Технология производства керамических плиток для полов

Прочность при сжатии. Керамические плитки для полов отличаются большой прочностью при сжатии, причем этот показатель у плиток выше, чем у многих естественных материалов, применяемых для настилки полов, и достигает 1800—2500кг/см2.

                             3. СЫРЬЕ И СОСТАВЫ МАСС

По химическому составу глины, применяемые для изготовлена плиток, являются полукислыми или основными с содержанием глинозема от 18 до 33%. Кроме того, в глинах встречаются  примеси различных соединений железа, кальция и магния. Состояние этих примесей определяет их положительное или вредное  влияние на свойства изделий. Содержание в глинах щелочных окислов полезно, так как эти окислы способствуют процессам спекания. Кроме того, они увеличивают интервал  спекания   глины.   Щелочноземельнье окислы являются вредными. Окись кальция и окись магния даже в небольшом количестве резко сокращают интервал спекания глины.Особенно вредное влияние имеет окись кальция, если она представлена в виде крупных включений. Образующиеся при обжиге зерна свободной окиси кальция в дальнейшем, взаимодействуя с влагой значительно увеличиваются в объеме, что может привести к разрушению изделия вследствие возникающих при этом в черепке больших механических усилий.

Вредными оказываются примеси окислов железа, если они представлены крупными включениями или находятся в глине в составе сернистых или углекислых соединений. Такие примеси как пирит марказит углекислое железо—сидерит—РеС03 при обжиге образуют темные пятна, выплавки и могут вызвать даже вспучивание черепка. Следует отметить, что даже при тщательной переработке сырья твердость перечисленных соединений железа затрудняет их измельчение и равномерное распределение в общей массе, следовательно, не позволяет существенно ослабить их вредное влияние.

Основным минералом, входящим в состав часовярских огнеупорных глин является монотермит, имеющий   молекулярный   состав 1,5Н20. Присутствие в этих глинах обуславливает низкую температуру и полноту их спекания при обжиге.

Глины содержат до 29% глинозема, от 2 до 3.5% щелочей и значительное количество тонкоизмельченного кремнезёма, что способствует их хорошему спеканию при сравнительно низкой температуре. Для изготовления плиток желтого и красного цветов применяют глины с повышенным содержанием окислов железа примерный химический состав этих глин приведен в табл.

 

Содержание большего количества кремнезема, чем показано в таблице несколько повышает температуру спекания черепка. Меньшее содержиние глинозема или большее содержание окислов кальция и магния может вызвать деформацию черепка в процессе обжига. Превышение содержания окислов железа в желтых плитках может способствовать получению грязной окраски, а в красных к вспучиванию черепка во время обжига.

Судить о пригодности глины для  изготовления   керамических плиток только по химическому составу нельзя. Большое значение имеет величина и однородность зернового состава, а также равномерность окраски глины в сыром виде. Тонкоизмельченные и равно-распределенные в общей массе примеси в значительной степени обеспечивают однородную окраску и хорошую структуру черепка.Для изготовления плиток для полов могут быть использованы глины следующих месторождений:

Часовярская, Дружковская, Николаевская серая, Николаевская желтая,

Нйкифоровская, Артемовская, Белкинская № 1, Белкинская №2,Смолино-синеглазовская.

Для нашего предприятия сырьём является часовярская глина 

 

Часовярская глина.  Часовярское  месторождение  огнеупорных глин принадлежит к числу крупнейших месторождений   высококачественного огнеупорного сырья. Чаеовярские глины о чаются высокой пластичностью и большой связующей способностью. Содержание частиц меньше 0,001 мм у отдельных сортов этих г достигает 80—85%]. Благодаря сравнительно высокому содержанию щелочей, составляющему до 3—3,5% (с преобладанием К2О), глины достигают максимального спекания при низких температурах—около 1100°.

Глины Часовярского месторождения применяют в разнообразных отраслях

керамической промышленности: фарфоровой, фаянсовой ,огнеупорной. Часовярские глины в чистом виде являются высококачественным сырьем для изготовления белых плиток, а в смеси с различными минеральными красителями - для получения плиток других цветов.

Для плиток обычно используют второй и третий сорта часовярских глин (марки Ч-2 и Ч-З) и полукислые глины с повышенным содержанием кремнезема (ЧПК).   Полукислые глины по сравнению с высшими сортами часовярских глин спекаются при более высокой температуре, поэтому для снижения температуры спекания их обычно применяют в смеси с небольшим количеством полевого шпата

Наиболее распространенные красители:

окись железа — для красного, коричневого и черного цветов

окись хрома — для зеленого цвета;

двуокись марганца или марганцевая руда (пиролюзит)—для коричневого и черного цветов;

хромистый железняк (хромит) —для серого цвета;

окись кобальта — для синего и голубого цветов.

