Керамические материалы и изделия

Вид материала

Документы

Содержание 2. Сырье для производства керамических изделий Гранулометрический состав глин Воздушной усадкой 2.2. Трепелы и диатомиты Отощающие добавки Выгорающие добавки Обогащающие и пластифицирующие добавки 2.4. Глазури, красители и ангобы Керамические краски 3. Переработка сырья и подготовка формовочных масс 3.2. Приготовление пластических 3.3. Получение шликеров 3.4. Приготовление порошкообразных масс Основные технологии производства керамических материалов и изделий Технология стеновых керамических материалов. Принципиальная технологическая схема получения керамического кирпича методом пластического формования Принципиальная технологическая схема получения керамического кирпича методом пластического формования. Принципиальная технологическая схема получения и производства керамической плитки (для облицовки стен). Приготовление отощающих добавок и плавней. Технология искусственных пористых заполнителей (ИПЗ). ... Полное содержание

Подобный материал:

• Группа 69 керамические изделия примечания, 104.42kb.
• Лекции по курсу «композиция в технике», 590.8kb.
• 1. классификация и общие свойства керамических строительных материалов и изделии, 267.69kb.
• Керамические строительные материалы боспора в эпоху эллинизма (типология и хронология, 459.36kb.
• Безобжиговые строительные материалы и изделия на основе бесклинкерных и малоклинкерных, 607.91kb.
• Вопросы к итоговому контролю и для самостоятельной работы, 25.17kb.
• Xxxii российскую конференцию по проблемам науки и технологий, 44.39kb.
• Отпускные цены на основные строительные материалы, изделия и конструкции, производимые, 2880.69kb.
• Показателей качества продукции. Строительство, 69.52kb.
• Теплоизоляционные строительные материалы на основе низинных торфов Томской области, 275.61kb.

РАЗДЕЛ 5.

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

1.1. Виды керамических изделий

Керамическими называют изделия, получаемые формованием и обжигом глин, трепелов, диатомитов и других видов минерального сырья с различными добав­ками или без них.

Материал (или тело), из которого состоят керами­ческие изделия, в технологии керамики называют керамическим черепком. Керамические строительные изделия, классифицируют по структуре образующегося после обжига черепка, конструктивному назначению, способу формования.

По характеру строения черепка различают изделия с пористым, и спекшимся (плотным) черепком, а также изделия грубой и тонкой керамики.

К изделиям с пористым черепком относятся изделия с водопоглощением черепка 8—10% по массе. Они не­прозрачны, под давлением пропускают воду. К пористым относятся стеновые, кровельные изделия, дренажные трубы, терракота1 и т. д., к пористым глазурованным — облицовочные кирпичи и плитки, изразцы, санитарно-строительные, фаянсовые изделия.

Изделия со спекшимся черепком имеют водопогло-щение 3—10%, не пропускают воду, в изломе имеют блестящую поверхность. К ним относятся клинкерный кирпич, плитки для полов и глазурированные изделия (канализационные трубы, .санитарно-строительные изде­лия из фарфоровых и полуфарфоровых масс).

Для снижения водопроницаемости изделий, отделки их поверхности и защиты от воздействия внешней среды используют глазури (стекловидные покрытия) и ангобы (керамические декоративные покрытия).

У изделий грубой керамики черепок имеет в изломе зернистое строение (макронеоднородное). Большинство строительных керамических изделий — строительный кир­пич, черепица, канализационные трубы и т. д.— являют­ся изделиями грубой керамики. У изделий тонкой кера­мики излом черепка имеет макрооднородное строение. Он может быть пористым, как например, у фаянсовых

¹ Терракота — глиняные неглазурованные изделия с пористым крупнозернистым черепком (архитектурные детали, скульптуры и др.).

облицовочных глазурованных плиток, и спекшимся, как у плиток для полов, кислотостойкого кирпича, фарфоровых изделий. Черепок фарфора, кроме того, обладает просвечиваемостью.

По конструктивному назначению керамические изде­лия разделяют на стеновые (кирпич, камни керами­ческие, блоки, панели), кровельные (черепица глиняная), для перекрытий (пустотелые камни, балки, панели перекрытия и покрытия из керамических камней), для облицовки фасадов зданий (кирпич и камни керами­ческие лицевые, ковровая керамика, архитектурно-художественные детали, плитки фасадные, подоконные сливы, плитки малогабаритные), для внутренней обли­цовки (плитки для полов, глазурованные плитки и фа­сонные детали к ним — карнизы, уголки, пояски), заполнители для легких бетонов (аглопорит, керамзит, «керамдор»), трубы керамические канализационные и дренажные, дорожный кирпич, санитарно-технические (умывальные столы, ванны, унитазы), кислотоупорные (кирпич, плитки, трубы) и фасонные детали к ним, огнеупоры и теплоизоляционные (перлитокерамика, диатомитовая и др.).

По способу формования различают изделия пласти­ческого формования, полусухого прессования и литьевые. К изделиям пластического формования относят кирпич полнотелый керамический, строительный легкий, керами­ческие камни и др. К изделиям полусухого прессова­ния — кирпич пустотелый керамический, плитки обли­цовочные, плитки для полов (метлахские) и др., к литьевым — плитки майоликовые, фасадные, ковровые, санитарно-технические и др.

1.2. Физико-технические свойства керамических изделий

Керамические изделия обладают различными свой­ствами, которые определяются составом исходного сырья, способами его переработки, а также условиями обжига — газовой средой, температурой и длительностью.

Физико-технические свойства определяют область наи­более целесообразного применения изделий. ГОСТами, МРТ, ТУ и другими нормативными документами регла­ментированы качественные показатели изделий — ме­ханическая прочность, водопоглощение, влажность, твер- дость, морозостойкость, термостойкость, химическая стойкость, эстетичность. В значительной степени они обусловливаются плотностью, пористостью, структурой, текстурой.

Плотность характеризует степень заполнения объема материала твердым веществом, т. е. отношение массы материала к занимаемому им объему. Различают истинную, среднюю и относительную плотность.

Истинная плотность q — это масса единицы объема материала m в абсолютно плотном (без пор) состоянии

Средняя плотность Ом — это масса единицы объема мате­риала m в естественном состоянии V, с учетом пор и пустот:

Относительная плотность (безразмерная величина) d выра­жает отношение плотности материала с к плотности стандартного вещества qo при определенных физических условиях


Плотность керамических материалов, кг/м3:

-. Истинная Средняя

Фаянс

твердый 2,45-2,6 1,2-2,5

мягкий 2,4—2,5 2,3—2,45

Полуфарфор ....'... 2,3—2,4 2—2,2

Фарфор твердый ...... 2,42—2,6 2,26—2,5

Кирпич:

керамический 2,6—2,7 1,5—1,9

легкий 2,6—2,7 0,7—1,4

Керамические камни 2,6—2,7 1,25—1,4

Тонкокаменные (химическистойкие) 2,1—2,8 1,92—2,5

Пористость материала — это степень заполнения его объема порами. Определяется объемом пор в единице объема материала и выражается в процентах. Порис­тость зависит от состава массы, подготовки сырья, условий формования, сушки, температуры и продолжи­тельности выдержки при обжиге. Различают общую, открытую и закрытую пористость. Объем .пор (открытых и закрытых) находится в пределах от 2,5 до 6% в фар­форе, до 30% в фаянсе и более 30% в кирпиче. По­ристость влияет на прочность, термостойкость, водоне­проницаемость, долговечность.

