
книги из ГПНТБ / Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики учебник
.pdfимея 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%■
На Тучковском керамическом заводе (Московская обл.) |
ковро |
||
во-мозаичные плитки изготовляют из |
масс |
следующего |
состава |
(в %): глина Веселовская (ДВ-2)—50; |
стекло |
(эрклез)— 30; нефе |
|
лин-сиенит— 10; кварцевый песок— 10. |
|
|
|
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
Из распылительной сушилки |
25 |
65 |
10 |
Менее I |
Обезвоживание в фильтр-прес- |
50 |
40 |
10 |
|
се, сушка и помол коржей |
— |
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:
4 = |
(94) |
S |
nid] ’ |
где rii — число частиц диаметром d,-.
Для порошка распылительной сушилки средний диа метр можно определить по результатам ситового анализа
4 |
et |
|
(95) |
S |
|
|
|
|
dt |
|
|
где gi — доля по массе частиц диаметром d, в %■ |
|
||
Интегральные кривые описываются |
уравнением |
||
In Ri —— |
|
|
(96) |
где Ri — доля по массе всех частиц |
больших di |
в |
%; В — постоян |
ный коэффициент, равный в частном случае 0,43; |
т — показатель |
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
Т а б л и ц а 15. |
Показатели сыпучести порошков |
|
|
||
Способ получения порошка |
Влажность в |
% |
Сыпучесть |
||
в г/с |
|||||
|
|
|
|
||
Из распылительной сушилки нефрак- |
7,8 |
|
51,6 |
||
ционированный .................................. |
|
||||
Фильтр-прессный: |
7,6 |
|
0 |
||
нефракционированный ................... |
|
||||
выделены |
частицы <0,12 мм |
7,6 |
|
41,6 |
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:
|
|
|
61,96Ду0 |
, 8,53 + */ , |
|
(97) |
|
|
|
|
309 |
|
ё 8 , 5 3 + У 0 ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
8,53, |
(98) |
где т — длительность |
сушки |
в |
мин; 8 — толщина плитки в |
мм; |
|||
F — площадь плитки |
в см2; уо — объемная масса |
абсолютно |
сухой |
||||
плитки |
в |
г/см3; U — текущее |
значение среднего |
влагосодержания |
|||
плитки |
в |
%; U 0 — начальное |
влагосодержание плитки в %. |
|
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
мозаичные |
плитки в туннельных печах с укладкой их |
в капсели. |
Температура обжига 1100—1150° С, дли |
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
печах с предварительной укладкой |
в |
капсели либо |
в многоканальных печах с укладкой |
на |
керамические |
поддоны-лещадки. |
|
|
Глазурованные плитки «кабанчик» прессуют и сушат аналогичным образом. После сушки их покрывают глу хой глазурью и обжигают в многоканальных муфельных печах на лещадках.
19—1109 |
289 |
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
ванных плиток производительностью |
300 и 500 тыс. м2 |
в год. Запроектированный технологический процесс пре |
|
дусматривает возможность выпуска |
неглазурованных и |
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