Способы производства изделий строительной керамики

1. ЛЕКЦИЯ 18

Современные способы производства
изделий строительной керамики

2. План лекции:

Характеристика способов производства.
Производство изделии пластическим
способом, жестким прессованием, способом
полусухого прессования.
Комбинированный и шликерный способы
производства изделий.
Варианты технологических схем
производства.

3.

Технологический процесс изготовления изделий стеновой керамики включает
следующие основные операции: карьерные работы, механическую обработку
глиняной массы, формование изделий, их сушку и обжиг.
Отдельной операцией является подготовка корректирующих добавок.
Карьерные работы включают добычу, транспортировку и хранение
промежуточного запаса глины. Вылеживание замоченной глины, ее
вымораживание в течении годичного срока на открытом воздухе разрушает
природную структуру глины, она диспергируется на элементарные частицы, что
повышает пластичность и формовочные свойства керамической массы.
Механическая обработка глины осуществляется с помощью
глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделить или измельчить
каменистые включения, гомогенизировать керамическую массу и получить
необходимые формовочные свойства. Каменистые включения выделяют из
глины, пропуская ее через винтовые камневыделительные вальцы или
применяя другие специализированные машины. Можно добиться полного
выделения камней из глины гидравлическим обогащением: глину распускают в
глиноболтушках, а затем шликер пропускают через сито, на котором
отделяются камни размером более 0,5 мм; шликер обезвоживают в мощных
распылительных сушилках.
Глину измельчают после выделения каменистых включений. Если их нет в
глине, то после доставки на завод ее сразу подвергают грубому дроблению,
потом тонкому измельчению. После тонкого измельчения глину надо промять,
чтобы получить глиняную массу с необходимой формовочной влажностью.
В настоящее время приняты следующие способы изготовления керамических
изделий: пластический; жесткое формование; полусухое прессование;
комбинированный способ, шликерное литье.

4.

При пластическом методе формования влажность шихты в
зависимости от свойств глиняного сырья находится в пределах от
18 до 22%.
При жестком методе формования формовочная влажность на 3-4%
ниже, чем при пластическом.
Полусухой способ производства изделий предусматривает
формование из сыпучих масс с влажностью 8-12%.
При первых двух методах формование производится способом
экструзии, в третьем случае – уплотнением пресс-порошка в
коленорычажных или гидравлических прессах.
Выбор способа производства керамических изделий определяется
карьерной влажностью и плотностью сырья, чувствительностью
его к сушке, а также зависит от предполагаемого ассортимента
продукции.
Немаловажное значение при выборе способа производства имеет
возможность приобретения заводом того или иного комплекта
оборудования.
Добыча, переработка и хранение глинистого сырья, а также
методы контроля и испытания глинистого сырья являются
одинаковыми для всех способов.

5.

Способ пластичного формования. Пластический способ производства
кирпича нашел наибольшее распространение. Для этой технологии
пригодно разнообразное сырье.
Низкая энергоемкость переработки глины в пластическом состоянии, малая
запыленность производственных помещений, возможность получения
широкого ассортимента продукции (стеновые изделия с пустотностью до
71%) дают предпочтение этому способу.
Однако производство изделий из масс с высокой формовочной влажностью
– процесс многопередельный, требующий корректировки природных
свойств глинистого сырья.
Изделия стеновой керамики формуют из пластичных глиняных масс на
ленточных шнековых прессах, которые могут быть вакуумными и
безвакуумными. В корпусе этого пресса вращается шнек – вал с винтовыми
лопастями. Г
линяная масса поступая через воронку и питающий валик, перемещается с
помощью шнека к сужающейся переходной головке и мундштуку.
В этом месте глиняная масса уплотняется, выравниваются давления и
скорости по сечению глиняного бруса.
Мундштук глиняного пресса для производства кирпича имеет
прямоугольное сечение.
Для формования пустотелых кирпича и керамических камней, в мундштуке
пресса устанавливают пустотообразующий сердечник.
Применяются также фасонные вставки с узкими щелями – для формования
черепицы, кольцевые для керамических труб.

6.

Из мундштука пресса выходит глиняный брус, который разрезают
автоматически резательным аппаратом, получая изделия заданного
размера.
Плотный вакуумированный сырец устанавливают рядами на печную
вагонетку и он поступает в туннельную сушилку в штабеле (без полок).
Вакуумирование глины позволяет извлечь из нее воздух, снизить влажность
формовочную на 3-4 %, увеличить связующую способность глины,
увеличить прочность сырца в 2-3 раза, прочность обожженного изделия
увеличивается до 2 раз,
его водопоглощение снижается на 10-15 %. Отборку сырца от пресса и
укладку его на транспортные средства выполняют автоматы.
Для повышения трещиностойкости изделий стеновой керамики при сушке
применяют следующие мероприятия: паровое увлажнение глины, введение
в шихту крупнозернистых минеральных и органических добавок,
вакуумирование глиняной шихты, добавка пластификаторов, увлажнение
теплоносителя водяным паром.
В зависимости от физико-минералогических характеристик сырья схема
производства может видоизменяться. При повышенной карьерной
влажности до 24-25% в начале технологической линии необходимо
предусматривать подсушку глины в сушильном барабане или в конвейерной
сушилке.
Наличие карбонатных включений обуславливает введение в технологию
дополнительных вальцев тонкого помола или сухую подготовку массы в
шахтных мельницах или других аналогичных агрегатах.

7.

