Технология производства керамической плитки. 2
Содержание
Введение…………………………………………………………
1. Общая часть…………………………………………………
1.1 Номеноклатура изделий………………………
1.2 Характеристика сырья………………………………………..………..………
2. Общие положения………………………………………
2.1 Основные способы переработки глинистого сырья …..…………….……....12
2.2 Краткий обзор современных
способов производства
3. Технологическая часть………………………
3.2 Описание технологической
схемы производства
прислонных плит………….………………………
4. Режим работы цеха (завода)…………………………………………...………
4.1 Расчет производственной мощности цеха (завода )……………………….....28
4.2 Расчет сырья и
4.3 Подбор и расчет
4.4 Контроль технологических
процессов и качества
4.5 Расчёт материального
баланса цеха…………………………………………..
5. Экологические мероприятия……………
6. Технико-экономические показатели проекта…………………………...……..36
Список литературы…………………………………
Введение
Продукцией керамического
производства являются в основном изделия,
поставляемые для различных отраслей
народного хозяйства и прежде
всего для строительства –
кирпич, плитки для облицовки стен
и полов, санитарно-техническая
Исходным пунктом для
формования керамики является масса, которая
чаще всего состоит из естественных,
в различной степени
Цель данной курсовой работы состоит в углублении и закреплении теоретических знаний по дисциплине «Технология производства строительной керамики», самостоятельной детальной проработке технической, нормативной и проектной литературы по технологии производства керамических плиток и выработке навыков решения задач проектирования.
1. Общая часть
1.1 Номеноклатура изделий
Керамическая плитка— это, как правило, прямоугольные пластины из обожжённой керамики.
Изобретение Первые образцы керамической плитки были найдены в Междуречье Тигра и Евфрата. По мнению исследователей первая плитка по размерам и форме напоминала мозаику, которая во втором и третьем тысячелетии до нашей эры использовалась для отделки храмов и дворцов знати. Однако от мозаики такая плитка отличалась целостным рисунком, изображённым на каждой плитке. По толщине она была немного тоньше небольшого кирпича. На лицевую сторону плитки наносился орнамент в виде узоров различной формы. Современная плитка в восточном стиле унаследовала немало общих с плиткой Междуречья тенденций в изготовлении орнамента, однако значение большинства символов безвозвратно утеряно. Долгое
время отделка в вавилонских
храмах и дворцах выполнялась
покрытым глазурью кирпичом — предшественником
керамической плитки. Толщина глазури
на таких кирпичах превышала 10 мм, что
придавало ей необычайную прочность.
Применялась преимущественно Однако
керамическая плитка в том виде,
в каком её знаем мы, появилась
только в эпоху Ахеменидов — древнеперсидской
династии, самым известным представителем
которой был Дарий III, наголову разбитый
Александром Македонским. В древнеиранских
городах Сузе и Персеполе была
найдена керамическая плитка размером
15х15 см и толщиной 10 мм. С III века до н.
э. по VIII век н. э. монополия на изготовление
керамической плитки принадлежала древнеиранским
государствам. Напольная плитка
Напольная плитка обычно производится из керамики или природного камня. Керамическая плитка может быть глазурированной и неглазурированной. Мозаика выкладывается различными методами. Плитка на полу кладётся, как правило, на клей, состоящий из песка, цемента и иногда латексной присадки для дополнительной прочности. Межплиточные швы (промежутки между плитками) как правило заполняются специальными составами — затирками. Плитка из природного камня может быть особенно красивой. Однако, поскольку это натуральный продукт они менее однообразны и требуют большего планирования с точки зрения использования и укладки. Каменная плитка, как гранит может быть распилена с обеих сторон а затем отполирована с верхней стороны для получения плиток одинаковой толщины. Некоторые полированные плитки из натурального камня при намокании становятся скользкими, как гранит и мрамор. Каменная плитка с шероховатой или необработанной поверхностью обладают меньшим скольжением. Керамическая плитка для использования во влажных помещениях применяется менее скользящая, либо используются очень мелкие плитки так что раствор действует как препятствующие скольжению линии.
Каменная напольная плитка, как правило, тяжелее, чем керамическая плитка, и несколько более подвержена бою во время транспортировки из-за своей меньшей прочности.
Следует отметить, что правильное название у плитки, покрытой глазурью, — глазурованная керамическая плитка. Соответственно, неглазурованная — не покрытая глазурью. Керамическая плитка (кафельная плитка) часто используется в общественных местах, включая поликлиники, больницы и прочие.
