Экологические проблемы производства керамических фасадных плиток

Карта экологического контроля.doc

Таблица 8 - Карта экологического контроля
Контролируемый параметр
Источник загрязнения
Пыль неорганическая (1 6 мгм3)
гидравлический пресс
Исключение дисбалансировки режимов работы оборудования применение виброизоляторов вибродемферные покрытия
Звукоизоляционные кожухи глушители средства индивидуальной защиты
Контроль освещенности
Световой поток 5000 Лм
Влажная и вакуумная уборка
Контроль микроклимата рабочей зоны
Улучшение герметизации тепловых аппаратов

СОДЕРЖАНИЕ.doc

Характеристика сырьевых материалов . 7
Номенклатура выпускаемой продукции .. . . 11
Выбор и обоснование технологии производства .. .14
Структурные процессы .. ..20 5 Описание технологической схемы .. .. . 26
Спецчасть проекта .. . .. ..34
Мероприятия по защите окружающей среды 40
Список использованных источников информации . 52
Приложения .. . ..55

ВВЕДЕНИЕ.doc

Керамическая плитка является самым передовым из керамических изделий применяемых сегодня в жилом коммерческом и городском строительстве. Она появилась в результате сочетания отборных видов сырья под воздействием высокого давления и температуры для получения уникального продукта по своим эстетическим качествам техническим показателям и возможности применения.
Вплоть до начала 2000-х годов керамическая плитка исключительно импортировалась в Россию из Беларуси Италии Испании и других стран. Объем российского рынка керамической плитки по результатам 2007 г. в натуральном выражении составил 1851 млн. кв. м в денежном выражении – около 817 млрд. российских рублей. По предварительным итогам общий объем потребления керамической плитки в 2008 г. увеличился примерно на 6% по сравнению с 2007 г. и составил в натуральном выражении около 197 миллионов квадратных метров плитки. Общий же объем внутреннего производства керамической плитки в 2008 г. по предварительным прогнозам увеличился на 7% по сравнению с 2007 г. и составил около 1461 млн. кв. м. продукции. В последнее время отечественная керамическая плитка вслед за импортной все больше стала приближаться по уровню качества к европейским стандартам хотя по-прежнему в некоторой степени отстает от них. Повышению качества отечественных производителей способствует применение западного оборудования и участие зарубежных специалистов в процессе технологического обустройства российских заводов. Однако основным фактором качества керамической плитки было и остается сырье. Керамическая плитка самого высокого класса производится из лучших сортов светлой глины. Поэтому несмотря на рост отечественного производства импортная керамическая плитка из Италии Испании и Португалии по-прежнему играет видную роль на российском рынке особенно в сегменте «люкс».
Высококачественнуюфасадную плиткуможно получить только соблюдая все стандарты производства. Есть два основных критерия по которым классифицируют керамическую плитку. Это метод формования и коэффициент водопоглощения. Эти параметры и определяют итоговые потребительские свойства плитки. Как известно устойчивость материалов к резким перепадам температур зависит от степени впитываемости им влаги. Чем лучше материал впитывает воду тем больше он будет разрушаться от морозов или жары. Степень водопоглощения керамической фасадной плитки крайне низка поэтому этот материал отлично зарекомендовал себя в самых критических погодных условиях. Эту плитку рекомендовано применять даже для отделки фасадов домов подвергающихся постоянным атмосферным воздействиям. Стойкость к воздействию химических веществ механическая прочность а также износостойкость делают данный вид строительного материла идеальным для проведения наружных и внутренних отделочных работ. Специальные окрашивающие компоненты добавляемые в смесь не подвержены выгоранию от солнечных лучей и не блекнут в результате воздействия внешних факторов.
Производитсяоблицовочная фасадная плиткаразличной фактуры: под натуральный кирпич необработанный и дикий камень. Если говорить о дизайнерских экспериментах то в этом случае используют плитку со вставками минимализм рельефную плитку (матовую и глянцевую также встречается каменная плитка с инкрустацией).
Фасадная плитка может применяться:
- непосредственно монтироваться на фасад;
- в составе термопанелей;
- в составе теплоизоляционных систем.
