Rubber-way.ru

Рубер Вэй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сушка и обжиг керамических изделий

Сушка и обжиг керамических изделий

Сушка – процесс удаления влаги из изделия путем испарения.

Условия сушки – температура и влажность окружающего воздуха должны быть одинаковыми вдоль всей поверхности изделия, т.е. нежелательно высушивать керамику на солнце или сквозняке, т.к. из-за неравномерного просушивания изделие может растрескаться. Скорость сушки зависит от температуры и влажности окружающей среды, а также от формы и габаритов изделия. Время сушки в естественных условиях – 3-10 дней, в сушильных устройствах – 6 ч и менее. Если изделие недостаточно просушено, то при обжиге оно может разорваться.

Воздушная усадка – сокращение размеров глинистых материалов в связи с испарением воды, находящейся в капиллярах между частицами, и отдачей воды из гидратных оболочек глинистых материалов (испарение механически и физически связанной воды). Для определения усадки изготавливают глиняные плитки размером 50 * 50 * 8 мм с метками по диагоналям на расстоянии 50 мм. Воздушная усадка (%) L = l1 — l2 * 100, 11 где 11 – линейные размеры влажного образца, 12 – линейные размеры образца после сушки. Наибольшая воздушная усадка наблюдается у высокопластичных глин и достигает 12…15%. Огневая усадка – сокращение размеров абсолютно сухого глиняного изделия при его обжиге вследствие происходящих в глине химических превращений (дегидратации, перекристаллизации глиняных материалов) и плавления наиболее легкоплавких примесей с образованием стекла, заполняющего промежутки между частицами (? 1%). У высокопластичных глин усадка при сушке и обжиге может достигать 20-25%.

Обжиг – конечная и важная стадия любого керамического производства. При обжиге керамических изделий происходят сложнейшие физико-химические процессы, в результате которых керамическая масса – механическая смесь минеральных частиц – становится камнеподобным материалом – прочным, твердым, химически стойким, с присущими только ему эстетическими свойствами.

  • подъем температуры, нагревание (наиболее ответственный);
  • выдержка при постоянной температуре;
  • снижение температуры, охлаждение.

Составляющие режима обжига :

  • скорость нагрева и охлаждения,
  • время выдержки при постоянной температуре,
  • температура обжига ,
  • среда обжига (окислительная, в условиях свободного доступа воздуха; восстановительная, в условиях прекращения доступа воздуха и избытка угарного газа; нейтральная).

Физико-химические процессы, происходящие при обжиге :

