|
Керамическими называются искусственные каменные материалы и изделия, получаемые из глин и их смесей с минеральными добавками путем их формования, сушки, обжига. Сырьем для керамических материалов служат различные глины. Глины — это осадочные горные породы, состоящие в основном из глинообразующих минералов и примесей, из одного (мономинеральные глины) или нескольких минералов (полиминеральные глины). Классификация строительной керамики: стеновые, кровельные, отделочные материалы; сантехника, трубы, теплоизоляционные материалы. Достоинства строительной керамики: общедоступность сырья, высокая прочность, экологически чистый материал, долговечность, большой ассортимент. Недостатки: хрупкость, мелкоразмерные изделия (трудоёмкость работ). Кроме глинообразующих минералов присутствуют примеси: кварцевый песок, карбонатные, железистые, органические, растворимые соли. Наиболее важными свойствами глин являются пластичность, воздушная усадка (дообжиговые свойства), огнеупорность, спекание и огневая усадка (обжиговые свойства). Пластичность глин может быть повышена добавлениями пластичных добавок или отмучиванием песчаных частиц. Снижают пластичность введением непластичных добавок. Воздушная усадка — уменьшение объема образца при его сушке. При затворении глин водой происходит набухание, т.е. увеличение объема. Удаление из глин воды сопровождается воздушной усадкой в результате действия капиллярных сил. Величина относительной воздушной усадки может быть 2...10 % и более. Огнеупорность — способность глин, не расплавляясь, выдерживать действие высоких температур. Для регулирования свойств глиняной массы вводят отощающие добавки, которые уменьшают огневую и воздушную усадку. В качестве отощающих добавок применяют кварцевый песок, молотый шлак, отходы керамзитового и аглопоритового производства, золу. Более качественными отощающими добавками являются молотая дегидратированная глина (прошедшая термообработку при 700...750 °С), шамот (измельченная, специально обожженная глина при температуре, равной температуре обжига изделия), измельченный бой обожженных изделий. Их вводят в количестве до 40 %. Порообразующие, или выгорающие, добавки применяют для уменьшения средней плотности стеновой керамики и сокращения расхода полноценного топлива; на этапе сушки они выполняют роль отощающих добавок. В качестве выгорающих добавок применяют древесные опилки (8...25 %), молотый антрацит, кокс, бурые угли, тощие каменные угли (2...2,5 %), золы ТЭЦ до 15 % и др. Плавни-добавки в смеси с глинистым, веществом дают легкоплавкие соединения и снижают температуру обжига изделий. В качестве плавней используют измельченные полевые шпаты, нефелиновые сиениты, пегматиты, перлиты, молотое легкоплавкое стекло, шлаки, фосфаты натрия и кальция и др. Пластифицирующие добавки увеличивают пластичность и связанность глин. К таким добавкам относят высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества — отходы целлюлозной промышленности, синтетических жирных кислот и др. Технология производства керамических изделий состоит из следующих операций: добыча исходных сырьевых материалов, подготовка глиняных масс к формованию, дозировка компонентов, перемешивание, формование изделий (сырца), сушка и обжиг. Добывают глину в карьерах при разработке экскаваторами открытым способом. Вид доставки глины на керамические предприятия зависит от расстояния от карьера до завода. Доставку осуществляют автосамосвалами и железнодорожным транспортом; при небольшой удаленности карьера глину транспортируют вагонетками и ленточными конвейерами. Подготовка к формованию глин включает операции по разрушению природной структуры глины, по измельчению или удалению крупных частиц, например гравия или щебня, по смешиванию глины с водой и отощающими добавками, снижающими линейные и объемные деформации отформованных изделий в процессе их сушки и обжига. В качестве таких добавок используют кварцевый песок, молотые доменные шлаки, золу, древесные опилки. Формование керамических изделий осуществляют полусухим или пластическим способом. При полусухом способе формования глина вначале дробится в дробильных вальцах и подсушивается в сушильных барабанах до влажности 5...8 %. Высушенная глина измельчается в дезинтеграторах и подается в смеситель (глиносмеситель), где она увлажняется до 10... 12 %. Однородная глиняная масса поступает в специальные прессы, где из нее формуют изделия с удельным усилием прессования 10...15 МПа. При пластическом способе формования (мокром) глина также вначале дробится, а затем подается в глиносмеситель, в котором перемешивается с отощающими добавками и водой. Увлажнение глины происходит до 20...25 %. При пластическом способе формование керамических изделий осуществляется на ленточных прессах. Если при полусухом способе производства керамические изделия после формования сразу поступают на обжиг, то при пластическом перед обжигом изделия сначала высушивают для предотвращения их растрескивания в процессе обжига. Сушку отформованных изделий (сырца) осуществляют в сушильных камерах периодического действия или тоннельных сушилках непрерывного действия. Сушат изделия до влажности 8...12 %. Завершающей стадией производства керамических материалов и изделий является обжиг по специальным режимам. Обжиг изделий — наиболее ответственный и завершающий этап в производстве керамических изделий. Весь процесс обжига условно можно разделить на три периода: 1) досушка и нагрев до конечной температуры обжига; 2) выдержка при температуре от 800 градусов до 1300 (в зависимости от тугоплавкости материалов); 3) охлаждение. Процесс охлаждения весьма ответствен; нельзя допускать резкой смены температуры, влекущей за собой образование трещин. В начальной стадии температуру снижают медленно и лишь после достижения 650 °С процесс охлаждения можно ускорить. После охлаждения изделий производится их сортировка, приемка ОТК и укладка в ящики или на поддоны
|
