книги / Технология строительной керамики

сушилке имеют водопоглощение в 2 раза, а истираемость в 7 раз ниже, прочность же при изгибе в 3 раза выше, чем у плиток из порош­ ков, изготовленных полусухим способом. Плитки имеют более гладкую поверхность и равномерную окраску.

Крупность пресс-порошка для лицевого слоя коврово-узорчатых плиток определяется прохождением его без остатка через сито 98 отв/см2, а для основного слоя двух- и однослойных плиток через сита соответственно 34,6 и 64 отв/см2. Зерновой состав пресс-порошков приведен в табл. 41.

Таблица 41. Зерновой состав пресс-порошка

Размер зерен, мм, н содержание ИХ, %

Повышенное содержание тонких фракций придает плитке гладкую, блестящую поверхность, повышенную прочность, хотя сильно затруд­ няет прессование, особенно на коленно-рычажных прессах. Влаж­ ность порошка 7—9%. При повышенной влажности порошок прилипает к пуансону, наблюдается повышенное уплотнение в процессе формо­ вания и повышенная усадка плитки в сушке и обжиге. Пониже­ ние влажности порошка до 3—4% требует значительного повышения удельного давления прессования — с 21,5 до 58,8 МПа и более. По­ вышение прессового давления до 49 МПа способствует уплотнению тела плитки и снижает на 40— 50° С температуру обжига.

Разность во влажности основного и лицевого слоя и краски не должна превышать 0,5%.

Подготовка красителей. Красители применяют для окрашивания массы плиток и для набивки (оформления) ковров на плитках, из­ готовления мраморо- и порфировидных плиток, приготовления гла­ зурей. В качестве сырьевых материалов используют природные пестроокрашенные, после обжига, глины, а также искусственные оксиды, соли, соединения и т. д. Как плавни используют стекло, перлит, не­ фелин-сиенит и др.

На Славянском керамическом комбинате используют цветные массы, приведенные в табл. 42.

Для повышения интенсивности окраски в массу вводят плавни (перлит, стеклобой и др.) с таким расчетом, чтобы одновременно по­ низить температуру обжига плиток до 1100° С и ниже. Цветные массы готовят шликерным способом путем совместного помола глинистых материалов, плавней и красителей в шаровой мельнице. Предвари­ тельно красители и перлит размалывают до полного прохождения через сито 0063 для красителя и остатка 1—2% для перлита.

Влажность суспензии (шликера) около 50%. В качестве электро­ литов добавляют жидкое стекло (0,95%) и соду (0,10%). Обезвожи­ вают суспензию в распылительных сушилках.

Просеянные на ситах с 98 и 64 отв/см2 краски хранят раздельно, в продолжении не менее 48 ч. Влажность краски 7—9%. Состав кра­ сок для коврово-узорчатых плиток приведен в табл. 43.

Если в качестве красителя используют марганцевую руду, ее предварительно обжигают при 1000° С. Тонкий помол осуществляют в шаровой мельнице мокрого помола с перлитом. Полученный шликер сушат, измельчают и в виде порошка подают для приготовления краски или окрашивания всей массы, как было сказано выше.

Таблица 43. Составы красок, %

Голубой или синий краситель получают в виде фритты путем сме­ шения и совместного тонкого размола мокрым способом оксидов ко­ бальта и цинка в соотношении 1 : 7 в шаровой мельнице, подсушкой шликера и последующим сплавлением при 1180— 1200° С. Получен­ ную фритту размалывают предварительно на бегунах, а затем в шаро­ вой мельнице мокрого помола. Сушат шликер в оцинкованных кю­ ветах, а размалывают на бегунах. Зеленый краситель получают сме­

красителя).

Для получения серого красителя хромистый железняк после пред­ варительного дробления на щековой дробилке размалывают в шаровой мельнице сначала сухого, а потом — мокрого помола. Черный краси­ тель (на основе никифоровской глины) получают сухим смешением пиролюзита и оксида железа (редоксайд) в соотношении 4:5 . В качест­ ве красного красителя используют оксид железа.

Тонина помола всех красителей характеризуется прохождени­ ем без остатка через сито 4450 отв/см2.

