книги / Технология керамических материалов

Можно по опыту зарубежных заводов использовать глиномялки с протирочной головкой (фильтр-мишер).

После механической обработки глину желательно под- вергать вылеживанию в шихтозапаснике. Вылеживание гли- ны происходит от 7–14 суток до 2 месяцев, при этом ее пла- стичность увеличивается на 20–30 %.

Увлажнение глины проводят однократно или дву- кратно (ступенчато). Однократное увлажнение глины неэф- фективно, так как сводится к поверхностному орошению ее кусочков. Двухступенчатое увлажнение осуществляют с пе- рерывом. Первый раз глину увлажняют до поступления в перерабатывающее оборудование, а второй раз – перед поступлением на формование, что удлиняет процесс взамо- действия глины с водой.

Паропрогрев – лучший способ увлажнения глины. Пар оказывает расклинивающее действие на зерна глини- стых минералов. Масса, прогретая паром, лучше и легче формуется, при этом может использоваться глина с пони- женной влажностью, расход мощности при прессовании снижается на 20–25 %, производительность пресса увели- чивается на 8–10 %, срок сушки сокращается. Необходимо использовать пар, перегретый на 20–30 оС. При осуществ- лении этого способа увлажнения необходимо соблюдать условие, чтобы температура бруса, сформованного из паро- увлажненной глины, должна быть приблизительно равна температуре отходящего от сушилок теплоносителя. Такое условие необходимо, чтобы снять температурное напряже- ние, которое возникает в холодном глиняном брусе, попа- дающем в начальной зоне сушилки под действие темпера- туры отходящего теплоносителя. Увлажненная и перемятая глина подается на формование.

111

Интенсивность обработки глины (К) на технологиче- ской линии можно определить из следующего соотношения

интенсивность обработки глины отдельными машинами в ус- ловных единицах (гладкие вальцы – 1, глиносмеситель – 1,5, глинорастиратель – 3, бегуны – 2,5, ленточный пресс – 3).

Пример: при числе пластичности П = 10, для достиже- ния нормальной интенсивности обработки глины, можно ис- пользовать гладкие вальцы – И1, глиносмеситель – И2 и лен- точный пресс – И5 .

К= 0,4·10 = 4 ≤ 1 + 1,5 + 3 = 5,5.

3.2.2.3.Формование изделий из пластических масс

Это наиболее известный способ формования керамиче- ского кирпича и камней, в том числе кислотоупорного кир- пича и плиток. Этим способом формуют черепицу, трубы (дренажные, канализационные), керамические плитки.

Подготовка добавок для введения в пластичные массы.

Опилки просеивают на вибросите с размером ячейки 8×8 мм, а далее тарельчатым или ящичным питателем подают в 2-вальный лопастной смеситель.

Шамот (уголь) измельчают на щековой, затем на мо- лотковой или роторной дробилках. Производят рассев дроб- леного шамота на грохоте или вибросите, выделяя фрак- ции 0,5–2 мм, и через ящичный питатель подают в 2 вальный лопастной смеситель.

Жидкие добавки в виде раствора подают через форсун- ки в глиномешалку.

Формование изделий при пластическом способе ведут на горизонтальных или вертикальных ленточных вакуум-прес-

112

сах, чаще всего шнековых (рис. 50, 51). Производительность ленточных шнековых прессов составляет от 4–20 тыс. шт. кир- пича в ч.

Рис. 51. Горизонтальный ленточный вакуумный пресс СМ-443А: 1 – смеситель; 2 – лопасти; 3 – уплотняющие винты; 4 – решетка

из двух операций: уплотнения разрозненных кусков обрабо- танной массы в цилиндре и головке пресса и придания изде- лию требуемой формы. При формовании большое значение

113

имеет влажность массы, из которой формуют изделия. Влаж- ность должна быть такой, чтобы масса легко сжималась и не прилипала к рукам.

Обычные винтовые (шнековые) вакуум-прессы рассчи- таны на работу при влажности 19–22 %, прессовое давление при этом не превышает 0,5–1,0 МПа, прочность сформован- ного сырца не более 0,2 МПа.

Предложен вариант «жесткого» формования, когда влажность массы снижается до 12–16 %, а прессовое давле- ние может достигнуть 3–3,5 МПа, при этом прочность кир- пича-сырца составляет 0,3–0,5 МПа.

