Плитка для полов объемного окрашивания

Министерство образования и  науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра ТСМИиК

Курсовой  проект по дисциплине «Технология отделочно – декоративных  керамических материалов и черепицы» на тему:

«ПЛИТКА ДЛЯ  ПОЛОВ ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ»

Казань, 2011.

Реферат

Целью курсового проекта является ознакомление и изучение технологии производства плитки для полов полусухого прессования, выполнение технологической схемы, ознакомление с процессами производства и их характеристиками.

В задании даны следующие данные:

1. Основной вид изделия: плитка половая;

2. Особенности производства: прессование из порошка; 

3. Особенности сырья и добавок: глина беложгущаяся, число пластичности 10,

4. Состав шихты: глина – 82%, шамот – 15%, хром руды – 3%;

  На листе 1 представлена технологическая  схема получения ангобированной плитки для полов.

На  листе 2 представлена спецификация к  технологической схеме.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

Номенклатура  производства……………………………………………………...6

Сырьевые  материалы……………………………………………………………..7

Обоснование способа производства………………………………………….…8

Описание  технологического процесса…………………………………………10

Технологическая схема………………………………………………………….13

Подбор оборудования…………………………………………………………...14

Охрана труда  и техника безопасности…………………………………………19

Охрана окружающей среды……………………………………………………..22

Заключение……………………………………………………………………….24

Список использованной литературы…………………………………………...25

Введение

Керамика (др.-греч. κέραμος – глина) – изделия из неорганических, неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготовляемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.

В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг. Однако современное  использование этого термина  расширяет его значение до включения  всех неорганических неметаллических  материалов. Керамические материалы  могут иметь прозрачную или частично прозрачную структуру, могут происходить  из стекла. Самая ранняя керамика использовалась как посуда из глины или из смесей её с другими материалами. В настоящее  время керамика применяется как  индустриальный материал (машиностроение, приборостроение, авиационная промышленность и др.), как строительный материал, художественный, как материал, широко используемый в медицине, науке. В XX столетии новые керамические материалы  были созданы для использования  в полупроводниковой индустрии  и др. областях.

Первые  глинистые изделия – керамическая малая пластика – обнаруженные археологами  в разных районах Земли, относятся  к эпохе палеолита. Непосредственно  с этим периодом связано и появление  глиняной посуды, черепки которой  зачастую встречаются с каменными  орудиями труда и оружием первобытных  охотников и земледельцев. Несколько  позже наши далекие предки независимо от мест своего обитания начали применять  примитивный костровой обжиг  глиняных предметов домашнего обихода, придавая им тем самым водостойкость  и прочность.

Тогда же было положено начало использованию  керамики в строительстве, которое  последовательно прошло этапы от обмазки глиной первобытных жилищ, сооружаемых из камней, камыша или  ветвей деревьев, до хижин, сложенных  из высушенных на солнце глиняных валиков  и кирпича-сырца, замененного впоследствии обожженным. Наряду с обожженной, красочно расписанной глиняной посудой, керамическими  игрушками, фигурками людей и  животных, миниатюрными макетами собственных  жилищ люди позднетрипольской культуры владели и искусством изготовления строительного кирпича, который обжигался теперь уже не на кострах, а в специальных печах-горнах.

Дальнейшего, причем весьма высокого, развития достигла керамика в древневосточных государствах, где в связи с почти полным отсутствием древесины глина  служила основным природным сырьем для производства как обожженных, так и сырцовых изделий, интенсивному высушиванию которых способствовал  присущий этим странам жаркий и сухой  климат.

Огромное  значение в становлении художественно-технического строительства приобрела керамика в период расцвета древнейшей цивилизации, в нижней части Месопотамии на территории нынешнего Ирака. Монументальные культовые и дворцовые комплексы. Мощные крепостные сооружения. Кладка обычно производилась на смешанном растворе, состоящем из глины, золы и природного битума. Для укрепления стен и защиты их от увлажнения и разрушения грунтовыми водами определенное количество рядов сырца чередовалось с прокладкой из тростниковых плетней или циновок, пропитанных битумом.

Большая роль отводилась керамик в Древней  Индии, Китае, Японии и других странах  Азии, о чем свидетельствует сохранившиеся  развалины древних индийских  городов с многоэтажными кирпичными домами, облицованная кирпичом Великая  Китайская стена и другие сооружения этих далеких эпох.