Приготовленные красители с бункеров или закромов подают на прессование коврово-узорчатых плиток или для смешения с основной массой при изготовлении однотонных плиток. В этом случае исполь­ зуют дешевые красители — руды и др. Расход красителей снижается в три раза при использовании их для окрашивания только массы ли­ цевого слоя, а не всей массы плитки.

Впроизводстве глазурованных плиток приготовление глазури ана­ логично приготовлению ее в производстве фаянсовых облицовочных плиток, изделий санитарно-строительного назначения.

Впроизводстве порфиро- и мраморовидных плиток используют глины или массы, различающиеся по цвету. При полусухом способе

подготовки разноокрашенные массы рассевают на ситах № 1,2; 085;

тарельчатых, барабанных или других конструкций грануляторах. Раз­ мер гранул не более 3 мм. При использовании вальцов из полусухой массы получают лепешки, поступающие на протирочное сито, для удаления остатков неспрессованной массы. Гранулированные (уплот­ ненные) массы разных цветов смешиваются и подаются на прессование плиток. Так получают плитки на желтой основе (3 части николаевской глины) и красном порфире (1 часть никифоровской глины) и др. При необходимости основную массу плитки окрашивают красителями. В целях экономии гранулированной шихты плитки изготовляют двух­ слойными. Лицевой слой порфировидный, основной — одноцветный.

Приготовление глазури. Глазурный покров повышает долговеч­ ность плиток, расширяет ассортимент изделий, а использование глу­ хих глазурей позволяет изготовлять плитки из менее качественного (местного) сырья, что расширяет сырьевые ресурсы промышленности.

Условия службы полов предъявляют повышенные требования к гла­ зурям в частности к твердости и сопротивляемости при истирании. Эти требования учитываются при приготовлении глазурей.

Основным сырьем для приготовления глазурей являются обога­ щенный просяновский каолин, кварцевый песок, мел и др.

Используют прозрачные и глухие глазури, сырые и фриттованные. Состав глазурей для глазурования грубых тонкокаменных изде­

лий, по данным А. И. Августиника, лежит в пределах (в моль):

Аналогичные по составу глазури можно использовать для глазу­ рования плиток для полов.

Глазури для плиток характеризуются повышенным содержанием СаО и вязкостью, хорошим разливом при 1060— 1120° С.

фата и 1% КМЦ. Состав фритты (%): песок — 30,4; мел — 1,5; сода — 0,5; оксид цинка — 4,1; циркон — 9,0; доломит — 9,1; гексафторси­

ликат натрия — 2,6; каолин просяновский — 16,2; поташ — 2,8; бу­ ра — 23,8. Температура разлива глазури — 1060° С в течение 43 мин.

При использовании цирконовых глазурей истираемость поверхнос­ ти плиток тем выше, чем ниже содержание циркона в глазури. Проч­ ность при истирании повышается с увеличением в глазури силиката свинца за счет кремнезема. Чем выше температура разлива глазури, тем лучше она сопротивляется истиранию, в особенности при повы­ шенном содержании глинозема и кремнезема.

Прозрачные глазури хуже сопротивляются истиранию, чем глу­ хие. В связи с тем что при истирании прозрачные глазури быстро теряют внешний вид (блеск), рекомендуется применять глухие гла­ зури.

Поверхность глазури должна быть матовой. Матовые микрокри­ сталлические глазури, содержащие циркон, имеют шероховатую по­ верхность и хорошо сопротивляются истиранию. Использование глу­ хих глазурей позволяет изготавливать плитки из менее дефицитного сырья, что расширяет сырьевые ресурсы промышленности.

Прессование плиток. Качественные плитки получают, используя порошок заданного гранулометрического состава и влажности.

Порошок содержит значительное количество воздуха (40—45 об.%). Чтобы не запрессовать его и не допустить связанное с этим расслоение плитки, прессование осуществляют в два этапа; первый — при 2,94— 5,88 МПа для удаления воздуха и предварительного уплотнения по­ рошка и второй при 21,5—29,4 МПа для окончательного уплотнения плитки.

Плотность плитки характеризуется коэффициентом сжатия (уплот­ нения), который находится в пределах 1,90—2,2. Степень уплотнения плитки при прессовании во многом определяет качество плиток после обжига. Пределом отклонения прессового давления, при котором плитки незначительно изменяют свои свойства, является давление 2,45 МПа.

