144470 (Технологія виготовлення керамичної черепиці), страница 2

3а показниками зовнішнього вигляду черепиця повинна відповідати вимогам, наведеним в таблиці 1.6. Загальна кількість дефектів за показниками зовнішнього вигляду на окремій черепиці не повинна бути більше чотирьох.

Таблиця 1.6 Основні вимоги до зовнішнього вигляду черепиці

2.Технологія керамічної черепиці

2.1 Переробка сировини і підготовка мас

Переробка сировини для виробництва черепиці полягає в старанному дозуванні різних сортів глини із пластифікаторами, флюсуючими добавками (плавні), охлялами, паливовмісними добавками і в подрібненні, змішуванні й зволожуванні глиняної маси.

Щоб поліпшити якість виробів і полегшити механічну переробку сировини, треба провести попередню природну підготовку глин.

Подача сировини з кар'єру на виробництво, склад і властивості якого міняються, порушує режим роботи підприємства. Властивості глини можуть змінюватися як за площею кар'єру, так і по висоті шару сировини. Тому необхідно точно знати характер глини експлуатованого родовища і організувати його розробку так, щоб отримувати однорідну сировину.

Природна підготовка глин полягає в:

- переморожуванні,

- вивітрюванні,

- попередньому замочуванні їх.

Переморожування глини є обов'язковим при виготовленні черепиці.

Вивітрювання, або «літування», глин частково замінює процес переморожування, якщо його з якось причини не було проведено.

Переморожування глини основане на тому, то при замерзанні вологої глини вода збільшується у об'ємі і розриває грудки глини. Внаслідок неодноразового замерзання і відтавання глина стає пухкою.

Під час вивітрювання глина розпушується внаслідок поперемінного зволоження і висихання. Але при вивітрюванні глина розпушується значно менше, ніж при переморожуванні.

Заготовлену для переморожування глину треба укласти в бурти (грядки) висотою не більше 80 см. Якщо ділянка для укладання глини велика, то висоту буртів треба зменшити.

Для вивітрювання глину заготовляють весною або в крайньому разі на початку літа і укладають у бурти висотою не більше 40- 50 см (бажано робити бурти меншої висоти).

Глину, укладену в бурти для вивітрювання, треба добре змочувати водою, як тільки вона висохне. Крім того, у буртах треба зробити в шаховому порядку отвори, глибина яких трохи менша, ніж висота бурта, і заливати в ці отвори воду.

Витримувати глину в буртах для вивітрювання треба якнайдовше.

Кожний сорт глини для переморожування і вивітрювання укладають в окремі бурти.

Забирати глину з буртів слід у тій послідовності, в якій її укладали, тобто спочатку брати з тих буртів, які були укладені раніше.

Попереднє замочування глини полягає в тому, що її замочують не в процесі механічної переробки, а перед нею, бо глина повинна бути добре розмоклою і рівномірно зволоженою.

Попереднє замочування глини проводять у бучильних ямах (заглибленнях у землі, обкладених цеглою або обаполами). Глибину ям рекомендується робити не більше 1м, щоб зручно було вибирати з них глиняну масу.

Глину і домішки укладають послідовно шарами, розрівнюючи кожний шар по всій площі бучильної ями. Товщина шару кожного сорту сировини залежить від встановленого для цього заводу складу шихти, але не повинна бути більшою ніж 20 см. Так, наприклад, якщо шихта складається з 2/3 глини і 1/3 піску, то глину треба засипати шарами товщиною по 20 см, а пісок- шарами по 10 см, укладаючи послідовно кожний шар глини на шар піску.

Кожний шар укладеної маси треба заливати водою, щоб вся маса була рівномірно зволожена.

Для додержання точного складу шихти масу з бучильних ям треба вибирати тільки по виску.

При цьому відбуваються наступні процеси:

— диспергация (роздрібнення) щільної структури глинистих пластів в результаті зміни температур при підвищеній вологості;

— часткове гниття органічних домішок з виділенням газів;

— можливе розкладання маткових порід (польових шпатів) в результаті тривалого вилежування.

