Краткие сведения из технологии керамики

 

Производство изделий строительной керамики состоит из следую­щих основных операций: добычи, транспортирования и хранения сы­рьевых материалов, их переработки и обогащения, приготовления керамических масс, формования сырца, сушки и обжига изделий.

Добывают сырье на карьерах экскаваторами, вывозят глину из карьера автосамосвалами, вагонетками и конвейерами (при неболь­шой удаленности карьера). Многие заводы имеют механизирован­ные крытые глинохранилища. Непластичные материалы обычно по­ступают с карьеров необработанными и необогащенными. Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природ­ной структуры глины, удаления или измельчения крупных включе­ний, измельчения и просеивания непластичных материалов и отде­ления от них железосодержащих и других вредных примесей, смешивания глины с добавками и увлажнения. Подготовку керами­ческой массы осуществляют полусухим, сухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами.

Полусухой способ применяют, если шихта содержит большое ко­личество отощающих материалов, а пластичное сырье трудно под­дается размоканию, переработке и смешиванию с непластичными материалами. Формовочную массу приготовляют в виде пресс-по­рошка влажностью 8—12%; формуют изделия в гидравлических или механических прессах с давлением штампа до 14,5 МПа (при производстве керамического кирпича) или 19,5—29,5 МПа (при производстве керамических плиток для полов). Производительность прессов при производстве кирпича равна до 7000—8000 шт. в 1 ч. Отпрессо­ванный сырец поступает на обжиг в кольцевую или туннельную печь.

Способ полусухого прессования позволяет использовать мало­пластичные глины, сократить расход топлива на сушку сырца, сни­зить стоимость продукции. Однако процесс прессования сырца при этой технологии сложнее, чем на ленточных прессах, применяемых при пластическом прессовании, средняя плотность изделий несколь­ко выше.

Сухой способ отличается от полусухого тем, что пресс-порошок имеет влажность 2—6%, полностью исключается сушка сырца. При­меняют его для изготовления плотных изделий — клинкерного кир­пича, плиток для пола, фаянсовых изделий и др.

 

Рис. 17.1. Схема устройства ленточного вакуум-пресса "Кема":

1 — главный цилиндр пресса; 2 — перфорированная решетка; 3 — вакуум-камера с герметиче­ской крышкой; 4 — смотровое окно; 5 — шнековый винт; 6 — загрузочная коробка; 7 — задний цилиндр пресса; 8 — коническая часть головки пресса

 

При пластическом прессовании глину освобождают от камен­ных включений, измельчают и смешивают с отощающими, а ино­гда и выгорающими добавками до образования однородной кера­мической массы. Для измельчения глины применяют вальцовые дробилки с гладкими вальцами, дезинтеграторные вальцы, бегуны и др. Приготовляют керамическую массу чаще всего в двух­зальных глиномешалках, где ее увлажняют водой или паром до формовочной влажности 18—23% и тщательно перемешивают. Подготовленную глиняную массу подают для формования в гори­зонтальный вакуумный или обычный безвакуумный ленточный пресс. При пластическом прессовании кирпича применяют вакуумирование глиняной массы, повышающее прочность отформован­ного сырца, что позволяет укладывать его при сушке в более вы­сокие штабеля и полнее использовать объем сушилок, при этом уменьшается трещинообразование и улучшается качество изделий. Ленточные вакуум-прессы (рис. 17.1) состоят в основном из трех частей: подготавливающей, вакуумирующей и прессующей. Подго­тавливающая часть пресса (мешалка) находится или над прессующей частью, или на одной оси с ней. Шнек подготавливающей ча­сти пресса захватывает керамическую массу и проталкивает ее через перфорированную решетку 2 в вакуум-камеру 3, откуда осво­божденная от воздуха глиняная масса, уплотненная шнековым винтом 5, продвигается к выходному отверстию мундштука, укреп­ленного на головке пресса. Выдавливаемый из мундштука пресса непрерывный глиняный брус разрезается на отдельные изде­лия-сырцы с помощью полуавтоматических и автоматических станков. После резки сырец укладывается на сушильные вагонетки автоматами-укладчиками.

Способ пластического формования кирпича наиболее распро­странен. Для получения пустотелого кирпича пластического прессо­вания в мундштуки прессов устанавливают специальные приспособ­ления _керны, позволяющие получать в сырце сквозные отверстия

различной конфигурации, которые уменьшают массу и теплопро­водность стен.

Перед обжигом сырец сушат до влажности 5—7%. Сушка может быть естественной в сушильных сараях или искусственной в сушил­ках периодического (камерные) или непрерывного действия (тунне­льные, конвейерные). Естественная сушка зависит от погоды и со­ставляет до 15—20 сут. Для продления сушильного сезона устраивают навесы со стеклянной кровлей, вводят в керамическую массу электролиты, устанавливают переносные вентиляторы.