  1. Удаление свободной (гигроскопической) влаги – 100–250? С.
    После сушки изделия имеют остаточную влажность около 2–4 %, и эта влага удаляется в начальный период обжига в интервале температур 100–250? С. Подъем температуры в этом периоде обжига следует вести осторожно со скоростью 30–50? С в час.
  2. Окисление (выгорание) органических примесей – 300–800? С.
    При быстром подъеме температуры и недостаточном притоке кислорода воздуха часть этих примесей может не выгореть, что обнаруживается по темной сердцевине черепка.
  3. Дегидратация глинистых материалов – удаление химически связанной воды – 450–850? С.
    Особенно активно этот процесс происходит в интервале температур 580–600? С. Al2О3? 2SiO2? 2Н2О> Al2О3? 2SiO2 + 2Н2О Удаление химически связанной, или конституционной, воды в составе основного глинообразующего минерала – каолинита – сопровождается разложением молекулы этого минерала и переходом его в метакаолинит Al2О3? 2SiO2, имеющий скрытокристаллическое строение. В интервале температур 550–830? С метакаолинит распадается на первичные оксиды Al2О3? 2SiO2 > Al2О3+2SiO2, а при температуре свыше 920? С начинает образовываться муллит 3Al2О3? 2SiO2, содержание которого во многом определяет высокую механическую прочность, термостойкость и химическую стойкость керамических изделий. С повышением температуры кристаллизация муллита ускоряется и достигает своего максимума при 1200–1300? С.
  4. Полиморфные превращения кварца – 575? С.
    Данный процесс сопровождается увеличением объема кварца почти на 2%, однако большая пористость керамики при этой температуре не препятствует росту кварцевых зерен и в черепке не возникает значительных напряжений. При охлаждении печи при той же температуре происходит обратный процесс, сопровождаемый сокращением объема черепка на приблизительно 5 %.
  5. Выделение оксидов железа – от 500? С.
    В составе керамических масс железо может находиться в виде оксидов, карбонатов, сульфатов и силикатов. При температуре обжига выше 500? С оксид железа Fe2O3, частично замещающий Al2О3 в глинистых минералах, выделяется в свободном виде и окрашивает керамику в красный цвет, интенсивность которого зависит от содержания Fe2O3 в керамической массе.Углекислое железо – сидерит – Fe2СO3 разлагается в интервале температур 400–500? С. Разложение сульфата железа FeSO4 происходит при температуре 560–780? С.
  6. Декарбонизация – 500–1000? С.
    Данный процесс происходит в фаянсовых и майоликовых массах, в состав которых входят карбонатные породы: мел, известняк, доломит: СаСО3>СаО+СО2. Выделяющийся СО2 не дает каких-либо дефектов на изделиях, если керамические массы в этот период еще не отфлюсовались. В противном случае на поверхности изделий могут появиться характерные вздутия – «пузыри».
  7. Образование стеклофазы – от 1000? С.
    Глинистые минералы при нагреве до 1000? С не плавятся, но ввод в состав керамических масс силикатов с высоким содержанием щелочных металлов способствует образованию смесей с температурой плавления от 950? С. Жидкая фаза, даже в небольшом количестве, играет очень важную роль в повышении спекания черепка, как бы «склеивая» минеральные частицы керамической массы в единое целое.
  8. Восстановительный обжиг (для фарфора – 1000–1250? С, Для гончарной керамики и майолики – 500–950? С).
    Восстановительная среда создается путем увеличения концентрации окиси углерода в печных газах и способствует изменению цвета керамических масс и декоративных покрытий за счет стремления СО «отнять» кислород у химических элементов, входящих в состав керамических изделий. Цель создания восстановительной среды при производстве фарфора – перевод оксида железа, содержащегося в фарфоровой массе и придающего нежелательную желтую или желто-серую окраску фарфору, в силикат-фаялит FeO?SiO2 – слабоокрашенное соединение голубовато-белого цвета, в результате чего значительно повышается белизна фарфора. Если в топку печи будет подано избыточное количество топлива по отношению к подаваемому с воздухом кислороду, то реакция горения будет происходить не до конца и в результате неполного сгорания будет образовываться не углекислый газ (СО2), а угарный газ (СО) и оставаться не прореагировавшее с кислородом топливо © в виде копоти и дыма. 3С + О2 > 2СО + С. Угарный газ, являясь в данных условиях особо активным восстановителем, будет реагировать с окисью железа (Fe2O3) в составе керамической массы, восстанавливая ее в закись железа (FeO), присоединяя к себе кислород и образуя за счет присоединенного кислорода углекислый газ СО2. Fe2O3 + СО>2 FeO + СО2. Превращение в результате восстановительного обжига окиси железа в его закись придает черепку в зависимости от содержания в нем Fe2O3 и в зависимости от температурного режима обжига оттенок от зеленовато-голубого до иссиня-черного. Реагируя с оксидами в составе глазурей, угарный газ восстанавливает оксиды до металлов, в результате чего на поверхности глазурей появляется металлический блеск.
  9. Расплавление полевошпатных материалов – 1100–1360? С.
    В расплавленном полевошпатном стекле растворяются метакаолинит Al2О3? 2SiO2 и мелкие зерна кварца. В этом температурном интервале происходит образование (кристаллизация) муллита 3Al2О3?2SiO2, который вместе с нерастворившимися частицами кварца образует каркас керамического черепка.
Читайте так же:
Толщина внутренних перегородок кирпич

Обжиг обычно контролируют термопарой или милливольтметром. Но при наличии определенного опыта не составляет труда определить визуально температуру обжига на том или ином его этапе по цвету раскаленного черепка внутри печи:

  • темно-красный – 600 – 700? С;
  • вишнево-красный – 800 – 900? С;
  • яркий вишнево-красный – 1000? С;
  • светло-оранжевый – 1200? С;
  • начинает белеть – 1300? С;
  • белый – 1400? С;
  • яркий белый – 1500? С.

Продолжительность обжига керамических тонкокерамических изделий колеблется в больших пределах и зависит от конструкции и размеров обжигательных печей, вида топлива, конечной температуры обжига , химического и гранулометрического состава керамических масс, размеров и формы изделий и др.

Обжиг некоторых видов крупногабаритных фарфоровых электроизоляторов длится 5–6 суток, а охлаждение – 10–12 суток, обжиг и охлаждение облицовочных керамических плиток в роликовых печах осуществляется всего за 15 минут.

Продолжительность обжига и охлаждения фарфоровых изделий (посуды) составляет в горнах 40–48 часов, в туннельных печах – 26–32 ч, в скоростных конвейерных печах – 18–20 ч.

Обычно тонкокерамические изделия обжигаются дважды: цель первого (утильного) обжига – придать изделиям достаточную механическую прочность, необходимую для выполнения следующей операции технологического процесса – глазурования. В производстве фаянса и фаянсовой майолики в процессе первого обжига , проводимого при высоких температурах (1200–1230? С), черепок доводится до требуемой степени спекания, а задачей второго, или «политого», обжига является лишь наплавление глазури на изделия. Температура утильного обжига гончарных изделий – 800–900? С, «политого» – 900–1000? С.

В условиях производства процесс приготовления керамических масс состоит из следующих основных операций: грубое дробление, рассев, тонкий помол, смешивание, ситовая очистка, магнитная очистка, приготовление пластичной (формовочной) массы, приготовление литейного шликера, транспортировка керамических масс к формовочным и литейным участкам.

