Для улучшения внешнего вида и некоторых эксплуатационных свойств керамических изделий – атмосферостойкости, водонепроницаемости и др., их декорируют либо при формовании – создают рельефную поверхность, торкретируют сырец, используют ангобирование или двухслойное формование, либо после сушки или обжига – глазуруют, окрашивают специальными красками с последующим повторным обжигом.
Наибольшее распространение получило глазурование, особенно в производстве керамических плиток, санитарно-строительной керамики, изразцов; иногда глазурование используют при изготовлении лицевого кирпича, черепицы. Глазурную суспензию наносят на изделия окунанием с выдержкой в глазури в течение 2-6 с, распылением или поливом на специальных глазуровочных конвейерах и машинах. Распыляют глазурь пневматическими форсунками или центробежными дисковыми распылителями, для полива применяют устройства типа «щель», лотковые, колоколообразные и др.
Ангобирование применяют в целях экономии красителей в производстве лицевого кирпича путем напыления тонкого слоя цветной глиняной суспензии на ложковую и тычковую сторону глиняного бруса, выходящего из пресса. Двухслойное формование основано на объединении в специальной формующей головке двух формовочных масс, поступающих из перпендикулярно установленных друг к другу ленточных прессов с целью образования двухслойного бруса.
Торкретирование при изготовлении лицевого кирпича осуществляется с использованием окрашенного песка, каменной крошки и проч. материалов, наносимых с помощью пескоструйных аппаратов на свежесформованный глиняный брус и последующим вдавливанием минеральной крошки обрезиненным валиком.
Рельефную фактуру получают накатом, вдавливанием при формовании и допрессовке сырца при производстве плиток и лицевого кирпича. Поверхностное окрашивание методом шелкотрафаретной печати (сериографии) широко используют в производстве плиток. Рисунок наносят после утель-ного обжига с помощью печатных станков, входящих в состав специальных конвейерных линий, и закрепляют последующим повторным обжигом. Возможно нанесение сухой глазури при прессовании, что позволяет исключить глазуровочный конвейер, сократить сроки сушки и использовать однократный обжиг.
Камерные обжиговые печи бывают производительностью до 7 млн. шт. усл. кирпича в год. Печи имеют небольшие габариты, незначительный расход газа 300-400 кг. усл. топлива на 1000 шт. усл. кирпича.
Напольные печи со съемным сводом представляют собой непрерывный замкнутый обжиговый канал с подвижной зоной обжига, сочетая преимущества кольцевой и туннельной печей. Тоесть, с одной стороны они полностью механизированы, с другой – не требуют парка обжиговых вагонеток. Кирпич загружается в эти печи и выгружается через своды пакетами по 300-600 шт. После загрузки свод перекрывается плитами из огнеупорного материала, и обжиг производится как в обычной кольцевой печи.
К достоинствам этой конструкции можно отнести рассредоточенный отбор дымовых газов и нижнее расположение горелок. Что позволяет производить кирпич более высокого качества, чем в туннельной печи. Поскольку нет обжиговых вагонеток и систем рециркуляции, а при одинаковой производительности кольцевая печь в три раза короче туннельной, капитальные затраты на строительство такой печи в 2,5-3 раза ниже. Расход газа 100-120 кг усл. топлива на 1000 шт. усл. кирпича. При небольшой производительности и пластическом способе формования (5-8 млн. шт. усл. кирпича в год) напольные печи могут быть совмещены с сушилами. Топливом в таких печах могут служит газ, уголь, мазут, дизельное топливо; они также могут быть и электрическими.
При реконструкции действующих предприятий с кольцевыми печами у последних арочный свод заменяют плоским съемным из высокотемпературных легковесных материалов на металлической раме. Подъем и установка панелей съемных сводов, загрузка и выгрузка пакетов изделий производят передвижные краны, установленные над печью. Это позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия труда, сократить численность обслуживающего персонала на 15-20%, увеличить производительность печи на 20-40% и снизить расход топлива на обжиг кирпича на 10-20%.
