Технологическая схема производства керамического кирпича пластическим способом

Консистенция, достигнутая  сырьем для производства керамического  кирпича при вымешивании, может  служить мерилом его вязкости.

В тощих глинах максимальная консистенция очень низкая, но достигается  при более низком проценте воды, чем у пластичных глин. Исходя из того, что условия прохождения  потока глины через экструдер  зависят в основном от его консистенции, становится понятной необходимость  поддерживать как можно более  постоянной пропорции глины и  отощителя, иными словами, пластичность.

При избыточном содержании глиняного  компонента, параллельно возрастает сцепление массы и внутреннее сопротивление, которое препятствует потоку или проскальзыванию частиц между собой, и напротив, он будет  скользить лучше по металлическим  поверхностям (меньше трение).

Следствием этого будет  разбалансировка мундштука, поскольку  скорость прохождения глины по периферии  будет выше, чем в центре.

Напротив, увеличение процента отощителей повлечет за собой, как следствие, ухудшение внутреннего сцепления  массы и увеличение её внешнего сопротивления  из-за трения о стенки мундштука (острые углы песчаных крупинок). Глина будет  проходить с большей скоростью  по центру мундштука, снова дисбалансируя  его.

На заводе по производству керамического кирпича даже при  поддержании постоянного процентного  состава глины и отощителя  могут меняться условия потока глины, если в пасте меняется содержание влаги.

Если достигнута точка  максимальной консистенции и значительно  увеличивается процент влажности, сцепление резко падает, упрощая  перемещение частиц относительно друг друга, в связи с чем массе  приходится протекать по центру мундштука  с большей скоростью. Нечто похожее  происходит, если содержание воды падает и работа совершается ниже зоны равновесия максимальной консистенции.

Чем менее пластична глина, тем большую чувствительность она  проявит к таким переменам  влажности. Отклонение во влажности  от 1 до 3 % может не повлиять на пластичную глину, и наоборот, в тощей глине  оно вызовет полное изменение  консистенции и условий прохождения  через мундштук. На этом свойстве основывается метод определения пластичности по системе пределов Аттерберга. 

Разница скоростей выхода глины из мундштука переходит  в разницу давлений и компактации  глины. Большей скорости соответствует  так же большее давление и, таким  образом, большая компактация.

В зонах меньшей скорости частицы подвергаются растяжке и  расстояние между ними становится больше. При сушке наиболее компактные зоны дают меньшую усадку, чем зоны, экструдированные при меньшем давлении.

Эти разницы усадки увеличивают  силу растяжения, которой подвергалось изделие при экструзии при  меньшем давлении, вызывая деформации или трещины сушки.

Одна из наиболее распространённых систем при уравновешивании мундштука  при пластическом формовании керамического  кирпича основывается на вышеизложенных принципах. 

Эта система выявляет разницу  скоростей в выходном сечении  мундштука, определяя разницу усадок, которые могут возникнуть в том  же изделии. Для этого на выходе мундштука  с помощью метчика образцов или  тех же шпор на поверхности изделия  размечаются определённые дистанции, например, 100 мм.

Кирпич пластического  формования оставляют на сушку, стараясь, чтобы она проходила как можно  равномерно. Затем в размеченных  зонах измеряют усадку. Полученные результаты показывают неравновесие мундштука  при падении скорости на выходе.

Напряжения растяжения предопределяют появление трещин и посечек сушки. Чтобы избежать их, необходимо увеличить  выход скорость в зонах.

В мундштуках со множеством выходных отверстий при разнице  скоростей различных брусков  на выходе получается неравномерное  нарезание изделий, которое бывает незаметно, пока материал не выйдет из печи.

Чтобы достичь большей  равномерности и постоянства  процентного содержания воды, добавляемой  в смеситель экструдера, современная  технология производства керамического  кирпича предусматривает установку  клапанов, которые автоматически  прекращают подачу воды, когда машина останавливается, и предупреждает  эти остановки, открывая, закрывая и  постоянно регулируя поток воды.