В условиях небольших мастерских подготовка формовочной массы происходит по-другому.

Пластичные сырьевые материалы – глины и каолины – имеют непостоянную влажность, зависящую от сезона. Для выравнивания влажности и повышения однородности глины применяют длительное (не менее трех месяцев) вылеживание ее в специальных ямах – глинниках. Воздействие атмосферных явлений, перепады температуры (особенно промораживание) способствуют перераспределению воды в массе, ее саморазрыхлению, при этом окисляются вредные органические примеси, вымываются растворимые соли. Масса в таких условиях как бы «зреет» для формования.

Основная задача первых стадий обработки сырья – получение однородной массы определенной влажности. Из глины необходимо удалить посторонние включения – камни, корни деревьев, куски угля и известняка, другие примеси, которые могут усложнить процесс формования и обжига изделий. Для достижения этих целей применяют отмучивание – один из элементарных способов подготовки формовочной массы. Он заключается в осаждении частиц кварцевого песка, полевого шпата и других из глины, распущенной в воде. При отмучивании глина не только очищается, но и становится более жирной и пластичной.

Технология производства керамического кирпича

Кирпич керамический (ГОСТ 530—2007) марки «100». Предназначен для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков. Эти материалы изготовляют из глинистых и кремнеземистых (трепела, диатомита) пород, лессов, а также вторичных продуктов (отходов угледобычи и углеобогащения, зол, шлаков) с минеральными или органическими добавками либо без них.

По способу формирования:
изделие пластического формирования

Изготовление полуфабриката из пластичных масс является самым старым и до сих пор весьма распространенным способом керамической технологии.

Процессы пластического формования издавна основывались на использовании соответствующего природного сырья — глин и каолинов, образующих при увлажнении водой тестообразные массы, способнее к пластическому течению, т.е. к изменению формы без разрыва сплошности под влиянием приложенных внешних сил и к ее сохранению после снятия этих усилий.

В керамической технологии и теперь продолжают очень широко попользовать указанные виды природного сырья. Кроме того, все большее применение находят бентониты, т.е. породы, состоящие в основном из наиболее гидрофильных и высокодисперсных частиц глинистого минерала монтмориллонита. Бентониты, добавляемые даже в малых количествах, значительно улучшают формовочные свойства композиций, в составе которых преобладают непластичные минеральные компоненты.

Однако в массах, предназначенных для производства многих видов огнеупоров и технической керамики, присутствие любых глинистых материалов даже в небольших количествах является недопустимым. Поэтому и в технологии пластического формования часто используют безглинистые массы, пластифицированные различными органическими связующими.

В основе процессов пластического формования систем, состоящих из высокодисперсных минеральных частиц и пластифицирующих жидкостей (или суспензий, эмульсий, гелей), лежит целый комплекс весьма сложных физико-химических явлений. Несмотря на большое число выполненных исследований, теоретические основы этих процессов, а также методы оценки формовочных свойств разработаны еще далеко не достаточно. В самом подходе к определению понятий «пластичность» дисперсных систем, к количественной оценке их реологических свойств, и к изучению реальных процессов формования имеются большие расхождения между отдельными группами исследователей.

По типу и размеру:
одинарный полнотелый 250×120×65 (мм)

По морозостойкости:
соответствует марке F «25»

По прочности:
Предел прочности на изгиб 2,34 МПа

Предел прочности на сжатие 16,97МПа

2. Способы доставки и разгрузки сырья и полуфабрикатов. Складирование сырья и полуфабрикатов

Сырьем для производства обыкновенного глиняного кирпича является суглинок средней, пылевой коричневого цвета, добываемый в карьере.

Добыча глины производится экскаватором ЭМ-201Б

Транспортировка глины производится автосамосвалом непосредственно в приемный бункер. Глина и необходимые добавки в нужной пропорции подают ленточным транспортером на вальца грубого помола.

Складирование кирпича производится в сушильных сараях. Заполнение сараев осуществляется в определенной последовательности от одного конца сарая к другому.

С целью использования сушильных сараев для складирования производится укладка сухого кирпича в брус-подушку. При необходимости укладку брус-подушки начинают с начала сезона.

Читайте так же:
Что лучше п44т или монолит кирпич

3. Технологические процессы производства керамического кирпича и камней

Керамический кирпич и камни производят пластическим прессованием путем экструзии (выдавливания) массы в виде сплошного бруса с последующим разрезанием его на отдельные изделия и методом полусухого прессования сыпучей массы в пресс-формах.

К основным технологическим процессам производства керамического кирпича и камней относятся: добыча сырья и его усреднение, подготовка добавок, корректирующих свойства исходного сырья, составление массы (шихты) путем дозирования компонентов в требуемом соотношении, обработка и подготовка массы для получения полуфабриката сырца, экструзионное или полусухое прессование полуфабриката, сушка и обжиг.

