Завдання 2

Переробку сировинної маси та формування виробів залежно від властивостей вихідної сировини й виду виробів, що виготовляються, виконують пластичним, напівсухим або шлікерним (мокрим) способами.

Пластичне формування застосовують тоді, коли глиниста сировина волога пухка, добре розмокає у воді, утворюючи однорідну масу. Для цього використовують легкоплавкі середньо та помірнопластичні глини, що містять 40...50% піску.

Основною умовою застосування пластичного способу є використання в'язких мас, в яких сили внутрішнього зчеплення (когезія) переважають над силам зчеплення з поверхнею формувального обладнання (адгезія).

Сучасним різновидом пластичного способу є жорстке формування, яке дає змогу зменшити формувальну вологість керамічної маси до 13...18%. При цьому використовують глинозмішувачі й стрічкові преси більшої потужності, а також безшнекові роторні преси, які дозволяють формувати вироби при тиску 8... 10 МПа і одержувати сирець підвищеної міцності, що забезпечує можливість укладання виробів відразу на вагонетки для сушіння і випалювання, які здійснюються в одному агрегаті. Пластичний спосіб характеризується простотою підготовки маси, менше складним формовочним обладнанням, порівняно з напівсухим, однак він обумовлює більш тривалий і складний процес сушки виробів. Використовують його для виробництва стінової кераміки, дренажних і каналізаційних труб, черепиці.

Послідовність підготовки маси пластичним способом наведена на схемі:

Дозування (ящиковий подавач з глинозрихлювачем)

↓

Грубе подрібнення (глинорізка, каменевидільні або зубчаті вальці, бігуни мокрого помелу, тонрайнігер)

↓

Тонке подрібнення (вальці тонкого помелу, бігуни тонкого помелу)

↓

Проміжне зберігання (глинозапасники, гомогенізатори)

↓

Змішування (двовалковий змішувач з фільтруючою решіткою)

Напівсухий спосіб передбачає пресування виробів з сипких порошкоподібних мас (прес-порошку) вологістю 8... 12% під великим тиском (15...40 МПа). Різновидом його є сухий спосіб, що передбачає пресування керамічних порошків вологістю 2...8%.

Напівсухе пресування широко застосовується при виготовленні плоских тонкостінних виробів (плиток), а також для виробництва керамічної цегли і порожнистих каменів.

Цей спосіб має ряд переваг порівняно з пластичним формуванням, а саме: відкривається можливість використання малопластичних глин, більшої кількості спіснювальних добавок (золи, шлаку, відходів вуглезбагачення); відформовані вироби мають більш точні розміри і правильну геометричну форму; виключається з технологічного циклу складний та тривалий процес сушіння перед випалюванням, скорочується тривалість всього технологічного циклу майже вдвічі, зменшується потреба у виробничих площах і кількості працівників.

Пресування виробів відбувається в індивідуальних пресформах на пресах різних конструкцій: колінно-важільних, ротаційних і гідравлічних; воно може бути одно- чи двостороннім. Оптимальна величина пресового тиску залежить від виду сировини. Наприклад, для глин тиск становить 20...30 МПа, діатомітів —¦ 15...25 МПа, аргілітів і відходів вуглезбагачення - 25...40 МПа. Напівсухий спосіб забезпечує достатньо повне видалення або ретельне подрібнення кам'янистих включень, в тому числі вапнякових, рівномірний розподіл добавок і скорочення або навіть виключення із технологічного циклу сушки виробів. Недоліки напівсухого способу : необхідність сушки сировини перед помелом, підвищений знос обладнання при помелі, необхідність установки для пресування виробів пресів більшої потужності, які забезпечують формування виробів під тиском 15-40МПа. Застосовують напівсухий спосіб в виробництві звичайної і пустотілої глиняної цегли, каменів і керамічних плиток.

