СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Схема производства керамических изделий состоит из следующих операций: подготовка массы, формование изделий, сушка, обжиг.
Подготовка глин - заключается в вылеживании предварительно добытой глины в течении 1-2 лет при периодическом увлажнении атмосферными осадками или искусственном замачиваии; в механической обработке глин с целью дальнейшего разрушения их природной структуры, измельчения и удаления крупных включений, вредных примесей. Для этого используются специальные машины: глинорыхлители, камневыделительные вальцы, бегуны, глинорастирочные машины, дезинтеграторы, глиномешалки.
Формование изделий – осуществляется различными способами в зависимости от вида изготовленных изделий и от влажности сырья:
1) Шликерный способ - применяется для изготовления сан-техничеких изделий и облицовочной плитки. Отливка изделий производится из пластичной смеси с содержанем воды до 40%.
2) Пластический способ – основной способ производства керамических строительных материалов – кирпича. Формовка производится из пластичной тестообразной смеси влажностью 18-28%.
|
|
3) Жесткий способ формования – примняют для призводства сплошных и пустотных кирпичей, камней, блоков, черепицы. Влажность формовочной массы колеблется от 13 до 18%. При этом способе уменьшаются затраты на сушку, получаются изделия из сырца повышенной прочности.
4) Полусухой способ формования – отличается использованием сырьевой шихты с влажностью 8-12% и давление формования 15-40%.
Недостаток этого способа – выская металлоемкость, однако длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза, изделия имеют имеют более привлекательную форму и более точные размеры. В производстве можно использовать малопластичные тощие глины с большим содержанием добавок – золы, шлака, песка и др.
5) Сухой способ формования – использует пресс-порошок с влажностью 2-6%. При этом полностью устраняется необходимость в операции сушки. Таким способом изготовляют плотные керамические изделия – плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора.
При шликерном способе неоходимы для отливки формы. При пластическом и жестком способах для формования изделий применяют вакуум-пресс и резательные устройства. Полусухой и сухой способ предполагают использоваие пресс-форм на одно или несколько изделий.
Сушка изделий – производится перед обжигом изделий. Влажность сырца перед обжигом должна быть 5-6%. Во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге сушку производят в естественных условиях – в течение 2-3 недель под навесом или в туннельных камерах непрерывного и периодического действия в течение 48-72 часов, в зависимости от влажности сырца при Т=120-150оС.
|
|
Обжиг изделий – делится на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве до 120оС удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной – придобавке воды пластические свойства воды восстанавливаются.
При 450-600оС происходит отделение химически связанной воды, разрушаются глинистые минералы, глина переходит в аморфное состояние, выыгорают органические примеси и добавки, керамическая масса безвозвратно теряет свою пластичность.
При 800оС начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностичастиц компонентов.
При дальнейшем нагреве до 1200оС возможно образование новых кристаллических силикатов, образуется некоторое количество расплава, обволакивающего нерасплавленные частицы, который стягивает частицы глины, что приводит к усадке массы в целом – происходит огневая усадка.
После остывания изделия приобретают камневидное состояние, водостойкость и прочность.
Свойство глин уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин.
Интервал спекания для легкоплавких глин составляет 50-100оС, для огнеупорных глин – до 400оС. Чем шире интервал спекания, тем меньше опасность деформаций и растрескивания изделий при обжиге.
Интервал температур обжига лежит в следующих пределах:
Для кирпича, камня, керамзита – 900-1100оС
Клинкерного кирпича, плитки полов, гончарных изделий, фаянса – 1100-1300оС
Для фарфоровых изделий - 1300-1450оС;
Для огнеупорной керамики 1300-1800оС
Керамические материалы представляют собой композиционные материалы, в которых матрица или непрерывная фаза представлена сотывшим расплавом, а дисперсная фаза нерасплавленными частицами глинистых, пылевидных и песчаных фракций, а также порами и пустотами заполненными воздухом.
Истинная плотность кер.мат – 2,5-2,7 г/см3
Средняя плотность – 1,8-2,3 г/см3
Коэф.теплопроводности плотного черепка – 1,16 вт/моС
Пористого чрепка – 0,07-1,0 вт/моС
Предел прочности – от 0,05 до 100 МПа
Водопоглощение в зависимости от пористости от 0 до 75%
Морозостойкость – 15-100 и более