Наиболее важным преимуществом фасадной плитки является ее прочность и долговечность а высокая износостойкость и морозостойкостьфасадной плитки делает ее незаменимой в условиях ежедневной эксплуатации и резких перепадов температур. Также преимуществами данной плитки является: более низкая стоимость продукта по сравнению с аналогичными отделочными материалами простота монтажа облицовки и соответственно более низкая стоимость работ высокая скорость облицовки за счет простого монтажа и низкого веса самого материала позволяющего покрывать одновременно большие площади облицовки как результат сокращение сроков облицовочных работ отсутствие расшивочных швов и соответственно существенная экономия средств на затирке эстетичный внешний вид большие объекта облицованного натуральным материалом (неглазурованная керамика).
Целью данной курсовой работы является выявление и решение экологических проблем при производстве керамической фасадной плитки. Данная цель достигается путем решения следующих задач:
- выбор экономичных и экологически чистых сырьевых материалов;
- выбор эффективных видов продукции;
- выбор и обоснование технологии производства;
- изучение основных структурных процессов;
- описание выбранной технологической схемы;
- разработка мероприятий по защите окружающей среды.
ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
В качестве сырьяприпроизводствекерамической плиткииспользуют глинистые материалы кварцевый песок и карбонаты.
Глинистое сырье составляют коалиновые глины и коалины придают сырьевой основе связывающие свойства и пластичность что впоследствии после прессования позволяет плитке сохранять свою форму.
Кварцевое сырье (обычно это песок) – формирует остов керамики не позволяя изделии разрушаться и деформироваться при обжиге или сушки.
Фельдшпатовые (или карбонатные материалы) – благодаря содержащимся в них полевым шпатам (алюмосиликаты натрия калия кальция и т. д.) или карбонатам (в частности кальция) при обжиге помогают добиться нужной вязкости которая обеспечивает стекловидную и плотную структуру готового изделия.
К сырьевым материалам относятся также пигменты которые являются оксидами или смесями оксидов металла почти все они изначально натурального происхождения переработанные затем особым образом.
Песок кварцевый – относится к рыхлым и сыпучим геологическим образованиям состоящим из несцементированных мелких обломков и зерен.
Кварцевый песок получаемый при обогащении каолинов предназначен для производства изделий тонкой керамики. Размер зерен для изготовления керамической плитки 025 – 1 мм. Применяют песок средний и крупный [1].
В зависимости от физико-химического состава кварцевый песок выпускают следующих марок: ПК-95 и ПК-93. В обозначении марок буквы означают: ПК - песок кварцевый; цифры - содержание двуокиси кремния.
Кварцевый песок по физико-химическим показателям должен соответствовать нормам ГОСТ 8736-93 [8] указанным в таблице 1.
Таблица 1-Физико-химические нормы кварцевого песка
Наименования показателей
Содержание двуокиси кремния (SiO2) % не менее
Содержание суммы окиси железа и двуокиси титана (Fе2O3 + ТiO2) % не более
Содержание окиси кальция (СаО) % не более
Потери массы при прокаливании % не более
Содержание каолина % не более
Остаток на сетке № 4 % не более
Содержание суммы окислов калия и натрия (K2O + Na2O) % не более
Содержание влаги % не более
В кварцевом песке не допускается наличие посторонних примесей видимых невооруженным глазом за исключением примесей полевого шпата.
Глинами называют осадочные породы представляющие собой тонкоземлистые минеральные массы способные независимо от их минералогического и химического состава образовывать с водой пластичное тесто которое после обжига превращается в водостойкое и прочное камневидное тело.
В качестве глинистого материала в данной курсовой работе используются коалиновые глины и каолин качество которых должно соответствовать ГОСТ 21286-82 [7]. Каолины образовались в природе из полевых шпатов и других алюмосиликатов не загрязненных окислами железа. Они состоят преимущественно из минерала каолинита. После обжига присущий им белый или почти белый цвет сохраняется.
Каолин по физико-химическим показателям должен соответствовать нормам указанным в таблице 2.
Таблица 2 - Физико-химические показатели каолина
Наименование показателя
Массовая доля окиси алюминия % не менее
Продолжение таблицы 6
Массовая доля окиси железа % не более
Массовая доля двуокиси титана % не более
Массовая доля суммы окиси железа и двуокиси титана % не более
Массовая доля окиси кальция % не более
Массовая доля трехокиси серы % не более
Концентрация водородных ионов водной вытяжки (рН)
Остаток на сетке № 0063 % не более
Механическая прочность на изгиб в сухом состоянии МПа не менее
Массовая доля растворимых кальция и магния в водной вытяжке мг-экв100 г не более
Массовая доля суммы окисей калия и натрия %
Соотношение окисей калия и натрия не менее
Массовая доля влаги % не более
Полевошпатовые материалы по химическому составу и физическим свойствам должны соответствовать нормам ГОСТ 15045-78 [9] указанным в таблице 3.