Пористость различных материалов, %:

Общая Открытая


0—0,5 9—12

0—4 до 5 10—22
Фарфор твердый 4,1—7,9

12—30

Фаянс твердый Тонкокаменные (химически


6—11 до 32 12—28
стойкие)

Полуфарфор

Кирпич керамический . . Дренажные трубы . . .

Структура — особенность строения материала, опре­деляемая размерами зерен, формой, распределением, контактом между зернами, пористостью, качеством и количеством фазового состава (соотношением стекло­видной, кристаллической и газовой фаз).

Текстура — особенность взаимного расположения эле­ментов структуры.

Механическая прочность—свойство материала со­противляться разрушению под влиянием внешних нагру­зок. Зависит она от количества пор, их размера и формы, от текстуры материала и фазового состава черепка. Характеризуется пределом прочности, т. е. напряже­нием в материале, соответствующим нагрузке, вызы­вающей разрушение образца.

Предел прочности при сжатии для керамических материалов, МПа:Фарфор твердый глазурованный 400—700

Полуфарфор 120—300

Кирпич керамический 7,5—30

Тонкокаменные (химически стойкие изде­
лия) 25—500

Фаянс твердый 90—220

Плитки для пола 180—250

Предел прочности при статистическом изгибе для керамических материалов, МПа:

Фарфор твердый 70—90

Тонкокаменные (химически стойкие изделия) 10—50

Фаянс:

твердый 15—30

мягкий 10—20

Полуфарфор 38—45

Кирпич керамический:


1,8—4,4 1,4—3,4

Предел прочности при растяжении керамических из­делий в 10—12 раз меньше предела прочности при сжа-

тии.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Определяется по шкале твердости Мооса. Для глазури равен 6—7, фарфора 6—8, плиток для полов 6—7. Твердость можно повысить термической обработкой поверхности, химическим упрочнением, заменой SiO2 на А12О3 в глазурном слое и др..

Водопоглощение характеризуется степенью заполне­ния открытых пор материала при кипячении в воде и выражается в процентах по массе. Оно определяет спо­собность материала впитывать и удерживать воду. Коэффициент насыщения пор водой — отношение объема поглощенной воды к объему пор.

Показатели водопоглощения керамических материа­лов, % по массе:


0—0,5 3—5

9—12

17—21

0,1—9,5

не менее 6—8 до 4

9—11.

не более 18 не более 10

6—12

не более 16 30—40
Фарфор

Полуфарфор

Фаянс:

твердый

мягкий

Тонкокаменные (химически стойкие) . . . Кирпич керамический (в зависимости от

марки)

Плитки для пола (неглазурованные) . . . Трубы:

канализационные

дренажные

Черепица .

Фасадные облицовочные плитки ....

Плитки облицовочные

Гипсовые формы

Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенным к массе материала в сухом состоянии. Зависит от свойств самого материала и окружающей его среды.

Морозостойкость — способность материала в насы­щенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без призна­ков разрушения, значительного снижения прочности и потери массы. Морозостойкими считаются материалы, прочность которых снижается не более чем на 15—25%, а потери в массе не превышают 5%. Как правило, керамические материалы выдерживают 15—50 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Морозо­стойкость является показателем качества, определяющим длительность их службы при эксплуатации в естествен­ных условиях.

Термостойкость — способность материала противо­стоять резким повторным температурным колебаниям без признаков разрушения. Она определяет области возможного применения керамических изделий.

Химическая стойкость — способность материала не разрушаться под влиянием агрессивных сред. Разли­чают два вида химической стойкости керамики: кислото-и щелочестойкость. Кислотостойкость химически стойких изделий 95—99,5%. Стандартными веществами для оценки ее являются H2SO4 и NaOH.

Эстетические свойства характеризуются блеском гла-3_yj>H, белизной, просвечиваемостью, формой, чистотой красок, качеством декора. Блеск завист от плотности глазури, белизна — от чистоты используемого сырья и пористости изделий, просвечиваемость — от струк­туры, фазового состава и толщины стенок фарфоровых изделий.

2. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Основным сырьем для производства керамических изделий являются глинистые материалы, трепельные, аргиллитовые и диатомитовые породы, органические и минеральные добавки, плавни.

2.1. Глины, их состав и свойства

Термином «глина» обозначают тонкодисперсную фрак­цию горных пород, состоящих из глинообразующих минералов (водных алюмосиликатов) и примесей иных материалов, способную при затворении с водой образо­вывать пластичное тесто, которое в высушенном состоя­нии обладает некоторой прочностью, а после обжига приобретает камнеподобные свойства.

Глины образовывались в результате механического разрушения и химического разложения изверженных полевошпатовых и метаморфических горных пород (гранитов, гнейсов, порфиров, туфов и др.). Разрушение


горных пород происходит под влиянием солнца, воды и резких перепадов температур, а химическое разложе­ние вызывается действием воды и углекислоты на поле­вой шпат, в результате чего образуется минерал каоли­нит — водный алюмосиликат А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О. Глины, состоящие в основном из каолинита, называются каолинами. Размер частиц каолина менее 0,01 мм. После обжига эти глины сохраняют преимущественно белый цвет. Каолины относят к первичным глинам. Основные месторождения каолина — Полевское, Кыш-тымское, Астафьевское, Невьянское (РСФСР); Глуховецкое, Белая Балка, Лозовиковское, Пологское, Просяновское (Украина). .

Вторичными считают глины, которые отлагались в новых местах в результате перенбса продуктов раз­рушения горных пород дождевыми или <|неговыми водами, ледниками, ветрами. Вторичные глины:содержат различные примеси — кварц, известняк, гипс, соединения магния и железа, органические и другие вещества, влияющие на свойства глин. Глины с незначительным количеством примесей называют огнеупорными, а глины с большим содержанием примесей — легкоплавкими обыкновенными.

Основные месторождения огнеупорных глин: Латнен-ское, Трошковское, Ужельское, Часов-ярское, Ново­швейцарское и др.

Каолины применяют для производства фарфоровых и фаянсовых изделий; огнеупорные глины — для кера­мических труб и терракотовых изделий; легкоплавкие глины — для изготовления керамзита, гончарных и кир-пично-черепичных изделий.

Кроме каолинитовых, в природе встречаются гидро­слюдистые глины, образованные в результате выветри­вания силикатных пород в условиях повышенной влаж­ности, и бентонитовые, полученные в результате вывет­ривания туфов, вулканических пеплов и др. Бентони­товые глины добывают на Гумбрайском, Аксанском, Черкасском, Оглалинском и других месторождениях. Гидрослюдистые легкоплавкие глины широко применяют в производстве строительной керамики, а бентонито­вые — для изготовления фарфоровых изделий, промы­вочных растворов при бурении, обогащения железных руд, осветления жидкостей.

Глинистое сырье классифицируют по химико-минера­логическому составу (глины каолинитовые, монтморилло-нитовые, гидрослюдистые), по назначению (кирпичные, керамзитовые, фарфоро-фаянсовые и др.), по огне­упорности (огнеупорные, имеющие огнеупорность свыше 1580°С, тугоплавкие — от 1350 до 1580°С и легко­плавкие— до 1350 °С).