Строители и зодчие получили в свое распоряжение самые разнообразные по размерам, форме, фактуре и окраске ангобированные, глазурованные, мозаичные декоративнее плитки для облицовки стен и ролов, санитарно-технические изделия, новые виды черепицы, профильные архитектурные вставки, объемно-скульптурную художественную керамику и пр.

В современной керамической технологии используются следующие способы  декорирования различных оп назначению, форме и размерам изделий: а) глазурование, б) ангобирование, в) раскрашивание керамическими красками, г) нанесение на поверхность предварительно выполненных декоративных изображений, д) окрашивание естественными минеральными красителями, е) двухслойное формование, ж) офактуривание поверхности. В проблеме рациональной утилизации промышленных отходов в единый узел сплелись вопросы охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

В настоящее время на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных материалов и других отраслей промышленности Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд т отходов. Используется же лишь около 2 млрд т, или 28% от общего объема. В связи с этим в отвалах и шламохранилищах страны накоплено около 80 млрд т только твердых отходов. Под полигоны для их хранения ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для сельского хозяйства земель.

Годовой экономический ущерб от загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления оценивается на уровне 10% валового внутреннего продукта.

Наиболее рациональным направлением утилизации промышленных отходов является их использование как техногенного сырья при получении различного вида продукции и прежде всего строительного назначения.

Так как строительство потребляет около трети всей массы продукции материального производства, материальные ресурсы составляют более половины всех затрат на производство строительно-монтажных работ.

Решение проблемы ресурсосбережения  в строительстве возможно при  комплексном использовании технических, организационных, экономических факторов и ускорении научно-технического прогресса.

Важнейший резерв ресурсосбережения  в строительстве —■ это широкое использование вторичных материальных ресурсов, которыми являются отходы производства и потребления. Объем промышленных отходов увеличивается более высокими темпами, чем общественное производство, и имеет тенденцию к опережающему росту. Только на удаление их и складирование расходуется в среднем 8—10% стоимости основной производимой продукции.

Использование промышленных отходов  обеспечивает производство богатым источником дешевого и часто уже подготовленного сырья; приводит к экономии капитальных вложений, предназначенных для строительства предприятий, добывающих и перерабатывающих сырье, и повышению уровня их рентабельности; высвобождению значительных площадей земельных угодий и снижению степени загрязнений окружающей среды. Повышение уровня использования промышленных отходов является важнейшей задачей государственного значения.

Одно из наиболее перспективных  направлений утилизации промышленных отходов — их использование в производстве строительных материалов, что позволяет до 40% удовлетворить потребности в сырье, этой важнейшей отрасли промышленности. Применение отходов промышленности позволяет на 10—30% снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, экономия капитальных вложений при этом составляет 35—50%.

На основе применения отходов промышленности возможно развитие производства не только традиционных, но и новых эффективных строительных материалов. Новые материалы обладают комплексом улучшенных технических свойств и в то же время характеризуются наименьшей ресурсоемкостью как в процессе производства, так и при применении.

Одним из важнейших материальных ресурсов, необходимых для производства строительных материалов, является топливо. В последние годы проблема повышения эффективности использования топлива, его экономного расходования приобрела особую актуальность в связи с ростом его потребления на технологические нужды, увеличением затрат на его добычу.

На производство неметаллических  строительных материалов и конструкций  ежегодно расходуется около 50 млн т условного топлива. Для снижения расхода топлива применяют промышленные отходы. В ряде, случаев промышленные отходы можно рассматривать как полуфабрикаты, при получении которых уже затрачен определенный объем топлива. Так, при получении 1 кг металлургических шлаков расходуется более 1260 кДж теплоты, топливных зол и шлаков — 600— 840 кДж. Часть промышленных отходов может содержать значительное количество топливных остатков (например, в золе их содержится иногда до 20—30%).

Масштабы применения промышленных отходов в производстве строительных материалов в России, так же как  и в других развитых странах мира, неуклонно увеличиваются. Некоторые  виды отходов, как, например, доменные гранулированные шлаки, пользуются большим спросом в настоящее время и используются полностью. Передовые металлургические предприятия перешли практически на безотвальную работу.

В России накоплен положительный опыт создания комбинированных производств. Это производства глинозема, содопродуктов и портландцемента на основе нефелиновых шламов и известняков, легированного чугуна и глиноземистого цемента и др.