Таблица 3 - Химический состав и физические свойства полевошпатовых материалов
Массовая доля окиси железа (Fе 2 O 3 ) % не более
Массовая доля двуокиси титана (TiO 2 ) % не более
Массовая доля суммы окислов кальция и магния (CaO + MgO) % не более
Массовая доля суммы окислов щелочных металлов (К 2О + Na 2 О) % не менее
Соотношение окислов щелочных металлов по массе (К 2 О : Na 2 О) не менее
Массовая доля кварца % не более
Содержание чешуек слюдына 100 зерен материала не более
Качество спека после обжига при температуре 1350-1370°С
В полевошпатовых материалах всех марок не допускается наличие посторонних примесей видимых невооруженным глазом.
НОМЕНКЛАТУРА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ
Плитки должны изготавливаться в соответствии с требованиями по ГОСТ 13996-93 [10] и по технологическому регламенту утвержденному предприятием-изготовителем. Плитки изготавливают квадратной и прямоугольной формы. Номенклатура продукции представлена в таблице 5.
Таблица 4- Основные размеры выпускаемой продукции
Координационные размеры
Косоугольность плитки не должна быть более 1% длины ее грани но не более 2 мм. Кривизна плитки (отклонение лицевой поверхности плитки от плоскости) не должна быть более 075% длины наибольшей диагонали но не более 2 мм. Монтажная поверхность плиток должна иметь рифления - пазы (глубиной) и выпуклости (высотой) - для плиток:
- длиной до 50 мм включ. - пазы или выпуклости размером не менее 07 мм;
- длиной св. 50 до 150 мм включ. - пазы или выпуклости размером не менее 20 мм при этом отношение суммы периметров рифлений к периметру плитки должно быть не менее 05;
Лицевая поверхность плитки матовая. Цвет (оттенок цвета) рисунок или рельеф лицевой поверхности плиток должен соответствовать утвержденным образцам-эталонам. Утвержденный образец-эталон цвета (оттенка) может быть распространен на плитки любого вида лицевой поверхности и любых размеров.
Для плиток с неповторяющимся рисунком утверждают образец-эталон цвета при этом рисунок плиток не эталонируют. Оттенки основного цвета плиток утверждают в виде планшетов в которых плитки разных оттенков должны быть уложены вперемешку. Эталон на отдельный (разовый) заказ согласовывают с потребителем [17].
На лицевой поверхности плиток не допускаются трещины и цек. Допускаемые дефекты приведены в таблице 6.
Таблица 5 –Допускаемые дефекты
Норма для плиток размерами мм
св. 50 до 200 включ.
Отбитость углов не более:
- общая площадь кв.мм
Отбитость ребер мм не более:
Посечка общей длиной мм не более
Физико-механические показатели плиток должны соответствовать указанным в таблице 6.
Таблица 6- Физико-механические показатели плиток
Значение для стеновых плиток
Морозостойкость циклы не менее
Термическая стойкость глазури град.С не менее
Предел прочности при изгибе МПа (кгскв.см)
Твердость глазури по МООСу не менее
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
Технологическая схема производства керамической плитки включает следующие основные фазы:
Приготовление раствора (смеси)
Приготовление смеси. Имеется две технологии приготовления смеси: мокрая и сухая.
Примокройтехнологии 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.
Присухойтехнологии 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 процесс обжига керамического изделия.
Технология мокрого измельчения дороже (необходимо много энергии для удаления воды) но дает намного лучшие результаты [18].
Формовка изделия. Существуют три основные технологии: полусухое прессование из порошков (влажностью 5-7%) литье из шликера (влажностью 30-33%) и пластическое формование из масс (влажностью 14-20%).