Пригодность глинистого сырья для производства того или иного вида изделий определяется его свой­ствами, зависящими от химико-минералогического и гранулометрического состава. Химический состав каоли­нитовых глин включает 39,5% А1₂О₃ (глинозема), 46,5% Si0₂ (кремнезема) и 14% Н₂О (химически связанной воды). Вторичные глины состоят из оксидов кремния, I алюминия, железа, титана, кальция, магния, натрия, калия и солей, а также органических веществ и воды.

В глинах наиболее характерных видов содержится, %: кремнезема — 46—85, глинозема — 10—35, оксида железа — 0,2—10, оксида кальция — 0,03—6, диоксида титана — 0,2—1,5, оксида щелочных металлов — 0,1—6, сернистого ангидрида — 0—0,5. Потери при прокали­вании составляют 8—14'.

Кремнезем в глинах может находиться как в свя­занном состоянии, входя в состав глинообразующих минералов, так и в свободном, представленном при­месями кварцевого песка. Сильно запесоченные глины обычно являются легкоплавкими. Они отличаются ухудшенными формовочными и обжиговыми свойствами, низкой пластичностью. Изделия из них имеют высокую пористость, малую механическую прочность и низкую морозостойкость.

Глинозем — основная часть глин. В составе глино­образующих минералов находится в связанном состоя­нии. С увеличением содержания глинозема в глинах повышается пластичность, огнеупорность и прочность изделий.

Диоксид титана в зависимости от соотношения с другими оксидами придает обожженным изделиям зеленоватую окраску.

¹ Потери при прокаливании (ППП) — вещества, способные испаряться, сгорать и т. д. (органические вещества, механически связанная и кристаллизационная вода).

• Помимо оксида железа Fe₂0₃ в виде примесей в глинах могут присутствовать закись железа Fed, пирит Fe₂S, гидроксид железа и карбонат железа, которые после обжига придают изделиям красноватый оттенок.

Закись железа FeO во время обжига изделий дейст­вует как плавень¹, а оксид железа Fe₂O₃ кристалли­зуется в гематит или при взаимодействии с органи­ческими примесями переходит в закись, оказывая, как и плавни, флюсующее действие и снижая огнеупор­ность глин. Это увеличивает опасность подвара изделий в процессе обжига в местах высоких температур (выше 1000 °С).

Оксиды кальция и магния находятся в глинах в виде СаС0₃ и MgCO₃. Оксид кальция понижает темпе­ратуру плавления, изменяет окраску обжигаемых изде­лий, придавая им желтый или розовый цвет, снижает прочность и морозостойкость, повышает пористость. Оксид магния меньше влияет на качество керами­ческих изделий.

Оксиды щелочных металлов являются сильными плавнями, они понижают температуру обжига и повы­шают плотность и прочность изделий. Присутствие их в глинах ослабляет красящие свойства оксида железа и диоксида титана.

Органические вещества в глинах в виде остатков растений и гумусовых веществ снижают огнеупорность глин, повышают пластичность за счет большого коли­чества связанной воды и, следовательно, повышают воздушную усадку. С увеличением их содержания уве­личивается пористость и снижается механическая прочность изделий.

Гранулометрический состав глин — процентное со­держание зерен различной величины в глинистой породе. Характеризуется большим разнообразием.

Размеры частиц легкоплавких глин, мкм:

Менее 5 8—60%

5—50 6—55%

50—250 . . 1—22%

Более 1000 10%

Фракции с размером частиц 5 — 50 мкм относятся к пылевидным, от 50 мкм до 2 мм — к песчаным. Фрак­цию более 2 мм считают включениями.

Повышенное содержание частиц размером менее 5 мкм придает глинам высокую пластичность и чувст­вительность к сушке, увеличивает усадку изделий при обжиге. Повышенное содержание пылевидной фракции в глинах повышает чувствительность к сушке и обжигу, снижает прочность изделий. Глины, содержащие круп­нозернистый песок, менее чувствительны к сушке, чем глины, содержащие тонкодисперсный песок. Следова­тельно, зная гранулометрический и вещественный со­ставы глин, можно ориентировочно определять их при­годность для изготовления керамических изделий того или иного вида.

Так, для тонкостенных и крупноразмерных керами­ческих камней содержание фракций меньше 2 мкм должно быть в пределах 24 — 50%, фракци-й размером 2—20 мкм — 30—47%, более 20 мкм — 6—34%.

К основным технологическим свойствам глин отно­сят пластичность, воздушную и огневую усадку, огне­упорность, спекаемость и цвет изделий после обжига. Пластичностью называется свойство глин при смеши­вании с водой давать вязкое тесто, которому можно придать любую форму, сохраняющуюся после снятия нагрузок. Степень пластичности глин характеризуется числом пластичности П. Например, если абсолютная влажность глины при нижнем пределе текучести W_T — 45%, а на границе рас­катывания 1_р = 25%, то степень пластичности составит 45 — 25 = 20%, а число пластичности будет 20. Оно опре­деляет интервал влажности, в котором глина сохра­няет пластическое состояние.

По числу пластичности П глины классифицируют (ГОСТ 9169 — 75) на высокопластичные с П более 25; среднепластичные с П=15...25; умереннопластичные. с П = 7...15; малопластичные с П = 3...7 и непластичные (теста из них не получается). Пластичность зависит от гранулометрического и минералогического состава, вида глинистых минералов. Пластичность можно уве­личить механическим измельчением, длительным выле­живанием, промораживанием, добавкой более пластич­ных глин и пластифицирующих добавок, например лигносульфоната технического (ЛСТ)¹.

Высокопластичные глины требуют больше воды для приготовления формовочных-масс, их влажность 25—30% и более; влажность среднепластичных глин 20—25%, а для малопластичных 15—20%. При этом глины с большей влажностью более чувствительны к сушке. Пластичность можно уменьшить введением отстающих материалов (песка, шлака, дегидратированной глины). Связующей способностью глин называется способ­ность сохранять пластичность при введении в них не­пластичных материалов (песка, шамота и др.). Глина способна связывать частицы песка или шамота и обра­зовывать прочное изделие. Критерием связующей спо­собности является число пластичности массы. Измеря­ется связующая способность глин количеством нор­мального² (ГОСТ 6139—78) песка, при добавлении которого образуется масса с числом пластичности 7. Высокопластичные глины способны связывать 60— 80% нормального песка, пластичные — 20—60%, то­щие—до 20%.

Воздушной усадкой называется уменьшение линей­ных размеров и объема изделий, отформованных и вы­сушенных при температуре до 110°С. Огневой усадкой называется уменьшение линейных размеров и объема изделий после обжига вследствие того что легкоплавкие составляющие глины расплав­ляются и частицы глины в местах их контакта сбли­жаются. Определяется огневая усадка по формулам, %:

£обож= К/,— У/',] юо; Уа_бож = [(У, -.vy/yj юо,

где /, и у, — соответственно линейный размер и объем изделия до обжига; /₂ и у_г — то же, после обжига. Колеблется от 2 до 8% в зависимости от состава глин.

Полную усадку вычисляют по формулам, %:

L= 1(/о-/₂)/'о] ЮО; у= [(Уа-Уг)/У] ЮО.

Полная усадка может находиться в пределах от 2 до 15%.