Обычно окись кобальта вводят в состав массы в виде фритты сплава, состоящего из 12,5% СоО и 87,5% ZnО. Окись цинка повышает интенсивность окраски массы.

4.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

 

1)ПРИГОТОВЛЕНИЕ МАСС

Высокие требования, предъявляемые  к физико-механическим свойствам и внешнему виду плиток для полов, определяют необходимость уделять большое внимание тщательному   приготовлению масс и использовать различные способы ее приготовления в зави мости от качества применяемого сырья. В производстве плиток при меняют три способа переработки сырья и приготовления масс: полусухой, пластический и мокрый, или шликерный.

Полусухой способ применяют при изготовлении плиток из высококачественных однородных глин, не требующих добавок.   Этот способ приготовления масс распространен на  заводах,  где для производства плиток применяют однородные николаевские, никифоровские, часовярские и некоторые другие глины.

Технологическая схема подготовки масс по этому способу предусматривает дробление влажной глины в стругаче, сушку в сушильном барабане до влажности 7—8% и хранение сухой глины в течение 12 -15 час. в бункерах, где она охлаждается до температуры окружающего воздуха. Охлажденную глину измельчают на бегунах, после чего просеивают на сите-бурате и подают в бункера запаса молотой глины, а оттуда - в прессы для формования плиток.

Так же существует ещё один вариант приготовления масс полусухим способом, который даёт более качественную продукцию . Исходные материалы предварительно тонко измельчают в мельницах до остатка на сите 1600 отв/см2—не более 5%, через сито 6400 отв/см2 должно пройти не менее 70%. Влажность порошков—3—5°/о. Измельченные материалы в установленных соотношениях загружают одновременно в смесители периодического действия с вращающимися чашей и лопастями типа Ланкастер.

Сухое смешивание производят около 8 мин., затем при помощи распыляющих форсунок в смеситель подают воду для увлажнения массы до 8—9°/о. После этого смешивание происходит еще 5- 6 мин Полученную таким образом увлажненную смесь передают в гранулятор, где получают пресспорошок, пригодный для прессования.

Применение сухих смесителей удается достигнуть хорошего смешения и распределения в общей массе окрашивающих добавок, количеств которых не превышает 5%. производительность труда при сухом способе в два раза превышает производительность при мокром способе.

Пластический способ применяют при использовании высокопластичных труднофильтрующихся глин, к которым добавляют в небольших количествах плавни и красители.

Пластический способ приготовления массы применяют на некоторых заводах, использующих для производства плиток никифоровскую, николаевскую и часовярскую глины.

В этом случае глина после дробления в стругаче поступает на смесительные бегуны непрерывного действия, где проминается в пластическом состоянии. В случае поступления в бегуны сухой глины ее доувлажняют до состояния рабочего теста. В процессе проминки глина приобретает требуемую однородность; различные минеральные примеси, имеющиеся в ней, равномерно распределяются в общей массе, что приводит к однородности окраски и устраняет загрязненность поверхности готовой продукции мушками и выплавками.

Промятая масса выдавливается в виде цилиндриков через подину бегунов в приемную воронку ленточного пресса и из нее формуют валюшку. Валюшка влажностью 22—23% поступает на вагонетках в туннельные сушила, где ее высушивают до 7—8%, а затем подвергают помолу и прессованию. В отдельных случаях при отсутствии бегунов они могут быть заменены кирпичеделательным агрегатом, состоящим из лопастных, мешалок, вальцев и ленточного пресса. Достоинством этой технологической схемы является ее универсальность. Наряду с производством плиток из природного сырья по ней могут быть получены массы с красителями. Следует отметить, что описанная схема переработки глиняной массы улучшает внешний вид плиток по сравнению с сухим.

Мокрый способ обычно применяемый для приготовления фарфора и фаянса, используют и для производства керамических плит для полов при употреблении неоднородных и  трудноспекающихся глин. Этот метод широко применяют при производстве плиток для полов из многокомпонентныных масс и при введении в состав   масс  значительных  количеств плавней и красителей.

