книги из ГПНТБ / Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики учебник

имея сильные полярные группы, они, втягиваясь в микро­ трещины частиц материала, производят расклиниваю­ щее действие и тем самым облегчают и ускоряют разру­ шение размалываемого материала.

Для достижения необходимой текучести шликера при минимальной влажности в него добавляют пептизирующие электролиты. Влажность шликеров, из которых гото­ вят порошки, составляет 42—45%■

При подготовке шликера из одних глин их распуска­ ют в мешалках, подавая воду с добавлением необходи­ мого количества электролитов. Приготовленный таким образом шликер перекачивают мембранными насосами в расходные бассейны, снабженные пропеллерными ме­ шалками для поддержания устойчивости суспензии. Го­ товый шликер обезвоживают в распылительной сушилке.

В нашей стране практическое применение получили два типа распылительных сушилок — Минского керами­ ческого завода и НИИСтройкерамики.

Схема подготовки порошка с сушилкой Минского за­ вода приведена на рис. 105. Из расходного бассейна 1 шликер насосом 2 через ресивер 3 подается в шликеропровод 4, а из него механической форсункой 5 шликер распыляется в сушильной камере-башне 6. Сушилка имеет шесть цилиндрических вертикальных топок 7, встроенных в рабочую камеру с горелками 8, из которых горячие газы по направлению снизу вверх поступают в рабочую камеру сушилки. Здесь они взаимодействуют с каплями распыленного шликера, высушивают их и об­ разующиеся при этом гранулы подают вниз, в кониче­ скую часть камеры — сборник высушенного порошка, откуда через питатель 9 они поступают на транспортное устройство. Отработанные газы отбирают снизу и по трубопроводу 10 отсасываются из рабочей камеры су­ шилки, проходят батарейный циклон 11ц выбрасывают­ ся в атмосферу дымососом 12. Горячий воздух к топкам подается по трубопроводу 13. Из циклонов пыль через питатель 14 вентилятором 15 подается в трубопровод 16, через который она возвращается в верхнюю часть рабо­ чей камеры. Падая, пылевидные частицы соударяются

281

с невЫсоХшимй частицами шликера и прилипают- к ним, образуя укрупненные слипшиеся частицы.

Сушилку устанавливают вне здания. Ограждающие конструкции камеры выполнены из металлических пане­ лей, утепленных минеральной ватой, п отфутерованы

Рис. 105. Схема установки для приготовления порошка с сушкой шликера распылением

листовой нержавеющей сталыо. Под конусной частью ка­ меры находится рабочее помещение, в котором установ­ лена вся аппаратура контроля и регулирования. Высота рабочей камеры 16 м, в том числе цилиндрической части 8 м, диаметр 9 м, вместимость 650 м.

Шликер подается под давлением 2,6—2,9 МПа и рас­ пыляется механической форсункой с диаметром сопла 7,5 мм. Температура газов в верхней части рабочей ка­

282

меры 150—180° С, отходящих газов 75—80° С. Влажность шликера 45%, порошка 6,5—7%. В циклонах оседает около 1% порошка, а на контрольном сите остается 0,5%. Производительность сушилки достигает по порошку и испаренной влаге до 5 т/ч, расход тепла 3350 кДж влаги. Удельный влагосъем до 6 кг/(м3-ч).

Порошок, полученный из распылительной сушилки, отличается высоким качеством. Частицы его имеют ша­ рообразную или несколько вытянутую форму. Он облада­ ет большой сыпучестью и почти не содержит пылевидных фракций. Сравнительные данные гранулометрического состава приведены в табл. 14.

Т а б л и ц а 14. Гранулометрический состав порошков в %

Размером зерен в мк

Способ получения порошка

<2-50 250—500 500—1000 >1000

Последняя модель распылительной сушилки НИИСтройкерамики имеет диаметр сушильной башни 4,5 м, высоту 7,5 м и объем 84 ж3. По периметру камеры, на расстоянии 3,3 м от крышки, установлено 12 газовых инжекционных горелок среднего давления с пластинча­ тым стабилизатором ИГК-25м. Таким образом, газ сжи­ гается внутри рабочей камеры сушилки. Отработанные газы удаляются из нижней части камеры через вытяж­ ной патрубок, приемное отверстие которого защищено зонтом от попадания шликера. Шликер распыляется вос­ ходящими факелами шести механических форсунок, рас­ положенных кольцом в нижней конической части башни. Они имеют диаметр сопла 2—2,2 мм и работают под да­ влением 1—1,3 МПа, создаваемым мембранным насосом СМ-938. Производительность сушилки до 3 т/ч, удельный влагосъем до 25 кг/(м3-ч), удельный расход тепла на 1 кг испаренной влаги порядка 3350 кДж. Для предприятия с многосерийным ассортиментом, как, например, при производстве цветных плиток, такие сушилки предпоч­ тительней, так как при наличии нескольких малогаба­ ритных сушилок создается возможность широкого тех­ нологического маневра.