Огнеупорностью называется свойство глин сопротив­ляться действию высоких температур, не расплавляясь. Показателем огнеупорности является температура, при которой пироскоп — образец из данного материала в виде трехгранной усеченной призмы определенных раз­меров — деформируется под влиянием собственной тя­жести, касаясь вершиной керамической подставки-. Огнеупорность зависит от химического состава глин, а также характера газовой среды при обжиге глин, содержащих оксиды железа.

Спекаемость — способность глин под действием вы­соких температур превращаться в плотный камне-подобный черенок с водопоглощением менее 5%. В за­висимости от степени спекания глины делят на сильно­спекающиеся, среднеспекающиеся и неспекающиеся. К сильноспекающимся относят глины, способные при обжиге давать черепок без признаков пережога с водо­поглощением не выше 2%. Водопоглощение черепка среднеспекающихся глин не выше 5%, а неспекающих­ся — свыше 5%.

По температуре спекания различают глины низко­температурного спекания (до 1100°С), среднетемпера-турного (от 1100 до 1300 °С) и высокотемпературного (свыше 1300°С).

Количественно степень спекаемости глин характери­зуется температурным интервалом спекания и интер­валом спекшегося состояния. Температурным интервалом спекания называют разность между температурой, при которой отмечаются признаки пережога (оплав­ление или вспучивание), и температурой началу спе­кания глины, при которой начинается интенсивное уплотнение обжигаемого материала. Разность между температурой, при которой отмечаются признаки пере­жога, и температурой, при которой водопоглощение материала равно 5% (ниже этой величины лежит область спекшегося состояния), называют интервалом спекшегося состояния.

' Интервал спекания — важнейший технологический показатель, он определяет режим конечной стадии обжига изделий, при котором они приобретают конди­ционные свойства. Наименьший интервал спекания у легкоплавких глин (50—100 °С), а наибольший (до 400 °С.) — у огнеупррных.

Спекаемость — одно из основных свойств, определя­ющих пригодность глин для производства изделий фасадной керамики.

2.2. Трепелы и диатомиты

Трепелы и диатомиты представляют собой рыхлые или землистые массы светлых тонов, богатые аморф­ным кремнеземом. Запасы этих пород в СССР много­численны. Образовались они из панцирей диатомитовых водорослей, которые после 'отмирания растений скап­ливались на дне водоемов и уплотнялись с прослойками ила и глины. Трепел более раннего происхождения, в нем панцири превратились в микроскопические зерна опаловидного кремнезема. Химический состав трепелов и диатомитов, %: SiO₂ — 70—96; А1₂О₃ — 5—15; Fe₂O₃ — 2—5; СаО-0,5—5; MgO — 0,5—3; ППП — 4—8. Фи­зические свойства их тоже близки: средняя плотность 350—1270 кг/м³, пористость 50—85%, твердость 1—3, плотность 2—2,7 г/см³, теплопроводность 0,17—0,23 Вт/ / (м • °С). По гранулометрическому составу они схожи с глинами, обладают высокой пластичностью.

Трепелы и диатомиты применяются в производстве кирпича и пустотелых камней как основное сырье. Кирпич-сырец из этого сырья не трескается при быстрой сушке и не деформируется, дает малую усадку при обжиге. Однако изделия из них недостаточно морозо­стойки, поэтому для увеличения морозостойкости в формуемую массу вводят уголь или опилки, повышают' температуру обжига, подвергают массу вакуумированию для удаления из нее воздуха.

2.3. Добавки

Для получения керамических изделий с определен­ными свойствами в глину вводят различные добавки. Отощающие добавки (кварцевый песок, де*гидратиро-ванную глину¹, шамот², бой кирпича, измельченный шлак, золу и др.) вводят для уменьшения пластич­ности глин и, следовательно, линейной усадки при суШке. и обжиге за счет меньшей водопотребности глиняного теста.

Выгорающие добавки (древесные опилки, угольный порошок, торфяную пыль, коксовую мелочь, золы ТЭС и др.) вводят для получения изделий с меньшей средней плотностью и повышенной пористостью. Опилки улучшают формовочные свойства глиняной массы, но снижают прочность изделий и повышают водопогло­щение. Однако благодаря длинным волокнам они ар­мируют глиняную массу и повышают сопротивление разрыву и трещиностойкость в сушке.

Обогащающие и пластифицирующие добавки (высоко­пластичные глины, бентонитовые глины³, отходы при добыче угля, ЛСТ и др.) вводят в глины для обога­щения малоглиноземистого сырья, увеличения его плас­тичности, улучшения формовочных и сушильных свойств глин.

Плавни вводят в сырьевую смесь для того, чтобы повысить плотность изделий, получить сплавленную массу. Они способны при обжиге образовывать с SiO₂ и А1₂О₃ более легкоплавкие силикатные расплавы. Плавни представляют собой горные породы и минералы магматического (пегматит, сиенит, полевые шпаты, пор-

¹ Дегидратированная глина — обожженная до температуры, при
которой она теряет химически связанную воду и свойство пластич­
ности. Температура дегидратации обычно равна 700—750 °С.

² Шамот — керамический материал, полученный обжигом глины.

³ Бентонитовые глины — глины, в составе которых преобладают
монтмоиллонитовые минералы.

фиры, гранит) или осадочного (известняк, доломит, магнезит) происхождения.

2.4. Глазури, красители и ангобы

Глазурь — это стекловидное покрытие толщиной 0,1—0,2 мм, нанесенное на поверхность керамического изделия и закрепленное обжигом. Она придает деко­ративность изделиям, снижает их влагопроницаемость, повышает прочность. Основные компоненты глазури: кварц, полевой шпат, каолин.

Глазурь представляет собой силикатное стекло, которое должно быть термостойким, прочным, твердым, иметь блестящую поверхность. Различают глазури про­зрачные и глухие (эмали), бесцветные и окрашенные, глянцевые и матовые. Прозрачные глазури применяют в производстве фаянсовых, фарфоровых и некоторых майоликовых изделий, а окрашенные — в производстве тонкокерамических изделий. Для каждого вида изделия, отличающегося по свойствам и составу, применяют глазурь определенного состава. При однократном об­жиге изделий состав глазури рассчитывается так, чтобы температура плавления ее приближалась к тем­пературе спекания черепка и имела одинаковый с ней коэффициент термического расширения.

В состав глазурей могут входить пегматит, мел, доломит, перлит, соли щелочно-земельных и щелочных металлов, бура, борная кислота, оксиды свинца, цинка и др. Для снижения . температурного коэффициента линейного расширения, который влияет на уменьше­ние напряжений, возникающих между черепком и глазурью, в глазурь вводят борный ангидрит. Составы глазурей колеблются в широком диапазоне. Однако независимо от вида и способа производства изделий в состав глаЗури всегда входит 85—90% (в сумме) кремнезема и оксида алюминия.

Основное сырье для приготовления глазурей должно быть нерастворимым в воде. В случае применения растворимых соединений, таких, как борная кислота, бура, селитра, сода и др., а также токсичных, таких, как сурьма, оксид бериллия, свинцовый сурик и др., их сначала надо сплавить с нерастворимыми соеди­нениями, входящими в данный вид глазури, до стекло- видного состояния (фритты) в специальной фритто-варочной печи при температуре не ниже 1250 °С с после­дующим быстрым охлаждением в воде. В связи с этим глазури по способу производства подразделяются на сырые нефриттованные с температурой розлива 1000— 1450 °С и сплавленные фриттованные с температурой розлива 60б—1280°С. По составу глазури бывают полевошпатовые, борно-свинцовые, циркониевые, литие­вые и др., по виду поверхности — с гладкой и .пузыр­чатой поверхностью, матовые кристаллические, кракле, металлизированные и др.