Также существует разновидность керамической плитки - керамический гранит (керамогранит). Этот материал, в отличие от керамической плитки подходит для наружных работ. Эта особенность обусловлена тем, что керамический гранит изготавливается с добавлением гранитной крошки и обжигается при температуре более 2000 градусов. При этом получается более плотный материал с водопоглощением менее 0,3% ( у керамической плитки ~30%). А также, керамогранит меньше подвержен истиранию, поэтому его часто используют при облицовке общественных помещений. Единственное неудобство при работе с керамическим гранитом - это обработка (резка) плитки. Хотя этот недостаток легко устраняется при помощи современных инструментов. В свою очередь керамогранит делится на три основные группы: полированный, неполированный, лаппатированный (полуполированный).
Декоративная плитка
Декоративная керамическая плитка обычно имеет форму мозаики на стене, полу или потолоке здания. Хотя декоративная плитка была известна и широко использовалась в древнем мире (о чём свидетельствуют великолепные мозаики из Помпеи и Геркуланума), она, пожалуй, достигла своего наибольшего распространения в исламском мире.
Декоративную
керамическую плитку с рельефными узорами
или сюжетным художественным оформлением,
применяемую для облицовки
Тротуарная плитка
Тротуарная плитка брусчатка производится двумя методами:
Разница между тротуарными плитками, произведенными этими способами, довольно значительна. Отличаются и качество, и прочность, и внешний вид получившихся изделий. Вибропрессованная плитка прекрасно подойдёт для тротуара в общественном месте, а вот двор на своей даче лучше вымостить плиткой, изготовленной с помощью вибролитья.
У тротуарной плитки есть множество преимуществ перед асфальтом. Покрытие тротуарной плиткой красиво и эстетично. Это дорожное покрытие можно быстро демонтировать при проведении земляных работ, и так же быстро восстановить по их завершении.
Классификация плиток:
|
1.2 Характеристика сырья
В проектируемом участке для производства керамической плитки в качестве основного компонента используем глину Чаганского месторождения.
Суглинок Чаганского месторождения содержит (рисунок 6) до 12% монтмориллонитового компонента, находящегося в форме смешаннослойных образований с гидрослюдой и каолинитом. На рентгенограмме (рисунок 2) наблюдаются рефлексы этих минералов.
а) б)
в) г)
а – увеличение 100 кратное; б – увеличение 500 кратное; в – увеличение 1000 кратное; г – увеличение 2000 кратное.
По содержанию Al2O3 суглинок относится к группе кислого сырья, а по огнеупорности к легкоплавким. По содержанию Fe2O3 к сырью с высоким содержанием красящих оксидов (таблица 1).
Таблица 1 - Химический состав суглинка Чаганского месторождения ЗКО
Наимено вание сырья |
Содержание оксидов, мас.% | ||||||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
TiO2 |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
P2O5 |
F |
SO3 |
CO2 |
Na2O |
K2O |
п.п.п. | |
Суглинок Чаганский |
52,58 |
12,25 |
- |
12,0 |
2,13 |
5,10 |
- |
- |
2,57 |
- |
3,60 |
- |
9,78 |
Число пластичности П находят по формуле
(3.11)
П =WТ – WP
где Wт — абсолютная влажность массы, соответствующая границе текучести, %; Wр—-абсолютная влажность массы, соответствующая границе раскатывания, %.
Определение числа пластичности следует вести на двух параллельных пробах; при этом расхождение между результатами испытаний в зависимости от числа пластичности не должно превышать следующих значений:
Число пластичности, % ………….до 15 15-25 свыше 25
Допускаемое расхождение, %..........2 3 4
Пластичность использованных глинистых материалов представлена в таблице 2
Таблица 2 - Пластичность глинистых компонентов
Наименование глин |
Число пластичности |
Классификация по ГОСТ 9169-75 |
Суглинок Чаганского месторождения |
11,5 |
умеренно-пластичный |
2.Общие положения
2.1 Основные способы переработки глинистого сырья
Основные способы переработки
глинистого сырья в формовочную
массу в производстве керамических
плиток – полусухой, сухой, пластический
и шликерный. Выбор способа определяется
свойствами исходного сырья, видом
выпускаемой продукции и
Технологическая схема
Схема 1
Глинистое сырье Отощающие и другие добавки
Подготовка формовочной массы
(грубое и тонкое измельчение, сушка, смешение, увлажнение, вылеживание)
Формование
(сухое и полусухое
прессование, пластическое
Тепловая обработка
(сушка, одно- или двукратный обжиг)
Декорирование плиток осуществляется либо в процессе их формования (нанесение рельефа, двухслойное формование) либо после сушки и даже после обжига изделий (глазурование, сериография) с последующим повторным обжигом.