Чим довше глина вилежувалась, тим вище її якість. При вилежуванні відбуваються процеси вивітрювання, виморожування і рівномірного розподілу вологи. В процесі вивітрювання і виморожування глинисті частинки диспергують, збільшуючи пластичність глини. При вилежуванні відбувається набухання глинистих частинок, а також вимивання розчинних солей, що дозволяє без зайвих витрат позбавитися від нальотів на поверхні обпаленої черепиці. Термін знаходження глини в конусах повинен бути не менше 12—18 місяців. При здобичі глини з конусів, та частина глини, використання якої передбачено в зимовий час, піддається вирівнюванню поверхні за допомогою бульдозера і ховається утеплювачем (тирсою, очеретом).

Вилежена глина потім прямує на завод за допомогою самоскидів.

Основними критеріями початкового вибору сировини для технології її обробки служать:

- макроструктура

- пластичні властивості

Макроструктура і пластичні властивості визначають щільність матеріалу, його здатність піддаватися диспергації при обробці в зволоженому стані.

Глина направляється у глиносховище. Глиносховище призначене для подрібнення крупних і мерзлих грудок глини. Глиносховище є машиною періодичної дії і включається в роботу після завантаження в його бункер порції глини, далі зубами розпушувача проштовхуються в ящичний живильник, з якого глина по стрічковому конвеєру поступає на подрібнення у вальці грубого помелу. Він призначений для грубого помелу глини і виділення кам'янистих включень. Вальці складаються з гладкого валка, ребристого валка, рами, пристроїв для захисту вальців від перевантаження, для очищення гладкого і ребристого валків. Валяння обертаються назустріч один одному. Зазор між ними регулюється переміщенням гладкого валка в тих, що направляють рами. Далі глина прямує в глиносховище.

На заводі повинен бути теплий склад глини, розрахований на 30 діб роботи заводу. Закрите зберігання глини проводиться в глиносховищах різного типу. Вони відрізняються один від одного, в основному, ємкістю і механізмом, за допомогою якого здійснюється виїмка глини з цієї ємкості і подача її на технологічну лінію заводу.

За видами механізмів глиносховища поділяються:

а) з мостовим краном грейфера;

б) з екскаватором;

в) з канатним скрепером.

Після глиносховища масу обробляють на бігунах мокрого помелу з додатковим зволоженням і 9-20% гарячою водою. Розмір включень після бігунів часто перевищує 5—6 мм. Тонкомолота глина вбирає воду в 5—6 разів швидше шматковою. Враховуючи, що процес набухання триває 0,5—4 ч і більш, масу краще зволожувати гарячою водою (60—70° З) або парою. Проникаючи в пори, а також в місця з дефектами структури глинистих частинок, гаряча вода або пара легше утворюють оболонки гідратів, а розклинююча дія води виявляється сильніше. Маса, прогріта парою, краще формується при зниженій вологості, витрата потужності при формуванні знижується на 20—25%, продуктивність пресів підвищується на 8—10%, термін сушки скорочується на 40—50%. Перепад вологи по шарах в напівфабрикаті з прогрітої маси зменшується в 2—3 рази, що знижує напругу і усадку в сирці при сушці. В результаті знижується брак і підвищується міцність висушеного сирцю і готових виробів.

Далі з нього по стрічковому конвеєру глину направляють на додаткову обробку в глинорастирач з отворами грат 6— 8 мм, а потім— у вальці тонкого помелу із зазором між валяннями 1,8 -2мм. Призначений для тонкого помелу глиняних мас.

Після цього глина поступає в двохвальний лопатевий змішувач. Де матеріал перемішується(гомогенізується) лопатями, насадженими на вал, з швидкістю до 35 об/хв. Регулюванням кута нахилу лопатей змінюється швидкість руху матеріалу і час перебування його в змішувачі, яке зазвичай складає 2—3 хв. Швидкість переміщення складає 1,3—1,4 м/с. Продуктивність двохвальних змішувачів 18—35 м3/ч. Тут сировина заздалегідь зволожується, подаються охляли і інші добавки.

Кожній масі відповідає оптимальна вологість, при якій вона володіє найбільшим зчепленням, граничною напругою зрушення, що характеризується. При цій вологості найповніше розвиваються гідратні оболонки і адсорбовані плівки води на глинистих частинках, максимально проявляють свій вплив вандерваальсовські сили молекулярної взаємодії, завершується процес диспергування. Напівфабрикат з таких мас має максимальну міцність у висушеному стані, переносить сушку і випалення з найменшими деформаціями, а вироби характеризуються максимальною міцністю.