Нефриттованные глазури применяют в производстве фарфоровых изделий, а фриттованные — в производстве фаянсовых, мягкого и низкотемпературного фарфора, майоликовых тонкокерамических изделий.

Приготовление нефриттованной глухой глазури осу­ществляют по следующей технологической схеме: ком­поненты (полевой шпат, кварц, диоксид циркона, оксид цинка и др.) обжигают при 900—1280°С. Обож­женные полевой шпат и кварц сортируют и измельчают на бегунах с гранитными катками, а диоксид циркона ZrO₂ (глушитель) или циркон Zr • SiO₂ — в шаровой мельнице мокрого помола в течение не менее 100 ч. Глазурную суспензию готовят совместным помолом всех составляющих в течение 30—60 ч в шаровой мельнице при соотношении материала, мелющих тел и воды (при рН 7,7—8) 1:1:1 или 1:2:1. Затем ее процежи­вают через вибросито № 0071 (6400 отв/см²), подвер­гают электромагнитной очистке и сливают в пропеллер­ные мешалки до использования. Готовая глазурная суспензия должна иметь⁴ определенную тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 0056 (10085 отв/см²) в пределах 0,01—0,1%.

Фриттованную глазурь, состоящую в основном из фритты и глины, готовят следующим образом. Компо­ненты фритты измельчают, сушат, обжигают, смеши­вают в определенном соотношении и сплавляют в течение 1 —10 ч в одно- или двухванных непрерывно действующих фриттоварочных печах, во вращающихся печах периодического действия или конвертерных печах при температуре 1200—1400 °С. Затем фритту сливают в грануляционный бассейн с холодной водой, где ее расплав распадается на частицы мельче 5 мм. Фритту хранят в закрытых емкостях. Глазурную сус-

пензию приготавливают совместным тонким помолом фритты (50—92%) и глинистых компонентов (50—8%) в шаровой мельнице. Плотность мелющих тел (фарфо­ровых или каменных) должна быть выше плотности глазурей. Так, для свинцовой фритты плотностью 2,4 г/см³ необходимы уралитовые шары плотностью 3,3» г/см³. Плотность глазурной суспензии обычно находится в пределах 1,37—1,45 г/см³. Суспензия наносится тонким слоем на предварительно обожженное или высушенное изделие, очищенное от жировых пятен или пыли. Ми­неральные составляющие ее оседают на поверхности глазуруемого изделия тонким ровным слоем, а вода впитывается и испаряется при высушивании. Далее изделие обжигают.

В производстве фарфоровых изделий применяют в основном малокомпонентные, тугоплавкие глазури, состав которых близок составу черепка изделий. В про­изводстве мягкого фарфора, полуфарфора, фаянса ис­пользуют легкоплавкие полевошпатовые глазури.

Глазури для фаянса отличаются большим содержа­нием оксидов, меньшей твердостью и прочностью. При однократном скоростном обжиге изделия покры­вают обычно маловязкими, глухими глазурями (эма­лями), которые получают введением добавок-глуши--телей, не растворяющихся в глазурном расплаве или кристаллизующихся при затвердевании (циркона, ок­сида олова или цинка, диоксида циркона или титана и др.). Эмали могут быть не только белыми, но и цвет­ными. Синий цвет дает добавка 2—3% оксида кобальта; зелёный — до 4% оксида хрома и до 7% оксида меди; желтый — до 6% оксида железа и до 10% диоксида титана.

Керамические краски — это окрашенные минераль­ные соединения металлов с керамическими массами и глазурями, образованные в процессе обжига. Кра­сителями в них являются пигменты — тонкоизмельчен­ные порошки природного или искусственного происхож­дения (графит — серый, оксид железа — коричневый, оксид хрома — зеленый, оксид кобальта — синий, анти-монат свинца — желтый и др.).

Бывают краски надглазурные и подглазурные. Первые представляют собой смесь пигментов с флюсами (легкоплавкими стеклами), вторые — смесь пигментов с глазурью. В качестве пигментов применяют оксиды

красящих металлов. Обжигают надглазурные краски при 550—860 °С, а подглазурные — до 1450 °С.

Ангобы — белые или цветные керамические массы, представляющие собой дисперсии глинистых частиц в воде. По составу они подразделяются на глинисто-песчаные, флюсные и «античные лаки».

Флюсные отличаются от глинисто-песчаных тем, что кроме основных компонентов (глин, каолина и малых количеств песка) содержат плавни, которые снижают температуру обжига изделий и повышают степень спе­кания массы.

«Античные лаки» (разновидность флюсных ангобов) — тонкие глинистые покрытия, получаемые отстаиванием в течение суток взмученной глинистой суспензии с добавлением соды. В их состав могут входить кремне­зем, красящие оксиды железа, титана, кобальта, хрома и др. Ангоб наносят толщиной не более 0,2 мм на сырые, сухие или обожженные изделия, которые могут быть далее покрыты глазурью.

3. ПЕРЕРАБОТКА СЫРЬЯ И ПОДГОТОВКА ФОРМОВОЧНЫХ МАСС

3.1. Обработка глины и подготовка добавок

Карьерные глины подвергают предварительной об­работке, т. е. отделению посторонних включений (кам­ней, веток и т. д.), рыхлению, дроблению, помолу, высушиванию. В результате обработки разрушается текстура глины, масса гомогенизируется, ее формовоч­ные и сушильные свойства улучшаются.

Обработка глины может быть естественной (исполь­зование атмосферных условий для изменения свойств сырья), механической (рыхление, дробление с выделе­нием камней, дозирование с добавками, тонкое измель­чение) и комбинированной, с физико-химической обра­боткой (пароувлажнением, увл-ажнением, вакуумирова-нием), вводом специальных добавок (пластифицирую­щих, оуощающих, выгорающих и вылеживанием об­работанной массы в шихтозапасниках или механизи­рованных силосах.

Наиболее эффективен механический способ подго­товки сырья, который состоит из рыхления, дробления крупных включений, просеивания, проминки глины и др. Рыхление глинистых материалов в карьерах может производиться внутрикотлованными взрывами, разру­шающими массив. Разрушенная взрывом и раздроблен­ная масса подвергается действию атмосферных факто­ров, и через один-два года может добываться и транс­портироваться на керамическое предприятие, где ее рых­лят, дробят и просеивают. Для рыхления применяют глинОрыхлитель типа СМК-70 (СМ-1031 А) производи­тельностью 7—25 м³/ч. Для грубого помола глинистого материала применяют дезинтеграторные валыд.ы — дро-бильно-размольные машины СМ-150, СМ-22, СМ-937, СНК-128, СМ-131 производительностью 14—35 м³/ч. Для выделения камней из глинистых пород и перера­ботки применяют винтовые вальцы СМ-416, СМ-1198, СМК-194. Для дробления глинистого сырья используют дробилки валковые типа ДВТ-ЗМ, двухвалковые зуб­чатые типа ДДЗ-1Е, дискозубчатые ДДЗ-700 и др.

