Строительная керамика. Производство кирпича и огнеупоров

Цвет глины  после обжига имеет существенное значение для облицовочных керамических изделий, а также для тонкой керамики. Для получения белого черепка  обжиг ведут в восстановительной среде (при наличии свободных CO и H2 в газах) и при определенных температурах, чтобы Fe2O3 перевести в FeO. Не желательны в глине крупные зерна пирита FeS2 и оксидов железа, образующие на черепке после обжига черные точки. Выделение свободного оксида железа при нагревании между 450 и 800єС придает изделию красноватое и желтоватое окрашивание. Оксиды титана вызывают глубокую синеватую окраску черепка.

Обработка глиняной массы

    Производство  керамических изделий включает следующие  этапы: карьерные работы, механическую обработку глиняной массы, формование изделий, их сушку и обжиг.

    1. Карьерные работы

    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 (см. приложение 1).

    2. Механическая обработка

    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.

    3. 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.

    4. 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.

    5. Обжиг изделий

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 (см. приложение 2). 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 – 1000єС) необходима для спекания керамической массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований. 
 
 

Список  литературы

    Горчаков  Г. И. Строительные материалы: учебное пособие для высших учебных заведений/ Г.И. Горчаков, Ю.М.Баженов; под общ. ред. Г. И. Горчакова . – Владимир: Союзполиграфпром, 1986. – 686 с.

    Комар, А. Г. Строительные материалы и изделия: учебник для студентов специальности  «Экономика и управление в строительстве».-Ярославль , 1988. – 528 с.

    Бондаренко  В.М., Римшин В. И. Строительная наука - направления  развития // Строит, материалы. 1998. № 4.

Хигерович М.И., Байер В.Е. Производство глиняного  кирпича. М.: Стройиздат. 1984.