Получают распространение пока еще экспериментальные печи обжиговые печи, как-то колпаковые и других конструкций. Колпаковые циркуляционные печи рабочим объемом от 3,5 до 50 м3 позволяют сократить площади обжигового отделения по сравнению с туннельными печами в 3-4 раза и, следовательно, затраты на строительство, оптимизировать процесс обжига за счет равномерного нагрева и охлаждения довольно плотной садки изделий – кирпича, черепицы и т.п. изделий. Удельная производительность 1м2 пода печи – до 500 тыс. шт. усл. кирпича в год, удельный расход топлива -150-200 кг усл. топлива/1000 шт. кирпича, к.п.д. – до 50%. Время обжига изделий в печи – 8-12 ч. По сравнению с туннельными и камерными печами удельная поизводительность 1 м2 пода колпаковой печи выше в 6-8 раз. На рис. 3.26 представлена колпаковая циркуляционная печь ТЕСКА производительностью 2 млн. шт. усл. кирпича в год.
Изделия тонкой керамики обжигают в щелевых печах однорядного обжига с роликовыми и сетчатыми конвейерами.
Читать далее... Сравнительная характеристика обжиговых печей
Для обжига изделий грубой керамики применяют туннельные печи (чаще всего), камерные, печи со съемным сводом, колпаковые и др. К достоинствам туннельных печей относится возможность автоматизации процесса садки кирпича-сырца на обжиговую вагонетку. Туннельные печи характеризуются высоким энергопотреблением, но при низкой стоимости энергии этот тип печей считается наилучшим. Кроме этого, на сооружение туннельных печей требуются существенные капитальные затраты, которые в значительной степени складываются из стоимости парка обжиговых вагонеток и системы рециркуляции газов. Эти элементы составляют в стоимости печи около 50% и, находясь в области высоких температур, постоянно выгорают, поэтому требуют полной или частичной замены каждые 2-4 года, не говоря о текущих ремонтах. Расход газа на обжиг кирпича в туннельных печах -130-160 кг на 1000 шт. усл. кирпича. Длина обжигательного канала туннельных печей 48-408 м, ширина 1,7-4,7 м, рабочая высота 1,3-1,9 м. Но есть печи и больших размеров. Туннельные печи бывают одно- и многоканальными с прямолинейным обжигательным каналом. Нагрев изделий осуществляется прямым огнем или через муфель. Последнее дороже, но изделия получаются качественнее. Применение глинистого сырья малочувствительного к сушке позволяет совместить сушку и обжиг в одном агрегате. Садка свеже-сформованного сырца производится в этом случае сразу на печные вагонетки. Совмещение сушки и обжига в одном агрегате снижает трудозатраты на 35% и расход топлива на 20-25%.
Теплопроект разработал сборные конструкции туннельных печей для обжига кирпича, принципиальной особенностью которых является применение в качестве футеровочных материалов волокнистых огнеупоров. Это позволяет снизить расход топлива на 5-7%, снижает материалоемкость и расход огнеупоров в 12-15 раз, дает возможность быстрого вода печей в эксплуатацию и проч.
Колыбелью керамического гранита считается Италия. Появился он, благодаря разработкам некоторых компаний пионеров данной области. За непродолжительное время конкурентной борьбы он оказался далеко впереди, среди подобных материалов благодаря своему качеству и уникальнейшим свойствам. На нашем рынке существуют различные названия керамического гранита:
• Плитка не глазурованная
• Парчеланати
• Плитка керамогранитная
• Полированный керамогранит
• Парчеланат
Керамогранит вызывает только заслуженное восхищение всех, кто его видел. Для его производства используются минералы самого высшего качества с большой долей добавки полевого шпата – это дает очень высокую температуру при обжиге плитки.
Керамический гранит полированный – полностью повторяет внешний вид своих благородных родичей, мрамора и гранита, а по техническим характеристикам даже превосходит их, стоимость его намного ниже, в сравнении с натуральным камнем.
Фасады из керамогранита поражают воображение своей блистательностью и роскошностью, а полы напоминают о самых роскошных дворцах мира.
Самыми оптимальными, как с экономической, так и с эстетической стороны являются плиты керамического гранита большого размера 600 на 600мм. Конечно же, производители выпускают плитки разных размеров – 500 на 500мм, 400 на 400мм. и др. Также производится, не полированный керамогранит с функцией анти – скольжения, различных размеров, который в народе называют «Соль-перец» или «Песо껬
Долговечностью и прочностью керамического гранита восхищаются не только дизайнеры, которые по достоинству оценили красоту и технические характеристики, этого материала, но и потребителей у которых он уже поселился.
Срок эксплуатации поверхности, которая облицованная керамогранитом, во многом зависит от качества укладывания плитки.
Грамотная укладка подразумевает:
• Подготовку поверхности, ее выравнивание и укрепление.
• Выбор смеси для укладки.
• Сама укладка керамического гранита.
• Затирание швов.