Длительность приложения давления зависит от гранулометриче­ ского состава и конструкции прессов (2—Зсдля крупнозернистого по­ рошка, до 4 с — для мелкозернистого). При одинаковом зерновом со­ ставе порошка на гидравлических прессах продолжительность прес­ сования составляет 2— 3 с, фрикционных и коленорычажных — от 1,5- до 2 с. Свежесформованная плитка должна иметь предел прочности при изгибе не менее 0,78— 1,67 МПа, что позволяет наносить глазурь до подачи плиток на сушку.

Использование порошков из распылительных сушок способствовалоповышению предела прочности при изгибе свежесформованных пли­ ток на 0,098— 0,2 МПа, выходу плиток I сорта до 70%, снижению по­ терь в производстве до 6%.

Прессуют плитки на полуавтоматических колено-рычажных прес­ сах с гидравлическим противодавлением, а также на гидравлических и фрикционных прессах.

Наибольшее распространение на отечественных заводах получили колено-рычажные прессы «Тюрингия» (Г Д Р )— типа 610-В , К Р Р , К Р Р -20, К /Р К п -1 2 5 с гидравлическим противодавлением, двухступенчатым

режимом прессования, электрообогревом штампов, автоматической ре­ гулировкой давления РН -500 (Италия), а также гидравлические прес­ сы «Лайс» SSP-500 (ФРГ) и др.

Температура подогрева пуансона и формы около 50— 60° С. Тор­ цевая пластинка засыпной коробки покрывается резиной или войло­ ком, что исключает повреждение плитки при сталкивании со стола пресса.

Независимо от конструкции плитки прессуют лицевой поверх­ ностью вниз, что устраняет возможность образования заусениц по краям плитки. Для устранения срывов кромок плиток при прессова­ нии создают конусность боковых планок пресс-форм на 0,2 мм (на вы­ соту 6— 8 мм).

При прессовании плиток на колено-рычажных прессах первое дав­

9,31 МПа на прессах «Робот» до 9,80— 10,78 МПа на прессах К /РК п-125 в зависимости от свойств глины.

Отпрессованная плитка должна быть плотной, иметь одинаковую толщину всех четырех граней, гладкую и ровную лицевую поверхность, четкие углы и грани. Производительность пресса 14— 20 м2 в час пли­ ток размером 100 X 100 мм. На прессование 1 м2 плиток расходуется 0,05 чел/ч и 0,24 кВт электроэнергии.

На колено-рычажных прессах обычно прессуются однослойные плитки, в том числе и малогабаритные (25 X 25 мм). Съем малогаба­ ритных плиток со стола пресса и заборка их в капсели производится пневмосъемником.

Отпрессованная плитка кареткой засыпки порошка сталкивается на вращающуюся полочку, которая под тяжестью плитки поворачи­ вается на некоторый угол, достаточный для произвольного сползания ее на передающий транспортер. При этом плитка переворачивается лицевой стороной вверх. Плитка направляется на сушильный конвейер, г полочка под действием противовеса занимает исходное положение.

Институтом НИИСтройкерамика разработано устройство к прессу

Собирают и засыпают пресс-формы на столе у пресса в таком поряд­ ке: после очистки рабочей поверхности матрицы на ее шины одевают раму, в которую вкладывают шаблон рисунка (ковра). Вручную в от­ деления шаблона засыпают краску (окрашенный порошок) толщиною

около 3 мм, далее лицевой слой разравнивают, после чего засыпают основной слой — грубозернистый порошок. Шаблон вынимают из фор­ мы, в пресс-форму вставляют штамп (на слой порошка) и собранную форму подают к прессу.

Прессуют в две стадии — первое давление 3,9—4,9 МПа, второе 24,5—29,4 МПа с небольшой выдержкой для удаления воздуха. Вы­ талкивают плитку на выдавливающем аппарате при давлении 3,92—

в час при расходе электроэнергии от 0,73 до 1,17 кВт • ч на 1 м2 плит­ ки. Трудоемкость прессования коврово-узорчатых плиток составляет около 0,7 чел/ч на 1 м2 плитки.

