Цех по производству крупноразмерных глазурованных плиток для внутренней облицовки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Технологическая схема производства

 

 

Гамма производимых керамических плиток для покрытия стен очень велика и в первую очередь зависит  от производственного процесса и  технологии их изготовления.

Технологическая схема производства керамической плитки включает следующие  основные фазы:

1) Добыча сырьевых материалов

2) Подготовка глины и  приготовление раствора (сырьевой  смеси)

3) Формовка изделия

4) Сушка

5) Отправка отформованных изделий

6) Обжиг

7) Приготовление глазури и глазуровка (эмалировка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 1

 

      

         

   

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Добыча сырьевых материалов

 

Добыча глины осуществляется на карьерах обычно открытым способом экскаваторами и транспортируется на предпиятие-изготовитель рельсовым, автомобильным или другим видом транспорта. При разработке карьера проводят подготовительные работы: геологическая разведка с установлением характера залегания, полезной толщи и запасов глин; счистка поверхности от растений за год-два до начала разработки, удаление пород, непригодных для производства.

 

2 Подготовка глины и приготовление раствора (сырьевой смеси)

 

Карьерная глина в естественном состоянии обычно непригодна для  получения керамической плитки, поэтому  проводится ее обработка с целью  подготовки массы. Подготовку глин целесообразно  вести сочетанием естественной и  механической обработки. Естественная обработка подразумевает собой  вылеживание предварительно добытой  глины в течении 1-2 лет при периодическом увлажнении атмосферными осадками или искусственном замачивании и периодическом замораживании и оттаивании. Механическая обработка глин производится с целью дальнейшего разрушения их природной структуры, удаления или измельчения крупных включений, удаление вредных примесей, измельчение глин и добавок и перемешивание всех компонентов до получения однородной и удобоформуемой массы.      Компоненты керамической массы предварительно тонко измельчают мокрым помолом в шаровых мельницах, а затем обезвоживают полученный шликер на фильтр-прессах, в сушильных барабанах и распылительных сушилках до требуемой влажности.

Этот способ применяется, когда изделия изготовляются  из многокомпонентной массы, состоящей  из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавочных материалов, когда требуется подготовить массу для изготовления керамических изделий сложной формы способом литья, когда добыча глины производится с помощью гидромониторов и в ряде других случаев.

Подготовка сырья мокрым (шликерным) способом и применяемое при этом оборудование показаны на схеме выше. Глина, отдозированная  ящичным подавателем, поступает на дезинтеграторные вальцы илистругач, на которых она измельчается до кусков размером 30-40 мм. При необходимости она дополнительно измельчается на валковой дробилке.

Сырьевые материалы очищаются  от железистых включений подвесными магнитами типа ММ-3, ЭМИ-442, располагаемыми над конвейерами. Глина и другие добавки поступают в промежуточные бункера и хранятся раздельно, дозируются из них с помощью автоматизированных весов типа ДСТ-70, ДА-10, автоматизированной установки БВ-198 и др.

Такая автоматическая дозировка  обеспечивает постоянный состав массы  и высокое качество получаемых изделий. Компоненты керамической массы раздельно или совместно тонко измельчаются в шаровых мельницах мокрого помола периодического действия.

 

3 Формовка изделий

 

Тщательно перемешанную керамическую массу в виде порошка влажностью 12% подвергают спрессовыванию в механических и гидравлических прессах под достаточно высоким давлением.

Изделия, изготовленные этим способом, отличаются небольшой усадкой  и меньше деформируются в процессе сушки и обжига, поэтому полусухое  прессование получило наиболее широкое  применение в производстве изделий  строительного назначения, например, керамических плиток, огнеупоров, а  также способом прессования изготавливают  плоские керамические изделия бытового назначения: блюда и тарелки самой  разнообразной формы.