• Очищение поверхности
Помимо вышесказанного плитки керамогранита, имеют высокую ударную прочность, стойкие к температурным перепадам, обладают постоянством сохранения цвета.
В структуре керамического гранита практически нету пор а следовательно практически не поглощает воды, поэтому нужно выбирать клеящий состав с высшей адгезией, проще говоря, с высшей степенью сцепления, с укладываемой поверхностью, чем для обычной керамической плитки. Исходя из этого, для облицовки керамическим гранитом, нужно использовать клей с большей долей добавок из полимера, с не меньшей адгезией, чем – 28кг на см2.
При укладке керамического гранита, нужно внимательно следить, чтобы не происходило возникновения пустот в клее между укладываемой поверхностью и плиткой керамогранита в помещениях, где повышенные нагрузки на пол – в складах и больших супермаркетах. Так как под концентрацией тяжести, возможно растрескивание плитки. Эту проблему поможет решить простой метод, так называемого двойного намазывания, при котором клей наносится как на укладываемую поверхность, так и на плитку. Этот метод идеально подходит для укладки плиток большого размера.
Клеящие составы, которые не боятся мороза, имеют в своем составе добавки-пластификаторы, а также специализированные затирки обеспечивающие герметичность облицовки, идеально подходят для укладки керамического гранита на внешние поверхности.
Есть еще одно правило покупки керамического гранита, которым не стоит пренебрегать, количество покупаемой плитки должно быть больше расчетного на 7 – 10 процентов. Это нужно для того, что практически не избежать отходов боя, резки и различных других обстоятельств. Укладка керамического гранита должна, производится на подготовленную поверхность предполагаемого пола – ровную, прочную без песка и пыли или других частиц, которые снижают адгезию. Цементная выравнивающая стяжка, перед укладкой плитки должна сохнуть не меньше 28 суток.
Правильно подобранный и качественно уложенный керамогранит будет радовать ваши глаза, и служить вам долгие годы, и выглядеть всегда современно.
Предприятия грубой строительной керамики – кирпичные, черепичные – работающие на широко распространенных легкоплавких глинах, обычно размещены в непосредственной близости от месторождений таких глин. И тогда глиняный карьер является составной частью керамического завода. Предприятия тонкой керамики – изразцов, напольных, фасадных и облицовочных плиток использующие тугоплавкие и огнеупорные глины, а также каолины, работают в большинстве своем на привозном сырье, поставляемом специализированными предприятиями.
Добыча глины – важный этап в производстве керамических изделий, заключающийся в выемке глины из массива и погрузке ее на транспортное средство. Глинистое сырье, чаще всего, залегает на небольшой глубине, потому разработка карьеров ведется открытым способом. Добыча глины в карьерах кирпичных заводов осуществляется в основном многоковшовыми экскаваторами или скреперами, а на крупных карьерах – одноковшовыми экскаваторами. При однородном залегании глины выбор добычного оборудования определяется лишь экономическим фактором. При неравномерном -выгоднее применять многоковшовые экскаваторы, которые не только добывают глину, но и в первом приближении перемешивают и усредняют состав глин, так как срезают тонкий слой глины по всей высоте фронта добычи.
В зависимости от района размещения месторождения добыча глины ведется круглый год в южных районах страны и только в летний период – в северных. При необходимости вести добычу глины в зимнее время в северных районах, а известно, что замерзшую глину не добывают, карьеры во избежание замерзания глины утепляют передвижными тепляками, утепленными перекрытиями или слоем опилок.
Транспортирование глины из карьера осуществляют автомашинами, скреперами, тракторами, фронтальными погрузчиками либо вагонетками. Выбор вида транспортного средства зависит от объема потребляемого сырья, расстояния от места его добычи до места потребления и рельефа местности.
На близкие расстояния при отсутствии специальных дорог глину обычно возят тракторами с прицепами либо скреперами. Применение опрокидных вагонеток на рельсовом ходу или железнодорожного транспорта требует значительных капитальных затрат, однако в некоторых случаях бывает оправдано. Автотранспорт относительно недорог, обладает большой маневренностью, быстрой разгрузкой, способностью перемещаться по пересеченной местности и может использоваться на значительном удалении предприятия от карьера. При транспортировании на большие расстояния целесообразно перевозить глину большегрузными автомашинами.
