Строительство

Технологический процесс производства облицовочной керамики можно разделить на четыре основных стадии: подготовка сырьевых материалов, формование, сушка и обжиг.

Подготовка сырьевых материалов

Основная цель подготовки глиняных масс — измельчение сырья, разрушение его структуры, повышение пластических свойств и, по возможности, полная гомогенизация. Это достигается путем рыхления, дезинтеграции, увлажнения, тщательного перемешивания, паровой обработки, вылеживания, вакуумирования и т.п.
Способы подготовки сырья, набор и последовательность установки глиноперерабатывающих машин в технологической линии заготовительного отделения определяются структурными свойствами, сырья, ассортиментом выпускаемой продукции, интенсивностью и эффективностью обработки масс этими машинами, а также экономической целесообразностью.
Существует три способа подготовки сырья: шликерный, пластический и полусухой (табл. 3.32).

Формование керамических изделий

Назначение формования (или прессования) заключается в придании формы, достаточной прочности и максимальной плотности полуфабрикату для проведения последующих технологических процессов — сушки и обжига. При этом на сырце не должно быть трещин и посечек, как внешних, так и внутренних напряжений, которые в процессе последующих технологических операций могут вызвать образование различных дефектов.
На заводах строительной керамики наиболее распространены следующие способы:
— экструзионный (пластический, полужесткий, жесткий);
— компрессионный (полусухого прессования).
Наименьшее распространение имеет литьевой способ (шликер-ный), который используется только при производстве плиток.
Экструзионный — наиболее распространенный способ формования, основанный на свойстве глин при смешении с определенным количеством воды образовывать тестообразную массу, способную под влиянием приложенных внешних сил к пластичному течению.
В производстве изделий строительной керамики экструзионный способ применяют для изготовления кирпича, черепицы и, реже, облицовочных плиток на шнековых ленточных прессах с вакуумирова-нием приготовленной формуемой глиномассы. Процесс формования глиномассы в непрерывный брус происходит при взаимодействии винтового вала пресса и формующего инструмента, к которому относится головка пресса и мундштук, определяющий размеры и форму изделий (кирпич, черепица, плитка). В ленточных шнековых прессах керамическая масса в процессе формования совершает сложное движение, состоящее из вращательного движения вокруг оси винта и поступательного — вдоль его оси, в результате чего брус при выходе из мундштука не имеет однородного строения. При условии недостаточной пластичности и липкости массы, а также малом противодавлении, возникающем в головке и мундштуке пресса, в сформированном изделии могут возникнуть структурные дефекты: S-образная трещина и «свиль», которая проявляется после сушки и обжига в виде спиральных трещин по сечению бруса, выходящего из мундштука пресса.
Экструзионным способом могут быть отформованы изделия из пластической, полужесткой и жесткой глиномасс, при этом влажность формуемой массы и давление прессования должны быть различными.
Полужесткое формование обеспечивает соблюдение заданных геометрических форм в процессе производства изделий, применение способа жесткого формования повышает прочность изделий, упрощает технологию производства и снижает капитальные затраты, так как позволяет получить сырец такой прочности, что его можно укладывать сразу же на обжиговую вагонетку в несколько рядов.
Выбор способа формования определяется реологическими и сушильными свойствами глиномасс.
Производство керамических изделий компрессионным способом предусматривает прессование кирпича-сырца из пресс-порошка в замкнутых пресс-формах, при удельных усилиях в десятки раз превышающих давление пластического формования на ленточных шнековых прессах. В зависимости от вида изделий состав пресс-порошка, способ его подготовки, а также влажность, зерновой состав и давление прессования должны быть различными.
Пресс-порошки для производства керамических изделий получают в основном тремя способами:
• I способ (порошковый) — глинистое сырье и добавки подвергаются сушке, помолу, пресс-порошок гранулируется до заданных размеров гранул с увлажнением или без увлажнения;
• II способ (пластично-порошковый) — глинистое сырье и добавки подвергаются дроблению, увлажнению до пластического состояния, перемешиванию, из пластической массы формуются гранулы размером до 15 мм, которые подсушиваются, измельчаются и гранулируются до заданного зернового состава;
•III способ (шликерный) — глинистое сырье и добавки измельчаются совместно с водой до сметанообразного состояния. Полученную суспензию с влажностью 40-60 % (шликер) сушат в распылительных сушилках до влажности 5-8 %. Основная технологическая связка таких порошков — вода, без которой не проявляется пластифицирующая способность глинистых материалов и прессование практически невозможно.
Положительное влияние на качество прессовки оказывает ступенчатое прессование, при котором штамп давит на порошок со стадиями разгрузки, т.е. после определенного периода давления штамп несколько приподнимается и прессовка освобождается от прессующего давления. Это позволяет более полно удалить воздух из прессовок.Характерный дефект при полусухом прессовании керамических изделий — трещины расслаивания, расположенные перпендикулярно усилию прессования. Основные причины таких трещин — расширение запрессованного воздуха, сегрегация пресс-порошка при засыпке его в пресс-форму (разные части формы заполняются порошком разного зернового состава) и упругие деформации глинистых частиц.
Для предотвращения этого явления рекомендуется применять прессы с многоступенчатым двусторонним прессованием и выдержкой при максимальном давлении, а также пресс-порошки с оптимальным составом и влажностью.
Основные параметры прессования облицовочных изделий представлены в табл. 3.33.
Получение плиток способом литья не нашло широкого распространения, несмотря на сравнительную простоту изготовления и отсутствие дорогого прессового оборудования, в основном из-за сложности облицовки такой плиткой стен и панелей. Малая толщина плиток требует подготовки особенно ровной поверхности, подлежащей облицовке, и высокого мастерства отделочников.
Из шликера можно изготавливать плитки различными способами: •литьем на пористые подставки. Сущность технологии заключается в том, что на пористую керамическую подставку последовательно наливается три слоя шликера различного состава: разделительный, плиточный и глазурный. Затем окрашенную массу разрезают на подставке на плитки заданного размера, сушат и обжигают плитки на этой же пористой подставке; •изготовлением двухслойной керамической ленты толщиной 3-4 мм методом литья на движущуюся ленту двух различных по составу шликеров; •нанесением слоя шликера на адсорбирующую сгорающую подложку в виде непрерывной ленты; • вакуумфильтрацией шликера на полотне, после подсушки керамический лист отделяется от фильтровального полотна и направляется в сушилку и далее в печь на обжиг. Такими способами можно получить плитки для внутренней облицовки, для облицовки фасадов и для изготовления художественных панно.