Экструзия отличается тем что позволяет получать плитку самой разной формы. В процессе экструзии выделяют «жидкую фазу» в ходе которой глиняную массу выдавливают из формы под высоким давлением. Это позволяет изготавливать плитку не только разной формы но и разной толщины. Такая плитка может иметь выпуклую или вогнутую поверхность. Именно по этой технологии производят угловые элементы фасадной плитки. Еще один плюс плитки изготовленной экструзионным методом – самая низкая степень водопоглощения.
Прессование же обычно применяют для производства плоской плиткиопределенной формы и размера этим методом нельзя добиться большого разнообразия форм и фактур. Очень важно соблюдать температурный режим обжига.Плитка под кирпич обожженная в печи в течение 36 минут при температуре 1360 градусов прослужит многие десятилетия. Если температура будет ниже также получится неплохая облицовочная плитка но ее используют не для фасадов а для внутренних помещений.
По шликерному способуисходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (влажность смеси до 40 %) до получения однородной текучей массы (шликера). Шликер используют непосредственно для изготовления изделий (способ литья) или для приготовления пресспорошка высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий облицовочных 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 специальное отверстие экструдера при помощи матрицы-мундштука обеспечивающей керамической плитке толщину и ширину. Далее происходит нарезка изделия по длине специальными ножами ( тонкой проволокой).
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 износостойкость половой керамической плитки.
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 некоторых видов облицовочной керамической плитки (высокопористой и двукратного обжига). Как правило в массу фритт добавляют другие ингредиенты такие как красители сырье способное переходить в стеклообразное состояние или сырье не переходящее в стеклообразное состояние и остающееся «заполнителем» в стеклянной массе (кварц корунд циркон и др.). Последние вещества вызывают матирование глазури (придают ей непрозрачность) и могут даже нарушать присущий стеклу блеск («матовая» глазурь) [19].
Нанесение глазури на керамическую плитку возможно как сухим так и мокрым способом. При мокром способе глазурь имеет вид водной суспензии тонкоизмельченных ингредиентов а при сухом способе - вид гранул.
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.
Затем происходит обжиг плитки который может длиться от 40 до 120 минут. Печь для обжига - закрытый конвейер длиной от 50 до 80 метров. Посредством подачи газа по трубам на каждые 20 см печи в каждой точке поддерживается определенная температура. Таким образом в процессе движения по печи изделие обжигается при температуре от 200 до 1200 градусов по Цельсию.
Для каждого типа плитки (а иногда и для каждой коллекции) разрабатывается индивидуальный температурный режим. Отличается и максимальная температура обжига для разных материалов. У плитки двойного обжига - около 950°С у однократного обжига - до 1180°С у керамогранита - до 1300°С. В процессе обжига при высоких температурах плитка теряет влагу и уменьшается в размерах (ужимается). Величина усадки растет с температурой обжига и может варьироваться от 0% (у плитки двукратного обжига) до 8% (у керамогранита).
Однократный обжиг (monocottura)когда глазурь и основание обжигаются вместе - используется как правило для производства напольной глазурованной плитки. Высокая температура обжига позволяет получить хорошо спеченный прочный бисквит и обеспечивает значительную устойчивость глазури к истиранию. При данном способе производства невозможно получить изделия ярких насыщенных цветов поскольку при высоких температурах красящие пигменты выгорают и тускнеют. Замечено что менее яркие глазурованные плитки более устойчивы к истиранию поверхности.
Двойной обжиг (bicottura)используется для производства настенной глазурованной плитки. Он состоит из двух этапов. На первом - обжигается только основание плитки. Обжиг производится при достаточно невысоких температурах. В результате получается высокопористый (более 10%) черепок не подвергнувшийся усадке и не требующий в дальнейшем сортировки плитки по размерам (калибровки). Далее на основание наносится глазурь и происходит вторичный обжиг характеризующийся еще более низкой температурой (700-900 градусов). Общий смысл поэтапного обжига - обеспечение необходимых прочностных характеристик бисквита (необходимы высокие температуры) и сохранение цвета желаемой яркости и насыщенности (при низких температурах красящие пигменты практически не выгорают). Двукратный "быстрый обжиг" (то есть короткий интенсивный обжиг) в печах с роликовым подом. "Быстрый обжиг" является современной технологией позволяющей получать плитки больших размеров и с разнообразным рисунком. Он дает возможность сэкономить много энергии и уменьшить затраты. Экономный расход энергии означает также меньший выброс в атмосферу газов и пыли а следовательно и меньшее загрязнение окружающей среды.