Преимущество гидравлических прессов — плавное высокое удель­ ное давление прессования (41,16—47,04 МПа), лучшее удаление воз­ духа, равномерное распределение давления, малая чувствительность к изменениям свойств пресс-порошка.

Недостатки прессов — относительно малая производительность, высокая стоимость, большие эксплуатационные затраты и площади, занимаемые прессом.

Не все дефекты прессования могут быть сразу обнаружены. Часть

возникает в результате колебания состава массы, неравномерного увлажнения и отклонения во влажности порошка, непостоянства давле­ ния, износа форм и штампов.

В о л о с н ы е и б о л е е к р у п н ы е т р е щ и н ы возникают при недостаточной переработке массы и наличии в ней крупных вклю­ чений, неравномерном увлажнении порошка, недостаточном вылежи­ вании порошка перед прессованием, неравномерном заполнении прессформы порошком, непаралдельности верхнего и нижнего штампов, за­ вышенном давлении прессования и др.

Н е д о п р е с с о в к а п л и т о к возможна при недостаточном' прессовом давлении, пониженной влажности порошка (ниже 5%), не­ равномерном заполнении пресс-формы порошком. При повышенной влажности порошка появляются отклонения плиток по толщине, при­ липание их к штампам, трещины плиток во время сушки.

Р а с с л о е н и е п л и т о к является следствием нарушения режима прессования, в результате чего в плитке запрессовывается воздух, что наблюдается при очень тонком помоле порошка, исполь­ зовании тощих масс пониженной или при жирных массах повышенной влажности.

Неоднородность пресс-порошка, непостоянство влажности, нару­ шение режима прессования иногда может проявляться после сушки и обжига плиток и является причиной образования т р е щ и н , н е ­

Сушка плиток (кроме малогабаритных) необходима для пониж­ е н я влажности до 1— 2% , так как обжиг плиток с влажностью 7— 9% вызывает дефекты: трещиноватость, коробление, вздутие и др. Для «ушки плиток используют искусственные сушилки: камерные, туннель­ ные, конвейерные. При сушке в к а м е р н ы х сушилках плитки укладывают на сушильные рамки или забирают в капсели. Продол­

неля 36— 42 м. Транспортным средством в туннельных сушилках яв­ ляются вагонетки на колесном ходу или подвесные на монорельсах. Плитки укладывают на рамки, устанавливаемые на вагонетки или попарно лицевыми поверхностями друг к другу непосредственно на •металлические дырчатые полки вагонетки. На одну вагонетку загру­ ж аю т 16 м2 плиток. При заборке плиток в капсели последние устанав­ ливают на печные вагонетки. В этом случае возможна комбинирован­ ная садка плиток на печную вагонетку: в капселях (94%) и стопками (6%). При укладке плиток на подвесные вагонетки лучше пользоватьсг полуоткрытыми капселями, что улучшает теплообмен плиток. Плот­ ность загрузки около 2 м2 плиток на 1 м3 объема сушилки. Режим ра •боты туннельной сушилки следующий: время заталкивания монорель­ совых и сушильных вагонеток 40— 45 мин, при сушке на печных ва­ гонетках — от 1 ч 20 мин до 1 ч 30 мин, температура подаваемого в •сушилку теплоносителя не более 150— 200° С , на выходе — 40— 60° С, «относительная влажность теплоносителя в начале сушки 50—65% продолжительность сушки 12— 13 ч на полках и до 24 ч в капселях. Расход условного топлива на сушку 1 м2 плиток в туннельной сушил­ ке около 0,75 кг, электроэнергии — 0,3 кВт • ч.

Сушка плиток в к о н в е й е р н о й полочной сушилке более экономична. Продолжительность сушки не превышает 6— 7 ч. Плитки устанавливают на полки конвейера на ребро к упору по две с каждой

пература поступающего в сушилку теплоносителя 80— 90° С, отходя­ щего — 40— 50° С. Относительная влажность в начале сушки 70— 75%, остаточная влажность плиток не более 2%. Прочность плитки после сушки 1,18— 1,37 МПа.

При р а д и а ц и о н н о м способе сушки изделию можно пере­ дать большее количество тепла и тем самым сократить время сушиль­ ного процесса.