В зависимости от вида и свойств исходного сырья отдельные технологические процессы и применяемое оборудование могут быть различными. При использовании пластичного глинистого сырья его часто обрабатывают при естественной карьерной влажности или с доувлажнением до формовочной относительной влажности 18 20%. Если сырье находится в переувлажненном состоянии, из него предварительно удаляют излишнюю влагу, подсушивая в естественных условиях или в сушильных барабанах, подвергают грубой обработке с удалением камней, вводят при необходимости различные добавки, смешивают их с исходным сырьем и передают на глиноперерабатывающее оборудование

Значительно засоренное карбонатными (известняковыми) включениями или твердое и трудно размокаемое сырье обрабатывают сухим способом путем высушивания до остаточной влажности 4 . 8% с последующим измельчением в тонкий порошок и затем вводят добавки, увлажняют до формовочной влажности при одновременном смешивании и проминании.

При полусухом способе прессования сырье высушивают до влажности 8 . . . 10 % , измельчают до требуемого зернового состава, смешивают для усреднения влажности и в виде сыпучей массы прессуют из него кирпич.

В особых случаях, когда требуется удалить из сырья карбонатные и другие каменистые включения, обогатить его глинистыми частицами, применяют мокрую обработку. Для, этого распускают сырье в воде до состояния шликера (влажность 40 . 50%), что позволяет осадить крупные каменистые включения, и процеживают через сито для удаления мелких включений. Затем шликер обезвоживают путем распыления в башенных сушилках, из которых получают тонкий сыпучий порошок влажностью 8 . 10%. Из такого порошка или порошка с добавками прессуют кирпич в пресс-формах.

Ниже приведены технологические схемы подготовки и обработки сырья в зависимости от его свойств.

Глины с повышенной карьерной влажностью

,
превышающей формовочную влажность на 5 . 8% и более, рекомендуется подготавливать по следующей схеме глинорыхлитель→ящичный питатель→ленточный конвейер с магнитным сепаратором→камневыделительные вальцы (ребристые)→ленточный конвейер→сушильный барабан (обезвоживание до формовочной влажности) → ящичный питатель с бункером → смеситель лопастной с пароводяным орошением → дальнейшая переработка зависит то свойств сырья.

В результате такой подготовки получают глину с усредненной требуемой формовочной относительной влажностью 19 . 20% при температуре 40. 45°С и температуре отходящих газов 90 . 100°С.

Рыхлую, запесоченную мало пластичную, быстро размокаемую глину, а также

лёссовые суглинки

при карьерной влажности, равной или меньшей формовочной, перерабатывают по следующей технологической схеме: ящичный питатель →камневыделительные вальцы( ребристые) → лопастный смеситель с пароводяным орошением→вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм→ вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) →вакуумный пресс.

Глину средней плотности и пластичности и покрывные суглинки

перерабатывают по такой схеме: глинорыхлитель →ящичный питатель→камневыделительные вальцы (ребристые) → лопастный смеситель с паропрогревом и увлажнением водой →бегуны мокрого помола → вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник с многоковшовым экскаватором на 7 . 10-суточное вылеживание →ящичный питатель с бункером → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм → вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) →смеситель с фильтрующей решеткой→вакуумный пресс.

Высокопластичные плотные, или алевролитовые, трудноразмокаемые в воде

глины

перерабатывают по такой схеме: глинорыхлитель → ящичный питатель → зубчатая дробилка → лопастный смеситель с паропрогревом и увлажнением водой-→ бегуны мокрого помола → вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник с многоковшовым экскаватором на 7 . 10-суточное вылеживание→ ящичный питатель с бункером → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм → вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) → смеситель с фильтрующей решеткой→вакуумный пресс.

Глинистые сланцы, аргилиты в природном виде или в виде отходов обогащения углей с наличием повышенного содержания карбонатных включений

( плусухой способ подготовки сырья с пластическим способом формования сырца)
перерабатывают по следующей схеме: приемный бункер→ленточный конвейер с шириной ленты 1 м → зубчатые вальцы →ленточный конвейер с шириной ленты 1 м→ящичный питатель→ сушильный барабан с шаровой мельницей (или шахтная мельница) → лопастный смеситель с пароводяным орошением → лопастный смеситель с пароводяным орошением→ глинозапасник башенного типа→ вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм→ вакуумный пресс.

Глины с пониженной карьерной влажностью —

(полусухой метод изготовления изделий)
рекомендуется подготавливать по следующей схеме: глинорыхлител→ьящичный питатель→ленточный конвейер с магнитным сепаратором→камневыделительные вальцы (ребристые) → ленточный конвейер→сушильный барабан→ отбор крупных и влажных фракций→ вальцы дырчатые → возврат в сушильный барабан→стержневой смеситель →бункер запаса порошка → мешалка смеситель→ пресс полусухого формования

Получаемый полуфабрикат-сырец высушивают до необходимой остаточной влажности и обжигают в кольцевых и туннельных печах непрерывного действия.

Тепловая обработка
материалов или изделий по технологическим требованиям производства завершается при вполне определенных конечных температурах нагрева. При этом требования к скорости подъема температур могут быть самые различные.

