Современные способы производства изделий строительной керамики

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.

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.

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. Глиняная 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.

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.

Кирпич до сушки необходимо выдерживать в течение 12−48 ч для усреднения влажности во всем его объеме.

Способ полусухого прессования. Керамические изделия формуют способом полусухого прессования из шихты влажностью 8−12%, 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 50−100 выше, чем при пластическом формовании.

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.

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 туннельных 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 (950−10 000С) необходима для спекания керамической массы.