283

Одной из характеристик дисперсности порошка явля­ ется средний поверхностно-объемный диаметр зерен dc. Он характерен для частицы такой величины, у которой отношение объема к поверхности равно отношению сум­ марного объема всех частиц к их поверхности:

где rii — число частиц диаметром d,-.

Для порошка распылительной сушилки средний диа­ метр можно определить по результатам ситового анализа

степени, равный 3,55.

Анализ интегральных кривых показал, что в порошке распылительных сушилок практически отсутствуют час­ тицы, имеющие диаметр в два раза больше или меньше среднего объемно-поверхностного диаметра, что свиде­ тельствует о высокой однородности этого порошка по крупности его зерен.

Мерой влажностной однородности порошка может служить отношение WJWcp, где Wi — влажность частиц размером di, a Wcp— средняя влажность порошка. Кри­ вая, характеризующая влажностную однородность поро­ шка, приведена на рис. 106. Она показывает, что влаж­ ность подавляющей части порошка почти не отличается от его средней влажности.

Благодаря окатанной, почти шаровидной форме час­ тиц, порошок распылительных сушилок обладает высо­ кой сыпучестью, о чем свидетельствуют данные табл. 15.

Высокая сыпучесть порошка очень важна для его бункерования, транспортирования и в технологии прес­ сования из него изделий.

284

При производстве цветных плиток готовят отдельно шликеры из глины (путем ее распускания в пропеллер­ ных мешалках), из твердых добавок (приведенным выше

Рис. 106. Характеристи­ ка влажностной одно­ родности порошка в рас­ пылительной сушилке

способом) и из красителей. Затем эти шликеры дозируют и смешивают. Смесь шликера сушат в распылительных сушилках.

Прессование плиток. Закономерности прессования по­ рошкообразных масс, изложенные в гл. XII, остаются в силе и при прессовании плиток.

Большинство заводов прессуют мозаичные плитки на коленно-рычажных прессах «Робот» и «Тюрингия» (КРКп-125) с гидравлическим противодавлением. Прес­ сование происходит в две ступени: первая ступень при давлении 4—6 МПа, вторая — 22-—30 МПа. Сброс давле­ ния между первой и второй ступенями прессования обес­ печивает удаление воздуха из прессуемого порошка и та­ ким образом предотвращает его запрессовку. Прессы КРКп-125 имеют гидравлическое выталкивание спрессо­ ванных плиток и механическую очистку щетками плиток от пыли. Блокировка обеспечивает безопасность работы.

285

Двухслойное прессование плиток по схеме, изображенной на рис. 107, можно осуществить на прессе КРКп-200. При выталкива­ нии спрессованной плитки одновременно заполняются каретки ме­ ханизма засыпки пресс-формы двумя видами пресс-порошка: для лицевого 1 и основного 2 слоев (положение 1). При сталкивании плитки со стола пресса пресс-порошок для основного слоя подает­ ся в матрицу (положение //), а после опускания нижних штампов эта масса заполняет матрицу (положение III). При возврате ка­ ретки механизма засыпки в исходное положение подсыпается ли­ цевой слой (положение IV). Прессование происходит в обычной по­ следовательности — вначале первичное прессование (положение V),

ш

Рис. 107. Схема прессо­ вания двухслойных пли­ ток

затем подъем штемпелей для освобождения запрессованного возду­ ха (положение VI) и второе прессование (положение VII). Во вре­ мя прессования излишняя масса лицевого слоя сдувается и при по­ мощи аспирационного устройства возвращается в бункер. Все опе­ рации цикла двухслойного прессования совершаются автомати­ чески.

Двухслойное прессование имеет очень существенные преимуще­ ства по сравнению с однослойным. Оно дает возможность исполь­ зовать для нижнего (основного) слоя менее качественное сырье и только для верхнего слоя расходовать высококачественное при­ возное сырье. При двухслойном прессовании плиток можно обеспе­ чить повышенную надежность их крепления к поверхности строи­ тельной конструкции. Нижний (основной) слой можно при этом способе делать из грубозернистых отощенных масс со слабой спекаемостью. В результате этого он после обжига будет иметь по­ вышенную пористость и как следствие более прочное сцепление с раствором. Верхний слой, спрессованный из высокоспекающихся масс, будет обладать малыми водопоглощением и водонепроницае­ мостью и тем самым будет обеспечивать стабильность декоративных свойств фасадной поверхности.