Мерзлые крупные куски или плотные глинистые ма­териалы дробят с помощью ножевой глинорезки (стру-гача типа ССМ-321). Для подготовки добавок на заво­дах керамического кирпича применяют дробилки ще-ковые СМД-31, однороторные СМД-15, молотковые СМД-112, молотковые двухроторные С-599 и комбини­рованные СМД-10, состоящие из молотковой и щековой дробилок.

Чаще всего глин,у перерабатывают на бегунах сухого и мокрого помола периодического и непрерыв­ного действия СМ-265, СМ-365, СМ-268, СМК-218.

Помол сухой глины, шамота, дегидратированной глины осуществляют в шаровых мельницах МШ-25, 5X14,5 непрерывного действия с набором стальных шаров.

Для просеивания измельченных материалов исполь­зуют сито-бурат СМ-237М, СМ-236М, инерционный на­клонный грохот СМД-50, струнное сито, инерционный 2-ситный грохот СМД-29.

Технология подготовки наиболее широко применяе­мых добавок состоит из следующих операций:

кварцевый песок просеивают через сито с отверстия­ми 3 мм для удаления крупных включений;

древесные опилки просеивают через грохот с сеткой ячеек не более 8x8 мм;

уголь, шлак, обожженные изделия для приготовления шамота измельчают на щековых и молотковых или вал­ковых дробилках и просеивают через сито с отверстиями

2—3 мм. Можно использов'ать шаровые мельницы без последующего просеивания;

дегидратированную глину получают в барабанных вращающихся печах, измельчают в порошок на молот­ковых или валковых дробилках и просеивают через грохот. Просеивание можно исключить, если в последую­щей технологической линии обработки установлены бегуны мокрого помола и вальцы тонкого помола с зазором не более 2 мм;

бентонитовую или высокопластичную глину и ЛСТ смешивают с водой до нужной консистенции.

3.2. Приготовление пластических масс

Пластическое формование применяют тогда, когда глины влажные, рыхлые, хорошо размокают в воде, образуя однородную массу. Оборудование выбирают в зависимости от свойств сырья, интенсивности пере­работки и желаемого качества продукции. Так, сухие плотные глины с карьерной влажностью 5—13% измель­чают на стругачах, дезинтеграторах, в молотковых дробилках и бегунах. Глины с твердыми включениями перерабатывают на бегунах, камневыделительных валь­цах или машинах, измельчающих эти включения; глины влажные, пластичные — на вальцах. Лессовые глины легко поддаются обработке, не требуя предва­рительного измельчения.

Переработку глиняных материалов для производства кирпича и пустотелых камней пластическим способом выполняют по следующей схеме:

дозирование (ящичный подаватель);

грубое измельчение и выделение крупных твердых включений (камневыделительные вальцы, бегуны мок­рого помола);

увлажнение водой или пароувлажнение (двухвальный смеситель);

промежуточное хранение (силосные глинозапасники, глинохранилища);

разработка глины в глинохранилищах," глинозапас-никах (экскаватор, вращающийся шнек);

рыхление и паропрогрев (двухвальный смеситель);

переработка массы (бегуны мокрого помола, дырча­тые вальцы);

тонкое измельчение (вальцы тонкого помола, дыр­чатые вальцы);

подача пластических масс на формование.

Дозирование сырьевых материалов осуществляется с помощью ящичных, тарельчатых и ленточных пита­телей СМ-1090, СМ-1091, СМ-229, СМ-664, СМК-78, ТП-10, СМК-213, СМК-214, СМК-222, В-500.

Для смешивания глинистых материалов с добавками применяют одно- и двухзальные лопастные горизонталь­ные смесители (рис. 1) СМК-125, СМК-126, СМК-1238, СМ-447А, СМК-18 и др.

В процессе смешивания глины с добавками иногда необходимо увеличить влажность массы для улучшения ее технологических свойств. Этого достигают введением горячей воды "или пара. Вода подается в смеситель в распыленном состоянии. Для равномерного увлажне­ния массы воду необходимо вводить как на стадии об­работки на бегунах, так и в смесители. Лучшим считается паровое увлажнение, которое более равномерно увлаж­няет массу, повышает ее пластичность, липкость .и прочность. При этом она нагревается до 40—50 °С, и изготовленный из нее сырец поступает в сушилку теп­лым, не требующим дополнительного прогрева, что сни­жает усадочные напряжения, возникающие в нем при сушке.

Паровое увлажнение глины увеличивает производи­тельность ленточных прессов и снижает потребляемую ими мощность приблизительно на 20%. На отечественных заводах для пароувлажнения глин используют пар низ­кого давления 0,05—0,07 МПа, перегретый на 20—30 °С.

Если глина из карьера поступает сильно увлажнен­ной, ее необходимо подсушить до формовочной влаж­ности 18—23% в сушильных барабанах СМЦ-440,1, CM-НИЗ, СМ-1070 и др.

При необходимости вторичного измельчения и обра­ботки глинистых масс используют дырчатые вальцы СМК-25, СМ-369А, бегуны мокрого помола и глино-растирателн. Применение их улучшает качество формо­вочной массы и повышает прочностные свойства сухих изделий примерно в 1,5 раза.

При использовании смеси глин с различными свой­ствами рекомендуется массу после обработки на бегу­нах или дырчатых вальцах перетереть на глинорасти-рателях СМ-859, СМ-744, СМК-1241 или дифференциаль­ных вальцах тонкого помола СМК-83 и СМ-102 с зазо­ром между валками 0,8—3 мм.

Для получения массы высокого'качества и изделий повышенной прочности глину после предварительной обработки в течение 8—10 ч выдерживают в открытых шахтозапасниках или механизированных башенных си-лосах СМК-178 вместимостью 100—150 м³ и произво­дительностью 25 м³/ч (рис. 2). Их устраивают обычно перед прессовым оборудованием для создания необхо­димого запаса формовочной массы. Выгружают массу с помощью шнека, вращающегося в нижней части силоса.

Влажность массы влияет на формовочные свойства,

прочность глиняного бруса-сырца, усадку, прочность высушенных и обожженных изделий, на теплопровод­ность и водопоглощение. При высокой карьерной влаж­ности в глину вводят различные разувлажняющие до­бавки (поглощающие влагу материалы), %: молотый сырец— 10—25, шлаки— 10—15, дегидратированную глину — 30—50 и др.

3.3. Получение шликеров

Шликерный способ применяется при изготовлении из многокомпонентных масс санитарно-строительных и других изделий.

Шликерные массы готовят по следующей технологи­ческой схеме:

дозирование (ящичный подаватель);

грубое измельчение компонентов и очистка сырья (стругач, дезинтеграторные вальцы, дробилки, бегуны, камневыделительные вальцы, электромагниты);

дозирование (автоматические весы ДСТ-10, ДА-10, автоматизированная установка ВВ-198 и др.);

тонкое измельчение и увлажнение (шаровая мель­ница мокрого помола);

процеживание и электромагнитная сепарация (вибра­ционное сито Д-511, магниты, феррофильтры);

хранение;

транспортирование (мембранные насосы).

Шликер представляет собой суспензию — дисперсную систему влажностью 35—80%, в которой твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Качество отливки изделий зависит от свойств литейного шликера, который должен обладать хорошей текучестью, устой­чивостью, хорошей фильтрующей способностью.

Текучесть шликера характеризует его подвижность, т. е. способность при малом содержании воды равно­мерно заполнять гипсовые формы.

Устойчивость шликера определяется способностью сохранять твердые частицы во взвешенном состоянии.

