Теоретический материал. Производство керамических материалов и изделий

Производство керамических материалов и изделий

Добыча глины. Глину для производства керамических материалов и изделий добывают в карьерах, расположенных обычно в непосредственной близости от завода,

одно- или многоковшовыми экскаваторами и другими машинами и механизмами. На завод глину доставляют по рельсовым путям в вагонетках с опрокидывающимся кузовом, автосамосвалами, ленточными транспорте­рами, вагонетками канатной дороги и другими видами транспорта.

Подготовка сырьевой массы. Добытая в карьере и доставленная на завод глина в естественном состоянии обычно непригодна для формования изделий и нужно разрушить природную структуру глины, удалить из нее вредные примеси, измельчить крупные включения, смешать глину с добавками, а также увлажнить ее, чтобы получить удобоформуемую массу.

Сырьевую смесь готовят полусухим, пластическим или мокрым (шликерным) способами

При полусухом способе сырьевые материалы высушивают, дробят, размалывают и тщательно перемешивают. Сушат глину обычно в сушильных барабанах, дробят и размалывают в бегунах сухого помола, дезинтеграторах или шаровых мельницах, а смешивают в лопастных мешалках. Влажность пресс-порошка 9—11 %

Полусухой способ подготовки сырьевой смеси применяют в производстве строительного кирпича полусухого прессования, плиток для полов, облицовочных плиток и др.

При пластическом способе сырьевые материалы смешивают при естественной влажности или с добавлением воды до получения глиняного теста влажностью 18— 23 %:

(При шликерном способе сырьевые материалы предварительно измельчают в порошок а затем тщательно смешивают в присутствии большого количества воды, получая однородную суспензию (шликер).

Формование изделий. Формуют керамические изделия различными способами: пластическим, полусухим и литья.

• Пластический способ формования — изготовление изделий из пластических глиняных масс на прессах—наиболее распространен в производстве строительных керамических изделий.

Подготовленную глиняную массу влажностью 18— 23 % направляют в приемный бункер ленточного пресса. При помощи шнека масса дополнительно перемешивается, уплотняется и выдавливается в виде бруса через выходное отверстие пресса, снабженного сменным мундштуком. Меняя мундштук, можно получать брус различных формы и размеров. Непрерывно выходящий из пресса брус разрезает на отдельные части в соответствии с размерами изготовляемых изделий автоматическое реза­тельное устройство.

• Полусухим способом формуют облицовочные плитки, плитки для полов и другие тонкостенные керамические изделия.
• Способ литья применяют для изготовления санитарно-технического фаянса и облицовочных плиток. При этом способе предварительно измельченную глиняную массу влажностью более 45 % (шликер) заливают в спе­циальные формы или используют при формовании плиток.

Сушка изделий. Сформованные изделия (сырец) необходимо сушить, чтобы снизить их влажность, например кирпич-сырец сушат до влажности 8—10 %. За счет сушки повышается прочность сырца, предотвращаются растрескивание и деформация его в процессе обжига. Сушка может быть естественной и искусственной.

Естественная сушка в сушильных сараях не требует затрат топлива, но продолжается очень долго (10— 15 сут).

Искусственную сушку сырца в камерных сушилках периодического действия и туннельных непрерывного действия.

Длительность искусственной сушки сырца составляет от 1 до 3 сут.

Обжиг изделий — завершающий этап технологического процесса производства керамических изделий. Процесс обжига можно условно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение. При про­греве сырца медленно поднимают температуру до 100— 120 °С, при этом из него удаляется свободная вода. Дальнейшее повышение температуры до 750 °С приводит к выгоранию органических примесей и удалению химически связанной воды, находящейся в глинистых минералах и других соединениях сырьевой смеси.

В процессе собственно обжига при 800—900 °С легкоплавкие соединения расплавляются и обволакивают нерасплавившиеся частицы, при этом уменьшаются линейные размеры изделия и оно уплотняется.

Сортировка и хранение керамических изделий. При выгрузке из печи керамические изделия сортируют. Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешнему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов. По степени обжига они могут быть разделены на изделия нормального обжига, недожог и пережог.

Кирпич керамический полнотелый имеет форму прямоугольного паралле­лепипеда размером 250Х X120X65 мм (рис. 18) или 250X120X88 мм. Для модульного кирпича толщиной 88 мм обяза­тельно наличие технологических пустот. Допускаемые отклонения от указанных размеров не должны превы­шать по длине ±5, по ширине ±4, по толщине ±3 мм.

Кирпич должен быть нормально обожжен. Кирпич-недожог алого цвета, пониженной плотности и морозостойкости, кирпич-пережог отличается большой плотностью, прочностью и сравнительно высокой теплопроводностью.

Плотность кирпича в сухом состоянии колеблется в пределах 1600—1900 кг/м3, а теплопроводность — 0, 71— 0, 82 Вт/(м*С). Эти свойства кирпича зависят от спосо­ба его изготовления. Большую плотность, а следовательно, и большую теплопроводность имеет кирпич полусухого прессования.

По пределу прочности при сжатии и изгибе кирпич подразделяют на следующие марки: 75, 100, 125, 150, 175, 200 и 300 (табл.1).

Водопоглощение кирпича, высушенного до постоян­ной массы, должно быть не менее 8 %.

К эффективным стеновым керамическим материалам относят пустотелые керамические кирпич и камни (рис. 1). Они имеют форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностях. Пустоты в кирпиче и камнях должны располагаться перпендику­лярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными. Диаметр цилиндрических сквозных пустот не более 16 мм, ширина щелевидных пустот не более 12 мм. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм. Водопоглощение пустотелых изделий не менее 6%. По прочности кирпич и кам­ни подразделяют на марки: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75 (см. табл. 6), а по морозостойкости — на марки: Мрз 15, 25, 35 и 50.