С другой стороны, давление воды в системе подачи на экструдер  должно быть как можно более равномерным, обеспечивая независимость от общей  сети, поскольку в противном случае оно будет меняться из-за возможных  случайностей: открыт или закрыт какой-то кран и т.п.

3. Влияние измельчения на консистенцию глины

Другим очень важным фактором, который может повлиять на консистенцию сырья для производства керамического  кирпича, является степень его измельчения.

Если какую-то глиняную частицу  А разделить на две более мелкие частицы В и С. На разломе появляются две новые поверхности в и с, у которых есть свободные связи или электрические заряды, способные удерживать новые молекулы воды.

Вследствие этого увеличивается  удельная поверхность, плотность электрического заряда, способность удержания воды, сила сцепления между свободной  водой и заряженной частицей, связь  между частицами, пластичность и  условия потока глины при прохождении  через мундштук.

Другой фактор, который  надо иметь в виду при пластическом формовании - это температура смеси. Если пластичность или сцепление  глины объясняется связью свободной  и притянутой к глиняным частицам воды, то чем ниже вязкость свободной  воды, тем меньше будет поверхностное  натяжения и капиллярное притяжение.

Поскольку вязкость падает с  повышением температуры, что отмечалось в разделе о подготовке сырья  на заводе по производству керамического  кирпича, то можно сделать заключение, что при нагревании глиняной массы, например, при смешивании под паром, мы также снизим капиллярное притяжение, пластичность и сцепление глины. Она достигает максимального  сцепления при меньшем количестве воды.

Максимальная консистенция никогда не будет так высока, глина  будет проходить более легко, обеспечивая более высокий к.п.д. экструдера. Тем не менее, у только что экструдированного изделия сцепление слабо, оно будет хуже противостоять напряжению сушки.

Таким образом, если для пластичных глин применение пара может быть позитивным, то для тощих глин его применение не рекомендуется, поскольку потеря пластичности и сцепления может  способствовать образованию трещин в изделиях сразу же после выхода из мундштука, особенно после продолжительного воздействия окружающей среды, перед  входом в сушильную печь. При этом скорость начала сушки контролировать невозможно.

Нечто аналогичное происходит, с антифлокулирующими (разрушающими хлопья) веществами, например, с лигносульфонатами, применяющимися на многих заводах Франции, Англии и США, когда достигается  снижение процента влажности при  формовании, повышении к.п.д. экструдера и меньшее энерго-потребление  в сушке, но снижается пластичность и сцепление глины и ее сопротивление  напряжениям сушки.

Технология производства керамического кирпича рекомендует  установить периодический контроль на протяжении всей рабочей смены  за консистенцией изделия на выходе из формования с помощью карманного пенетрометра.

Это прибор очень прост  и не требует специального персонала  для работы с ним.

4. Факторы, зависящие от формующего оборудования

Для экструзии сырья для  производства керамического кирпича  используются три различные системы: поршень, вальцы и шнек, из которых каждая имеет свои преимущества и недостатки.

Так, например, с помощью поршневого экструдера обеспечивается постоянство скорости и давления по всему выходному сечению, но он не гарантирует непрерывности потока и не даёт возможности работать с вакуумом, что ограничивает применение этого оборудования при работе с более пластичными глинами.

При вальцевой системе поток глины непрерывный и возможно создание вакуума, но не достигается равномерное распределение скоростей и давлений на сечении выхода и не обеспечивается та гомогенизация, которая создаётся при работе со шнеком.

1 -шнековый  вал; 2 - прессовая головка; 3- мундштук; 4- глиняный брус; 5 - крыльчатка; 6 -вакуум-камера; 7 - решетка; 8- глиномялка

Рисунок 2 - Ленточный  вакуумный пресс

Шнековая система в последнее время получила наиболее широкое применение при пластическом формовании на заводах по производству керамического кирпича, поскольку она позволяет обеспечить непрерывность процесса и при этом работа происходит в вакууме и достигается лучшая гомогенизация пасты.