Значительно меньше, чем доменные, используются пока сталеплавильные шлаки. Объем их использования составляет около 65%. Незначителен уровень применения шлаков цветной металлургии. Утилизируется лишь около 15% объема золошлаковых отходов энергетической промышленности, которые наряду с металлургическими шлаками можно отнести к наиболее значительным сырьевым ресурсам для промышленности строительных материалов. Неудовлетворителен пока уровень использования отходов деревообрабатывающей, химической, нерудной и ряда других отраслей промышленности.

Развитие и совершенствование  производства строительных материалов, повышение их экономической эффективности на современном этапе в значительной степени будут определяться рациональностью использования сырьевых ресурсов, полнотой вовлечения в производство отходов различных отраслей промышленности.

Номенклатура  производства

Основные  требования к керамическим плиткам  для полов являются малая пористость, высока механическая прочность, большая  сопротивляемость истиранию, огнестойкость, высокие эстетические качества.

В соответствии с требованиями ГОСТ 6787 – 69 плитки для полов по форме  бывают квадратные,  прямоугольные  и  треугольные, шестигранные и восьмигранные, с вкладышами или без них. Тыльная  сторона плитки имеет рифленую поверхность  с высотой выступов до 1,3 мм.

Размер, масса и количество плиток отдельных  типов в 1 м² приведены в таблице 1.                                                

Таблица 1. Характеристика плиток

Плитки  должны иметь правильную форму, четкие грани и углы. По состоянию лицевой  поверхности различают плитки гладкие, тисненые, рельефные, глазурованные, ангобированные. По цвету, плитки бывают одноцветные и многоцветные.

Керамические  плитки представляют собой квадратные, прямоугольные или фигурные пластинки, у которых лицевая сторона покрыта глазурью или ангобом. Тыльная сторона плиток, как правило, рифленая, что обеспечивает лучшее ее сцепление с раствором. Глазурь и ангоб на керамических плитках может быть прозрачной и непрозрачной, глянцевой и матовой, белой и цветной. Согласно ГОСТу 6441—76 керамические глазурованные или аегобированные плитки выпускают 28 типоразмеров с одноцветной или многоцветной (мраморовидной) лицевой поверхностью.

Сырьевые  материалы

Лучшим  глинистым сырьем в производстве плиток для полов являются высококачественные пластичные, низкоспекающиеся глины, обладающие высокой связующей способностью.

Глины разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями. Глинистое вещество (с частицами меньше 0,005мм) состоит в основном из каолинита и родственных ему минералов – монтмориллонита, глинистой слюды.

Легкоплавкая  глина содержится в шихте в  количестве 92% .Качество плиток для полов зависит от содержания в массе фракций менее 1 мкм. Оптимальное количество этой фракции – 60-75%.

Веселовская глина, которая вводится в состав ангоба в количестве 90%. Она является высококачественным сырьем для производства плиток, оно обладает рядом ценных характеристик и не требует установления ряда специального оборудования на производственной территории завода, так как не нуждается в обогащении.

В качестве отощающих материалов используют тонкомолотый шамот из боя обожженных плиток (до 30%) или чистый кварцевый песок.

Шамот – зернистый керамический материал, получаемый тонким помолом обожженных бракованных изделий. Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин.

Также в массу вводят стеклобой – переработанные отходы стеклянных изделий, для уменьшения температуры обжига и его ускорения.

В качестве красящего  пигмента для приготовления ангоба применяется оксид кобальта СоО. Оксид кобальта наиболее интенсивный из применяемых в керамике красящих оксидов и, кроме того, наиболее стабильный. Синий цвет кобальта не исчезает даже при 1400°C

Карбонаты – вредные примеси, снижающие  огнеупорность и уменьшающие  интервал спекания. Содержание частицы  крупнее 300 мкм может полностью  разрушить изделие, образуемым дутиком. Для уменьшения воздействия карбонатов, глину подвергают тонкому помолу.

    Зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал, состоящий в основном из частиц размером 5—100 мкм. Ее химико-мине- ралогический состав соответствует составу минеральной части сжигаемого топлива. Например, при сгорании каменного угля зола представляет собой обожженное глинистое вещество с включением дисперсных частиц кварцевого песка, при сгорании сланцев — мергели с примесями гипса и песка. При обжиге минеральной части топлива дегидратируется глинистое вещество и образуются низкоосновные алюминаты и силикаты кальция.