В большинстве случаев в обжиговых печах непрерывного действия происходит постепенный нагрев материалов с увеличенной зоной подогрева (в целях использования тепла продуктов горения топлива). В каждом сечении печи устанавливаются определенные температуры, поэтому печь условно можно разделить на зоны: сушки, дегидратации, декарбонизации, спекания, охлаждения и т. д.

Основным требованием обжига материалов является нагрев материала до конечной температуры обжига с максимальной скоростью подъема температур.

При плавлении шихтовых материалов в плавильных печах скорость нагрева и плавления материалов должна быть максимальной.

Совершенно другие требования предъявляются к обжигу изделий.

При обжиге керамических огнеупорных изделий требуется не только нагрев до определенной температуры, но также получить изделия высокого качества без изменения формы и без трещин. Здесь режим обжига устанавливается в зависимости от допустимых скоростей нагрева.

В печах периодического действия нагрев изделий сопровождается изменением температур в рабочем пространстве в соответствии с кривой обжига. В этом случае в печи происходит изменение тепловой нагрузки во времени. В непрерывно работающих печах тепловая нагрузка не изменяется во времени, но температура для отдельных зон или участков рабочего пространства печи будет различной. В том и другом случае нагрев изделий происходит по заданному температурному графику, но при разных тепловых режимах.

Читайте так же:
Сочетание коричневого цвета кирпича с

Тепловой режим печи характеризуется следующими показателями:

тепловой нагрузкой печи, т. е. количеством подводимого тепла в единицу времени;

температурами в рабочем пространстве или в отдельных зонах печи, обеспечивающими необходимую скорость нагрева материала или изделий по заданному графику:

газовой атмосферой в зависимости от требований окислительной или восстановительной среды на различных стадиях процессов нагрева или обжига.

Технология производства керамического кирпича

Кирпич керамический (ГОСТ 530—2007) марки «100». Предназначен для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков. Эти материалы изготовляют из глинистых и кремнеземистых (трепела, диатомита) пород, лессов, а также вторичных продуктов (отходов угледобычи и углеобогащения, зол, шлаков) с минеральными или органическими добавками либо без них.

По способу формирования: изделие пластического формирования

Изготовление полуфабриката из пластичных масс является самым старым и до сих пор весьма распространенным способом керамической технологии.

Процессы пластического формования издавна основывались на использовании соответствующего природного сырья — глин и каолинов, образующих при увлажнении водой тестообразные массы, способнее к пластическому течению, т.е. к изменению формы без разрыва сплошности под влиянием приложенных внешних сил и к ее сохранению после снятия этих усилий.

В керамической технологии и теперь продолжают очень широко попользовать указанные виды природного сырья. Кроме того, все большее применение находят бентониты, т.е. породы, состоящие в основном из наиболее гидрофильных и высокодисперсных частиц глинистого минерала монтмориллонита. Бентониты, добавляемые даже в малых количествах, значительно улучшают формовочные свойства композиций, в составе которых преобладают непластичные минеральные компоненты.

Однако в массах, предназначенных для производства многих видов огнеупоров и технической керамики, присутствие любых глинистых материалов даже в небольших количествах является недопустимым. Поэтому и в технологии пластического формования часто используют безглинистые массы, пластифицированные различными органическими связующими.

В основе процессов пластического формования систем, состоящих из высокодисперсных минеральных частиц и пластифицирующих жидкостей (или суспензий, эмульсий, гелей), лежит целый комплекс весьма сложных физико-химических явлений. Несмотря на большое число выполненных исследований, теоретические основы этих процессов, а также методы оценки формовочных свойств разработаны еще далеко не достаточно. В самом подходе к определению понятий «пластичность» дисперсных систем, к количественной оценке их реологических свойств, и к изучению реальных процессов формования имеются большие расхождения между отдельными группами исследователей.

По типу и размеру: одинарный полнотелый 250Ч120 Ч65 (мм)

По морозостойкости: соответствует марке F «25»

По прочности: Предел прочности на изгиб 2,34 МПа

Предел прочности на сжатие 16,97МПа

2. Способы доставки и разгрузки сырья и полуфабрикатов. Складирование сырья и полуфабрикатов

Сырьем для производства обыкновенного глиняного кирпича является суглинок средней, пылевой коричневого цвета, добываемый в карьере.

Добыча глины производится экскаватором ЭМ-201Б

Транспортировка глины производится автосамосвалом непосредственно в приемный бункер. Глина и необходимые добавки в нужной пропорции подают ленточным транспортером на вальца грубого помола.

Складирование кирпича производится в сушильных сараях. Заполнение сараев осуществляется в определенной последовательности от одного конца сарая к другому.

С целью использования сушильных сараев для складирования производится укладка сухого кирпича в брус-подушку. При необходимости укладку брус-подушки начинают с начала сезона.

3. Технологические процессы производства керамического кирпича и камней

Керамический кирпич и камни производят пластическим прессованием путем экструзии (выдавливания) массы в виде сплошного бруса с последующим разрезанием его на отдельные изделия и методом полусухого прессования сыпучей массы в пресс-формах.