 

 

Рисунок 1 Формование изделий

 

4 Процесс сушки     Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанных с тепло- и массо-обменом между материалом и окружающей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее. Одновременно с удалением влаги частицы материала сближаются и происходит усадка. Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась.      В целях получения высококачественных керамических изделий процессы сушки и обжига должны осуществляться в стро-гих режимах.  При нагревании изделия в интервале температур 0—150°С из него удаляется гигроскопическая влага. При температуре 70° С давление водяных паров внутри изделия может достигнуть значительной величины, поэтому для предупреждения трещин температуру следует подымать медленно (50—80°С/ч), чтобы скорость порообразования внутри материала не опережала скорость фильтрации паров через ее толщу.      Обжиг является завершающей стадией технологического процесса. В печь сырец поступает с влажностью 8—12%, где в начальный период происходит досушивание сырца. В интервале температур 550—800°С происходит дегидратация глини-стых минералов и удаление химически связанной конституционной воды. При этом разрушается кристаллическая решетка минерала, и глина теряет пластичность, в это время происходит усадка изделий. При температуре 200—800° С выделяется летучая часть органических примесей глины и выгорающих добавок, введенных в состав шихты при формовании изделий, и, кроме того, окисляются органические примеси в пределах температуры их воспламенения. Этот период характерен весьма высокой скоростью подъема температур — 300—350, а для эффективных изделий — 400—450° С/ч, что способствует быстрому выгоранию топлива, запрессованного в сырец.     Затем изделия выдерживают при этой температуре в окислительной атмосфере до полного выгорания остатков углерода. Дальнейший подъем температуры от 800° С до максимальной связан с разрушением кристаллической решетки глинистых минералов и значительным структурным изменением черепка, поэтому скорость подъема температуры замедляют до 100—150, а для пустотелых изделий — 200—220° С/ч. По достижении максимальной температуры обжига изделие выдерживают для выравнивания температуры по всей толще его, после чего температуру снижают на 100—150° С, в результате изделие претерпевает усадку и пластические деформации. Затем интенсивность охлаждения при температуре ниже 800° С увеличивается до 250— 300° С/ч и более, ограничением спада температуры могут служить лишь условия внешнего теплообмена. При таких условиях обжиг кирпича можно осуществить за 6—8 ч. Однако в обычных туннельных печах скоростные режимы обжига не могут быть реализованы из-за большой неравномерности температурного поля по сечению обжигательного канала. Изделия из легкоплавких глин обжигают при температуре 900—1100° С. В результате обжига изделие приобретает камневидное состояние, высокие водостойкость, прочность, морозостойкость и другие ценные строительные качества.       5 Оправка отформованных изделий

После формовки большинство  керамических изделий требует доработки (оправки). Обычно оправляют изделие  после его подвялки до кожетвердого состояния (глина еще сырая, но уже потеряла пластичность). Но можно оправлять изделие и в окончательно высушенном состоянии (сухая зачистка). Швы на изделиях срезаются резачком, небольшие изъяны заделывают мягкой массой, после чего вся поверхность заглаживается губкой. Часто поверхность зачищается шкуркой. Во всех случаях отделка поверхности требует осторожности во избежание заглаживания фактуры, нарушения рельефа, рисунка. Не следует забывать и о хрупкости необожжённого изделия. После оправки изделие  в кожетвёрдом или в высушенном состоянии можно залощить с помощью деревянной дощечки, камня, металла, и оно сохранит матовый блеск после обжига.

