37.Общая технология производства керамических материалов и изделий. Понятие о процессах, происходящих при сушке и обжиге глин. Что такое спекание?

Производство керамических изделий состоит из следующих основных этапов: добыча, подготовка формовочной массы, формование изделия, сушка, обжиг изделия. Добыча осуществляется в основном открытым способом в карьерах с помощью экскаваторов. Карьерные работы – комплекс операций, связанных с добычей и доставкой глинистого сырья на производство. Они предусматривают вскрышные работы (удаление верхнего почвенно-растительного слоя), добычу глины (валовая – месторождение разрабатывается сплошным фронтом и селективная – глину добывают выборочно отдельными участками или слоями), ее транспортировку из карьера на производство и хранение промежуточного запаса глиняного сырья (в непосредственной близости от формовочного цеха для обеспечения непрерывной работы заводов, особенно в зимнее время). Подготовка формовочных масс может осуществляться путем естественной (выветривание, вымораживание, вылеживание), механической (рыхление, измельчение, перемешивание) и комбинированной обработки. Естественная подготовка предусматривает использование погодно-климатических (летом действия атмосферной влаги и солнечных лучей, а зимой — мороза) и временных факторов. Формование изделий – придание формовочной массе заданной формы с прочностью и плотностью сырца, достаточных для проведения последующих операций сушки и обжига. Формование изделия неразрывно связано с подготовкой формовочной массы и зависит как от характеристик сырья (состав, наличие добавок), так и от вида изделия (особенно важны конфигурация и размер). Подготовка сырья и его формование, в зависимости от свойств сырьевых материалов, типа изготавливаемой продукции, особенностей производства, осуществляется по след. 3 способам: 1) Полусухое прессование. Сырье измельчают, размалывают при влажности 8-12% (при необходимости подсушивают). Размол осуществляется в бегунах, дезинтеграторах, шаровых мельницах, затем однородную смесь направляют на прессование, которое осуществляется под давлением 15..40 МПа. Разновидность такого способа – сухой: влажность 2-6%, не нужна сушка. Сухой и полусухой более экономичные, но и более металлоемкие. Применяют, когда пластичное сырье плохо поддается размоканию и содержит много отощающих добавок. Таким способом изготавливают кирпич, фаянсовые изделия, дорожный клинкер, плотные плитки, фарфор. 2) Пластическое формование. Приготавливают тесто с влажностью 18-23% смешиванием измельченного сырья, добавок и воды в глиномешалках. Подготовленное тесто подается в ленточный вакуум или безвак. ????? пресс, на выходе из которого установлен мундштук с кернами. Разновидность: жесткий способ – влажность 12-18%, давление требуется добавлять до 20 МПа. Изготавливают керамический кирпич, керамич. камень, канализационные и дренажные трубы, черепицы. 3) Мокрый (шликерный). материал измельчают и смешивают в присутствии большого количества воды, влажность больше 40%, получают однородную суспензию – шликер. Изделия изготавливают методами литья гипсовыми формами. Применяется, когда сырьевая масса многокомпонентная, состоит из трудноспекаемых глин, а получаемые изделия имеют достаточно сложную конфигурацию. Этот способ самый энергозатратный. Изготавливают раковины, унитазы, тонкие плитки. 4. Сушка – процесс удаления влаги из принявшего законченную форму сырца. Может осуществляться в искусственных и естественных условиях. Естественная – в течение 20 суток в сушильных сараях, недостатки: непостоянство, продолжительность, необх-сть иметь большие сушильные площади, большая трудоемкость. Искусственная – в сушилках непрерывного и периодического действия за счет регулируемого подвода энергии (теплоносителя – горячий воздух, специально подогретый или отбираемый из печей, и отходящие от печи газы). В конвейерных и туннельных сушилках изделия перемещаются непрерывно с постоянной скоростью. По мере передвижения сырец встречает теплоноситель с уменьшающейся относит. влажностью и повышающейся температурой. 5. Обжиг изделия - процесс высокотемпературной обработки глиняного сырца, в результате которой он превращается в камнеподобное тело, стойкое к механич., физ. и хим. воздействиям. Осуществляется в туннельных (непрерывного действия) и кольцевых печах. При загрузке изделий идет прогрев изделия, обжиг, охлаждение. При прогреве – медл. подъем температуры до 100-120°С, при этом удаляется свободная влага. В дальнейшем температура повышается до 750°С, при этом происходит выгорание органических примесей, удаление химически связанной воды и распад глинистых материалов на отдельные оксиды. Обжиг осуществляется при 950° и более. Идет частичное сплавление сырьевых составляющих, при этом более легкоплавкие сплавляются и образуют искусств. минералы. расплав заполняет поры и пустоты, нерасплавленные частицы сближаются и в последствии при охлаждении образуют единый монолит – черепок. При охлаждении изделия происходит образование монолита. Спекание – процесс уплотнения черепка в процессе обжига, характеризуемый водопоглощением материала, которое должно быть не более 5% для спекшейся керамики. Температурный интервал от начала спекания до начала плавления называется интервалом спекания глин и характеризует их плавкость или огнеупорность. Для получения плотного черепка этот интервал должен быть не менее 100°С, пористого – не менее 50°С. По степени спекания глины подразделяются на сильно-, средне- и неспекающиеся.