Сущность способа состоит  в  следующем.   Грубоизмельченные глинистые материалы, распускают в воде в вертикальных или горизонтальных болтушках в течение 1,5—2 час. Для ускорения процесса в болтушки подают пар. Полученную жидкую массу процеживают через сита 2500 или 4900 отв/см2 для удаления вредных  примесей (пирита, колчедана, крупного песка, известняка и т. п.) сливают в смесительный бассейн. Сюда же подают отощающие и окрашивающие добавки, а также плавни, которые предварительно измельчают в шаровых мельницах мокрого помола. В некоторых случаях производят совместный помол глинистых материалов и твёрдых добавок в шаровой мельнице. Длительность такого помола составляет 10—12 часов.

Недостаток совместного помола материалов заключается в том что вредные примеси, легко выделяемые из глин после распускания их и процеживания через сита, в этом случае измельчаются и остаются в массе. Правда, в результате тонкого измельчения «вредное» влияние большинства примесей значительно уменьшается.

В смесительных бассейнах, оборудованных пропеллерными  мешалками, жидкая масса тщательно смешивается и затем мембранные насосы подают ее на фильтрпрессы, где она обезвоживается до остаточной влажности—22—24%.

Процесс фильтрования в зависимости от пластичности масс длится от 3 до 12 час. при давлении до 12 атм. Для ускорения процесса массу подогревают острым паром до 50°. Из фильтрпрессов масса в виде коржей поступает на коржерезку, где ее разрезают на мелкие куски, а затем сушильный барабан на помол, просев и прессование. Иногда коржи сушат в туннельных сушилках.

Особенность масс для изготовления плиток для полов состоит том, что количество вводимых отощающих материалов, плавней красителей обычно колеблется от 5 до 25%, что затрудняет их равномерое распределение. В этом случае мокрый способ представлявляет особенную ценность так как он обеспечивает равномерное раепределение в смеси любого количества компонентов и полную однородность полученной массы. Кроме этого, мокрый способ позволяет применять неоднородпые глины или такие, в которых присутствуют примеси и виде крупных включений, прослоек и т. д.

Мокрый способ позволяет применять многокомпонентные массы, что намного расширяет сырьевую базу . Составление масс из большого числа компонентов позволяет регулировать отдельные свойства готовых изделий, уменьшить  склонность  плиток к деформации и

растрескиванию в процессе сушки и обжига.

Несмотря на преимущества мокрого способа, его широкое внедрение в производство плиток для полов связано с существенными затруднениями. До настоящего времени обработка материалов производится на малопроизводительных шаровых  мельницах и периодически действующих фильтрпрессах, обслуживание которых очень трудоёмко Кроме того, оно требует больших производственных площадей.

Для нашего предприятия мы выбираем полусухой способ подготовки сырья, так как он наиболее прост, менее трудоёмок, чем остальные, обеспечивает высокую производительность труда и при чётком соблюдении технологии получение продукции высокого качества.К тому же он широко применяется при использовании однородных и высококачественных часовярских глин, которые являются нашим сырьём.

2)ПРЕССОВАНИЕ ПЛИТОК

В производстве керамических плиток применяют так называемый полусухой метод прессования порошкообразных масс, который обеспечивает точные размеры и правильную форму изделий. Задача прессования заключается в равномерном уплотнении массы и получении прочного сырца с однородной структурой. Основными показателями, которые характеризуют пресспорошки и процесс прессования являются:

удельное давление при прессовании в кг/см2;

влажность массы в процентах;

степень уплотнения или коэффициент сжатия (отношение высоты засыпки массы в пресс форме перед прессованием к толщине спрессованного изделия);

прочность спресованного сырца при изгибе в кг/см2;

зерновой состав массы в процентах.

Обычно в производственной практике плитки прессуют при удельном давлении около 250 кг/см2 и влажности 8—9%, однако проведенные исследования показали, что эти параметры не являются оптимальными.

С повышением удельного давления до 1000 кг!см2 степень уплотнения массы неуклонно возрастает. Следовательно, с повышением прессового давления можно достигнуть высокой степени уплотнения массы из порошков с пониженной влажностью (до 3—4%). В отдельных случаях при использовании масс с пониженной влажностью можно отказаться от сушки плиток или по крайней мере значительно сократить продолжительность процесса сушки.

При неизменном давлении повышение плотности изделий может быть достигнуто путем повышения влажности прессуемой массы.

Необходимо указать, что влажность массы при прессовании не должна превышать 10%. При более высокой влажности затрудняется помол и просев пресспорошков, а также сушка сырца.

Существенное значение имеет прочность сырца. При укладке на вагонетки, загрузке в капсели, транспортировке в сушилки и печи плитки часто повреждаются, откладываются углы, крошатся кромки и т. п. Чем прочнее сырец, тем меньше возникает таких дефектов. Прочность сырца находится в тесной связи с его плотностью я служит показателем качества прессования.