Производство керамических материалов

1. Производство керамических материалов

2. Классификация керамических материалов и изделий

• Керамическими называют искусственные
каменные
материалы
и
изделия,
полученные в процессе технологической
обработки
минерального
сырья
и
последующего обжига при высоких
температурах.

3.

• Название "керамика" происходит от
греческого слова "Keramos" - глина.
• Материал,
из
которого
состоят
керамические изделия после обжига, в
технологии
керамики
называют
керамическим черепком.
• В зависимости от структуры черепка к.и.
делят на 2 группы:
-плотные (водопоглощение 2-4%)
-пористые (водопоглощение 8-20%)

4. Материалы для изготовления керамических изделий

• Сырьевая масса для изготовления керамических
материалов состоит из пластичных материалов
(глин) и непластичных (отощающих и выгорающих
добавок, плавней и др.).
• Глины обеспечивают получение удобоформуемой
связной массы, а после обжига — прочного и
водостойкого черепка.
• Непластичные добавки улучшают технологические
свойства сырьевой массы (облегчают сушку,
уменьшают усадку и снижают температуру обжига)
и придают материалу желаемые свойства (высокую
пористость, пониженную теплопроводность и т. п.).

5. Глины

• Глины — основной сырьевой компонент керамики
— осадочные горные породы. Они состоят в
основном из глинистых минералов — водных
алюмосиликатов различного состава (каолинит
Аl2О3 • 2SiO2 • 2Н2О, монтмориллонит Аl2О3 • 4SiO2
- 2Н2О и др.). Размер частиц глинистых минералов
не превышает 0,005мм; преобладающая форма
частиц - пластинчатая. Именно глинистые минералы
придают глине ее характерные свойства:
пластичность при увлажнении, прочность при
высыхании и способность к спеканию при обжиге.

6.

7. Свойства глин

1.Пластичность - способность глиняного теста
деформироваться под действием внешних
механических нагрузок без нарушения
сплошности и сохранять полученную форму
после прекращения воздействий.

8.

• Пластичность оценивается количеством воды,
необходимой для получения из глины удобоформуемой
массы. Высокопластичные глины имеют высокую
водопотребность и, как следствие, большую усадку при
сушке:
• Тип глины
Водопотребность, % Усадка при сушке, %
Высокопластичная
более 28
10…15
Средней пластичности
Малопластичная
20-28
7…10
менее 20
5.. .7

9. Свойства глин

2. Скорость сушки увлажненной глины определяется не
скоростью испарения влаги с поверхности отформованного
изделия, а скоростью миграции воды внутри глиняной массы
от центра к поверхности. Глина, будучи материалом
«водонепроницаемым», тормозит продвижение влаги через
свою толщу, чем замедляет сушку.
Чем больше в глине частиц глинистых минералов, тем
она больше требует воды, больше набухает, но труднее
сохнет и дает большую усадку. Такие глины называют
«жирными». Глины, содержащие много песчаных частиц,
характеризуется небольшой усадкой и набуханием,
достаточно легко сушатся, но пластичность, т. е.
формовочные свойства, у нее пониженная. Такие глины
называют «тощими».

10. Свойства глин

• Таким образом, для получения требуемой
сырьевой массы для керамики нужно
выполнить два противоречивых друг другу
условия:
смесь
должна
хорошо
формоваться и легко сушиться.
• При сущке происходит уменьшение объема
материала,
называемое
воздушной
усадкой. В зависимости от вида глин
воздушная усадка составляет 4...12 %.

11. Свойства глин

3. Спекаемость — способность глины при обжиге переходить в
камневидное состояние, в котором она совершенно не размокает
в воде, объясняется следующим. При нагреве до 900... 1200 °С в
глине последовательно начинают протекать химические и физикохимические процессы, приводящие к полному и необратимому
изменению ее структуры:
• удаление химически связанной воды (500...600 °С);
• разложение обезвоженной глины на оксиды Аl2О3 и SiO2
(800...900 °С);
• образование новых водостойких и тугоплавких минералов
(силлиманита Аl2О3 • SiO2 и муллита ЗАl2О3 • 2SiO2 (1000...1200 °С));
• образование некоторого количества расплава из легкоплавких
материалов глины (900... 1200 °С).

12. Свойства глин

Образование прочного черепка происходит за счет
эффекта
склеивания
твердых
частиц
глины
образовавшимся расплавом. При этом происходит
уменьшение объема материала, называемое огневой
усадкой. В зависимости от вида глин огневая усадка
составляет 2...6 %.
4.Полная усадка — сумма воздушной и огневой
усадки; она обычно находится в пределах 6...18 %.
Полную
усадку
необходимо
учитывать
при
формовании сырцовых заготовок для получения
изделий с заданными размерами.

