Курсовая Цех по производству крупноразмерных глазурованных плиток для внутренней облицовки

 Нефелин (или элеолит) — породообразующий минерал, алюмосиликат  калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO4. Используют в производстве алюминия, соды, в стекольной, кожевенной промышленности. В больших количествах получается в качестве отхода при добыче апатита. 

 Мел обогащенный-основу  химического состава мела составляет  карбонат кальция с небольшим  количеством карбоната магния, но  обычно присутствует и некарбонатная  часть, в основном оксиды металлов. В составе мела обычно находится  незначительная примесь мельчайших  зёрен кварца и микроскопические  псевдоморфозы кальцита по ископаемым  морским организмам (радиолярии  и др.)

Жи́дкое стекло́  — водный щелочной раствор силикатов натрия  Na2O(SiO2)n и (или) калия  K2O(SiO2)n. Реже в качестве жидкого стекла используют литиевые силикаты, например, в электродном покрытии. 

 Для повышения санитарно-гигиенических  свойств, водонепроницаемости и  улучшения внешнего вида плитку  покрывают декоративным слоем - глазурью  или ангобом.

Глазурь – это тонкое (0,1-0,3 мм) стекловидное покрытие, образующееся в ходе обжига на поверхности изделий. Предназначена для предохранения их от загрязнений и агрессивных сред, повышения механических свойств, придания декоративных свойств – блеска, гладкости, яркости декора.

Глазури подразделяют по ряду признаков: 1) по внешнему виду- прозрачные и непрозрачные (глушеные), бесцветные и окрашенные. 2) по способу приготовления – сырые и фриттованые. Фриттование глазури применяют с целью перевода водорастворимых и токсичных компонентов шихты в нерастворимые малотоксичные силикаты. 3) по плавкости – тугоплавкие(1250-1400°С) и легкоплавкие  < 1250°С. Плавкость регулируют составом.

Тугоплавкие содержат больше Al2O3, SiO2 и меньше щелочных оксидов, легкоплавкие наоборот, поэтому их фриттуют. 4) по исходному составу – полевошпатовые и бесполевошпатовые. Чаще применяют первые.

Свойства глазури нельзя рассматривать в отрыве от керамики, поскольку глазурь сама по себе не существует. Глазурь и ее свойства всегда должны быть согласованы со свойствами керамики.

а) в глазури возникают  растягивающие напряжения. Если они  превышают прочность глазури, то в ней возникают разрывы

б) в глазури возникают  сжимающие напряжения вызывающие отслаивание  глазури. 

 

Таблица 3 

 

Состав глазури 

 

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

 

 

  

 Фритты  24/70 применяют  при глазуровании методом пульверизации:ДМ-2, ЛГ-19—то же, при глазуровании методом полива, В-9 – то же, для глазурования плиток из шлаковых масс.  

 Каоли́н — глина белого цвета, состоящая из минерала каолинита. Образуется при разрушении (выветривании) гранитов, гнейсови других горных пород, содержащих полевые шпаты (первичные каолины). В результате перемыва первичных каолинов и происходит переотложение их в виде осадочных пород; образуются вторичные каолины, называемые также «каолиновые глины». Формула: Al2O3*2SiO2*2H2O.

Щелочные оксиды снижают  температуру разлива глазури, химическую стойкость, механические свойства, они  же резко повышают ТКЛР, то есть склонность к цеку.

Щелочно-земельные оксиды повышают температуру разлива, однако сокращают склонность глазури к помутнению. Они же повышают прочность и упругость к цеку. Ценные составляющие глазури оксиды стронция, бария, бериллия, свинца.(однако, последние 3-токсичны). Наиболее легкоплавкие (400-500°С) при использовании оксидов свинца и бора. Оксиды Al и Si повышают тугоплавкость, упругость, химическую стойкость. TiO2, ZrO2, SbO2   (олово) вводят в глазурь в качестве глушителей.

Ангобы по составу –  глинистопесчанные и флюские (с добавкой плавней: стекольного боя, полевого шпата, мела, жидкого стекла). Изделия двухслойные. Состав должен быть подобным по природе и составу,  на основе белых ангобов приготовляются цветные с добавлением огнестойких красителей, окислов металлов или пигментов.

Пример состава: глина  белая – 75%, кварцевый песок молотый  – 20%, мел молотый – 5%, природные  красители: цветная глина, бурый  железняк (лимонит, марганцевая руда, окись хрома- придает зеленый цвет, меди, сурьмы- желтый цвет). Ангобы наносятся окунанием или погружением, обливанием, аэрографией(пульверизацией ), росписью кистью, рожком, резиновой грушей. Можно покрыть глазурью.

Керамические краски –  смесь металлов их оксидов, силикатов, боратов или алюминатов. Для приготовления  рабочего красочного состава к пигменту добавляют воду, вишневый клей, глицерин.

3 Выбор способа производства  

 

 

 

Керамические изделия  вследствие их разнообразия изготовляют  разными технологическими приемами, но основные этапы их производства примерно одинаковы и состоят  из добычи глины, подготовки массы для  формования, формования сырца, сушки  и обжига   изделий.

Добыча глины, подготовка керамической  массы и формование изделий.

В большинстве случаев  глину добывают открытым способом, для чего используют одно- или многоковшовые  экскаваторы, скреперы и другие механизмы. На завод глину доставляют рельсовым  транспортом, автотранспортом, ленточными транспортерами, подвесными дорогами, люлечными конвейерами.