К основным технологическим процессам производства керамического кирпича и камней относятся: добыча сырья и его усреднение, подготовка добавок, корректирующих свойства исходного сырья, составление массы (шихты) путем дозирования компонентов в требуемом соотношении, обработка и подготовка массы для получения полуфабриката сырца, экструзионное или полусухое прессование полуфабриката, сушка и обжиг.

В зависимости от вида и свойств исходного сырья отдельные технологические процессы и применяемое оборудование могут быть различными. При использовании пластичного глинистого сырья его часто обрабатывают при естественной карьерной влажности или с доувлажнением до формовочной относительной влажности 18 20%. Если сырье находится в переувлажненном состоянии, из него предварительно удаляют излишнюю влагу, подсушивая в естественных условиях или в сушильных барабанах, подвергают грубой обработке с удалением камней, вводят при необходимости различные добавки, смешивают их с исходным сырьем и передают на глиноперерабатывающее оборудование

Значительно засоренное карбонатными (известняковыми) включениями или твердое и трудно размокаемое сырье обрабатывают сухим способом путем высушивания до остаточной влажности 4 . 8% с последующим измельчением в тонкий порошок и затем вводят добавки, увлажняют до формовочной влажности при одновременном смешивании и проминании.

При полусухом способе прессования сырье высушивают до влажности 8 . . . 10 % , измельчают до требуемого зернового состава, смешивают для усреднения влажности и в виде сыпучей массы прессуют из него кирпич.

В особых случаях, когда требуется удалить из сырья карбонатные и другие каменистые включения, обогатить его глинистыми частицами, применяют мокрую обработку. Для, этого распускают сырье в воде до состояния шликера (влажность 40 . 50%), что позволяет осадить крупные каменистые включения, и процеживают через сито для удаления мелких включений. Затем шликер обезвоживают путем распыления в башенных сушилках, из которых получают тонкий сыпучий порошок влажностью 8 . 10%. Из такого порошка или порошка с добавками прессуют кирпич в пресс-формах.

Ниже приведены технологические схемы подготовки и обработки сырья в зависимости от его свойств.

Глины с повышенной карьерной влажностью, превышающей формовочную влажность на 5 . 8% и более, рекомендуется подготавливать по следующей схеме глинорыхлитель→ящичный питатель→ленточный конвейер с магнитным сепаратором→камневыделительные вальцы (ребристые)→ленточный конвейер→сушильный барабан (обезвоживание до формовочной влажности) → ящичный питатель с бункером → смеситель лопастной с пароводяным орошением → дальнейшая переработка зависит то свойств сырья.

В результате такой подготовки получают глину с усредненной требуемой формовочной относительной влажностью 19 . 20% при температуре 40. 45°С и температуре отходящих газов 90 . 100°С.

Читайте так же:
Статьи про силикатный кирпич

Рыхлую, запесоченную мало пластичную, быстро размокаемую глину, а также лёссовые суглинки при карьерной влажности, равной или меньшей формовочной, перерабатывают по следующей технологической схеме: ящичный питатель →камневыделительные вальцы( ребристые) → лопастный смеситель с пароводяным орошением→вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм→ вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) →вакуумный пресс.

Глину средней плотности и пластичности и покрывные суглинки перерабатывают по такой схеме: глинорыхлитель →ящичный питатель→камневыделительные вальцы (ребристые) → лопастный смеситель с паропрогревом и увлажнением водой →бегуны мокрого помола → вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник с многоковшовым экскаватором на 7 . 10-суточное вылеживание →ящичный питатель с бункером → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм → вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) →смеситель с фильтрующей решеткой→вакуумный пресс.

Высокопластичные плотные, или алевролитовые, трудноразмокаемые в воде глины перерабатывают по такой схеме: глинорыхлитель → ящичный питатель → зубчатая дробилка → лопастный смеситель с паропрогревом и увлажнением водой-→ бегуны мокрого помола → вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник с многоковшовым экскаватором на 7 . 10-суточное вылеживание→ ящичный питатель с бункером → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм → вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) → смеситель с фильтрующей решеткой→вакуумный пресс.

Глинистые сланцы, аргилиты в природном виде или в виде отходов обогащения углей с наличием повышенного содержания карбонатных включений ( плусухой способ подготовки сырья с пластическим способом формования сырца) перерабатывают по следующей схеме: приемный бункер→ ленточный конвейер с шириной ленты 1 м → зубчатые вальцы →ленточный конвейер с шириной ленты 1 м→ящичный питатель→ сушильный барабан с шаровой мельницей (или шахтная мельница) → лопастный смеситель с пароводяным орошением → лопастный смеситель с пароводяным орошением→ глинозапасник башенного типа→ вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм→ вакуумный пресс.