Институтом газа АН УССР предложена инжекционная беспламен­ ная микрофакельная газовая горелка. В каждой горелке набрана па­

живое сечение составляет 45% всей поверхности насадки, что обеспе­ чивает малое гидравлическое сопротивление насадки и высокое теплонапряжение поверхности. В указанных горелках 34— 46% тепла от их теоретической теплопроизводительности отдается в виде лучистой энергии. Оптимальная температура излучающей насадки 850° С, до-.1 пустимы перегрузки до 30% (1105° С).

.g- Расход тепла при оптимальном режиме работы горелки составляет 17,45— 19,77 Вт2 на 1 см2 рабочей поверхности. Скорость движения газовоздушной смеси в каналах насадки до 0,13 м/с, что обеспечивает хороший нагрев газовоздушиой смеси в каналах при небольших раз­ мерах зоны горения. Коэффициент избытка воздуха в горелках — 1,02— 1,06 (при 1,02 появляется факел).

Радиационная сушилка представляет собой камеру шириной ка­ нала — 1,26 м, высотой — 0,35 м, в своде которой установлены бес» пламенные горелки. Общая длина камеры сушилки до 70 м.

Сушилка имеет в начале открытую часть — Ю м, затем приемную часть — собственно сушилку, зону охлаждения и открытую часть в конце — 11 м. В сушилке устанавливают от 75 до 90 газовых инжекционных горелок. Транспортным средством сушилки является сетча­ тый конвейер.

Охлаждаются плитки струями холодного воздуха, поступающего через перфорированное днище охлаждающих коробов. Температурная кривая сушки плиток в радиационной сушилке приведена на рис. 118. Температура в теле плитки поднимается по восходящей кривой. В те­ чение первых 5 мин допускают быстрый нагрев плитки, затем скорость нагрева уменьшается для удаления образовавшихся паров воды. На­ чиная с пятой позиции количество работающих горелок сокращается, а отбор отходящих газов усиливается. Далее плитки нагреваются более плавно до окончания сушки. Кривая изменения влажности пли­ ток по длине сушилки приведена на рис. 119. Влажность плиток, по­ ступающих в сушилку 6,5—9,5%, высушенных 1,2— 1*3%, продол­ жительность сушки 20—60 мин, расход тепла на испарение 1 кг влаги 12,18 МДж.

В поточно-механизированных линиях используются сушилки и печь, имеющие двухъярусный роликовый конвейер и два независимых рабочих канала, расположенных один над другим. Плитки движутся по конвейеру каждого яруса в шесть рядов по ширине с шагом 170 мм.

Сушатся плитки в шестисекционной сушилке при 220—280° С в течение 45 мин. Теплоносителем служат дымовые газы печи. Размеры сушилки 55,44 X 2,13 X 1,92 м. Ширина рабочего канала 1180 мм,

высота рабочего канала одного яруса 668 мм. На ряде заводов исполь­ зуют четырехсекционные сушилки.

Несмотря на высокий удельный расход тепла при испарении влаги, радиационные конвейерные сушилки наиболее совершенны, хорошо вписываются в поточные автоматизированные линии. При использо­

мическая промышленность освоила производство глазурованных пли­ ток для пола, обжигаемых однократно. Глазурь наносится на поверх­ ность высушенной плитки пульверизацией, посыпкой, печатью или пламенным напылением. Частички глазури, расплавляясь, обеспечи­ вают качественный глазурный покров, прочно закрепленный на плитке.

В ФРГ выпускают глазурованные плитки для пола по технологи­ ческой схеме, предусматривающей прессование плитки с запрессовкой дозы сухой глазури. Соотношение шихта : глазурь равно 12 : 1 или 25 : 1. Уложенные на печные вагонетки плитки подсушивают в камере потоком газов, отбираемых в туннельной печи, и обжигают.

Исследования, выполненные институтом НИИСтройкерамика, по­ казали возможность расширения ассортимента плиток для полов не только за счет нанесения цветного декора (рисунка), но и за счет на­ несения глазурного покрова и орнаментированного рельефа на по­ верхность плитки размером 150 X 150 мм.

Рельеф наносится на поверхность плитки при прессовании метал­ лическим штампом с рисунком. Глубина рельефа до 1 мм.

рельефно-орнаментированных плиток. Глазурь наносится на высушен­