На современных кирпичных заводах сырец сушат в искусствен­ных сушилках камерного или туннельного типа. Наиболее совер­шенными и производительными являются туннельные сушилки не­прерывного действия, в которых горячий воздух или дымовые газы обжигательных печей движутся с одного конца туннеля к другому, а навстречу горячему потоку на вагонетках перемещается сырец. Та­ким образом, горячий теплоноситель встречает уже полностью высушенный сырец, что уменьшает трещинообразование и коробле­ние. Длина туннельных сушилок до 25—35 м, продолжительность сушки в них — 16—24 ч. Суточная производительность одного тун­неля емкостью 6000 шт. кирпича составляет до 12000 шт. высушен­ного сырца-кирпича.

После сушки сырец обжигают в печах.

При шликерном способе исходные материалы измельчают и сме­шивают с большим количеством воды (до 60%) до получения одно­родной массы — шликера. Изделия (умывальники, раковины, уни­тазы, плитка и др.) изготовляют методом литья в гипсовых формах из шликера влажностью 30—34% с последующей их сушкой и обжи­гом.

При производстве некоторых керамических изделий (трубы, плитки) вводят дополнительную операцию — глазурование. Глазу­рованные изделия имеют меньшие водопоглощение и водопроница­емость, большую долговечность. Глазури приготовляют из каолина, кварца, мела или мрамора, доломита, глины, полевых шпатов, угле­кислого бария, свинца и др. Они бывают прозрачными и глухими непрозрачными). Для окрашивания глазурей применяют оксиды металлов, силикаты, шпинели, бораты и др. Наносят глазури на вы­сушенные или обожженные изделия разными способами — пульве­ризацией, окунанием изделий в глазурную суспензию, поливкой изделий этой суспензией, путем припудривания поверхностей сухим составом глазури и др. После нанесения глазурей изделия обжи­гают.

 

Рис. 17.2. Кольцевая печь (гофманская):

1 — канал печи; 2 — садка сырца; 3 — регулировка дымовых конусов; 4 — отверстия для засыпки топлива; 5 — канал для отвода газов; 6 — проем в печи для загрузки сырца и выгрузки кирпича

 

Обжиг керамических изделий ведется по специальному режиму: прогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение готового изделия.

Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал длиной до 200 и высотой до 3 м и объемом от 300 до 2500 м³ (рис. 17.2). В наружной стене печи устроены проемы 6 — ходки для загрузки сырца и выгрузки кирпича. Ходки устраивают через 5—6 м, количество ходков зависит от количества условных камер печи, отделенных друг от друга бумажными щитами, устанавливае­мыми при загрузке сырца. Число таких камер в кольцевой печи 12—36 шт. Сверху через топливные трубочки в своде камер загру­жают кусковое или пылевидное топливо; внизу камер имеются от­верстия, соединенные с центральным дымовым каналом 5 для отво­да дымовых газов. В кольцевой печи садка 2 сырца остается неподвижной до момента выгрузки готовых изделий, а зоны подо­грева, обжига и охлаждения перемещаются по обжигательному ка­налу по мере продвижения подачи топлива от одной условной каме­ры к другой. При приближении зоны обжига бумажные щиты сгорают. У этих печей имеются недостатки: трудность загрузки и выгрузки кирпича при высоких температурах (до 80°С), неравно­мерное распределение температуры по высоте печи, что приводит к «недожогу» и «пережогу» — деформации изделий, поэтому кольце­вые печи вытеснены туннельными.

Туннельная печь представляет собой обжигательный канал дли­ной до 160, высотой 1,7 и шириной до 3,1 м (рис. 17.3). Внутри этого канала по рельсам продвигаются вагонетки с обжигаемым сырцом. По длине канала печь разделяется на зоны подогрева, обжига и ох­лаждения. Вагонетки с сырцом сначала движутся навстречу горячим газам, а затем поступают в зону холодного воздуха, нагнетаемого газовым вентилятором. В свою очередь, дымосос, устанавливаемый в начале зоны подогрева, обеспечивает поступление горячего возду­ха в зону обжига. В туннельных печах применяют твердое, жидкое или газообразное топливо.

 

Рис. 17.3. Тоннельная печь — продольный разрез

 

Обжиг в этих печах идет значительно быстрее, чем в кольцевых. Трудоемкие процессы садки сырца на вагонетки и выгрузки изделий механизированы, режим обжига автоматизирован, качество изделий выше.