Сушка плиток. Минимальная длительность сушки плиток, спрессованных из порошков, лимитируется опас­ ностью их взрывного разрушения под воздействием из­

286

быточного внутреннего давления парогазовой смеси,воз­ никающего вследствие опережающей интенсивности испарения влаги по отношению к фильтрующей способ­ ности спрессованной массы. Специальными исследова­ ниями установлено, что предельно допустимая скорость влагоотдачи зависит от толщины плитки, ее объемной массы в момент взрыва. Минимально допустимая дли­ тельность и кривая сушки могут быть рассчитаны по уравнениям:

Наиболее совершенными для сушки плиток являются конвейерные ленточно-сетчатые сушилки с однорядной сушкой и отоплением панельными или микрофакельными газовыми горелками. Длительность сушки в них пли­ ток составляет 8—12 мин. Плохо спрессованая плитка в этих сушилках взрывается, благодаря чему сушилки од­ новременно с сушкой выполняют функции автоматичес­ ких «бракеров», предотвращая поступление плохо спрес­ сованных плиток в обжиг.

Обжиг плиток. Отдельные заводы пока еще обжигают

тельность 35—40 ч, удельный расход условного топлива

8—10 кг/м2.

Некоторые заводы обжигают мозаичные плитки в многоканаль­ ных муфельных печах с укладкой плиток на лещадках. Длитель­ ность обжига 1— 2 ч. Из-за неравномерного распределения газовых потоков и температур по высоте печи добиться в таких печах равно­ мерного обжига практически не удается, что существенно снижает качество, особенно при обжиге глазурованных плиток.

Наиболее прогрессивным является однорядный обжиг мозаичных плиток в щелевых печах с ленточно-сетчатым подом, в которых длительность обжига сокращается до 30 мин. Сочетание конвейерных сушилок и сетча­ тых печей обусловило возможность создания автоматизи­ рованных конвейерных линий для производства коврово­

287

мозаичных плиток. Новые предприятия по производству этих изделий проектируют и строят только с автомати­ зированными линиями, а действующие постепенно рекон­ струируют.

Автоматизированные линии. Первая автоматизиро­ ванная линия для производства коврово-мозаичных пли­ ток, созданная НИИСтройкерамикой, осуществлена на Тучковском керамическом заводе. Ее производительность 100 тыс. м2 в год. Она включает распылительную сушил­ ку, в которой приготовляют из шликера пресс-порошок, КРКп-125, приемо-раздаточное устройство, передающее отпрессованные плитки на сетчатый транспортер су- шильно-глазуровочного конвейера и ленточно-сетчатую печь с электрическим обогревом. Для этой линии разра­ ботаны специальные низкотемпературные массы следую­ щего состава (в %): Веселовской глины ДВ-2 — 50; стек­ лобоя— 30; нефелинового сиенита — 10 и песка— 10. Шликер влажностью 45—47% готовят совместным помо­ лом всех компонентов в шаровой мельнице. Влажность пресс-порошка 5—6%. Гранулометрический состав (в %):

фракции 1 мм — 0,3—0,5; 0,5 мм — 5—10; 0,25 мм — 54— 64; <0,25 мм — 25—40. Удельное давление прессования 30 МПа. Длительность сушки до глазурования 8 мин при температуре 220—250° С до остаточной влажности 0,5%. Плитку покрывают путем распыления глазури при ее проходе через глазуровочную камеру, включенную в автоматизированный поток. Затем плитку вторично подсушивают во второй ленточно-сетчатой сушилке в те­ чение 8—9 мин. Подсушенная плитка поступает в лен­ точно-сетчатую печь, где обжигается при температуре 950—1000° С в течение 50 мин. Длина печи 26 м, ширина рабочей части 1 м. Трудовые затраты на этой линии со­ ставляют 0,9 чел.-ч/м2. Выход плиток первого сорта до­ стигает 75—80%.

В настоящее время в НИИСтройкерамике созданы проекты автоматизированных линий по производству фа­ садных коврово-мозаичных плиток производительностью 300 тыс. м2 в год.