Основным  компонентом золы-уноса является стекловидная алю- мосиликатная фаза, составляющая 40—65% всей массы и имеющая вид частиц шарообразной формы размером до 100 мкм. Из кристаллических фаз в золах могут присутствовать а-кварц и муллит, а при повышенном содержании Fe₂0₃ также гематит. Количественное соотношение между а-кварцем и муллитом определяется соотношением Si0₂ /А1₂0₃. С увеличением последнего содержание а-кварца в кристаллической фазе возрастает, а муллита убывает. Соответственно несколько возрастает активность зол по поглощению извести. Золы, обогащенные оксидами железа, более легкоплавки, в них образуется больше стекла.

    Стекло в золах можно рассматривать как материал, содержащий аморфиты — образования, близкие по составу и структуре к соответствующим кристаллическим фазам, но с высокой удельной поверхностью,— и неупорядоченные глиноземисто-кремнеземистые прослойки между ними. Способность стекловидной фазы к гидратации и гидролизу объясняется рыхлой субмикроструктурой и относительно высокой проницаемостью аморфитов, обусловленной пустотами между ионными группировками. Аетивность промежуточного аморфного вещества стекловидной фазы определяется соотношением глинозема и кремнезема, чем оно больше, тем легче идет процесс гидратации зольного стекла в щелочной и в сульфатно-щелочной среде. В нейтральной среде зольное стекло устойчиво. На гидравлическую активность кальциево-алюмосиликатного стекла, содержащегося в золе, положительно влияют примеси оксидов магния, железа и некоторых других элементов.

    Определенной гидравлической активностью в золах, наряду со стекловидной фазой, обладает дегидратированное и амортизированное глинистое вещество. Активность зависит от минералогического состава глин, входящих в минеральную часть топлива, и повышается при тепловой обработке. С повышением в золе содержания аморфи- зированного глинистого вещества увеличивается ее водопотребность.

   Если минеральная часть топлива содержит значительное количество карбонатов, то в золе образуются низкоосновные силикаты и ферриты кальция, способные взаимодействовать с водой.

    В небольшом количестве в золы входят следующие примеси: свободные оксиды кальция и магния, сульфаты, сульфиды и др.

    В золах, как правило, содержится углерод в виде различных модификаций коксовых остатков. Содержание их зависит от вида сжигаемого топлива: для бурых углей и горючих сланцев оно составляет менее 4%, каменных углей — 3—12, антрацита — 15—25%. Содержание несгоревших частиц в тонкодисперсных фракциях золы меньше, чем в грубодисперсных.

Химический  состав зол-уносов колеблется в зависимости  от месторождений углей. Примерное содержание основных оксидов в золах различных ТЭС (%): Si0₂ - 37-63; А1₂0₃ - 9—37; Fe₂0₃ - 4-17; СаО - 1-32; MgO - 0,1-5; S0₃ - 0,05-2,5; Na₂0 + К₂0 - 0,5-5. Потери при прокаливании, характеризующие содержание в золе несгоревших углеродистых частиц, составляют 0,5—30%.

     Жидкое стекло, применяемое в количестве 0.2%. Оно снижает пластичность глины, а так же уменьшает усадку глины, ее чувствительность к сушке и обжигу, что способствует получению изделий без трещин и искривлений.

      Все используемые в производстве плитки сырьевые материалы являются высококачественными продуктами, не требующими организации отделения по обогащению сырья  на территории производственного цеха. Однако, можно было бы разместить на территории цеха технологическое оборудование для удаления нежелательных примесей в бентонитовой глине ( операция «отмывка»), но учитывая то, что в сырьевую смесь эта глина входит лишь в количестве 1%, то было принято решение оборудование не устанавливать. Проанализировав специфику производства – шликерная подготовка сырья и полусухой способ прессования, можно сделать вывод, что бентонитовая глина хорошо переработается в течении технологического процесса, и не потребуется установка дополнительного оборудования, то есть дополнительные капитальные вложения.

    Опилки — один из наиболее массовых отходов лесопиления и деревообработки. Частично опилки используют на гидролизных заводах спиртового и дрожжевого профиля, как выгорающую добавку при производстве кирпича или как заполнитель в гипсоопилочных плитах, но значительная их часть сжигается или сбрасывается в отвал. Фракционный состав опилок зависит от способа получения и составляет 10—0,2 мм. Частицы крупностью менее 0,2 мм составляют древесную муку. Насыпная плотность и пористость древесных отходов зависят от вида древесных пород и фракционного состава (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Фракционный состав и свойства древесных опилок

Способ получения  опилок предопределяет их физические особенности. При распиловке бревен на лесопильной раме получают опилки крупностью до 7 мм, имеющие форму, близкую к кубической. При обработке древесины на круглопильных станках опилки имеют волокнистую структуру и размеры 1—2 мм. Опилки, полученные на лесопильной раме, имеют большие размеры поперек волокон, что, как правило, неблагоприятно сказывается на механических свойствах изделий.