Послідовність підготовки маси напівсухим способом наведена на схемі:

Дозування (ящиковий живильник)

↓

Подрібнення (дезінтеграторні вальці, стругач, зубчаті вальці,

каменевидільні вальці)

↓

Сушка (сушильний барабан)

↓

Проміжне зберігання (бункер)

↓

Подавач (ящиковий, тарільчатий)

↓

Тонкий помел (дезінтегратор, бігуни сухого помалу, дирчаті вальці, гладкі вальці тонкого помелу, центробіжний і роторний млин)

↓

Просіювання (сито-бурат, струнне сито, грохот, повітряний сепаратор)

↓

Зберігання (бункер)

↓

Дозування (тарільчатий живильник, автоматичні ваги)

↓

Змішування (двовалковий змішувач, бігуни, бігунковий змішувач, стержньовий змішувач)

Шлікерний (мокрий) спосіб полягає в тому, що вихідні матеріали подрібнюють разом з водою в кульовому млині при вологості 45...60% до одержання однорідної маси - шлікера. Залежно від способу формування виробів шлікер використовують як безпосередньо для виробів, що отримують методом лиття, так і після його сушіння до порошкоподібного стану в розпорошувальних сушарках — для виготовлення виробів напівсухим пресуванням. Методом лиття виготовляють вироби складної конфігурації та тонкостінні, наприклад, санітарно-технічні, мозаїчні плитки; напівсухим пресуванням з порошку — облицювальні плитки та плитки для підлоги.

Проміжною операцією технологічного процесу виробництва керамічних виробів є сушіння. Воно необхідне для надання сирцю механічної міцності й підготовки його до випалювання. Це досить відповідальний етап технології, оскільки саме тут виникають тріщини, які остаточно виявляються при наступному випалюванні. Сирець, відформований пластичним способом, висушують до вологості 6... 10%, а в разі використання напівсухого пресування залишкова вологість після сушіння залежить від виду виробу: для цегли ~ 4...6%, для плитки — до 1%. Сушіння сирцю напівсухого пресування може відбуватися одночасно з процесом випалювання у печі. Найскладнішим і найтривалішим є процес сушіння сирцю складної конфігурації, одержаного з шлікерної маси литтям у гіпсові форми (санітарно-технічні вироби).

Процеси внутрішньої дифузії регулюються введенням у керамічну масу спіснювальних та вигоряючих добавок, електролітів, умовами формування, прогріванням і вакуумуванням маси, а процеси зовнішньої дифузії — режимом сушіння, який характеризується трьома основними параметрами: температурою, відносною вологістю теплоносія та швидкістю його руху в сушарках.

Порівняємо ці способи на прикладі звичайної керамічної цегли і стінової плитки.

Стінова плитка. Її не рекомендовано виготовляти способом пластичного формування, адже вона виготовляється із непластичної сировини. Непластична сировина - глинисті породи з добавками, які покращують технологічні властивості формувальної суміші (полегшують сушіння, зменшують усадку, знижують температуру випалювання) і надають готовим виробам потрібних властивостей (пористості, теплопровідності, кольору тощо). Щодо напівсухого способу формування – то цим способом можна виготовляти стінову плитку, адже, по-перше сировина дуже дрібно подрібнюється, що є необхідним для виготовлення плитки,а по-друге взагалі напівсухий спосіб виробництва економніший в порівнянні з іншими: витрати палива скорочуються на 30 %. Третій спосіб виробництва, а саме шлікерний, є ідеальним для виготовлення плитки, адже цим способом виготовляють вироби складної конфігурації.

Керамічна цегла. Її найчастіше виготовляють способом пластичного формування, адже вона виготовляється із пластичної сировини з невеликою кількістю домішок. Це є необхідною умовою для цього способу формування. Щодо напівсухого способу виробництва цегли – то це також непоганий варіант. Він дозволяє використовувати у виробництві більш пісні глини, а також в більших кількостях добавки золи і шлаків. Вироби мають правильну форму та більш точні розміри, при випалі дають значно меншу усадку. Напівсухий спосіб переважає пластичний, оскільки не потребує сушіння виробів, потреб у виробничих площах і робочій сили. Проте цегла напівсухого пресування має меншу морозостійкість. І це є суттєвим недоліком. Цеглу також можна виготовляти шлікерним способом. Але це є недоцільним, адже такий спосіб виробництва потребує значних затрат, які не є обов’язковими у виробництві цегли.