Формирование ковров. Эту операцию в настоящее время выполняют на конвейерах. На цепной горизонталь­ ный конвейер укладывают алюминиевую кассету (шаб­ лон) размером на один ковер, гнезда которой соответст­ вуют размерам плиток, а перегородки между гнездами — толщине швов. Углубление гнезд несколько мельче тол-

288

щины плиток, поэтому последние, будучи уложены в кас­ сету, несколько выступают за пределы ее перегородок. Затем кассеты заполняют плитками с укладкой их лице­ вой поверхностью вверх и, двигаясь по конвейеру, они проходят туннель подогрева с потолочными панельными газовыми горелками. По выходе кассеты из туннеля на подогретые плитки накладывают предварительно прома­ занный клеем лист бумаги, после чего кассеты, продол­ жая двигаться по конвейеру, проходят короткий туннель подсушки и по выходе из него готовый ковер снимают с кассеты и укладывают в стопы. По мере накопления сто­ пы ковров электропогрузчик перевозит на склад готовой продукции, а освободившиеся кассеты передают для пов­ торного использования к головному концу конвейера. Разработан комплект оборудования СМ-728 для набора и наклейки мозаичных плиток на ковры, который меха­ низирует операцию размотки рулона бумаги, промазки ее клеем, заполнения кассеты плитками, укладки плиток на проклеенную бумагу, прижима их к бумаге, обрезки ковра и его сушки.

Плитки типа «кабанчик». Из всех типоразмеров ке­ рамических фасадных плиток, на которые распространя­ ется ГОСТ 13996—68, плитки, имеющие размеры 120Х Х65Х7 мм, именуемые «кабанчиком», получили наи­ большее распространение. Такие плитки выпускают светлых тонов из беложгущихся глин неглазурованные и глазурованные и применяют их как для облицовки па­ нелей, будучи наклеенными на бумажные ковры, так и для облицовки кирпичной кладки.

Технологические процессы изготовления плиток типа «кабанчик» и коврово-мозаичных во много сходны. Их прессуют из нешамотированного порошка, приготовляе­ мого из тугоплавких глин по сушильно-помольной или шликерной технологии. На действующих предприятиях отпрессованные плитки сушат в туннельных сушилках стопками, укладываемыми на деревянные полки вагоне­ ток. Обжигают плитки в периодических или туннельных

Глазурованные плитки «кабанчик» прессуют и сушат аналогичным образом. После сушки их покрывают глу­ хой глазурью и обжигают в многоканальных муфельных печах на лещадках.

Вновь проектируемые предприятия по производству плиток типа «кабанчик» (и цокольных) оснащаются спе­ циально созданными НИИСтройкерамикой для изготов­ ления этих изделий автоматизированными линиями про­ изводительностью 200 тыс. м2 в год с однократным и дву­ кратным обжигом плиток. В обеих линиях установлены прессы КРКп-125. В линиях однократного обжига плит­ ки сушатся в однорядной конвейерной ленточно-сетча­ той сушилке, имеющей в разрыве глазуровочное устрой­ ство, а обжигаются в конвейерной ленточно-сетчатой пе­ чи. В линиях двукратного обжига, принятых к установке в типовом проекте института Гипростройматериалы, плитки сушатся в однорядной роликовой сушилке и об­ жигаются в роликовой печи, имеющей в разрыве глазу­ ровочное устройство.

Цокольные глазурованные плитки имеют размер 150X75X7 мм. Они являются изделиями штучного прислонного крепления (наклеенными на ковры их не выпу­ скают) и применяют их преимущественно для фасадной облицовки цоколей зданий и подземных переходов. Эти плитки имеют спекшийся черепок с водопоглощением не выше 5%, изготовляют их из спекающихся глин и по­ крывают прозрачной или глухой, преимущественно цвет­ ной, глазурью. Изготовляют цокольные плитки на авто­ матизированных линиях НИИСтройкерамики, созданных для изготовления плиток для полов. На вновь проектиру­ емых предприятиях изготовление цокольных плиток и плиток типа «кабанчик» предусматривают на одних и тех же автоматизированных линиях с однорядным их обжигом в щелевых роликовых печах.

Институтом Гипростройматериалы разработаны ти­ повые проекты цехов по производству фасадных прессо­

глазурованных плиток: коврово-мозаичных, типа «ка­ банчик» и цокольных. Схема технологического процесса для цеха производительностью 500 тыс.-м2 в год показа­ на на рис. 108 (см. вкладку в конце книги).

Малогабаритные плитки. Это название было присво­ ено плиткам размером 250ХН0ХЮ мм в начале 50-х годов, когда они были наименьшими из всех керами­ ческих плит, применявшихся для облицовки фасадов (закладные плиты МК, МГ и др.). Сейчас эти плитки

290