Сушка керамических изделий

После формования полуфабрикат керамических изделий имеет невысокую механическую прочность из-за наличия в массе влаги, количество которой зависит от способа производства, минерального состава массы и других факторов. Это затрудняет транспортирование изделий, кроме того, в процессе сушки происходит усадка изделий. Значительное уменьшение объема изделий при удалении из них влаги может привести к деформации или треску, а при быстром нагреве к взрывным разрушениям сырца. Поэтому перед обжигом изделия сушат в специальных сушильных устройствах (табл. 3.34).
Процесс сушки особенно сложен для полуфабриката, полученного пластическим формованием или способом литья из водных суспензий и содержащего до 20-25 % влаги. Это объясняется как сравнительно большими объемными изменениями полуфабриката, так и невысокой влагопроводностью пластичных глин.
Для каждого вида изделий безопасный режим сушки зависит от свойств массы (количества отощающих добавок, их зернового состава, чувствительности глины к сушке), способа формования и переработки массы, габаритов изделия и способов сушки. Способ сушки и конструкцию сушильного агрегата для каждого вида изделий выбирают исходя из возможности максимальной механизации и автоматизации загрузки, транспортирования в процессе сушки и выгрузки изделий из сушильного агрегата при минимальных энергетических затратах и гарантированном качестве изделий.
Теплоносителем в сушильных устройствах является воздух, нагреваемый до необходимой температуры в зоне охлаждения обжиговых агрегатов или в специальных нагревательных устройствах (калориферах, подтопках и др.), устанавливаемых в непосредственной близости от сушилок.