На глиняну масу за допомогою стрічкових конвеєрів направляють в спеціальний шихтозапасник баштового типу, бункерах і інших механізованих ємкостях. Проміжні ємкості (силоси) від 25 до 350 м3 забезпечують вилежування переробленої і зволоженої маси від 5—6 год до 24 год. На вітчизняних заводах використовують башти-силоси. Продуктивність башти — 25м3/ч, встановлена потужність електродвигунів — 42 кВт.

Розташування шихтозапасника в середині технологічного процесу слід визнати вельми вдалим технологічним рішенням.

Запас шихти гарантує ритмічність роботи формувального відділення, а отже і інших відділів виробництва.

2.2 Пластичне формування керамічної черепиці

Призначення формування – надати форму, розмір, щільність і необхідну міцність напівфабрикату.

Формувальна здатність звичайної пластичної маси регулюється корегуванням складу — введенням пластифікуючих добавок (жирної глини, бентоніту) при одночасному зменшенні вмісту отощающих компонентів і зміною вологості. Кожній групі формованих виробів різної конфігурації відповідають оптимальні формувальні властивості маси.

Процес пластичного формування на стрічкових шнекових пресах характеризується складним характером руху керамічної маси в пресі, нерівномірним ущільненням її, наявністю дефектів структури, обумовлених анизоморфизмом компонентів маси, рухливістю водного середовища і одностороннім додатком тиску. Структура маси, на яку не було прикладено тиск, характеризується безладним розташуванням компонентів (агрегати твердих частинок, бульбашки повітря).

У місцях порушення структури (площини ковзання) спостерігається концентрація глинистих частинок і солей, що містяться в глині. Зерен кварцу і інших мінералів тут майже немає.

2.3 Сушка і випалення керамічної черепиці

Сушіння виробів

У черепиці, відформованій пластичним способом, міститься до 25% і більше води, частина якої під час сушіння випаровується. У висушеній черепиці води є тільки 8- 10 %.

Вода у свіжовідформованому сирці розподілена між часточками глини. Під час сушіння вода з поверхонь сирцю починає випаровуватись, і одночасно вода з середини сирцю пересувається до його поверхні. Внаслідок випаровування води віддаль між часточками глини зменшується і об’єм черепиці (сирцю) теж зменьшується.

Якщо випаровування води з поверхні і пресування її з середини сирцю до поверхні відбувається з однаковою швидкістю, то черепиця висихає без тріщин і не деформується.

Якщо ж вода з поверхні сирцю випаровується швидко, а вода з середини сирця не встигає підходити до поверхні, то сушіння відбувається нерівномірно. Внаслідок цього поверхневі шари сирцю дають усадку, а внутрішні вологі шари чинять їм опір, що й призводить до утворення тріщин у черепиці та її деформацію.

Перед випалом вироби повинні бути обов'язково висушені щоб уникнути нерівномірної усадки, викривлень і розтріскування. Сушіння здійснюється в спеціальних камерах протягом декількох годин при постійному контролі температури і вологості повітря.

Під час сушіння черепиці виникають тріщини і жолоблення. Крім того, бувають і механічні пошкодження сирцю черепиці при транспортуванні і укладанні їх у піч.

Випал виробів

Випал - найважливіший і завершальний процес у виробництві керамічних виробів. Цей процес можна розділити на три періоди: прогрів сирцю, власне випал і регульоване охолодження. При нагріванні сирцю до 120oС видаляється фізично зв'язана вода і керамічна маса стає непластичної. У температурному інтервалі від 450oС до 600oС відбувається відділення хімічно зв'язаної води, руйнування глинистих мінералів і глина переходить в аморфному стані. При подальшому підвищенні температури вигорають органічні домішки і добавки, а керамічна маса безповоротно втрачає свої пластичні властивості.

При 800oС починається підвищення міцності виробу. У процесі нагрівання понад 1000oС легкоплавкі з'єднання керамічної маси та мінерали плавки створюють розплав, який стягує частинки, приводячи їх до ущільнення та усадки маси в цілому.