Вакуумируют массу в винтовых прессах, для того что- бы удалить из массы воздух, захваченный рыхлой массой или ее кусками при подаче массы в пресс.

Глиняное пластичное тесто – это трехфазная система, состоящая из твердой минеральной фазы (глина, твердые до- бавки), воды (влага) и воздуха (до 10 %).

Воздух в глиняной массе находится в трех формах: воздух, адсорбированный на поверхности глиняных частиц; воздух, механически захваченный при увлажнении; воздух, растворенный в воде.

Отрицательное влияние воздуха, защемленного в массе при формовании, заключается в том, что во-первых, воздух на поверхности глиняных частиц замедляет смачивание их водой; во-вторых, препятствует равномерному уплотнению массы; в-третьих, после окончания формования воздух вызы- вает расширение массы, появляются микротрещины на изде- лиях; в-четвертых, воздух в глиняной массе является отощи- телем, который снижает пластичность и формовочную спо- собность глиняных масс.

Количество воздуха в глинах средней пластичности со- ставляет 2–4 % по объему.

Вакуумирование глиняной массы при формовании спо- собствует удалению воздуха с поверхности глиняных частиц.

114

Трудность удаления воздуха тем больше, чем меньше пу- зырьки воздуха, чем пластичнее глина.

Вакуумирование глиняной массы проводят под разря- жением 84–96 кПа. Применение вакуума недостаточной для данной массы глубины вызывает отсос пузырьков воздуха только с поверхностных слоев кусков массы, что резко уве- личивает способность к образованию трещин и снижает прочность изделия.

Грубодисперсные глины вакуумируют при низком ва- кууме около 90 кПа, тонкодисперсные – при глубоком ва- кууме около 96 кПа. После вакуумирования в массе остает- ся до 0,5 % воздуха, плотность бруса-сырца увеличивается на 6–8 %, усадка снижается на 2,5–3,5 %, прочность сырца повышается в 2 раза.

Ленточный вакуумный пресс (см. рис. 50) работает сле- дующим образом. Подготовленная пластичная масса поступа- ет в одновальный глиносмеситель или приемную камеру. На валу смесителя установлены лопасти и уплотняющие вин- ты шнека. В некоторых конструкциях прессов вместо лопастей возможна установка одного однозаходного витка шнека с ши- роким шагом. В конусной выходой части глиносмесителя ус- тановлена решетка с ножами, через которую продавливается глиняная масса, разрезается ножами на мелкие куски и попа- дает в вакуум-камеру. Разряжение в вакуум-камере создается вакуумными насосами. В вакуум-камере из глиняной массы отсасывается воздух, комки глины собираются в нижней части вакуум-камеры и совместным действием нагнетательного вал- ка и приемных лопастей вала захватываются и продвигаются в корпус пресса.

Корпус пресса может быть цилиндрический, кониче- ский или ступенчатый, он выполняется перфорированным для выхода выдавливаемого из массы воздуха. Длина корпу- са зависит от пластичности перерабатываемых глин: для вы- сокопластичных глин длина корпуса достигает 750 мм, для

115

малопластичных – 600–650 мм. Диаметр корпуса составля- ет 300–500 мм, если длина корпуса более 500 мм, то необхо- димо переходную головку пресса выполнять двухмундштуч- ной. Для корпуса пресса должно соблюдаться соотношение:

F

F

и

где Fц – площадь поперечного сечения цилиндра;

Fи – площадь поперечного сечения изделия (кирпича). Внутренняя поверхность цилиндра должна быть не-

гладкой, с рифлениями (h = 7–10 мм), чтобы масса не прово- рачивалась на шнеке, а перемещалась и перемешивалась.

В корпусе пресса установлен вал (шнек) для переме- шивания, переминания, уплотнения глины и продавливания массы через головку и мундштук пресса.

Шнек в рабочей части имеет 4–5 витков, которые вы- полняют определенные функции. Под загрузочным отверсти- ем находится 1–1,5 витка шнека – это собирательный уча- сток, где масса заполняет 30–40 % объема шнека. Далее сле- дует 2–2,5 витка шнека – это уплотняющая часть шнека, где масса заполняет весь объем шнека. Затем следует участок выпорной головки, имеющий 1,5–2 витка шнека. По ходу движения массы в корпусе перед выпорной головкой уста- навливают контрножи (штыри) – короткие стержни прямо- угольной формы. Они сменные, их называют также свилере-

зы. Если они отсутствуют, то образуется свилеватая структу- ра кирпича похожая на структу- ру яйца (рис. 52).