При производстве кирпича из суглинков или малопластичных глин
желательно осуществлять вылеживание их в буртах или конусах в
течение 3-12 месяцев.
Вода, содержащаяся в глине, при замерзании разрушает
природную структуру, диспергирует агрегаты глинистых частиц.
В процессе вылеживания увеличивается удельная поверхность,
более полно завершаются процессы набухания, возрастает
количество связанной воды и пластическая прочность глиняной
массы, улучшаются ее формовочные и сушильные свойства,
облегчается последующая переработка массы.
Способ жесткого прессования. Особенностью технологической
схемы является сухая переработка глинистого сырья и формовка
изделий по пластическому методу.
Этот способ рекомендуется при наличии глинистого сырья с
карьерной влажностью менее 16-17%.
Данный способ исключает из технологической схемы операция
укладки сырца на сушильную вагонетку и перекладку его на
печную.
Характерной особенностью технологической схемы является
увлажнение порошка глинистой массы непосредственно в
мешалке пресса, такой метод позволяет формовать изделия при
влажности глиномассы на 3-4% ниже нормальной с давлением в
головке пресса около 10 МПА.

8.

За время пребывания глиномассы в мешалке и
прессе набухание зерен глины произойти не
успевает и в момент выхода бруса из
мундштука эти зерна окружены полужидкой
глинистой массой, позволяющей при
сравнительно низких давлениях формовать
пустотелые изделия с пустотностью такой же,
как из масс с нормальной формовочной
влажностью.
В дальнейшем происходит набухание зерен,
сырец твердеет, и к моменту укладки на
печные вагонетки прочность его достаточна для
штабельной укладки.
Кирпич до сушки необходимо выдерживать в
течение 12-48 ч для усреднения влажности во
всем его объеме.

9.

Способ полусухого прессования. Керамические изделия формуют способом
полусухого прессования из шихты влажностью 8 – 10 %, уплотняемой прессованием
под значительным давлением (15 – 40 МПа).
Полусухой способ применяется, когда глина имеет плотную структуру, плохо
увлажняется и обрабатывается, содержит многочисленные посторонние включения,
низкую карьерную влажность.
Полусухой способ изготовления керамических изделии позволяет до 30% сократить
расход топлива, использовать малопластичные тощие глины с большим количеством
отходов производства.
При полусухом прессовании температура обжига кирпича должна быть на 50-1000С
выше, чем при пластическом формовании.
Изделия, спрессованные из керамических порошков обладают в сырце большей
прочностью, имеют точные размеры и конфигурацию, дают минимальную усадку при
сушке и пониженную при обжиге.
Керамический кирпич полусухого прессования в сравнении с керамическим
кирпичом пластического формования отличается лучшим качеством поверхности,
меньшей водо- и морозостойкостью
К недостаткам керамических изделий полусухого прессования по сравнению с
изделиями, сформованными из пластичных масс относятся повышенное
водопоглощение после обжига и несколько пониженная морозостойкость.
Технологический процесс производства методом полусухого прессования включает
следующие операции: добычу, доставку, переработку и хранение глинистого сырья и
добавок; приготовление пресс-порошка; хранение пресс порошка; полусухое
прессование пресс-порошка под давлением 15-20 МПА; сушку и обжиг кирпичасырца; приемку, упкаовку, складирование и отправку потребителю готового
кирпича.

10.

Способ литья. Плитки (толщиной 2 мм) изготовляют способом литья на
автоматизированных конвейерных линиях.
По конвейеру движутся пористые керамические поддоны, на которые наливные
аппараты последовательно наносят шликеры разделительного, плиточного и
глазурованного слоев.
Двигаясь по конвейеру, керамическая масса быстро подсыхает на пористом поддоне
и поступает сначала на зачистное, а затем на режущее устройство.
Поддон с отлитой массой проходит конвейер за 22-30 минут, после чего он
автоматически предается в тепловые установки.
Полный цикл производственного процесса (вместе с обжигом) занимает около 2
часов.
Шликер с влажностью 30-33% за 4-16 ч нахождения в гипсовой форме теряет
влажность до 1-20%.
При этом из суспензии образуется пластичная масса, которая способна сохранить
конфигурацию, приданную ей гипсовой формой.
Различают три способа литья – сливной, наливной и комбинированный.
Сливной способ применяют при изготовлении тонкостенных изделий несложной
формы.
Наливной способ используют для отливки изделий сложной формы с толстыми
стенками. Шликер заливают в пространство между двумя частями гипсовой формы.
Примером комбинированного спсоба может быть отливка умывальников, у которых
все телочаши наливное, а полые борта умывальника – сливные.
Из жидких глиняных масс изготовляют некоторые виды облицовочной плитки,
санитарно-технические и другие фаянсовые и фарфоровые изделия.

11.

Комбинированный способ. При этом способе глинопорошок
готовится по технологии полусухого прессования с
последующим его затворением водой до формовочной
влажности и формованием изделий по пластической
технологии.
Такая технология обеспечивает высокую степень
гомогенизации и качества керамических изделий.
Сушка сырца. Перед обжигом изделие надо высушить до
содержания влаги не более 5 % во избежание неравномерной
усадки и растрескивания при обжиге.
Сушку сырца проводят в тоннельных и камерных сушилках.
Обжиг изделий. Обжиг завершает изготовление
керамических изделий.
В процессе обжига формируется их структура, определяющая
технические свойства изделия.
Суммарные затраты на обжиг составляют 35-40 %, а потери от
брака достигают 10% себестоимости товарной продукции.
Обжиг керамических изделий осуществляется в туннельных
печах с автоматическим управлением.
Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых
керамических изделий (950-10000С) необходима для спекания
керамической массы.

12.

Технологическая схема производства керамических кирпичей методом
пластического формования
КазГА СА . 050730.0 25 88.09.
Т ехнологиче ская схема

13.

Технологическая схема производства керамических кирпичей по
способу пластического формования

14.

Технологическая схема производства керамических
стеновых изделий по полусухому методу прессования