Читать далее... Добыча, транспортирование и складирование глинистого сырья
Технологический процесс производства керамических изделий включает следующие общие моменты: добычу, транспортировку и хранение глинистого сырья и добавок, первичную обработку глинистого сырья; приготовление формовочной массы; формование; сушку и обжиг сырца (полуфабриката); декорирование; приемку, упаковку, складирование и отправку продукции потребителю.
Большое разнообразие видов строительной керамики предопределяет широкий диапазон их свойств и показателей этих свойств. Основными моментами керамической технологии, определяющими свойства получаемых изделий, являются, в первую очередь, сырьевые материалы и процесс формования. В зависимости от способа формования, применяемого оборудования и параметров процесса можно получать изделия с широким диапазоном показателей свойств о плотных до высокопористых по структуре, от простых до сложных по форме и т.д. Способ формования определяет требуемое качество формовочной массы, обеспечиваемое выбранным способом ее подготовки. Таким образом, способ формивания является определяющим фактором при выборе способа подготовки формовочной массы. Другим моментом, влияющим на выбор способа подготовки массы, является характеристика исходного сырья, особенно глинистой составляющей. Химико-минералогический состав глины, пластичность. Влажность. Наличие включений также играют важную роль в назначении способа подготовки формовочной массы. Таким образом, при проектировании технологии строительной керамики необходимо в первую очередь учитывать вид предназначенной к выпуску продукции, характеристику используемого сырья и предполагаемый способ формования.
Химический состав глин колеблется в широких пределах, и входящие в состав глин оксиды по разному влияют на процесс получения конечные свойства керамики.
В глинах наиболее характерных видов содержится (в % по массе): кремнезема – 46-85, глинозема – 10-35, оксида железа – 0,2-10, диоксида титана – 0,2-1,5, оксидов щелочных металлов – 0,1-6, сернистого ангидрида – 0-0,5, потери при прокаливании (п.п.п.) – 8-14.
Примеси в глинах находятся в виде тонкодисперсных частиц либо включений и оказывает существенное влияние как на формовочные свойства глин, так и на свойства готовых изделий.
Кварцевый песок, количество которого может достигать в глинах по массе 60%, ухудшает пластичность, связующую способность глин и повышает трещинообразование на стадии охлаждения в процессе обжига, что, в свою очередь, приводит к снижению прочности и морозостойкости готовых изделий.
Оксид алюминия (глинозем – А1203) при повышенном его количество в глине приводит к увеличению температуры обжига и интервала спекания. А изделия с низким содержанием глинозма обладают невысокой прочностью.
Наличие железистых примесей (оксидов и гидроксидов железа, лимонит, пирит, сидерит) придает обжигаемым изделиям в зависимости от их количества цвет от светлокремового до красно-бурого. Глины с повышенным содержанием красящих оксидов железа могут слуюить природными пигментами: до 25% гидроксида железа – желтая охра, до 40% оксида железа -красная охра, до 60% оксида железа – яркокрасный сурик и др. В определенных количествах железистые соединения повышают количество керамических изделий, а также указывают на способность глин к вспучиванию.
Включения пирита и гипса являются причиной появления на поверхности готовых изделий зеленоватых выцветов и выплавов.
Наличие сульфатов вызывает после обжига появление на поверхности изделий высолов.
Карбонатные примеси (кальцит, доломит) понижают огнеупорность глин, сокращают интервал спекания, повышают пористость и понижают прочность готовых изделий. Тонкодисперсные примеси карбонатных пород практически не оказывает влияние на качество стеновой керамики, но очень вредны для производства изделий с плотным черепком – напольных плиток, канализационных труб, дорожного кирпича. Крупные же включения (более 1 мм) переходят при обжиге сырца в известь, которая гидратируется, поглощая водяные пары из воздуха или при увлажнении изделий в службе, резким увеличением объема, приводящим к появлению локальных вздутий («дутиков») либо полному разрушению изделий.
Оксид кальция в виде СаС03 также понижает температуру плавления, изменяет окраску обжигаемых изделий, придавая им желтый или розовый цвет, повышает пористость, снижает прочность и морозостойкость изделий.
Оксиды щелочных металлов являются сильными плавнями. Они понижают температуру обжига, повышают плотность и пористость изделий, ослабляют красящие свойства оксида железа.
Органические примеси (п.п.п.) в виде остатков растений и гумусовых кислот окрашивают изделия в темные тона, повышают пластичность за счет большого количества связанной воды и, следовательно воздушную осадку. С увеличением их содержания возрастает пористость, тем самым снижая механическую прочность изделий. Они полезны при получении стеновой керамики, но нежелательны в производстве напольных плиток, особенно бе-ложгущихся.
