Общая схема технологии изготовления керамических изделий

Производство керамики включает четыре этапа:

1этап: Карьерные работы – включают добычу глины экскаваторами в карьерах, ее транспортирование (вагонетками, ленточными транспортерами), хранение промежуточного состава глины. При хранении глины усредняется ее состав, влажность, разрушается ее природная структура. Глина дисперсируется на мелкие частицы, чем улучшается пластичность и формовочные свойства глиняной массы.

2этап: Механическая обработка глиняной массы - осуществляется глинообрабатывающими машинами для выделения камней, измельчения и усреднения массы.

3этап: Формование – в зависимости от состава масс, способов формования изделия, размеров и назначения их глину обрабатывают: сухим, полусухим, пластическим и мокрым способами.

[ При полусухом способе сырьевые материалы сушат, дробят, размалывают, тщательно перемешивают. Сушат глину в спец. барабанах, дробят и размалывают в бегунах или шаровых мельницах, смешивают в лопастных машинах. Влажность получаемого пресс-порошка 8-12%. Увлажняют порошок водой или паром. Полусухой способ применяют в производстве кирпича полусухого прессования, плиток для полов, облицовочных плиток.

[ При пластическом способе сырьевые материалы смешивают при естественной влажности или с добавлением воды для получения глиняного теста влажностью 18-20%. Сырье измельчают и перерабатывают в вальцах, бегунах и глиномешалках. Этот способ применяют в производстве глиняного кирпича, черепицы.

[ При мокром способе сырьевые материалы измельчают в порошок, тщательно перемешивают в присутствии большого кол-ва воды (45-50%), получая однородную текучую массу – шликер (сметанообразная консистенция).

Способы формования

§ Полусухой способ формования – применяют массу с влажностью 8-12%, что сокращает, а иногда и исключает сушку. Каждое изделие формуют отдельно на прессах под давлением.

§ Пластический способ (кирпич, черепица) – подготовленную глиняную массу влажностью 18-20% направляют в приемный бункер ленточного пресса. Шнеком масса дополнительно перемешивается, уплотняется и выдавливается в виде бруса через выходное отверстие пресса со смешанными мундштуками для изменения ассортимента изделий. Выходящий из мундштука брус, разрезается не отдельные изделия, укладывается на полки вагонеток и направляется на сушку.

§ Мокрый способ формования (санитарно-технический фаянс). Глиняную массу влажностью 45-50% заливают в форму, сушат и т.д.

4этап: Сушка и обжиг. Отформованное изделие сушат до влажности 8-10%. За счет сушки повышается прочность сырца, предотвращаются растрескивания его и деформации при обжиге. Сушка может быть естественной (на открытом воздухе) и искусственная (спец. сушилками периодического или непрерывного действия). Сушилки периодического действия – отдельные камеры, в кот. на полках размещается сырец. В камерных сушилках все операции по загрузке, сушке и выгрузке повторяются через опред. промежутки времени. Сушилки непрерывного действия представляют собой туннель, в кот. сырец в вагонетках постепенно проходит туннель и высушивается. Обжиг – завершающий этап технологии.

15) Процессы, протекающие при сушке и обжиге глин.

При сушке воздушная усадка происходит в процессе испарения воды из сырца, вследствие уменьшения толщины водных оболочек вокруг частиц глины, возникно­вения в порах менисков и сил капиллярного давления, стремящихся сблизить частицы. Обжиг – завершающий этап технологии изготовления керамических изделий. При нагреве, т.е. в процессе высокотемпературного обжига, глина пре­терпевает глубокие физико-химические изменения. Процесс обжига условно делят на три периода: прогрев сырца, обжиг, охлаждение обожженных изделий.

При прогреве сырца до 100-120⁰С температуру поднимают медленно, при этом удаляется физически связанная и свободная вода. (Al₂O₃*2SiО₂* 2H₂O – химически связанная вода).

При температуре 300⁰С и выше начинается выгорание органических примесей.

450-600⁰С - происходит дегидратация (удаление хим. связанной воды), что сопровождается потерей пластичности. Образуется безводный метакаолинит Al₂O₃*2SiО_2.

При 700-800⁰С происходит разложение безводного метакаолинита на отдельные оксиды Al₂O₃ и SiО_2.

При 900⁰С и выше отдельные оксиды вновь соединяются, образуя искусственный минерал 3Al₂O₃*2SiО₂ - муллит, кот. придает изделию водостойкость, термостойкость, прочность. С его образованием глина необратимо переходит в камневидное состояние – образуется глиняный черепок.

При 800-900⁰С расплавляются легкоплавкие составляющие глины, цементируя и упрочняя материал.

Обжигают керамические изделия в тоннельных печах. Тоннельная печь – канал длинно 150-220м, в кот. по рельсам движутся вагонетки с обжигаемыми изделиями. Зоны печи: зона загрузки, зона подогрева, зона обжига, зона охлаждения и выгрузки. Длительность обжига до трех суток. Температура обжига: стеновая керамика (кирпич, плиты) – 900-1500⁰С; плитка фасадная t=1000-1100⁰С; плитка для полов t=1200-1300⁰С; огнеупорный кирпич t=1580⁰С. для глазурования изделий осуществляется двойной обжиг: при первом обжиге плитки обжигают в печах t=1240-1250⁰С, после охлаждения и сортировки на плитку поливом наносят слой глазури и обжигают при t=1400⁰С вторично.

16) Виды глиняного кирпича и камней. Панели из кирпича.

К стеновым керамическим материалам и изделиям относят: кирпич глиняный (обыкновенный, пустотелый и легковесный), керамические пустотелые камни, лицевые керамические кирпичи. Кирпич керамический представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. По внешнему виду кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и углами с ровными гранями.

Кирпич глиняный обыкновенный в зависимость от предела прочности при сжатии и изгибе согласно ГОСТу делят на марки: М75…М300 (Rсж=7,5…30МПа). Кирпич должен обладать теплоизоляционными свойствами, что в значительной степени зависит от его пористости. Ввиду этого ГОСТом установлено минимально - допустимое водопоглощение по массе Wm= не менее 6-8%, средняя плотность 1600-1900 кг/м³, морозостойкость – 4марки: F15…F50. Для экономии сырья и топлива, улучшения теплоизоляционных свойств и уменьшения средней плотности при производстве кирпича вводят выгорающие добавки.

Стандартный полнотелый рядовой кирпич должен иметь размеры 250х12х65мм.

Кирпич пустотелый с круглыми или прямоугольными пустотами, вертикально расположенными по отношению к постели, выпускают девяти видов с количеством пустот 2-60 и пустотностью 10-33%. Кирпич с горизонтальным расположением пустот производят трех видов с четырьмя или шестью сквозными прямоугольными отверстиями в один или два ряда и пустотностью 41-42%.

Камни керамические (только пустотелые) с вертикальным расположением пустот производят шести видов, они имеют 7-38 отверстий и пустотность 25-37%. Камни керамические с горизонтальным расположением пустот изготовляют трех видов с количеством пустот 3,7 и 11 и соответственно пустотностью 17, 56 и 53%.

Кирпич и камни пустотелые и пористопуслотелые применяют для наружных и внутренних несущих и самонесущих стен промышленных, гражданских, сельскохозяйственных зданий, а также для изготовления стеновых блоков и панелей для индустриального строительства. Пористые и пустотелые стеновые материалы нельзя использовать для подземных строений, подвалов и стен мокрых помещений.