13. Свойства глин

5.Огнеупорность — свойство материалов, в том числе и глин,
выдерживать действие высоких температур без деформаций.
Различные глины требуют определенных температур обжига и
соответственно изделия из них имеют различную огнеупорность. По
этому признаку глины делят на легкоплавкие, тугоплавкие и
огнеупорные.
• Легкоплавкие глины, содержащие большое количество примесей,
плавятся при температуре ниже 1350 °С. Из таких глин, называемых
кирпичными, изготовляют кирпич, стеновые камни и черепицу.
• Тугоплавкие глины, содержащие незначительное количество
примесей, плавятся при температуре 1350...1580 °С. Применяют их
для изготовления облицовочных керамических изделий, лицевого
кирпича, канализационных труб.
• Огнеупорные глины, почти не содержащие примесей, плавятся при
температуре выше 1580 °С.
Их применяют для производства
огнеупорных материалов.

14. Свойства глин

6.По цвету черепка
глины бывают:
- обычные после обжига
дают краснокоричневый черепок
- беложгущиеся- белый
черепок

15. Добавки

1. Отощающие материалы вводят в состав
керамической
массы
для
снижения
пластичности и уменьшения воздушной и
огневой усадки глин. Они улучшают
сушильные свойства глин. В качестве
отощающих добавок используют песок,
шамот, дегидратированную глину, золы ТЭС,
гранулированные шлаки.

16. Отощающие материалы

• Шамот
—
зернистый
(0,14...2 мм) материал,
получаемый
измельчением
предварительно
обожженной
до
температуры
спекания
глины.
Его
можно
заменить измельченным
браком
керамических
изделий.
Шамот
из
огнеупорных
глин
используют
для
изготовления огнеупоров

17. Отощающие материалы

• Дегидратированную глину получают
нагревом до 650...750 °С. При удалении
кристаллизационной (химически
связанной) воды глина необратимо теряет
свойство пластичности.

18. Отощающие материалы

• Гранулированный доменный шлак и золы
ТЭС - отощители глин, используемые при
производстве кирпича и другой грубой
керамики. Это эффективный путь
утилизации промышленных отходов.

19. Добавки

2.Порообразующие добавки вводят в смесь для
снижения плотности и, соответственно, теплопроводности
керамических изделий. Для этого используют вещества,
которые при обжиге:
• - диссоциируют с выделением газа, например, СО2
(молотый мел, доломит и т. п.);

20. Добавки

• - выгорают (древесные опилки, угольная
мелочь и т. п.) при высоких температурах
они выгорают и образуют поры в
материале. Такие добавки одновременно
являются и отощающими.

21. Добавки

• 3. Пластифицирующие добавки высокопластичные глины, а также
поверхностно-активные вещества —
пластификаторы СДБ, лигносульфанаты и
др.

22. Добавки

4.Плавни добавляют в глины в тех случаях,
когда желательно понизить температуру ее
спекания. В этом качестве используют
полевые шпаты, железную руду, тальк и т. п.

23. Добавки

5. Красители
6. Спец. добавки

24.

• Глазури и ангобы — отделочные слои на
облицовочных керамических изделиях.
• Глазури — стеклообразные лицевые покрытия
различного цвета, прозрачные или глухие. Их
получают нанесением на поверхность готовых
изделий порошка из стекольной шихты и закреплением обжигом до плавления.
• Ангобы — лицевые покрытия, выполненные из
цветных глин, нанесенных на поверхность
сырцовых изделий. В отличие от глазури ангоб не
дает при обжиге расплава, а образует матовое
керамическое покрытие.

25.

Технология получения

26. Технологические схемы для изготовления керамических изделий

• Схема, включает в себя следующие
технологические переделы:
1. добычу сырьевых материалов;
2. подготовку сырьевой массы;
3. формование изделий;
4. сушка;
5. обжиг.

27.

Добыча глины осуществляется на карьерах обычно открытым
способом экскаваторами и транспортируется на предприятие
керамических изделий рельсовым, автомобильным или другим видом
транспорта.
В зависимости от вида изготовляемой продукции, вида и свойств
сырья массу приготовляют пластическим, жестким, полусухим, сухим и
шликерным способами. Способ приготовления массы определяет и
способ формования, и название
в целом способа производства.

28.

• Полусухой и сухой способы производства
строительных
керамических
изделий
распространены
мало.
Керамические
изделия по этому способу формуют из
порошка с влажностью 8-12%- для
полусухого и 2-6% - для сухого способов или
при давлениях 15-40 МПа.

29.

• Жесткий способ формования является
разновидностью
современного
пластического
способа.
Влажность
формуемой массы при этом способе
колеблется от 13% до 18%. Формование
осуществляется на мощных вакуумных
шнековых или гидравлических прессах.
Вакуум-пресс
создает
давление
прессования до 10-20 МПа.

30.

• При пластическом способе подготовки
массы и формования исходные
материалы
при
естественной
влажности
или
предварительно
высушенные смешивают с добавками
воды до получения теста с влажностью
от 18 до 28%.

31. Пластическое формование

32.

• Шликерный (
мокрый, литьевой)
влажностью до
40%.

33. Сушка

естественная
искусственная

34. Обжиг

• Кольцевая печь

35. Обжиг

• Тунельная печь

36. Обжиг

• Щелевая печь

37. Складирование

• Правильное
складирование
• Не правильное
складирование