Компонентами, входящими в состав керамических масс, являются глинистые материалы и различного рода добавки. Изменяя относительное содержание этих компонентов в сырьевой смеси, применяя разные способы воздействия оборудования на компоненты смеси и полуфабрикат, используя различные направленно регулируемые в процессе производства можно получать изделия, отличающиеся назначением, свойствами, структурой, выразительным внешним видом.
Основным компонентом сырьевой смеси для изготовления керамических изделий являются глинистые материалы – продукты естественного выветривания полевошпатных горных пород.
Пригодность глинистого сырья для производства того или иного вида изделий определяется его свойствами, зависящими от химико-минералогического и гранулометрического составов.
Керамические – гончарные – глины состоят в основном из каолинита и гидрослюд с примесями кварца, полевого шпата, оксидов железа, карбонатов и др. Они находят широкое применение в производстве лицевого кирпича, фасадных и напольных плиток, дорожных кирпича и плитки.
Кирпичные – вторичные осадочные образования, непостоянные по минеральному и гранулометрическому составу, включающие каолинит, гидрослюды, монтмориллонит со значительными примесями кварца, карбонатов, оксидов железа и др., используются для изготовления глиняного кирпича, черепицы, облицовочных плиток, керамзита и аглопорита. Это низкоспека-ющиеся глины и суглинки, легкоплавкие с огнеупорностью ниже 1350°С с пластичностью не менее 7-15. Могут использоваться также бентонитовые глины, аргиллиты, диатомиты, опоки, трепелы, глинистые сланцы и т.п.
В зависимости от назначения изделия должны обладать определенным набором основных необходимых свойств. Например, для кирпича основными свойствами являются разные виды механической прочности, водопогло-щение, морозостойкость, для черепицы – морозостойкость, дренажных труб – пористость. Для кирпича и черепицы определяющими видами механической прочности являются прочность при сжатии, изгибе и растяжении, для напольных и дорожных плиток – прочность при ударе и истирании, для канализационных труб – прочность при разрыве.
Прочность при сжатии керамических изделий колеблется в широких пределах; для стеновой керамики она составляет 7,5 – 30 МПа, дорожного кирпича – 40-100 МПа, напольных плиток – 180-250 МПа. Предел прочности керамических изделий при растяжении в 10-12 раз меньше предела прочности при сжатии.
Морозостойкость керамических материалов зависит от предела прочности при растяжении, модуля упругости, характера пористости. По морозостойкости керамические изделия бывают марок 15, 25, 35, 50, 75 и 100. Морозостойкость является показателем качества, определяющим длительность служб изделия в естественных условиях.
Керамические изделия могут быть плотными – плохо пропускающими воду и издающими звонкий звук при ударе, и пористыми, под давлением пропускающими воду и издающими при ударе глухой звук.
Условно плотными считаются изделия с водопоглощением по массе до 5% и пористыми – с водопоглощением по массе более 5%. К пористым керамическим изделиям относят напольную плитку, дорожные плитку и кирпич, канализационные трубы. К пористым – стеновые, кровельные, облицовочные изделия. Общая пористость кирпича достигает порядка 30%, а открытая составляет 10-20%.
Плотность керамического кирпича составляет 1500-1900 кг/м3, пустотелых керамических крупноформатных камней – 800 кг/м3.
Показатели водопоглощения (в % по массе): кирпича – не менее 6-8, не-глазурованных напольных плиток – до 4, черепицы – не долее 10%, фасадных плиток – 6-12%.
К керамическим изделиям, применяемым в строительстве, относятся: стеновые – глиняный кирпич и керамические камни и панели из них; кровельные – черепица; облицовочные – лицевой кирпич, изразцы, облицовочная плитка для внутренних работ, фасадная и напольная плитки, архитектурно-художественные детали; изделия для перекрытий – пустотелые камни, блоки и панели из пустотелых камней; дорожные – клинкерный кирпич и плитка; изделия для подземных коммуникаций – канализационные и дренажные трубы; санитарно-строительные – умывальники, унитазы, биде, ванны; теплоизоляционные – ячеистая керамика, перлитокерамика, диато-митовые, шамотные легковесы. Керамическими являются и некоторые виды искусственных пористых заполнителей – керамзит и аглопорит.
Разнообразие применения керамических изделий требует обеспечения самого широкого диапазона показателей их свойств. Это достигается применением многочисленных способов изготовления, разнообразных типов оборудования, различных технологических приемов.