Подготовка глинистого сырья на заводах, выпускающих керамические плитки, заключается в удалении или измельчении каменистых включений и достижении однородности и удобоукладываемости формовочной массы.
В таблице 2 приведены сравнительные сведения по способам подготовки формовочной массы в производстве керамических плиток.
Ниже даются схемы подготовки формовочных масс для производства керамических плиток с указанием основного оборудования, применяемого для этих целей.
На схеме 2 приведена последовательность сухого способа подготовки формовочной массы в производстве керамических плиток.
Схема 2
Подготовка формовочной массы сухим способом
Глинистые материалы Отощающие добавки
Дозирование
(ящичный подаватель)
Грубое измельчение
(камневыделительные вальцы)
Смешивание
(смеситель с фильтрующей решеткой)
Грануляция
(дырчатые вальцы, пресс с гранулирующей приставкой)
Сушка
(противоточный сушильный барабан)
Смешение-помол
(стержневой смеситель)
Электромагнитная очистка
(магнитный сепаратор)
Промежуточное хранение
(бункер, силос-гомогенизатор)
Здесь смесь сырьевых компонентов подготавливают для сушки, сушат, измельчают до определенной толщины и хранят в силосах. Сухой способ подготовки целесообразно использовать при наличии одного или двух видов сырья, близких по составу и свойствам.
Схема 3 характеризует подготовку массы по полусухому способу.
Схема 3
Подготовка формовочной массы по полусухому способу
Глинистые материалы
Дозирование
(ящичный подаватель)
Измельчение
(дезинтеграторные вальцы, стругач, зубчатые вальцы, камневыделительные вальцы)
Сушка
(прямоточный сушильный барабан, снижение влажности с 15-25% до 2-13%)
Промежуточное хранение
(бункер)
Дозирование
(ящичный подаватель, тарельчатый питатель)
Тонкий помол
(дезинтегратор, бегуны сухого помола, дырчатые вальцы тонкого помола, гладкие вальцы тонкого помола, молотковая, центробежная и роторная мельница)
Просев
(сито-бурат, струнное
вибрационное и качающееся
Промежуточное хранение
(бункер)
Дозирование
(тарельчатый питатель, автоматические весы)
Добавки, шликер, горячая вода, пар
Смешивание
(двухвальный смеситель,
бегуны, бегунковый смеситель,
Вылеживание
(силос-гомогенизатор)
По этой схеме смешивание подготовленной глины с плавнями, отощающими и другими добавками с одновременным увлажнением ее горячей водой или лучше паром при получении пластичных масс производят в двухвальных смесителях, малопластичных – быстроходных бегунковых смесителях, тощих масс – бегунах.
При шликерной подготовке
массы измельчение и грубый помол
глинистых материалов проводят в
дробильно-размельных установках первичного
дробления; тонкий помол и смешение
компонентов – в шаровых
На схеме 4 показана технология подготовки формовочной массы шликерным способом.
Схема 4
Подготовка пресс-порошковой массы шликерным способом
Глинистые материалы Добавки (плавни, отощающие)
Дозирование Дозирование
(ящичный подаватель)
Грубое измельчение Грубое измельчение
(дезинтеграторные вальцы, дробилки) (щековая, молотковая дробилки,
стругачи, валково-зубчатые бегуны)
Электромагнитная очистка
(магнитный сепаратор)
Промежуточное хранение
(бункер)
Добавки, электролиты, вода
Тонкий помол и роспуск глины
(шаровая мельница, пропеллерная мешалка, струйные, фрезерно-метательная и
роторная мельницы)
Процеживание
(вибрационное сито, дуговое сито)
Промежуточное хранение
(шламбассейн с пропеллерной мешалкой)
Обезвоживание шликера
(распылительная сушилка)
Просев
(сито-бурат)
Промежуточное хранение
(бункер)
В трех вышеперечисленных способах подготовки массы наибольшее признание получил шликерный способ с обезвоживанием в распылительных сушилках, как позволяющий получать однородный пресс-порошок.
Наиболее перспективным способом формования, нашедшим широкое применение в производстве керамических плиток, является прессование из керамических порошков, которое может быть полусухим или сухим. Средняя влажность порошка составляет 5-7%. Этот способ осуществляется на поточно-конвейерных линиях, включающих целый комплекс оборудования, каждый агрегат которого является самостоятельным узлом в единой технологической цепи: прессы полусухого прессования, распределительно-разгрузочные устройства прессованных полуфабрикатов перед сушкой и обжигом, щелевую конвейерную сушилку, глазуровочные и декорирующие устройства, печи скоростного обжига, установки для сортировки и упаковки изделий.
