2. Сырьевые материалы для производства базового изделия

В качестве сырья для производства керамической плитки используются смеси различных материалов, в частности:

- глинистые материалы - которые обеспечивают пластичность влажной массы, необходимую для формовки заготовок плитки, которые уже в сыром виде обладают характеристиками, позволяющими выполнять с ними различные операции (в частности, транспортные);

- кварцевое сырье - в основном кварцевый песок, который образует "скелет" керамического изделия, то есть выполняет структурную функцию, необходимую для того, чтобы ограничить и контролировать изменение размеров изделия, неизбежное при сушке и обжиге;

- фельдшпатовые и/или карбонатные - материалы, содержащие полевые шпаты (алюмосиликаты натрия, калия, кальция и т.д.) или карбонаты (в частности, кальция), благодаря которым при обжиге достигается нужная вязкость, которая обеспечивает стекловидную и плотную структуру готового изделия.

Часто в качестве шамота используют брак обожженных изделий.

В технологии керамической плитки используют большое количество декорирующих средств: ангобов, глазури, пигментов и фритт.

Глазурь представляет собой смесь различных минералов и соединений (каолин, песок, различные окислы, красящие пигменты, которые наносятся на поверхность изделия и расплавляются).

3.Производство базового изделия

Обработка глиняной массы

Производство керамических изделий включает следующие этапы: карьерные работы, механическую обработку глиняной массы, формование изделий, их сушку и обжиг. Карьерные работы включают добычу, транспортировку и хранение промежуточного запаса глины. Вылеживание замоченной глины, ее вымораживание в течении годичного срока на открытом воздухе разрушает природную структуру глины, она диспергируется на элементарные частицы, что повышает пластичность и формовочные свойства керамической массы.

Механическая обработка глины осуществляется с помощью глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделить или измельчить каменистые включения, гомогенизировать керамическую массу и получить необходимые формовочные свойства. Каменистые включения выделяют из глины, пропуская ее через винтовые камневыделительные вальцы или применяя другие специализированные машины. Можно добиться полного выделения камней из глины гидравлическим обогащением: глину распускают в глиноболтушках, а затем шликер пропускают через сито, на котором отделяются камни размером более 0,5 мм; шликер обезвоживают в мощных распылительных сушилках.

Глину измельчают после выделения каменистых включений. Если их нет в глине, то после доставки на завод ее сразу подвергают грубому дроблению, потом тонкому измельчению. После тонкого измельчения глину надо промять, чтобы получить глиняную массу с необходимой формовочной влажностью.

Для подготовки глиняных масс к формованию применяют глиномешалки. В них глину разминают, перемешивают составные части шихты для получения однородного материала, увлажняют массу до формовочной влажности и прогревают паром.

Глиномешалки бывают одновальные и двухвальные; с -водяным и паровым увлажнением. Глина непрерывно загружается в глиномешалку и перемешивается вращающимися лопастями, которые одновременно продвигают ее к разгрузочному отверстию. Основными узлами двухвальной глиномешалки с пароподогревом) являются два перемешивающих вала , установленные на подшипниках. Валы между собой соединены шестеренчатой передачей . В верхней части корпуса смесителя по трубопроводу подается вода для увлажнения массы. Трубопровод для подачи пара расположен под корпусом. Привод глиномешалки осуществляется от электродвигателя через редуктор . Корпус крепится на опорных стойках . Перемешанная масса выгружается через отверстие . Подвод пара в глиномешалку осуществляется через «чешую», Уложенную внутри корыта мешалки, через трубки, вмонтированные в днища и боковые стенки корыта, или через перфорированные трубки, уложенные по днищу вдоль корыта.

Формование

Стеновые керамические изделия изготавливают способами пластического формования и полусухого прессования. Из жидких глиняных масс изготавливают некоторые виды облицовочной плитки, санитарно-технические и другие фаянсовые и фарфоровые изделия.

Способ пластичного формования. Изделия стеновой керамики формуют из пластичных глиняных масс на ленточных шнековых прессах, которые могут быть вакуумными и безвакуумными. В корпусе этого пресса вращается шнек – вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса, поступая через воронку и питающий валик, перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке и мундштуку. В этом месте глиняная масса уплотняется, выравниваются давления и скорости по сечению глиняного бруса. Мундштук глиняного пресса для производства кирпича имеет прямоугольное сечение. Для формования пустотелых кирпича и керамических камней, в мундштуке пресса устанавливают пустотообразующий сердечник. Применяются также фасонные вставки с узкими щелями – для формования черепицы, кольцевые для керамических труб.