Карьерная глина обычно непригодна для получении изделий. Поэтому технология любого керамического изделия начинается с приготовления так называемой керамической, или рабочей, массы. Цель этой стадии производства — разрушить природную структуру глиняного сырья, удалить из него вредные примеси, крупные куски измельчить, а затем обеспечить равномерное смешивание всех компонентов с водой до получения однородной и удобоформуемой керамической массы.   

 В зависимости  от вида изготовляемой продукции  и свойств исходного сырья  керамическую массу получают  пластическим, полусухим и шликерным (мокрым) способами. В связи с этим выбирают и способ формования изделий — пластическое формование, полусухое или сухое прессование, литье.   

 При пластическом  способе подготовки массы и  формования исходные материалы  при естественной влажности или  предварительно высушенные смешивают  друг с другом с добавкой  воды до получения теста. Влажность  получаемой массы колеблется  от 15 до 25 % и более. Подготовленная  глиняная масса поступает в  формующий пресс, чаще всего  в ленточный обычный или снабженный  вакуум-камерой . Разрежение способствует удалению воздуха из глины и сближению ее частиц, что повышает однородность и формуемость массы и прочность сырца. Глиняный брус требуемого сечения, выходящий через мундштук пресса, разрезают резательным аппаратом на изделия (сырцовые изделия). Пластический способ подготовки массы и формования наиболее распространен при выпуске массовых материалов (кирпича сплошного и пустотелого, камней, черепицы, облицовочных плиток и т. п).

При полусухом  способе подготовки сырьевые  материалы вначале подсушивают,  дробят, размалывают в порошок,  а затем перемешивают и увлажняют  водой или, что лучше, паром,  так как при этом облегчается  превращение глины в однородную  массу, улучшаются ее набухаемость и формовочная способность. Керамическая масса представляет собой малопластичный пресспорошок с небольшой влажностью: 8..Л2 % при полусухом и 2...8 % (чаще 4...6%) при сухом способе формования. Поэтому изделия из таких масс формуют под большим давлением (15...40 МПа) на специальных автоматических прессах. Изделия после прессования иногда можно сразу обжигать без предварительной сушки, что ведет к ускорению производства, сокращению расхода топлива и удешевлению продукции. В отличие от пластического способа формования можно использовать малопла-стнчные глины, что расширяет сырьевую базу производства. Полусухим способом прессования изготовляют кирпич сплошной и пустотелый, облицовочные плитки, а сухим способом — плотные керамические изделия (плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора).    

 По шликерному способу исходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (влажность смеси до 40 %) до получения однородной текучей массы (шликера). Шликер используют непосредственно для изготовления изделий (способ литья) или для приготовления пресспорош-ка, высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток.  

 В зависимости  от типа и вида сырья существует 3 типа формования изделий: полусухой  (сухой), пластический и шликерный. Самыми распространенными считаются полусухой и пластический способы.  

При сухом или полусухом  способе используют пресс порошки  с влажностью 2-8 и 8-12%. Полусухой  способ предназначен для изделий,  имеющих простую геометрическую  форму и маленькую толщину  (фасадные плитки, кирпич, плитки  для пола, клинкерный кирпич, облицовочная  плитка и т.д). Формуются строительные изделия на прессах (гидравлических и механических) из пресс порошков. Самыми распространенными считаются механические коленно-рычажные прессы, которые производят до 10 тысяч кирпичей в час. Гидростатический метод прессования (давление передается жидкостью через резиновую пресс-форму) в настоящее время внедряется на производстве и позволит формовке боле сложных по форме изделий. Хотя метод полусухого прессования и позволяет обеспечить правильную форму изделий и точность размеров, и сушка им не требуется, все же этим способом отформовать сложные по форме, с пустотами изделия невозможно.  

Обычный кирпич, черепицу, керамические камни, клинкерный  кирпич, канализационные трубы (изделия  более сложной формы, с пустотами)  формуют пластическим   методом.  Для этого применяются пластические  глиняные массы влажностью до 24%. Работы производятся на шнековых  вакуумных и безвакуумных прессах. Подготовленная масса содержит в своем составе до 10% воздуха, что снижает ее прочность, формовочные свойства и плотность. Вакуумирование же позволяет добиться более высокого качества массы. Через перфорированную решетку масса, предварительно разрезанная ножами, продавливается в вакуум камеру и падает на шнек пресса, где она уплотняется и затем попадает в мундштук и головку пресса, где уже приобретает необходимую форму и на выходе получается брусок. Если необходимо изготовить обычный полнотелый кирпич, то мундштук имеет на конце плавно сужающееся отверстие, для пустотелых изделий используются мундштуки с кернами. Глиняный брус, выходящий из мундштука, автоматами разрезается на отдельные кирпичи.

Шликерный способ (литье) используется при производстве санитарно-технических изделий – унитазов, моек, умывальников. Хоть этот способ и менее производительный, чем 2 предыдущих, он позволяет изготовить изделия любой конфигурации. Повышает производительность литьевого метода применение литейно-подвялочных конвейеров.

В данной курсовой работе выбран шликерный способ подготовки массы и полусухой способ формования., Так как в плитках для внутренней облицовки вводятся большое количество добавок ,а по шликерному способу подготовки массы исходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды до получения однородной текучей массы и однородного порошка.

 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)

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.