Прессование осуществляют при изготовлении облицовочных, фасадных и напольных плиток на гидравлических, коленно-рычажных прессах и гидравлических прессах.
Тонкостенные мелкоразмерные керамические плитки формуют литьем на литьевом конвейере. Суммарное время формирования отливки на лещадке составляет 7-9 мин. Затем отливка на лещадке поступает на зачистное и далее режущее устройство, где ее дисковыми ножами разрезают на плитки требуемых размеров.
За формованием следует
сушка в противоточных
Обжиг керамических плиток проводят в одно и двухъярусных щелевых печах в течение 17-50 мин.
Для ускорения охлаждения плиток до температуры ниже 40°С в конце печи на участке длиной 4,5 установлены обдувочные устройства.
Завершают технологический процесс изготовления керамических плиток сортировка и упаковка готовой продукции.
2.2 Краткий обзор современных способов производства керамической плитки
Керамические плитки различного назначения получают способами полусухого и сухого прессования из порошков влажностью 5-7% (основной способ), литьем из шликера влажностью 30-35% и пластическим формованием из масс влажностью 14-20%. Принципиальная технологическая схема изготовления керамических плиток, заключающаяся в обработке глинистого сырья с добавками, формовании изделий, сушке и обжиге их до спекания различной степени в зависимости от назначения изделий и качества глинистого сырья, представлена ниже.
Рисунок 1 Технологические циклы производства различных типов керамической плитки.
Секретом
получения качественного нового
материала является тщательно отработанный
технологический процесс
Для
изготовления корпуса плитки сырьевые
материалы тщательно
Метод прессования позволяет жестче контролировать размер, и, вдобавок, получать поверхность лучшего качества.
После формовки плитки, прежде всего, высушиваются для удаления небольшого содержания влаги. Затем подвергаются обжигу (неглазурированная плитка). Химические и физические характеристики - плотность, устойчивость к механическим и химическим воздействиям - она приобретает в процессе обжига. При обжиге высокая температура придает материалу устойчивость к агрессивным химическим веществам и физическим воздействиям окружающей среды.
Керамические плитки подразделяются на неглазурованные и глазурованные. Глазурь (нем. Glasur, от Glas - стекло) - стекловидное защитно-декоративное покрытие на керамике, закрепляемое обжигом (прозрачное или непрозрачное, бесцветное или окрашенное).
Неглазурованные плитки практически однородны по всей толщине и обычно не имеют никаких декоративных рисунков.
Глазурованные плитки могут быть одинарного обжига и двойного (на первично обожженное изделие наносится эмаль, и оно подвергается повторному обжигу).
В
результате различных вариантов
сочетания технологических
Плитка однократного обжига
Изделие
получается путем прессования смеси
сырьевых ингредиентов. Цвет обожженной
смеси колеблется от светло-желтого
до темно-коричневого в
Спрессованная смесь подвергается глазурованию, а следом однократному обжигу, что обеспечивает хорошее прилипание глазури к смеси.
Керамическая плитка может изготавливаться с плотной как стекло или пористой основой. Это чрезвычайно важная характеристика плитки, т.к. от пористости зависит и водопоглощение, которое в свою очередь определяет ее морозостойкость, механическую прочность и, следовательно, область применения. В зависимости от водопоглощения керамических плиток необходимо подбирать и подходящие материалы для их укладки.
Низкопористая керамическая плитка пригодна для устройства внутренних и наружных полов и характеризуется высокой стойкостью к механическим агентам и морозу. Изделия подвергаются повышенной усадке в процессе обжига, и поэтому продаются разделенными на партии по калибру.
Высокопористая плитка однократного обжига изготавливается из специальной смеси, рассчитанной на предупреждение усадки в процессе обжига: поэтому возможна укладка плитки с узким швом. Изделие имеет повышенную пористость (большее водопоглощение) и низкую механическую прочность, что делает его пригодным только для облицовки стен.
Еще одной разновидностью плиток однократного обжига является плитка глазурованная под давлением. Она изготавливается по современной технологии, в соответствии с которой слой глазури подвергается прессованию вместе со смесью, а дальше обжигу. Готовое изделие имеет низкую пористость и, благодаря высокой толщине слоя глазури, является особо пригодным для устройства полов, подвергающихся высоким нагрузкам при интенсивном движении.
Плитка двукратного обжига
Изделие этим методом изготовлялось до внедрения способа однократного обжига: по этой традиционной технологии глазурь наносится на обожженную смесь, затем изделие подвергается второму обжигу. Недостаток этой технологии перед способом однократного обжига заключается в более высокой себестоимости продукции (два обжига вместо одного), а также в невозможности изготовления низкопористых изделий (невозможна глазуровка обожженной низкопористой смеси).