Глины с пониженной карьерной влажностью — (полусухой метод изготовления изделий) рекомендуется подготавливать по следующей схеме: глинорыхлител→ьящичный питатель→ленточный конвейер с магнитным сепаратором→камневыделительные вальцы (ребристые) → ленточный конвейер→сушильный барабан→ отбор крупных и влажных фракций→ вальцы дырчатые → возврат в сушильный барабан→стержневой смеситель →бункер запаса порошка → мешалка смеситель→ пресс полусухого формования

Получаемый полуфабрикат-сырец высушивают до необходимой остаточной влажности и обжигают в кольцевых и туннельных печах непрерывного действия.

Тепловая обработка материалов или изделий по технологическим требованиям производства завершается при вполне определенных конечных температурах нагрева. При этом требования к скорости подъема температур могут быть самые различные.

В большинстве случаев в обжиговых печах непрерывного действия происходит постепенный нагрев материалов с увеличенной зоной подогрева (в целях использования тепла продуктов горения топлива). В каждом сечении печи устанавливаются определенные температуры, поэтому печь условно можно разделить на зоны: сушки, дегидратации, декарбонизации, спекания, охлаждения и т. д.

Основным требованием обжига материалов является нагрев материала до конечной температуры обжига с максимальной скоростью подъема температур.

При плавлении шихтовых материалов в плавильных печах скорость нагрева и плавления материалов должна быть максимальной.

Совершенно другие требования предъявляются к обжигу изделий.

При обжиге керамических огнеупорных изделий требуется не только нагрев до определенной температуры, но также получить изделия высокого качества без изменения формы и без трещин. Здесь режим обжига устанавливается в зависимости от допустимых скоростей нагрева.

В печах периодического действия нагрев изделий сопровождается изменением температур в рабочем пространстве в соответствии с кривой обжига. В этом случае в печи происходит изменение тепловой нагрузки во времени. В непрерывно работающих печах тепловая нагрузка не изменяется во времени, но температура для отдельных зон или участков рабочего пространства печи будет различной. В том и другом случае нагрев изделий происходит по заданному температурному графику, но при разных тепловых режимах.

Тепловой режим печи характеризуется следующими показателями:

тепловой нагрузкой печи, т. е. количеством подводимого тепла в единицу времени;

температурами в рабочем пространстве или в отдельных зонах печи, обеспечивающими необходимую скорость нагрева материала или изделий по заданному графику:

газовой атмосферой в зависимости от требований окислительной или восстановительной среды на различных стадиях процессов нагрева или обжига.

Справочник строительных материалов, а также изделий и оборудования для строительства и ремонта квартиры (15 стр.)

Большое влияние на свойства глины оказывают примеси. Так, при повышенном содержании Si0 2 , не связанного с А1 2 0 3 , уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и снижается их прочность. Соединения железа, понижают огнеупорность глины. Углекислый кальций уменьшает огнеупорность и интервал спекания, увеличивает усадку при обжиге и пористость, что уменьшает прочность и морозостойкость. Оксиды понижают температуру спекания глины.

Глины характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур. Пластичностьюглины называют ее свойство образовывать при затворении водой тесто, которое под действием внешних усилий способно принимать заданную форму без образования разрывов и трещин и сохранять эту форму при последующей сушке и обжиге.

По пластичности глины разделяют на высокопластичные, среднепластичные, умереннопластичные, малопластичные и непластичные. Для производства керамических изделий обычно применяют умереннопластичные глины с числом пластичности от 7 до 15. Малопластичные глины плохо формуются, а высокопластичные растрескиваются при сушке и требуют отощения.

В производстве обжиговых материалов наряду с глинами используются диатомиты, трепелы, сланцы и др. Так, в производстве легкого кирпича и керамических изделий применяют диатомиты и трепелы, а для получения пористых заполнителей – вспучивающиеся глины, перлит, вермикулит.

Для изготовления соответствующих изделий часто требуется введение в сырье определенных добавок. Так, добавляя к пластичным глинам отощающие добавки до 6-10 % (песок, шлак, шамот и др.), можно уменьшить усадку глины при сушке и обжиге. Большое влияние на связующую способность глин и их усадку оказывают фракции меньше 0,001 мм. Чем больше содержание глинистых частиц, тем выше пластичность. Пластичность можно повысить добавлением высокопластичных глин, а также введением поверхностно-активных веществ – сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) и др. Понизить пластичность можно добавлением непластичных материалов, называемых отощителями.

Читайте так же:
Силикатный кирпич поревит размеры

Глины, содержащие повышенное количество глинистых фракций, обладают более высокой связностью, и, наоборот, глины с небольшим содержанием глинистых частиц имеют малую связность. С увеличением содержания песчаных и пылевидных фракций понижается связующая способность глины.Это свойство глины имеет большое значение при формовании изделий. Связующая способность глины характеризуется возможностью связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие заданной формы.

