Проект цеха "Обжиг" по производству керамического кирпича М 150
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
сы, качества печной, среды и продолжительности нагрева.
При малом содержании жидкой фазы достаточная механическая прочность изделий не обеспечивается, при излишнем возможна деформация изделий в процессе обжига. В этом периоде обжига изделий (700-8000 С) кристаллическая решетка глинообразующих минералов не разрушается, поэтому такие физико-механические показатели, как усадка, прочность, пластические деформации, модуль упругости, изменяются незначительно. Пористость изделий к концу периода увеличивается. Этот период нагрева не является опасным для быстрого подъема температур, даже для глин, чувствительных к обжигу [26].
Скорость подъема температуры определяется в основном не свойствами сырья, обжигаемых изделий, а конструктивными особенностями печей, и в некоторые периоды может колебаться от 150 до 800 град/ч, а в среднем - около 300 град/ч.
Взвар характеризуется достижением максимально допустимой температуры обжига изделий, созреванием черепка и выдержкой, осуществляемой обычно при температуре 900-10500 С. Поднимают температуру осторожно, так как при 800-9000 С возникают упругие деформации, что связано с разрушением кристаллической решетки глинистых минералов и значительными структурными изменениями черепка.
Физико-химические превращения, начинающиеся в этом периоде и протекающие более интенсивно при дальнейшем повышении температуры, оценивают по-разному.
Так, при нагревании, например, каолинита последний распадается на свободные окислы с образованием т-глинозема и кремнезема, далее образуется силлиманит А12О3*SiО2 и Si02 и соединение метастабильной структуры типа метакаолинита А12О3*2Si02, имеющего скрытокристаллическое, почти аморфное строение, а затем муллит 3Аl2О3*2SiО2 при 9000 С и другие соединения. Процессы образования новых соединений сложны, протекание их связано с образованием промежуточных соединений, наличием расплава, условиями нагрева и др.
Муллит является наиболее устойчивым соединением, придающим изделиям прочность, термостойкость, ударную вязкость и другие ценные свойства. В кирпиче и керамических камнях процесс образования муллита протекает только в начальной стадии и в ограниченном количестве из-за недостаточных температур (необходимы 1150-12500С).
Период взвара характеризуется изменением огневой усадки начинающейся при температуре 750-8500С, в зависимости от свойств сырья, и заканчивающейся к моменту достижения конечной температуры обжига. Вязкость массы изделий и пористость при 900-9500С резко снижаются, в особенности у сырца или сырья, богатого карбонатами. Диссоциация карбонатом к этому времени почти полностью заканчивается. Окислы щелочных и щелочноземельных металлов, делая глину легкоплавкой, способствуют быстрому размягчению ее за iет увеличения количества расплава и тем самым резко уменьшают пористость массы изделий. Материал изделий переходит в пиропластическое состояние. Железосодержащие минералы наряду со щелочами являются наиболее легкоплавкими составляющими, особенно закись железа FeO, так как плавится она при температуре на 150-2000С ниже, чем Fe2O3. Поскольку в глинах железо чаще всего встречается в виде окиси (Fe2O3), переход ее в закись возможен только в восстановительной среде, получаемой при сгорании топлива, запрессованного в изделия, или при вводе воды в печь на конечной стадии обжига. Поэтому обжиг изделий в восстановительной среде при температуре 900-1000 0С равносилен обжигу в обычной (окислительной) среде при 1050-1100 0С без риска деформации изделий [29,30].
Для выравнивания температуры в печи и более полного протекания физико-химических процессов в конце взвара производится выдержка 3-5 ч.
Краткосрочная выдepжкa также способствует интенсивному протеканию превращений кремнезема, образованию муллита, хотя завершение этих процессов переносится в область более высоких температур, чем температуры обжига изделий. Поэтому нарастание прочности черепка изделий, начинающееся при температуре 800-8500С и продолжающееся до конца обжига (900-10500С), объясняется не столько влиянием вновь образующихся соединений (из-за недостаточных для их образования температур и времени), сколько действием расплава, который, благодаря энергии поверхностного натяжения, сближает и связывает более крупные частицы массы, - дегидратированные частицы глинистого вещества и зерна кварца. Прочность охлажденного расплава (стекловидной фазы) достигает 490- 588 Мн/м2 (5000-6000 кг/см2).
В изделиях пластического формования глинистые частицы более равномерно распределяются в массе заполнителя (кварцевые зерна, шамот и др.), обволакивая его зерна. При обжиге образующаяся на поверхности зерен заполнителя жидкая фаза цементирует их [28].
Проникая в трещины и поры, расплав еще больше увеличивает прочность связи. При полусухом прессовании зерна заполнителя как бы вдавливаются в глинистые частицы и при обжиге частицы связываются только в местах контактов, что не обеспечивает высокой прочности и только частично компенсируется повышением температуры обжига.
Охлаждение начинается небольшой зоной "закала" и характеризуется медленным пониженном температуры (около 300 0С в час) до 550-5000С без отбора тепла для избежания внутренних напряжений и растрескивания изделий. Появление трещин, скорее всего, возможно в интервале температур 600-4000С в результате полиморфных превращений кварца (при 5730С) и перехода расплава из вязкого в твердое состояние. Поэтому при использовании в качестве отощающей добавки крупнозернистого кварцевого песка (размером 0,8-1,2 мм) скорость охла