlash uchun GOST 9941-81 standartga muvofiq, payvandlanmagan, “08Х18Н10” markali AISI 304 zanglamaydigan po‘lat quvurning uzunligi, 1000 mm, ichki diametri 500 mm va tashqi diametri 504 mm, qalinligi 2 mm bo‘lgan trubadan foydalaniladi [2]. Ushbu silindrik baraban uchun ostiga parallelepiped shaklda usti ochiq vanna ichida vanna turidagi issiqlik almashinish apparati tayyorlanadi. Bu yerda ichki vannaning o‘lchamlari quyidagicha bo‘lib, bo‘yi 1200 mm, eni 550 mm hamda balandligi 250 mm etib belgilab olinadi. Tashqi vannaning o‘lchamlari esa 1,2 martaga oshiriladi. Uning bo‘yi 1440 mm, 660 mm hamda balandligi 300 mmni tashkil etadi. Tayyorlangan ichki vannaning hajmini hisoblashda suyuq eritmaning miqdoriga qarab hisoblandi. Soatiga 23 kg natriy silikat pentagidrat ishlab chiqarish uchun, 38,33 kg suyuq shisha kerak bo‘ladi. Kristallanish jarayonini jadallashtirish uchun dastlab suyuq shishaning bochlang‘ich “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 128 Кимё ва кимёвий технологиялар temperaturasini 60 ℃ gacha oshirish kerak. Xom ashyo sifatida foydalanilayotgan suyuq shishaning zichligi 1450 kg/m3 ni tashkil etadi. Suyuq shishaning hajmi quyidagi formulaga muvofiq ni tashkil etadi. Bunda: – suyuq shishaning massasi, kg; – suyuq shishaning zichligi, kg/m3. Hisoblashlar natijasida ichki vannaning hajmi 0,165 m3 ligini inobatga olsak, hajm zaxirasi bilan mavjud. Suyuq shishani vanna ichida vanna turidagi issiqlik almashinish qurilmasida temperaturasini 25 ℃ dan 60 ℃ gacha yetkazish uchun, uning issiqlik miqdori quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi. Bunda: – suyuq shisha issiqlik sig‘imi ( ); -suyuq shisha massasi (kg) -temperaturalar farqi (℃) Bu yerda suyuq shishaning issiqlik sig‘imi quyidagicha aniqlanadi: Bunda: – natriy silikat ulushi, – suv ulushi, – 1100 , – 4180 . Ushbu ko‘rsatkichlardan kelib chiqib, issiqlik miqdori quyidagicha aniqlanadi. bo‘ladi. Bunda ni tashkil etadi. Bunda silindrik barabanning 20 % qismi ichki vannadagi suyuq shishaga botgan holda mahkamlanadi. Ushbu ichki vannada 180 mm balandlikgacha suyuq shisha quyiladi. Shunday qilib, ichki vannadagi suyuq shishaning hajmini quyidagicha aniqlaymiz, Bu yerda suyuq shisha hajmi ni tashkil etadi. Tashqi vannaning suv bilan to‘ldiriladigan hajmini hisoblash quyidagicha bajariladi Tashqi vannaning suv bilan to‘ldiriladigan hajmi ekanligi kelib chiqadi. Tashqi vanna suv bilan to‘ldiriladigan qismida suv mavjud. Ushbu suv suyuq shishaning temperaturasini 25 ℃ dan 60 ℃ gacha oshirish uchun uning temperaturasi 15% atrof muhitga yo‘qotilishi bilan 80 ℃ bo‘lishi zarur. Bunda suvni qizdirish uchun issiqlik miqdori quyidagicha aniqlanadi [3,4,5]. Bu energiyani berish uchun, standart 2 kVt quvvatga ega elektr isituvchi qurilmasi tanladi. Ushbu qurilma xom ashyoni temperaturasini 60 ℃ gacha 15 daqiqaga chiqaradi. Silindrik barabanning 20% qismi suyuq shishaga botirilgan bo‘lib hamda 10% qismi pichoq yordamida kristall mahsulotlarni ajratib olish uchun ajratilgan. Qolgan 70 % qismida termik ishlov berish yo‘li bilan kristallanish jarayoni boradi. Bunda eksperiment natijalaridan olingan optimal qiymatlarga asoslangan holda suyuq shishaning 70% qismida egallab olgan hajmi ushbu formulaga muvofiq quyidagicha aniqlanadi, ni tashkil etadi. Ushbu hajmdagi massa quyidagicha aniqlanadi, “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 129