Подробное изложение одного из эффективных способов производства кровельных керамических материалов, построение технологической схемы

В курсовой работе для производства керамической черепицы рассмотрим пластический способ производства керамической черепицы.

Качество выпускаемой продукции таким способом гораздо выше, чем способом полусухого прессования. Схема данного производства включает современное стандартное оборудование отечественных и зарубежных фирм, благодаря чему обеспечивается высокое качество формы и поверхности черепицы, поэтому мной и был выбран этот способ производства.

Преимущества пластического способа производства керамической черепицы:

• · расход топлива и электроэнергии намного ниже по сравнению с другими технологическими схемами
• · производительность оборудования достаточно высокая, что позволяет обеспечивать некоторое количество времени для ремонта оборудования
• · при использовании данной технологической схемы существует возможность замены дефицитного сырья отходами
• · существует возможность комплексной автоматизации и механизации
• · высокое качество готовой продукции, минимальный брак

Производство керамической черепицы — практически полностью автоматизированный процесс, что позволяет существенным образом увеличить производительность, а главное, качество продукции.

Пластический способ применяется в случае использования наиболее широко распространенных пластичных, рыхлых глин и суглинков, содержащих свыше 30% частиц менее 0,001 мм, однородных или недостаточно однородных по качеству, имеющих малую и среднюю карьерную влажность, но размокающих в воде.

Глину для производства керамической черепицы добывают в карьерах, расположенных обычно недалеко от завода. Глины обычно залегают на небольшой глубине при мощности вскрыши 0,5 — 1,0 м. Мощность полезной толщины месторождений колеблется от одного до десятков метров. Добычу глин осуществляют открытым способом различными экскаваторами: одноковшовыми и многоковшовыми, роторными и реже скреперами. Методы добычи и оборудование для разработки месторождений выбирают в зависимости от мощности глиняного пласта, характера его залегания и других факторов. Транспортируют глину из карьера на завод рельсовым транспортом в опрокидных вагонетках.

Для бесперебойной работы производства на заводе керамической черепицы должен быть определённый запас сырья. С этой целью на заводах создают склады для промежуточного запаса сырья. Добыча глины зимой, а также предохранение её от смерзания при транспортировании сильно усложняют производство, поэтому стремятся осуществить добычу в тёплое время года и создавать запасы глины на складах завода для работы зимой.

Добытая в карьере и доставленная на завод глина в естественном состоянии обычно непригодна для формования изделий и нужно разрушить природную структуру глины, удалить из неё вредные примеси, измельчить крупные включения, смешать глину с добавками, а также увлажнить её, чтобы получить удобоформуемую массу.

Глина подвергается последовательно грубому дроблению и тонкому измельчению. Первичное дробление глины осуществляют в глинорыхлителе, который представляет собой самоходную тележку, совершающую возвратно-поступательное движение над ящичным подавателем. Рабочим органом глинорыхлителя является вращающийся вал с насаженными на него фрезами. Дробление глины до кусков размером 10 — 15 мм осуществляют в дробилках. Вязкие пластичные глины дробят на гладких дифференциальных вальцах грубого помола.

Измельчённые глину и отощающие добавки дозируют для предварительного перемешивания в двухвальный смеситель. При необходимости сюда подают также воду или пар. Глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают на бегунах, дезинтеграторах и валках (все это в какой-то мере заменяет вылеживание) до получения пластичной удобоформуемой массы без крупных каменистых включений (кусочки СаС03 должны быть удалены или измельчены в порошок). Качество массы и будущих изделий зависит от тщательности проработки сырьевых компонентов.

Формование производится на прессе с вакуумированием и подогревом. Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить её.

формовочные свойства, увеличить прочность обожжённого изделия до 2-х раз. В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывной ленты под давлением. Меняя мундштук, можно получать глиняный брус различных форм и размеров. Брус, непрерывно выходящий из пресса, разрезает автоматическое резательное устройство на отдельные части в соответствии с размерами изготовляемых изделий. Пресс снабжён вакуум-камерой, в которой из глиняной массы частично удаляется воздух.

Изделия должны быть высушены перед обжигом до содержания влаги 5 — 6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания. Применяется искусственная сушка в камерных сушилках периодического действия в течение от нескольких до 72-х часов в зависимости от свойств сырья и влажности сырца. Сушка производится при начальной температуре теплоносителя — отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха — 120 — 150⁰С.

Обжиг — важнейший и завершающий процесс в производстве керамической черепицы. Этот процесс включает в себя три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120⁰С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются. В температурном интервале от 450⁰С до 600⁰С происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. При 800⁰С начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твёрдой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.

В процессе нагрева до 1000⁰С возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита Al₂O₃· SiO₂, а при нагреве до 1200⁰С и муллита 3Al₂O₃· 2SiO₂. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает нерасплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом (огневой усадке). В зависимости от вида глин она составляет от 2% до 8%. После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Интервал температур обжига для керамической черепицы лежит в пределах от 1100⁰С до 1300⁰С.

Обжиг керамической черепицы осуществляется в туннельных печах. Туннельная печь представляет собой сквозной канал длиной до 100 м, в котором по рельсам движутся вагонетки с обжигаемыми изделиями. В туннельной печи совершаются операции загрузки, подогрева, обжига, охлаждения, выгрузки.

Высушенную черепицу загружают на вагонетки. Толкатель подаёт загруженную вагонетку в печь, выталкивая при этом с противоположного конца вагонетку с обожжённой и охлаждённой черепицей. Туннельные печи работают на газе или тонкомолотом угле. В этих печах удобно механизировать процессы загрузки и выгрузки продукции, а также автоматизировать процесс обжига и его регулирование.

Наличие стабильных температурных зон и противоточное движение обжигаемого материала навстречу потоку газов позволяет получить в туннельных печах высокие температуры нагрева (до 1700⁰С), что даёт возможность интенсифицировать процесс спекания. Туннельные печи значительно производительнее и экономичнее кольцевых печей, кроме того, количество брака изделий значительно ниже. Существенным недостатком туннельных печей является быстрый износ вагонеток.

Обожжённые изделия подлежат выбраковке и сортировке. Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешнему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов.

Технологическая схема производства кровельных керамических материалов.