В настоящее время керамическая плитка двукратного обжига используется для облицовки стен и пола, в особенности при необходимости придания блеска поверхности плитки. В таком случае двукратный обжиг имеет технологическое преимущество перед однократным: при последней технологии в процессе обжига через глазурь проникает газ от разложения смеси, что образует на блестящей поверхности плитки мелкие следы в виде концов булавок, трещин; такого недостатка нет при технологии двукратного обжига.
3. Технологическая часть
3.1 Технология производства керамической плитки
Гамма производимых керамических плиток для покрытия полов и облицовки стен очень велика и в первую очередь зависит от производственного процесса и технологии их изготовления.
Технологическая схема производства керамической плитки включает следующие основные фазы:
- Приготовление раствора (смеси)
- Формовка изделия
- Сушка
- Приготовление глазури и глазуровка (эмалировка)
- Обжиг
Приготовление смеси
Имеется две технологии приготовления смеси: мокрая и сухая.
При мокрой технологии сырьевые ингредиенты подвергаются измельчению и смешиванию в барабанных дробилках в присутствии воды. Дробилки представляют собой огромные барабаны, вращающиеся вокруг оси: измельчающие детали (камни или шарики из спеченной смеси окиси алюминия), ударяя друг по другу, производят раздавливание сырьевых ингредиентов. В результате измельчения получается водная суспензия сырья (шликер).
При необходимости прессования смеси вода удаляется процессом атомизации (противоточное распыление шликера нагретым воздухом с немедленным испарением воды). В результате этого процесса получается смесь в виде порошка, который содержит 5-6 % влаги, необходимой для качественной прессовки изделия.
При необходимости экструдирования смеси остаточная влажность смеси должна быть выше указанного значения: при этом возможно удаление воды из шликера при помощи фильтра-пресса.
При сухой технологии сырьевые ингредиенты подвергаются измельчению в молотковых дробилках, а затем увлажнению в специальных машинах.
Измельчение сырья необходимо
для гомогенизации смеси и
крайнего сокращения размера ее частиц,
что облегчает следующий
Технология мокрого
Керамическая плитка однократного обжига, высокой пористости и из фарфоровой керамики (грес) изготовляется из смесей, полученных мокрым измельчением, а керамическая плитка типа - из смесей, приготовленных сухим способом. Клинкерную керамическую плитку и керамическую плитку двукратного обжига можно изготовлять обоими способами.
Формовка изделия
Прессовка или экструзия - это два метода формовки, применяемых в производстве керамических плиток.
Прессованные керамические плитки изготавливаются из порошкообразной смеси, уплотняющейся и формующейся под высоким давлением при помощи гидравлического пресса посредством пресс-форм.
Экструдированные керамические
плитки изготавливаются из тестообразной
массы исходных материалов и формуются
при прохождении через
Сушка
Перед тем как попасть в печь керамическая плитка проходит через сушильную камеру, куда подается горячий воздух и где керамическая плитка теряет остаток влаги.
Приготовление глазури и глазуровка (эмалировка)
Керамическая глазурь
покрывает смесь, придавая ей важные
эстетические характеристики (цвет, блеск,
декоративный рисунок, неограниченное
разнообразие орнаментальных украшений
и т.д.), а также технические
свойства (твердость, непроницаемость,
легкость очистки и т.д.). Глазурь
увеличивает также
Основой керамической глазури
являются особые виды стекла (фритты),
которые в процессе обжига керамические
плитки расплавляются и плотно прилипают
к смеси. Глазурь, состоящая из одних
фритт, используется только для получения
блестящей поверхности
Нанесение глазури на керамическую
плитку возможно как сухим, так и
мокрым способом. При мокром способе
глазурь имеет вид водной суспензии
тонкоизмельченных
Почти всегда покрытие керамической плитки состоит из ряда глазурей, нанесенных разными способами: методом шелкографии (стереографии) одно- или многоцветной, керамической калькой, напылением, а также вручную с применением золотых, интерференционных и зеркальных красок и другого рода декораций. Настоящее разнообразие поверхностей глазурованных керамических плиток связано именно с возможностью сочетания разных видов глазурей. Глазурованные керамические плитки бывают блестящие (глянцевые), матовые, с гладкой или рельефной поверхностью, в широкой цветовой гамме, с различными рисунками, узорами, декорациями.
Обжиг
Для глазурованных (эмалированных) плиток двойного обжига технология предусматривает два раздельных обжига: для корпуса плитки первый обжиг, для эмали второй обжиг.