Фильтрующая способность шликера определяет его водоотдачу при контакте с поверхностью формы.

Шликер приготавливают двумя способами: беспрессо­вым и прессовым. При беспрессовом способе осущест­вляют совместный помол сырьевых материалов в шаро­вой мельнице, электромагнитную очистку, процежива-

ние. В течение 5—6 сут шликер находится в мешалках при постоянном перемешивании и подогреве до 40— 60 °С. Подготовленный таким образом шликер пере­качивается мембранным насосом в расходные мешалки, из которых подается на отливку изделий.

Качество шликера, полученного прессовым способом, выше, чем качество шликера, полученного беспрессовым способом. Поэтому его применяют для отливки особенно ответственных изделий. Готовят его следующим образом. Шликер, полученный беспрессовым способом, из сбор­ного бассейна мембранным насосом подается в рамный фильтр-пресс для обезвоживания до влажности 22—23%. Полученные при этом коржи рекомендуется выдержать 2—4 недели в подвалах. Затем их загружают в гори­зонтальные мешалки для распускания, одновременно добавляя воду в количестве, необходимом для получения шликера влажностью 31—32%, и электролиты (соду кальцинированную до 0,1%, жидкое стекло до 0,07% по сухой массе). Далее шликер подвергают электро­магнитной очистке, процеживают через сито № 025 (250 отв/см²) и перекачивают в пропеллерную мешалку. \л _нее очищенный, и процеженный через вибросито

№ 0071 (6400 отв/см') шликер перекачивают в сборный бассейн с перемешивающим устройством, где он выдер­живается в течение 3—5 сут. Далее шликер перека­чивается в расходную мешалку. Этот способ подготовки формовочных литейных масс более дорог и сложен, чем беспрессовый, но позволяет получать шликер с лучшими свойствами.

Институтом Гипростройматериалы предложена новая технологическая схема непрерывного массоприготовле-ния шликера, по которой все операции осуществляются с помощью программного управления.

3.4. Приготовление порошкообразных масс

Глины плотной структуры, средней и пониженной пластичности, низкой карьерной влажности дают хоро­шие порошкообразные массы, используемые в произ­водстве обыкновенного и эффективного кирпича, пусто­телых камней, керамических фильтров и т. д.

Известны два способа подготовки пресс-порошка: сушильно-помольный и шликерный. Сушильно-помоль-ный применяют при использовании глин без добавок и красителей — никифоровский, николаевский и др., позволяющий получать изделия соответственно крас­ного, желтого и других цветов. Этот способ включает следующие технологические операции:

дозирование (ящичный подаватель);

измельчение (стругач, дезинтеграторные вальцы);

сушка (сушильный барабан);

хранение (бункер);

дозирование (подаватель ящичный или тарельчатый);

тонкое измельчение (дезинтегратор, роторная мель­ница);

просев (сито — бурат, струнное сито);

хранение (бункер);

дозирование (автоматические весы, тарельчатый питатель);

смешивание (двухвальный смеситель).

При этом способе не всегда удается получить поро­шок необходимой влажности. Поэтому сухую порошко­образную массу увлажняют водой или паром.

Увлажнение паром производят до приобретения шихтой влажности 9—11% ^и температуры 50—60 °С. После этого шихта поступает на двухзальные лопастные смесители и далее в приемный бункер пресса.

Шликерная подготовка пресс-порошка обеспечивает наибольшую однородность многокомпонентной шихты. Этот способ наиболее надежен при использовании глин, отличающихся непостоянством состава.

Эффективен способ приготовления пресс-порошка с использованием распылительных сушилок конструк­ций НИИстройкерамики и Минского комбината строи­тельных материалдв (рис. 3). Их применение сокращает цикл создания пресс-порошка с 8—12 ч до 2—3 мин, позволяет совместить процессы грануляции и сушки глины, стабилизировать свойства порошка и улучшить условия труда рабочих. Сушильная камера представ­ляет собой башню с крышкой и днищем в виде конус­ного бункера. Для сжигания газа в стенках камеры установлены инжекционные газовые горелки.

Для распыления суспензии используют механичес­кие форсунки, в которых создается давление 0,6—0,8 МПа. Суспензия в них закручивается и вылетает в виде ко­нусного факела. При нормальной работе форсунок температура в сушильной камере находится в пределах 250—350 °С. КИП обеспечивает контроль температуры, разрежения, давления и расхода суспензии и газа.

Основные технологии производства керамических материалов и изделий

Технология изделий строительной керамики.

Классификация керамических строительных материалов и изделий:

По конструктивному назначению различают следующие керамические материалы и изделия:

1. Стеновые изделия (кирпич и керамические камни); кирпич – 250×120×60.
   
2. Фасадные изделия (лицевой кирпич, различного рода плитка, наборные панно);
   
3. Изделия для внутренней облицовки стен (глазурованные плитки и фасонные изделия к ним);
   
4. Плитка для облицовки пола (типа ГРЕСС);
   
5. Кровельные изделия;
   
6. Санитарно-строительные изделия (унитазы, ванны);
   
7. Дорожные изделия;
   
8. Изделия для подземных коммуникаций (дренажные трубы, канализационные трубы);
   
9. Пористые заполнители (керамзит, аглопорит);
   
10. Теплоизоляционные изделия (керамзито-керамические панели, ячеистая керамика, диатомитовые и шамотные легковесные изделия).
    

Общие свойства керамических строительных материалов и изделий

1. Водопоглащение от 1 до 30%.

Керамический кирпич не менее 6%;

Плитка для полов – 0,06%.


2. Предел прочности при сжатии (от 7 до 70 МПа), R_сж.

Марки у стеновых изделий: 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300.

Марка 200 прочность при сжатии не менее 20 МПа

3. Предел прочности при изгибе (0,7-5 МПа) R_изг.

4. Морозостойкость – это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание, без признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Показателем морозостойкости служит количество теплосмен которые выдерживает материал без признаков разрушения.

Марки: F15, F25, F35, F50.

1. Теплопроводность.
   

Теплопроводность керамических материалов зависит от их объемной массы, состава, вида и размера пор и резко возрастает с увеличением их влажности.

2. Паропроницаемость – она влияет на долговечность строительных конструкций. Низкая паропроницаемость стеновых материалов может явиться причиной падения внутренней поверхности стен, в многослойных стенах не одинакова парапроницаемость отдельных слоев стены может вызвать накопление влаги в ее толще, по этой причине не в полнее надежно сплошная фасадная облицовка стен глазурованными плитками, обладающими низкой парапроницаемостью.
   

Технология стеновых керамических материалов.

Сырьевые материалы:

1. Глины. Для изготовления кирпича пригодны легкоплавкие глины, с большим диапазоном их гранулометрического и химического состава. По пластичности наиболее пригодны умеренно пластичные глины с числом пластичности 7-15. Содержание каменистых включений не должно содержать 10% (размером не более 2 мм), интервал спекания не более 50 мм.
   
2. Добавки. Для производства стеновой керамики используются 3-х типов:
   

1. Отощающие – понижающие пластичность, воздушную и огневую усадку. Песок, шамот, дегидратированная глина, гранулированный шлак, зола ТЭС;
   
2. Выгорающие добавки. Древесные опилки различные виды каменных углей, золы ТЭС, лигнин (отход переработки древесины на спирт);
   
3. Пластифицирующие – повышающие растяжимость и связующую способность глин. Высокопластичные глины, бентониты, сульфидно-спиртовая барда.
   