6 Обжиг керамических изделий

В процессе обжига керамическая масса приобретает прочность, стойкость против внешних воздействий и ряд других физико-механических свойств, обусловливающих ее переход в камнеподобное состояние. Главной задачей обжига является закрепление формы изделия и  придания ему всех свойств, определяющих его назначение. Обжиг в производстве любого керамического изделия является его важнейшей стадией, так как  при обжиге формируются свойства керамических изделий. В зависимости от назначения и характера керамического материала  его обжиг можно вести в  один прием или в несколько  приемов. Первый обжиг – утильный – сводится к закреплению формы изделия и к приобретению материалом всех основных, присущих ему свойств. Второй обжиг – политой или глазурный – закрепление глазури на материале, а для фарфора – приобретение присущих ему основных свойств, которые не были получены при первом обжиге. Третий обжиг – красочный или декоративный – закрепление на глазурованном материале надглазурной росписи. Этот обжиг может быть и многократным, в зависимости от количества и характера красок, наносимых на обожженный глазурованный материал. Обжиг разделяют на 3 периода: подъём температуры – нагревание, выдержка при постоянной температуре и снижение температуры – охлаждение. В зависимости от материала, особенностей печи и садки обжиг проводят по определённому режиму, под которым понимают скорость подъёма и снижения температуры, температуру и время выдержки. Большую роль для некоторых керамических материалов играет среда обжига. Окислительную среду создают, обеспечивая свободный доступ воздуха, восстановительную – недостатком воздуха в печи (в случае газовой печи) и нейтральную, если доступ воздуха минимален. Среда оказывает большое влияние на химические процессы, происходящие в обжигаемом изделии, меняет его цвет и другие свойства. Большинство керамических изделий обжигают в условиях свободного доступа воздуха, т.е. в окислительной среде. Физический смысл стадии обжига керамики заключается в процессе спекания – образования из отдельных дисперсных частиц, связанных в отформованном изделии прослойками технологической связки, монолитного плотного поликристаллического тела. После обжига изделие приобретает свои основные свойства: механическую прочность, твёрдость, необходимый цвет; форму изделия уже нельзя изменить, не разрушая его. Терракота, майолика, гончарные  изделия обжигаются при температуре 950–1140°С; фаянс: утильный обжиг – 1280°С, политой обжиг – 1150°С; фарфор: утильный обжиг – 900°С, политой обжиг 1300–1400°С. При обжиге керамических масс имеют место сложные физические, химические и физико-химические процессы. В процессе обжига черепок претерпевает следующие изменения: 110°С – происходит удаление свободной влаги; 250–300°С – выгорание органических примесей; 400–600°С – дегидратация глины – удаление химически связанной воды; свыше 600°С – плавление легкоплавких минералов – плавней (600–1100°С). Обжиг изделий проводят в  печах различной конструкции: в  муфелях с рабочим пространством, защищённым от нагревателей огнеупорным коробом, в горнах – печах с рабочим пространством в виде шахты, в туннельных печах с рабочим пространством в виде туннеля и других (рис. 6, 7). Печи различаются также по виду топлива. Широко распространены печи электросопротивления со спиральными нагревателями из металлических сплавов или с нагревателями из керамических стержней различной формы (карбидкремниевых, хромитлантановых и др.), а также печи с газовыми горелками. Контроль над температурой в печи осуществляют различными способами, из которых самый распространённый – контроль с помощью термопары. Термопара представляет собой металлическую проволоку из особых сплавов, две жилы которой спаяны, и спай помещён в контролируемую зону печи. Свободные концы проволоки выведены за пределы нагреваемой зоны и соединены с прибором, показывающим преобразованный сигнал, поступающий от спая термопары. Термопара, находящаяся в печи, спрятана в огнеупорный чехол, защищающий её от агрессивной среды печи.

 

 

7 Приготовление глазури и глазуровка (эмалировка)

 

Керамическая глазурь  покрывает смесь, придавая ей важные эстетические характеристики (цвет, блеск, декоративный рисунок, неограниченное разнообразие орнаментальных украшений  и т.д.), а также технические  свойства (твердость, водонепроницаемость, легкость очистки и т.д.). Глазурь увеличивает также износостойкость половой керамической плитки.

Основой керамической глазури  являются особые виды стекла (фритты), которые в процессе обжига керамические плитки расплавляются и плотно прилипают  к смеси. Глазурь, состоящая из одних  фритт, используется только для получения  блестящей поверхности некоторых  видов облицовочной керамической плитки (высокопористой и двукратного обжига). Как правило, в массу фритт  добавляют другие ингредиенты, такие  как красители, сырье, способное  переходить в стеклообразное состояние  или сырье, не переходящее в стеклообразное состояние и остающееся «заполнителем» в стеклянной массе (кварц, корунд, циркон и др.). Последние вещества вызывают матирование глазури (придают ей непрозрачность) и могут даже нарушать присущий стеклу блеск («матовая» глазурь).

Нанесение глазури на керамическую плитку возможно как «сухим», так  и «мокрым» способом. При «мокром» способе глазурь имеет вид  водной суспензии тонкоизмельченных  ингредиентов, а при «сухом» способе - вид гранул.