Обоснование способа производства

Производство  изделий складывается из следующих  основных операций: добычи и хранения сырья, подготовки отощающих и других добавок, составления и обработки массы, формования сырца, его сушки и обжига, сортировки и упаковки.

Различают три способа производства плиток: сухой, пластический и шликерный, которые отличаются способами подготовки прессовочного порошка. Для повышения качества плиток рекомендуемый размер зерен в порошке до 0,6-0,7 мм.

Выбор способов производства и подготовки массы определяется свойствами глинистого сырья, сложностью шихты, формой и размерами изделия и требованиями к качеству обожженного материала. При этом стремятся наиболее, полно и целесообразно использовать специфические свойства каждого типа глины.

Если  глинистое сырье легкоплавкое, неспекающееся, имеет много примесей, определяющих невысокую пластичность, связность  и неоднородный цвет изделия после  обжига, то его можно использовать только для получения простых по форме, наиболее грубых по структуре и пористых изделий — полнотелого и пустотелого кирпича с небольшой пустотностью. В этом случае, если сырье при увлажнении хорошо размокает, легко перерабатывается с добавками и без них в достаточно однородную массу с невысокой чувствительностью к сушке, рационален способ пластического формования с более простой подготовкой массы.

Повышенная  пластичность и связанность глины, ее лучшая спекаемость определяют целесообразность использования сырья для получения тонкостенных стеновых материалов с большой пустотностью. Если при этом глина не содержит посторонних включений и после обжига дает красивый ровный цвет, ее следует применить для изготовления черепицы, а также лицевых изделий (кирпича, камней и др.), в особенности при светлых тонах обожженного материала.

В данной работе выбор способа производства  плитки для полов основывался  по исходному сырью. При выборе необходимо учесть свойства сырья, его технологические  свойства, и параметры производимого изделия. Таким образом, я выбрал сухой способ подготовки прессовочного порошка, а формование самой плитки полусухое прессование ,так как полусухое прессование изделий имеет ряд преимуществ перед пластическим формованием:

- практически полностью  устраняется длительный и сложный процесс сушки сырца;

- исчезают воздушная усадка и  виды брака, связанные с сушкой;

- количество воды подлежащей удалению  при полусухом способе, в 2 раза  меньше, чем при пластическом, что  значительно (на 20-26%) снижает расход  условного топлива;

- длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза, что создает лучшие условия для автоматизации производства;

- изделия имеют правильную форму  и более точные размеры; 

- они дают значительно меньшую  усадку при обжиге;

- высокая прочность отформованного  сырца позволяет в случае обжига  в туннельных печах производить  многорядную садку, непосредственно  на печные вагонетки, минуя  ручной процесс перекладки с  сушильных вагонеток на обжиговые,  как это имеет место при  способе пластического формования;

-  рабочая производственная площадь  сокращается почти на 30%;

- количество рабочего персонала  сокращается на 20-24%, чем при пластическом  способе производства;

- в производстве возможно использование  практически любого глинистого  сырья, диатомита, а также в  больших количествах добавок  — стеклобой, ЦСП, шамот, зола, шлак и др.

Однако у метода полусухого формования есть и недостатки, к которым можно отнести:

- большая энергоемкость на формование, приблизительно на 25-30% выше, чем  у пластического способа;

- показатели металлоемкости заводов  полусухого прессования почти  в 3  раза выше;

- высокая образивность пресс-порошка и соответственно более скорый износ пресс-форм;

Описание  технологического процесса

1. Транспортировка и хранение поступающего сырья, материалов

Доставка сырьевых материалов на предприятие осуществляется в железнодорожных вагонах или автотранспортом. Поступающее сырье и материалы хранятся в крытом складе, защищающем их от пыли и атмосферных осадков. Подачу сырья из отсеков склада к приемным бункерам массозаготовительного отделения осуществляется мостовым грейферным краном.

2. Приготовление гинянного порошка

Для приготовления массы  используется легкоплавкая глина. Механическая    обработка    глины     осуществляется     с     помощью глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделить или измельчить  каменистые включения,  гомогенизировать  керамическую  массу  и  получить   необходимые формовочные свойства. 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. При сухом способе подготовки сырья глина подвергается сушке, а затем тонкому помолу. Параллельно производится подготовка отощающих материалов (стеклобой, шамот) и ангоба.