5.3 Электрические печи

В электрических печах политой об­жиг керамических изделий проводит­ся в наиболее оптимальной - строго-окислительной среде, чем обеспечива­ется высокое качество обжигаемых изделий. В таких печах относительно просто осуществлять автоматическое регулирование теплового режима об­жига. Кроме того, в условиях неболь­ших керамических предприятий труд­но создать и содержать в удовлетвори­тельном состоянии сложное обжиговое хозяйство при использовании для на­грева природного газа или жидкого топлива. Поэтому электрические печи получили широкое распространение прежде всего на предприятиях художе­ственной керамики. Другая область использования электрических печей — это обжиг высококачественных обли­цовочных плиток, особенно с цветны­ми глазурями.

По режиму работы электрические печи бывают периодического и непре­рывного действия. В зависимости от конструкции различают электрические печи: камерные, с выкатным подом, колпаковые, туннельные вагонеточ­ные конвейерные с подвижным подом, конвейерные с сетчатым подом и др.

Камерные электрические печи. (рис. 84) применяют обычно в лабораториях и полупроизводственных усло­виях. Печи с выкатным подом (рис. 85) и колпаковые электропечи, так же как и аналогичные пламенные печи, исполь­зуют для обжига самых разнообраз­ных, особенно крупногабаритных кера­мических изделий в температурном диапазоне до 1300°С. В туннельных электрических печах вагонеточного типа (рис. 86) нагрева­тели (карбидокремниевые стержни) располагаются вертикально по обеим сторонам канала. Электрические щелевые печи с дви­жущимся подом благодаря простоте конструкции и малым габаритам полу­чили широкое распространение на не­больших керамических предприятиях (рис. 87).

Однорядная загрузка изделий обе­спечивает равномерный нагрев и резкое сокращение продолжительности обжига, а использование теплоты обожженных изделий для нагрева из­делий, поступающих в печь, путем встречного движения значительно уменьшает удельные затраты электро­энергии.

Конструкция многоканальной печи «Сити» (Италия) выполнена с учетом этих условий (рис. 88). Каналы в печи расположены в четыре яруса, по три канала в каждом. В каналах смонти­рованы вращающиеся ролики, по кото­рым перемещаются огнеупорные пли­ты с установленными на них изде­лиями. Сечение каждого канала: ширина 370 мм, высота 115 мм. Продолжи­тельность обжига изделий в печи «Си­ти» при температуре 1180°С — 3 ч. Удельные затраты на проведение обжига снижаются в таких пе­чах в 3..4 раза в сравнении с обжи­гом в обычных туннельных печах.

КЕРАМИЧЕСКИЕ КРАСКИ

В качестве пигментов в керамике используются оксиды некоторых металлов, но главным образом искусственные минеральные соединения, аналогичные природным минералам: шпинели (МgO*А1₂O₃), корунду (Al₂O₃, гранату(3CaO*Al₂O₃*3SiO₂), виллемиту(2ZnO*SiO₂).

1. Пигменты

• Оксид железа Fe₂O₃ — наиболее древняя керамическая краска, использовалась гончарами еще в эпоху неолита. В современном керамическом производстве используют оксид железа, получаемый путем прокаливания различных солей Fе (железного купороса).

Окраска оксида железа меняется в зависимости от температуры прокаливания: 600°С — красная с желтоватым отливом, 700°С — красная, 800°С - красно-фиолетовая, 900°С -фиолетовая, выше 900°С — темно-фиоkетовая до черной.

• Для окрашивания керамических масс и глазурей применяется оксид хрома Сr₂О₃ — очень стойкий зеленый краситель. Его получают путем прокаливания смеси хромпика с серой. Окраска оксида хрома зависит от длительности и температуры прокаливания.

• Оксид кобальта СоО применяется в керамике с глубокой древности для окрашивания глазурей масс и приготовления надглазурных красок. Оксид кобальта используют для получения красивых прозрачных синих глазурей - майоликовых, фаянсовых и фарфоровых.

• Оксид марганца МnО₂ - - краситель, в чистом виде растворяется в глазурях, окрашивая их в коричневато-фиолетовые тона.

• Оксид меди СuО применяют для окрашивания легкоплавких глазурей в прозрачные зеленые и голубые тона (в зависимости от состава керамических масс). Получают ее путем разложения сернокислой меди (медного купороса).

• Окcид никеля NiO — слабый краситель, используемый для окрашивания масс и глазурей в сочетании с другими красителями -в зеленые и коричневые тона.

Узкая цветовая палитра оксидных красителей, их низкая стойкость к действию глазурных расплавов и высоких температур при обжиге — все эти факторы снижали качество изделий. Выход керамическая промышленность изобрела составы аналогичных естественноокрашенным (гранат, корунд, виллемит, шпинель и т.д.). Они отличаются высокой химической устойчивостью, стойкостью к действию высоких температур и имеют высокие показатели преломления света.

Процесс приготовления пигментов включает обычно следующие операции: тонкий помол компонентов, смешивание, спекание при 700...1400°С, измельчение, промывка, сушка.

Шихтовый состав некоторых керамических пигментов.

1. Синий пигмент (%): оксид кобальта — 25, оксид цинка - 50,. кварц — 20, прокаливание при 1330... 1350°С.

2. Голубой пигмент (%): оксид кобальта — 10, каолин — 90, прокаливание при 1300...1380°С.

1. Зеленый пигмент (%): оксиды алюминия — 9,76, кобальта — 11,07, хрома - - 73,17, прокаливание при 1300...1320°С.

2. Желтый пигмент (%): оксиды олова -- 9,82, сурьмы — 9,87, железа -- 0,625, свинца — 29,63, прокаливание при 1000°С.

3. Красный пигмент (%): железо сернокислое — 72,72, аммоний азотнокислый — 27,28, прокаливание при 1000°С.

4. Черный пигмент (%): оксиды кобальта — 11,8, хрома— 43,0, железа - - 45,2, прокаливание при 1320...1350°С.

Для подглазурной росписи пигменты смешивают, с глазурью, количество вводимой глазури определяют опытным путем, обычно в пределах 10... 30%.