Усадкойназывают уменьшение линейных размеров и объема при сушке образца (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Воздушная усадка происходит при испарении воды из сырца в процессе его сушки. Для различных глин линейная воздушная усадка колеблется от 2–3 до 10–12 % в зависимости от содержания тонких фракций. Огневая усадка происходит из-за того, что в процессе обжига легкоплавкие компоненты глины расплавляются и частицы глины в местах их контакта сближаются. Огневая усадка в зависимости от состава глин составляет 2–8 %. Полная усадка равна алгебраической сумме воздушной и огневой усадок, она колеблется в пределах 5-18 %. Это свойство глин учитывают при изготовлении изделий необходимых размеров.

Характерным свойством глин является их способность превращаться при обжиге в камневидную массу.В начальный период повышения температуры начинает испаряться механически примешанная вода, затем выгорают органические примеси, а при нагревании до 550–800 °C происходит дегидратация глинистых минералов и глина утрачивает свою пластичность. При дальнейшем повышении температуры осуществляется обжиг – начинает расплавляться некоторая легкоплавкая составная часть глины, которая, растекаясь, обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, при охлаждении затвердевает и цементирует их. Так происходит процесс превращения глины в камневидное состояние.

Совокупность процессов усадки, уплотнения и упрочнения глины при обжиге называют спеканием глины.При дальнейшем повышении температуры масса размягчается – наступает плавление глины. На цвет обожженных глин оказывает влияние главным образом содержание оксидов железа, которые окрашивают керамические изделия в красный цвет при наличии избытка в печи кислорода или в темно-коричневый и даже черный при недостатке кислорода. Оксиды титана вызывают синеватую окраску черепка. Для получения белого кирпича обжиг ведут в восстановительной среде и при определенных температурах, чтобы оксид железа перевести в закись.

Общая технологическая схема производства керамических изделий

Несмотря на обширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапы их производства являются общими и состоят из следующих операций: добыча сырьевых материалов, подготовка сырьевой массы, формование изделий (сырца), сушка сырца, обжиг изделий, обработка изделий (обрезка, глазурование и пр.) и упаковка.

Добычу сырьяосуществляют на карьерах открытым способом. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки. Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода.

Подготовка сырьевых материаловсостоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения крупных включений, смешивания глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы.

Формование керамической массыв зависимости от свойств исходного сырья и вида изготовляемой продукции осуществляют полусухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами. При полусухом способе производства глину вначале дробят и подсушивают, затем измельчают и с влажностью 8-12 % подают на формование. При пластическом способе формования глину дробят, затем направляют в глиносмеситель, где она перемешивается с отощающими добавками до получения однородной пластичной массы влажностью 20–25 %. Формование керамических изделий при пластическом способе осуществляют преимущественно на ленточных прессах. При полусухом способе глиняную массу формуют на гидравлических или механических прессах под давлением до 15 МПа и более. По шликерному способу исходные материалы измельчают и смешивают с большим количеством воды (до 60 %) до получения однородной массы – шликера. В зависимости от способа формования шликер используют как непосредственно для изделий, получаемых способом литья, так и после его сушки в распылительных сушилках.

В последнее время получила определенное распространение новая технология получения пресс-порошка в распылительных сушилах, сущность которой заключается в совмещении процессов обезвоживания, дробления и сепарации. Сушильная камера представляет собой металлический цилиндр, заканчивающийся внизу конусом, который служит для сбора готового продукта. Отличительными особенностями сушила являются распыление керамической суспензии пучком форсунок при давлении 1,0–1,2 МПа и снижение давления газа внутри сушильной башни. Обезвоживание керамических масс в распылительных сушилах позволило в 3,5 раза повысить производительность труда и в 1,5 раза сократить капитальные затраты.

Обязательной промежуточной операцией технологического процесса производства керамических изделий по пластическому способу является сушка.Если сырец, имеющий высокую влажность, сразу после формования подвергнуть обжигу, то он растрескивается. При сушке сырца искусственным способом в качестве теплоносителя используют дымовые газы обжигательных печей, а также специальных топок. При изготовлении изделий тонкой керамики применяют горячий воздух, образуемый в калориферах. Искусственную сушку производят в камерных сушилах периодического действия или туннельных сушилах непрерывного действия.

Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанных с тепло– и массообменом между материалом и окружающей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее. Одновременно с удалением влаги частицы материала сближаются, и происходит усадка. Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась. Для получения высококачественных керамических изделий процессы сушки и обжига должны строго соблюдаться установленные режимы. При нагревании изделия в интервале температур О-150 °C из него удаляется гигроскопическая влага. При температуре 70 °C давление водяных паров внутри изделия может достигнуть значительной величины, поэтому для предупреждения трещин температуру следует поднимать медленно (50–80 °C/ч), чтобы скорость порообразования внутри материала не опережала фильтрации паров через ее толщу.

Обжигявляется завершающей стадией технологического процесса. В печь сырец поступает с влажностью 8-12 %, и в начальный период происходит его досушивание. В интервале температур 550–800 °C идет дегидратация глинистых минералов и удаление химически связанной воды. При этом разрушается кристаллическая решетка минерала и глина теряет пластичность, в это время происходит усадка изделий.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector