Главная страница ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ


Автобиография
Отчет о поиске
 Автореферат
Электронная библиотека
 Ссылки
Индивидуальное задание

Опис технологічної схеми плиток для підлог

Канаев В.К. Новая технология строительной керамики. – М.: Стройиздат, 1990. – 264 с.


               Для виготовлення керамічних плиток методом пресування з напівсухих порошків вогкістю 6-7 % прийнята шлікерна технологія виготовлення маси. За цією технологією глинисті компоненти розпускаються у воді до колоїдного стану, спіснюючі і плавні подрібнюються до розмірів частинок менше 0,06 мм, змішення компонентів відбувається у водній суспензії. При цьому якнайповніше здійснюються основні задачі масоприготовлення в керамічній технології — дезагрегування глин, видалення сторонніх включень в природній сировині і додання масі достатньої однорідності для успішного проведення подальших технологічних процесів виробництва — формування, сушки і випалення.
               Одержаний з приготованої таким чином керамічної суспензії порошок матиме всі необхідні якісні показники — однорідність складу і достатнє число контактних точок між частинками компонентів.
               Глинисті заздалегідь подрібнюються на стругачах, потім піддаються розпуску і дозуванню. Після чого вони на конвейєрі подаються в бункер електровагового візка, а потім в кульовий млин мокрого помелу.
               Спіснюючі (кварцовий пісок) і плавні (нефеліновий концентрат) піддаються магнітній і ситовій сепарації, а потім дозуванню.
               Тонкий помел всіх компонентів початкової маси повсюдно виробляється в кульових млинах мокрого помелу. Кульовий млин мокрого помелу дуже простий по конструкції: клепаний або зварний металевий барабан обертається на цапфах торцевих стінок в двох підшипниках. Привід здійснюється від електродвигуна через редуктор, фракційну муфту і зубчату пару безпосередньо на барабані. Всередині барабан футерований базальтовими або кременевими плитами. Як тіла, що мелють, використовують природні кременеві або штучні уралітові кулі. Помел виробляється за рахунок енергії падаючих тіл, що мелють, які при обертанні барабана під впливом відцентрової сили, що притискує їх до стінок млина, підіймаються вгору і під дією сили тяжіння падають на матеріал і кулі, розташовані в нижній частині млина. При експлуатації кульових млинів важливо дотримувати оптимальне число оборотів барабана, оскільки при збільшенні швидкості обертання тіла, що мелють, під впливом відцентрової сили обертатимуться разом з барабаном і не подрібнюватимуть матеріал, а при зниженні числа оборотів навпаки — тіла, що мелють, не підійматимуться на потрібну висоту і дробитимуть матеріал силою удару падаючого тіла, а перекочуватимуться разом з матеріалом подрібнювати його тільки за рахунок тертя і стирання.
               Тривалість помелу спіснюючих і пластичних матеріалів неоднакова, тому при приготуванні шлікеру спочатку в кульовий млин подають спіснюючі і добавки (одночасно з 5-8 % глинистих для попередження розшарування суспензії), виробляють помел протягом 3-5 ч і завантажують глинисті матеріали. Потім млин працює ще 2—3 ч, готовий шлікер зливають в приймальну мішалку. Залишок на ситі № 0063 повинен бути не більш 2-4 %. Для зменшення шуму і збільшення продуктивності млинів у виробництві керамічних плиток керамічні тіла, що мелють, замінені на металеві, а кременева футеровка на гумову.
               Досвід промислової експлуатації модернізованих млинів показав, що при роботі з металевими тілами, що мелють, процес тепловиділення при помелі інтенсифікує, що веде до підвищення надмірного тиску усередині млина. Тому перед відкриттям люка для зливу суспензії необхідно обов'язково виробити скидання надмірного тиску, для чого відкривають пробку в протилежній від люка стороні.
               Просів керамічної суспензії, одержаної в кульових млинах мокрого помелу, виробляється на вібраційних ситах. Керамічна суспензія поступає в сито по трубі і після очищення зливається через патрубок в лоток приймальної мішалки. При обертанні валу електродвигуна (потужність 0,4 кВт) завдяки певному куту розвороту одного дебаланса відносно іншого рухомий корпус сита одержує направлений вібруючий рух, при якому частинки матеріалу, що не пройшли через сітку, рухаються по спіралі від центру сітки до стінки воронки і віддаляються через патрубок.
               З приймальної мішалки керамічна суспензія перекачується у витратні мішалки і далі на сушку в розпилювальні сушарки мембранними насосами. Для транспортування керамічних суспензій часто застосовують компактні черв'ячні насоси, а також бурові насоси. Для попередження розшарування керамічної суспензії на басейн збереження встановлюють пропелерні мішалки різних конструкцій і продуктивності.
               Спіснюючі матеріали з розмірами частинок не більш 10 мм завантажуються в бункери, кожний з яких обладнаний ваговим дозатором безперервної дії. Стрічковим конвейєром, елеватором матеріали, зважені відповідно до рецептури, подаються в проміжну ємність (4,5 м3) з пропелерною мішалкою. Заздалегідь місткість заповнюється глинистою суспензією з мірного бачка. Після закінчення завантаження і перемішування суспензії в проміжній місткості відкривається кран на трубопроводі діаметром 150 мм, і суспензія самоплив подається в пневмо-камерный насос. З початком зливу усередині камери пневмонасоса включається система барботування для підтримки спіснюючих в суспензії в зваженому стані.
               Маса з камери пневмонасоса під тиском 0,2—0,4 МПа по трубопроводу діаметром 100—150 мм перекачується в кульовий млин. Тривалість завантаження 2 хв. Після проходження суспензії тиск різко скидається і протягом 1 мін виробляється продування трубопроводу. Велике значення в технології керамічної суспензії для подальшого отримання прес-пороша має її вогкість. Чим менше вогкість за умови збереження достатньої текучості її для зберігання і транспортування, тим менше потрібно витрачати палива на випаровування вологи і тим вище буде продуктивність розпилювальної сушарки. Для зниження вогкості і отримання оптимального розрідження шлікеру застосовують різні електроліти - рідке скло, кальцинована сода і триполіфосфат натрію.
               Сушка керамічної суспензії виробляється в баштових розпилювальних сушарках. За допомогою розпилювальних сушарок одержують прес-порошок стабільного зернового складу з кулястою формою частинок (основний розмір частинок 0,24-0,32 мм). Така форма частинок і невелика кількість пилу сприяють більш рівномірному заповненню прес-форм, забезпечують необхідну міцність спресованої плитки, значно знижують пилоутворення при транспортуванні, а також зависання порошку в бункерах.
               Розпилювальна сушарка складається із зварної сушильної камери діаметром 4500 і заввишки 4100 мм, закритої зверху кришкою і закінчується внизу конусним бункером. Зовні вся камера ізольована діатомовою цеглиною або мінераловатними плитами. У кришці в трубах змонтовані вибухові клапани у вигляді мембран з азбестового картону або тонкого листу алюмінію.
               Для спалювання газу в стінках сушильної камери по колу встановлені 8—12 інжекційних пальників середнього тиску. Для видалення відпрацьованих газів через трубу внизу конусної частини встановлений витяжний патрубок з парасолькою, яка через циклон приєднана до відсисаючого вентилятора. Керамічна суспензія подається в сушильну камеру по шлікеропроводу з тиском 1—1,4 МПа через сітчастий фільтр, кільцевий колектор і далі по трубам (штангам) з форсунками механічного розпилювання, що нагвинчують на них. Дно вихрової камери і сопла форсунок виконані з твердого сплаву ВК-8, що значно збільшує термін служби форсунки.
               Струмінь керамічної суспензії у вихровій камері форсунки завдяки відцентровій силі закручується і вилітає через сопло з отвором 1,5—2,1 мм у вигляді конусного факела крапельок шлікера, які, потрапляючи в нагрітий робочий простір, швидко віддають вологу і у вигляді кульок осідають в конічній частині сушильної камери, звідки через секторний затвор або матерчатий рукав висипаються на стрічковий конвейєр.
               З сушарки прес-порошок вогкістю 6 % ± 1 елеваторами і конвейєрами прямує в ємність для зберігання , де знаходиться впродовж доби. Потім у формувальне (пресове) відділення.
               Метод напівсухого пресування майже єдиний при оформленні напівфабрикату керамічних плиток. Пресування в цьому випадку виробляється з тонкокерамічних глинистих порошків. Їх характерна особливість - поєднання глинистих компонентів, що визначають потрібну пластифікацію пороша і міцність пресувань, з тонкоподрібненими непластичними матеріалами. Основна технологічна зв'язка таких порошків — вода, без якої не виявляється пластифікаційна здатність глинистих матеріалів і пресування практично неможливо.
               Для отримання високощільного пресування напівфабрикату в цьому випадку доцільно використовувати порошки типу монофракційних з великою вогкістною однорідністю, з мінімальною кількістю пилоподібної фракції і володіючих хорошою текучістю. Цим вимогам цілком відповідає прес-порошок, одержуваний в розпилювальних сушарках. Проте наявність порожнистості в кожній сферичній гранулі такого порошку приводить до збільшення повітряної фази в пресованій масі, що може служити причиною розшарування напівфабрикату при підвищенні тиску пресування.
               Початок пресування керамічного порошку супроводжується його ущільненням унаслідок змішення частинок і гранул відносно один одного, їх зближення і заповнення відносно крупних пір. Друга стадія ущільнення характеризується необоротною пластичною деформацією гранул, яка відбувається в результаті взаємного ковзання мінеральних частинок по плівках зв'язуючої рідини.
               При подальшому підвищенні тиску наступає третя стадія ущільнення - пружна деформація частинок. Пружні деформації первинних частинок мають велике значення в процесі пресування, оскільки загальне пружне розширення пресувань, одержуване після зняття тиску, більшою мірою залежить від їх величини. Остання стадія ущільнення прес-порошку при зростанні тиску - крихке руйнування (або роздавлювання) первинних і твердих частинок і заповнення твердими частинками майже всього об'єму пресованої маси.
               Максимальна густина пресування (напівфабрикату) — основна мета процесу пресування з порошкових мас. Цей показник має першорядний вплив на повноту протікання фізико-хімічних процесів в масі при випаленні виробів, а отже, і на якість готової продукції. Так, у виробництві керамічних плиток недостатня густина напівфабрикату дає підвищену усадку, а значить, і збільшення дефектів випалення - тріщин, викривлення і т.д. Негативне значення має і нерівномірність пресування, основні причини якої: втрати тиску на подолання тертя об стінки прес-форми, неоднакове співвідношення між глибиною шару засипки і товщиною напівфабрикату в різних частинах виробу, а також заповнення окремих ділянок прес-форми порошком різних гранулярного складу і вогкості.
               Позитивний вплив на якість пресування надає ступінчасте або багатократне пресування, при якому штамп тисне на порошок із стадіями розвантаження, тобто після певного періоду тиску штамп декілька підводиться і пресування звільняється від пресуючого тиску. Цей прийом дозволяє більш повно видалити повітря з пресувань, обумовлює меншу неравнощільність при значно меншому максимальному тиску, ніж при одностадійному пресуванні.
               Характерний дефект при напівсухому пресуванні керамічних виробів — тріщини розшарування, розташовані перпендикулярно зусиллю пресування. Основні причини появи таких тріщин — розширення запресованого повітря, сегрегація прес-пороша при засипці його в прес-форму (різні частини форми заповнюються порошком різного гранулярного складу) і пружні деформації глинистих частинок. Для запобігання появі тріщин розшарування рекомендуються преси з багатоступінчатим двостороннім пресуванням і витримкою при максимальному тиску, а також порошки з можливо більшою однорідністю по гранулярному складу і вогкості. Позитивно позначається і деяке підвищення середньої вогкості прес-пороша.
               Пресування керамічних плиток виробляється в основному на механічних і гідравлічних пресах. Тиск пресування складає 25-30 МПа.
               Після формування напівфабрикат керамічних виробів має невисоку механічну міцність через наявність в масі вологи, кількість якої залежить від способу виробництва, а також від мінерального складу маси і інших чинників. Це утрудняє транспортування виробів і здійснення подальших технологічних операцій. Крім того, значне зменшення об'єму виробів при видаленні з них вологу може привести до деформації або тріску, а при швидкому нагріві і до вибухових руйнувань напівфабрикату. Тому перед випаленням виробу заздалегідь сушать в спеціальних сушильних пристроях.
               Скорочення об'єму виробу при видаленні вологи обумовлюється дією сил поверхневого натягнення, які примушують зближуватися частинки маси при ліквідації водяних плівок, що знаходилися між ними. Крім того, усадка може відбуватися в результаті зниження власного об'єму частинок глинистих мінералів, які містять міжплощинну воду. Проте усадкові явища відбуваються при виділенні не всього об'єму випаровуваної води, оскільки частина її віддаляється з капілярів і проміжків, які не можуть бути заповнені твердими частинками маси. Тому розрізняють два види вологи в сирих виробах: вільну і гігроскопічну. Вільна волога з масою виробів пов'язана слабо і перш за все віддаляється при сушці. Цей процес супроводжується зменшенням об'єму виробу. Гігроскопічна волога утримується у виробі адсорбційними і капілярними силами і віддаляється в процесі сушки в останню чергу, практично не викликаючи усадкових змін.
               Спосіб сушки і конструктивні основи сушильного агрегату для кожного виду виробів вибирають виходячи з можливості максимальної механізації і автоматизації завантаження, транспортування в процесі сушки і вивантаження виробів з сушильного агрегату при мінімально енергетичних витратах і гарантованій якості виробів. Для економічного ведення раціонального режиму сушки необхідно дотримувати теплові і матеріальні баланси, на основі яких розраховувався і проектувався даний сушильний агрегат. Сушильний агент або теплоносій як правило, в сушильних пристроях — повітря, що нагрівається до необхідної температури в зоні охолоджування обпалювальних агрегатів або в спеціальних нагрівальних пристроях (парових калориферах, вогняних трубках і ін.), встановлюваних в безпосередній близькості від сушарок або в самих сушарках.
               При необхідності плитки глазурують. Глазурування виконується методами поливу і пульвирізації на різних пристроях, які встроєні в поточно-конвеєрні лінії швидкостного випалу з щілистими печами.
               Випалення виробів, тобто поступовий їх нагрів до максимальної температури, витримка при цій температурі і поступове охолоджування до температури навколишньої атмосфери, - основна технологічна операція при виробництві всіх видів керамічних виробів. Випалюють плитки в капселях або без них при температурі 1150-1250 оС В результаті фізико-хімічних процесів, що протікають в керамічній масі при випаленні, вона спікається, тобто керамічна маса ущільнюється, окремі зерна зливаються в моноліт і обпалений виріб придбаває міцність і водостійкість.
               При випаленні виробів будівельної кераміки спікання в основному відбувається унаслідок утворення евтектичної рідкої фази, розчинення в ній деяких компонентів і цементації нею всіх кристалічних і зернових утворень при охолоджуванні. У рідкій фазі, що утворилася, за рахунок сил поверхневого натягнення, що збільшуються, маса виробу значно ущільнюється. Для випалення виробів будівельної кераміки застосовуються печі різних типів і конструкцій, в основному тунельні і щілисті. Принцип конструкції печей тунельного типу полягає в безперервному просуванні в обпалювальному тунелі (каналі) обпалювальних вагонеток зі встановленими на них виробами. При русі в обпалювальному каналі аж до виходу з печі виробу послідовно проходять всі зони теплової обробки по встановленому температурному режиму. Такі печі дозволяють створити потокову технологічного процесу, значно поліпшити умови праці при завантаженні і вивантаженні продукції, а також зменшити питому витрату палива в порівнянні з печами періодичної дії.
               У щілистих печах керамічні вироби рухаються в обпалювальному каналі по роликовому або іншому конвейєру в один ряд по висоті, що дозволяє різко скоротити час випалення і зменшити витрату палива на одиницю обпаленої продукції. При експлуатації таких печей порівняно просто розв'язуються питання механізації завантажувальних і вивантажувальних операцій і автоматизації всього процесу випалення. Не вимагається також великої кількості теплоємного вогнетривкого припасу для транспортування виробів в обпалювальному каналі печі.



Главная страница ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