Зазор между лопастями шнека и корпусом не должен быть более 3 мм, при снашива- нии лопастей их наплавляют

116

по шаблону. Скорость движения шнека – 7–7,5 м/мин, ско- рость вращения – от 18 до 50 об/мин.

Глина по длине корпуса движется неодинаково и со- вершает сложное движение. При загрузке глина попадает на фронтальную сторону лопастей и движется по спирали с одновременным вращением вокруг оси шнека. Шнек за- хватывает глину, вращает ее и продвигает. Наибольшее движение глины происходит у корпуса, а у вала шнека мас- са неподвижна. Между валом шнека и лопастью винта обра- зуется прямой угол, где масса неподвижна и проворачивает- ся вместе с валом, а вдоль корпуса масса движется, проис- ходит расслоение массы параллельно оси шнека, что приводит к появлению свиля в брусе. Масса, сформованная в корпусе шнека, выглядит как кокон из напластований гли- ны в виде спирали (рис. 53).

Рис. 53. Масса, находящаяся в корпусе ленточного пресса:

а– спираль глиняной массы, извлеченной из корпуса пресса;

б– характер расслоения глиняной массы в корпусе пресса

Выпорная головка шнека предназначена для передачи массы в прессующую (переходную) головку и снабжена лопастью. Прессующая выпорная лопасть, необходимая и для снижения пульсации в подаче массы, имеет один виток и может быть выполнена как одно-, двух- или трехзаходная лопасть (рис. 54).

По сравнению с однозаходной лопастью качество прес- сования на других видах лопастей значительно выше, однако при этом резко снижается производительность пресса.

117

Центральная часть массы движется быстрее перифе- рийной и начинает ее опережать. Для оценки равномерности движения глиняной массы в центре бруса и на периферии используется рамка со струнами (рис. 56). Брус, выходящий из мундштука, разрезается, и можно легко отследить равно- мерность движения массы.

Рис. 56. Выход разрезанного бруса из мундштука ленточного пресса: а – рамка для разрезки бруса; б – движение лент разрезанного бруса, выходящего из мундштука пресса;

1 – шнековый вал; 2 – корпус пресса; 3 – головка; 4 – мундштук; 5 – струнная рамка; 6 – брус

Рамка используется только для контроля движения массы в прессе. Если центральная часть бруса опережает движение боковых сторон, то это означает, что существует высокое трение периферической части массы о корпус.

Из прессующей головки масса поступает в мундштук пресса. Мундштук пресса предназначен для придания изде- лию точных размеров, формы и для дополнительного уплот- нения глиняного бруса.

Конструкция мундштука определяется свойствами сы- рья и видом формуемого изделия. Мундштуки чаще всего используются металлические, редко – деревянные, можно применять нейлоновые – они легче (7–8 кг). Металлические мундштуки обязательно оковываются стальной или латунной полосой шириной 40–60 мм для уменьшения износа стенок. Эти полосы называют чаще наборной чешуей мундштука. Между чешуйками подают воду для орошения мундштука и заглаживания поверхности бруса. Возможна также керами-

119

ческая облицовка мундштука. Мундштук для формования керамических труб на вертикальных вакуумных прессах из- готовляют из клееной фанеры (рис. 57). К нему приклеивают фигурные детали из клена, образующие при формовании по- верхность наружной части раструба трубы.

Рис. 57. Вертикальный ленточный вакуум-пресс:

1 – приемная камера;

2 – захватывающие лопасти;

3 – уплотняющие щетки;

4 – решетки;

5 – вакуум-камера;

6 – вал; 7 – корпус;

8 – мундштук

Стенки у всех типов мундштуков имеют уклон, причем уклон боковых стенок должен быть в 2–3 раза больше уклона верхних и нижних стенок. Для полнотелого кирпича приняты определенные соотношения длины мундштука и уклон боко- вых стенок, в зависимости от пластичности глинистого сырья и вида формуемых изделий.

При формовании полнотелого кирпича приняты сле- дующие соотношения длины мундштука и уклон его боковых

120