Способы производства строительной керамики.

2 Способа производства:

1. Полусухой;
   
2. Пластический.
   

Пластическое формование осуществляется путем уплотнения и выжимания ее через приспособление с отверстиями (ленточный вакуум пресс).

Полусухое формование осуществляется путем прессования массы находящейся в порошкообразном виде.


ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ


Основными сырьевыми материалами для производства керамического кирпича служит пластичное сырье (глины) и отощающие материалы (кварцевый песок, бой изделий, шлаки, дегидратированная глина).

Глина доставляется на предприятие железнодорожным транспортом и складируется в открытом глинохранилище котлованного типа (1).

Глинохранилище представляет собой котлован шириной 30-40 м, глубиной соответственно стреле многоковшового экскаватора и длиной по расчету. В летний период его заполняют глиной, осенью утепляют опилками, а зимой ее отрабатывают многоковшовым экскаватором нижним черпанием. При хранении глины происходит ее вымораживание. Под влиянием многократных циклов замораживания и оттаивания вода, замерзая в мельчайших капиллярах глиняных частиц и увеличиваясь при этом в объеме на 9%, разрушает связи между ними, диспергируя частицы глины на элементарные зерна. Вследствие этого возрастает удельная поверхность глины, более полно завершаются процессы набухания, увеличивается количество связанной воды, обуславливающей более высокую прочность (сцепление) глиняного теста, и в конечном результате улучшаются его формовочные и сушильные свойства.

Глина из глинохранилища с помощью экскаватора (2) доставляется автомобильным транспортом в приемный бункер с рыхлительной машиной (3). Использование рыхлительной машины позволяет разрушить структуру сырья и усреднить его по вещественному составу и влажности.

Глинорыхлительная машина имеет роторы, которые вращаются над питателем, и зубьями разрушают комья глины, которые проходят через решетку и далее подаются на транспортирующие устройства.

Глина после глинорыхлителя поступает в дезинтеграторные вальцы (11). Они предназначены для выделения каменистых включений.

Дезинтеграторные вальцы представляют собой два валка разного диаметра – дробящий и подающий. Валки установлены с зазором. Валок меньшего диаметра – ребристый, вращается с большей скоростью, чем гладкий валок большего диаметра. Глина, попадая между валками, проминается, дробится и проходит вниз. Каменистые включения удалятся в отверстие корпуса вальцов и направляются в отвал.

Отощители (песок и шлак) доставляются автосамосвалами из закрытого склада с железнодорожными эстакадами (4) в приемные бункера (5), а затем через систему ленточный питатель (6), конвейер (7) направляются на инерционный грохот (8), где происходит удаление каменистых включений размером более 10 мм. Просеянный продукт перемещается в расходные бункера (9), а затем через систему весовых дозаторов (10) направляется в вальцы тонкого помола (12). Сюда же поступает переработанная глина. Материалы попадая в промежуток между валками раздавливаются и истираются. Полученная таким образом масса в зависимости от ее влажности может:

1. Если влажность исходного глинистого сырья более 16%, то направляется в сушильный барабан (13) с выносной топкой для подсушки до влажности не более 16%. Температура газов, поступающих в сушильный барабан (600-800), на выходе 100-120^ОС. Перед подачей в барабан газы разбавляют холодным воздухом в смесительной камере для понижения температуры до постоянной величины. Сушат глину прямотоком, т.е. материал, и подогретые газы движутся в одном направлении, так как при противотоке глина может перегреться, что приведет к потере ее пластичных свойств. Отработанные газы пропускают через циклон (15) и рукавный фильтр (16), где отделяются мелкие частицы материала, которые собираются винтовым конвейером (18) и направляются в бегуны мокрого помола (14).
   
2. Если влажность исходной глины не превышает 16%, то масса направляется непосредственно в бегуны мокрого помола (14).
   

В бегунах мокрого помола производиться тонкое измельчение массы. Целью тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек, цементирующих отдельные зерна глинообразующих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение в конечном счете молекулярных связей, за счет которых глина будет гидратироваться, присоединяя к себе большое количество связанной воды.

Бегуны мокрого помола являются наиболее эффективной машиной для тонкого измельчения пастообразных масс. В процессе бегунной обработки одни и те же кусочки глины подвергаются многократному истирающему воздействию тяжелых катков, что и обеспечивает тонкое измельчение массы.

После механической обработки на бегунах глиняная масса через систему ленточных конвейеров (19) направляется на вылеживание в механизированное хранилище, называемое шихтозапасником. В шихтозапаснике масса вылеживается не менее 3 суток. При этом помимо ее набухания происходит релаксация напряжений в глине, возникших при механической обработке, благодаря чему улучшаются ее формовочные и сушильные свойства. Вылеживание массы увеличивает прочность изделий на 20-30%.

Из шихтозапасника масса с помощью мостового крана (20) с грейферным захватом подается на промежуточный питатель (21) и далее посредством ленточным конвейером (22) поступает в глиномешалку двухвальную (23) с фильтрующей решеткой. Здесь происходит проминание глиняной массы с одновременным водяным орошением для придания массе сплошного массива глиняного теста с влажностью (18-22%) при которой формуется изделия. Для этого поперечное сечение корпуса перегорожено на выходном конце массивной решеткой. Через эту решетку лопасти вала продавливают глину, подвергая ее тем самым дополнительной обработке и одновременно задерживая засоряющие включения. Результатом этой операции является увеличение подвижности глиняной массы и прочности высушенных образцов в 1,5 – 2 раза.

Окончательная переработка глиняной массы завершается в вальцах тонкого помола (24). Далее масса по ленточному конвейеру (25) транспортируется в расходный бункер (26) и питателем (27) подается в смеситель пресса ленточного вакуумного пластического формования (28). Из мундштука (29) пресса масса выходит в виде сплошной ленты, разрезаемой с помощью резательного аппарата на отдельные части заданного размера, которые транспортируются к автомату многоструйной резки и укладки (30), где брус разрезается на куски заданных размеров и укладывается на сушильную вагонетку (31). Брак формовки транспортируется в шихтозапасник.

Сушка кирпича-сырца производиться в туннельной сушилке (32). Сушилка работает по принципу противотока и имеет тепловую блокировку с туннельной печью. Теплоносителем служит теплый воздух, отбираемый из зон подогрева туннельной печи. Температура теплоносителя, подаваемого в туннели сушилки (80+15) Продолжительность сушки не менее 48 часов, для того чтобы максимальное содержание влаги в кирпиче-сырце не превышало 5% и в полуфабрикате отсутствовало коробление и трещины.

Вагонетки из сушилки подаются к месту садки кирпича на печные вагонетки (33). Обжиг кирпича производиться в туннельной печи (33), длиной около 100 метров. Печь условно делится на три зоны: подготовки, обжига, охлаждения. В зоне подготовки кирпич нагревается разбавленным воздухом из зоны охлаждения и продуктами сгорания топлива из зоны обжига. Зона обжига оборудована смесительными газовыми горелками. В качестве топлива –природный газ. Температура обжига составляет 950-1000 ⁰С.

Вагонетки с обожженным кирпичом транспортируются к участку сортировки. Сортировка кирпича производиться вручную. Кирпич укладывается на поддоны, которые увозятся на склад готовой продукции.