Почти всегда покрытие керамической плитки состоит из ряда глазурей, нанесенных разными способами: методом шелкографии (стереографии) одно- или многоцветной, керамической калькой, напылением, а также вручную с применением золотых, интерференционных и зеркальных красок и другого рода декораций. Настоящее разнообразие поверхностей глазурованных керамических плиток связано именно с возможностью сочетания разных видов глазурей. Глазурованные керамические плитки бывают блестящие (глянцевые), матовые, с гладкой или рельефной поверхностью, в широкой цветовой гамме, с различными рисунками, узорами, декорациями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Режим работы производства

 

 

 Режим работы предприятия  как важнейшее условие расчета  производственной мощности определяется  исходя из числа смен работы, продолжительности рабочего дня  и рабочей недели. При этом  различают календарный, режимный  и действительный (рабочий) фонды  времени использования основных  производственных фондов. Календарный  фонд времени равен количеству  календарных дней в плановом  периоде, умноженному на 24 час.  Режимный фонд времени определяется  режимом производства. Он равен  произведению числа рабочих дней  в плановом периоде на число  часов в рабочих сменах. Действительный (рабочий) фонд времени работы  оборудования равен режимному  за вычетом времени планово-предупредительного  ремонта, рассчитанного по установленным  нормам.

   

1. Режим работы массозаготовительного цеха.

1.     Календарный  фонд времени                     365 дней

2.     Число праздничных дней                         11 дней

3.     Сменность                                                 3 смены всутки

4.     Длительность  смены                                 8 часов

5.     Плановый  ремонт                                     18 суток

6.     Аварийные  остановки                               1%

7.     Чистка и  уборка оборудования                0,5 ч/смену

Годовой фонд времени работы оборудования:

     часа

     2. Режим работы цеха формования, сушки, обжига.

1.     Календарный  фонд времени                    305 дней

2.     Число праздничных дней                         11 дней

3.     Сменность                                                 3 смены в сутки

4.     Длительность  смены                                 8 часов

5.     Плановый ремонт                                     18 суток

6.     Аварийные  остановки                               1%

7.     Чистка и  уборка оборудования                0,5 ч/смену

Годовой фонд времени работы оборудования:

     часа

    

 

 

 

 

 

 

 

6 Производственная программа

 

 

Производственная программа  представляет собой систему плановых заданий по выпуску продукции  установленной номенклатуры, ассортимента и качества, предназначенной для  удовлетворения различных потребностей.

Показатели производственной программы

Основными показателями производственной программы являются: номенклатура, содержащая наименование продукции  с указанием количества, качества и сроков сдачи; товарная продукция; незавершенное производство; валовая  продукция.

Определенные на основе расчетов размеры выпуска продукции в  натуральном выражении еще нельзя рассматривать как реальное задание  по ее производству, т.е. как производственную программу. Выпуск планируемого объема продукции предполагает наличие  соответствующих производственных мощностей.

Производственные мощности

Производственная мощность предприятия (цеха или производственного  участка) характеризуется максимальным количеством продукции соответствующего качества и ассортимента, которое  может быть произведено им в единицу  времени при полном использовании  основных производственных фондов в  оптимальных условиях их эксплуатации.

 

Таблица 4

 

Производственная программа

Наименование изделия	В год (м2 )	Сутки (м2 )	Смена (м2 )	Час (м2 )
Крупноразмерные глазурованные плитки	63000	206,557	103.278	12,9

 

Производственная программа

Определение состава сырьевой массы

Количество суточного  сырья определяем по формуле:

= м²

Р_сут- количество глазурованых плиток  в год, ;

П_год- годовая производительность завода (цеха) по основному виду продукции, ;

     Pсм- количество смены:

 

= ,

Р_час- количество изделия в один час;

= ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Определение состава сырьевой массы

 

 

В производстве керамических плиток для внутренней облицовки  стен напоточно-конвейерных линиях использовать массы на основе комбинированного плавня: щелоче- и щелоче-земельно-содержащей добавки. Расчетный шихтовой состав массы приведен в таблице 5

 

Таблица 5

 

Расчетный шихтовой состав массы

 

Наименование материалов	Содержание, %
Глина веселовская	52
Песок кварцевый	10
Нефелиновый концентрат	20
Щелоче-земельно содержащие добавки (мел, доломит)	10
Бой плиток	8

 

Для глазурования принимается глазурь:

типа 24/70 – для нанесения пульверизацией,

типа ВН-50 и ДМ-2 – для метода полива.

Состав глазури  приведены в табл. 6

 

Таблица 6

 

Состав глазури

 

Наименование материалов	Содержание
Фритта	94 - 96
Глинистые материалы (каолин, глина, бетонит)	4 - 6