Из мундштука пресса выходит глиняный брус, который разрезают автоматически резательным аппаратом, получая изделия заданного размера. Плотный вакуумированный сырец устанавливают рядами на печную вагонетку и он поступает в туннельную сушилку в штабеле (без полок). Вакуумирование глины позволяет извлечь из нее воздух, снизить влажность на 3 – 4 %, увеличить прочность сырца в 2 – 3 раза, прочность обожженного изделия увеличивается до 2 раз, его водопоглощение снижается на 10 – 15 %.

Способ полусухого прессования. Керамические изделия формуют способом полусухого прессования из шихты влажностью 8 – 10 %, уплотняемой прессованием под значительным давлением (15 – 40 МПа).

Способ литья. Плитки (толщиной 2 мм) изготавливают способом литья на автоматизированных конвейерных линиях. По конвейеру движутся пористые керамические поддоны, на которые наливные аппараты последовательно наносят шликеры разделительного, плиточного и глазурованного слоев. Двигаясь по конвейеру, керамическая масса быстро подсыхает на пористом поддоне и поступает сначала на зачистное, а затем на режущее устройство. Поддон с отлитой массой проходит конвейер за 22 – 30 минут, после чего он автоматически предается в тепловые установки. Полный цикл производственного процесса (вместе с обжигом) занимает около 2 часов.

Ленточный комбинированный вакуумный пресс СМК-28 (СМ-443) приводится в действие от индивидуального электродвигателя системой передач (несколькими парами шестерен, установленных в закрытой ванне, заполненной маслом). Глиняная масса подается в приемную часть глиномешалки 5 пресса, в которой дополнительно перемешивается, а в случае необходимости доувлажняется и через решетку проталкивается в вакуум-камеру . Здесь жгутики режутся на стружку ножами и из массы удаляется воздух. Затем масса захватывается нижним шнеком и продвигается к головке пресса , где она уплотняется и потом равномерно передвигается к мундштуку.

Сушка сырца

Перед обжигом изделие надо высушить до содержания влаги не более 5 % во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге. Сушку сырца проводят в тоннельных и камерных сушилках.

Камерная сушилка представляет собой ряд прямоугольных камер периодического действия с одним или двумя выходами. Камеры загружают изделиями на рамках, которые устанавливают на выступах 4, имеющихся в стенах камеры. После сушки изделия выгружают из камеры.

Обжиг изделия

Обжиг завершает изготовление керамических изделий. В процессе обжига формируется их структура, определяющая технические свойства изделия. Суммарные затраты на обжиг составляют 35 – 40 %, а потери от брака достигают 10% себестоимости товарной продукции. Обжиг керамических изделий осуществляется в туннельных печах с автоматическим управлением. Туннельная печь представляет собой длинный канал, выложенный внутри огнеупорной футеровкой. Вагонетки с изделиями, составляющие сплошной поезд, перемещаются в печи и постепенно проходят зоны подогрева, обжига и охлаждения. Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых керамических изделий (950 – 1000С) необходима для спекания керамической массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований.

Технология производства современной облицовочной плитки в какой-то степени повторяет старые способы ее изготовления. Сначала глиняную массу в виде порошка подают в прессы, отпрессованные плитки поступают на конвейер, где автомат раскладывает их в два ряда, и на ленте они отправляются в сушильную печь. После сушки и обжига изделия идут к глазуровочной установке, где на поверхность пульверизатором наносят глазурь, затем плитки обжигают еще раз и сушат. Весь технологический цикл занимает не более часа.

Плитка должна быть не только прочной, но и красивой. Особенно велик сейчас спрос на цветную плитку. Так вот, при изготовлении таких изразцов специалистам приходится помнить, что в керамических красках кроме пигментов должны быть флюсы и различные добавки, которые повышают стойкость цвета и придают ему насыщенность. Бесцветные флюсы можно сделать цветными, добавляя к ним окислы металлов: например, голубой цвет получают добавкой окисла меди, зеленый — окисла хрома, оранжевый — окисла титана.

Сушильно-глазуровочный конвейер работает так. Отпрессованнные в прессе плитки поступают на передаточный транспортер и с него направляющее устройство подает плитки в первую сушильную камеру . Высушиенные плитки поступают в камеру глазурования и затем во вторую сушилку камеру. После досушки отборочное устройство передает плитки в печь.