 

 

 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛИТКИ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ФАЯНСОВЫХ ГЛАЗУРОВАННЫХ ПЛИТОК

 

Существует очень много  видов керамической плитки. Керамическую плитку можно классифицировать по различным параметрам. Обычно в основе классификаций лежат физикохимические особенности керамических плиток либо технологические особенности их производства.

По типу глин различают:

• Гончарные (красная глина);
• Фаянсовые (белая глина);
• Фарфоровые (смесь белой глины, каолина, кварца и полевых шпатов).

По способу формования:

1. Прессование; 

Прессованная плитка изготовляется из порошкообразной смеси, уплотняющейся и формующейся прессом под высоким давлением.

2. Экструзия;

Экструдированная керамическая плитка изготовляется из тестообразной  массы и формуется при продавливании  через специальное отверстия  экструдера, имеющие форму будущего профиля. В керамической промышленности метод экструзии для изготовления плитки применяется сегодня гораздо реже, чем прессование. В России нет производителей, использующих экструзию для производства керамической плитки.

3. Литьё. 

По способу обработки  поверхности:

• Глазурованная; 

Для получения поверхностного слоя с заданными декоративными  элементами керамическую плитку проходит этап глазурования. Керамическая глазурь повышает эксплуатационные характеристики(водонепроницаемость, износостойкость) и также эстетические(цвет, блеск, рисунок, фактура).

Применяется  такая плитка для  облицовки  стен, пола, фасадов.

Глазурованная плитка бывает следующих видов:

- двойного обжига(майолика, коттофорте, фаянс

- быстрый двойной обжиг

- одинарный обжиг( беложгущаяся  плитка, пористая беложгущаяся, красножгущаяся, пористая красножгущаяся, керамический  гранит)

- тройной обжиг.

Майолика – красножгущаяся глазурованная плитка двойного обжига с пористой или цветной основой, формуются прессованием.

Коттофорте – глазурованная плитка двойного обжига. Занимает среднее положение между майоликой и гресом красным.

Фаянс – беложгущаяся глазурованная плитка двойного обжига, формованная прессованием.

Быстрый двойной обжиг – при производстве таких плиток черепок и глазурь обжигаются отдельно с общим циклом в 40-50 минут.

• Неглазурованная

Неглазурованная керамическая плитка состоит из одного слоя керамического черепка. Неглазурованная плитка окрашивается оксидами металлов равномерно  по всему телу плитки. Поверхность такой плитки может оставаться необработанной или подвергаться обработке, образуя различные поверхности: полированную, шлифованную, рустованную, структурированную и прочие.

Неглазурованная плитка:

-Грес красный

Неглазурованная красножгущаяся плитка с уплотнённым черепком, получается методом прессования.

Состав – смесь красных  глин с кварцем, шпатом и шамотом.

Область применения – для  мощения террас и уличных пространств, механических мастерских и других производственных зон с интенсивным движением.

-Клинкер

Глазурованные и неглазурованные  плитки одинарного обжига с уплотнённым  черепком, получаемые методом экструзии.

Состав – смесь различных  видов огнеупорных глин, кварца, полевого шпата, шамота.

Свойства: малая пористость, высокая прочность, абразивная стойкость, морозостойкость, химическая стойкость.

Область применения – полная комплектация бассейнов: уголки, цоколи, водосливы, соединительные и прочие элементы.

-Котто(терракота)

Чаще всего неглазурованные  плитки с красной и пористой основой, получаемые методом экструзии. Поверхность  плитки такого рода может быть рустованная, гладкая, полированная.

Также существуют и глазурованные  плитки такого вида. Такие плитки получают прессованием и относят их к плитке одноразового обжига.

Состав – смесь различных  видов природной глины.

-Грес порчеланатоо(керамический  гранит)

Плитки со светлой или  цветной основой, однотонные или  мелкозернистые с уплотнённым, витрифицированным  черепком, получаемые методом прессования..  

В основном неглазурованная  плитка применяется для напольных  покрытий и облицовки фасадов.

По методу обжига:

1. Одинарный;