Декор производится при помощи 3-его обжига. Сперва на уже готовую плитку наносят необходимый рисунок. Делается это различными способами в зависимости от ожидаемого эффекта - нанесением рисунка через сетки или трафареты красками золотом глазурью (иногда в виде порошка). После изделие обжигается при еще более низкой температуре (до 700 градусов). При этом порошок глазури расплавляется образуя рельефный рисунок. Затем если декоры производятся на фоновой плитке осуществляется их нарезка (Berillo Prado и др.). Достаточно много декоров производится из гипса (основание) а потом раскрашиваются и глазуруются вручную. Такие декоры достаточно часто имеют геометрические отклонения от идеала по причине непредсказуемого поведения гипса при обжиге. О таких отклонениях следует сообщать клиентам при выборе именно таких декоров. Поскольку процесс производства декоративных элементов наиболее длительный и сложный декоры имеют большую стоимость по сравнению с фоновой плиткой [17].
После обжига плитки осуществляется визуальный контроль качества - деление на 1 2 3 сорта. Далее осуществляется компьютерный оптический контроль качества - снятие геометрических параметров (определение калибров для монокоттуры и керамогранита определение плоскостных параметров и др.). Затем изделия сканируются для определения и идентификации оттенков плитки путем сравнения с компьютерной библиотекой ранее произведенных изделий того же артикула.
Проанализировав выше изложенное приходим к выводучто наиболее рациональной технологией производства будет схема с применением мокрого способа приготовления смеси формования шликерным способом и однократного обжига.
СТРУКТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Основы приготовления керамической массы. В приготовлении керамической массы важнейшими операциями являются: составление шихты измельчение исходных материалов гранулирование и сушка керамических масс.
Составление шихты (шихта — исходные материалы) — важнейшая операция определяющая качество и свойства керамики. Состав шихты обычно рассчитывают в массовых процентах и затем исходные материалы измельчают до однородного тонкодисперсного состояния и смешивают.
Измельчение материалов. Исходные материалы синтезированные химические соединения (иногда и спеченный керамический материал) в виде кусков различных размеров с различными физическими свойствами размельчают механическим путем (дробят и размалывают). Сначала производят грубое дробление на щековых дробилках до размера частиц 10–15 мм а затем среднее до размера частиц 1 мм и мелкое дробление — на бегунах валковых и конусных дробилках или на конических мельницах. Измельченный материал просеивают через металлические сита и пропускают через магнитный сепаратор для отделения ферромагнитных примесей. Частицы не прошедшие через сита возвращаются для повторного дробления. Измельченный материал поступает для повторного мелкого помола обычно совмещаемого со смешиванием компонентов. Часто помол осуществляется с добавлением воды в шаровых мельницах [17].
Состав шихты определяет в значительной мере технологию приготовления массы к формованию. Для обеспечения возможностей бездефектного формирования при подготовке шихты необходимо малопластичные и непластичные массы сделать пластичными. С этой целью в керамическую массу вводят пластифицирующие добавки после выполнения мелкого помола.
Приготовление литейных шликеров. Шликер представляет собой суспензию состоящую из тонкоизмельченного порошка (твердой фазы) пластификатора и связующих веществ (жидкой фазы).
Нетермопластичный шликер получают двумя путями: 1) путем раздельного и 2) путем совместного приготовления жидкой и твердой фаз. При раздельном приготовлении фаз в процессе измельчения твердой фазы в порошок добавляют поверхностно-активные вещества (например кремнийорганическую жидкость около 0.05% от массы сухого порошка для предупреждения комкования частиц в процессе помола и сокращения времени помола. Затем воду (которую дистиллируют или конденсируют) или органический растворитель (готовят нужную концентрацию поливинилового спирта четыреххлористого углерода и др.) перемешивают с твердой фазой. При совместном приготовлении жидкой и твердой фаз их подвергают помолу и перемешиванию одновременно в смесителях и мельницах. Для предотвращения разложения и химического взаимодействия компонентов смеси и др. явлений их подвергают предварительному обжигу.
Качество шликера контролируют по текучести (вязкости) устойчивости загустеваемости и др. параметрам. Вязкость величина обратная текучести определяется вискозиметром по количеству шликера вытекшего через калиброванное отверстие при нормальной и рабочей температурах в определенное время. Устойчивость шликера определяется количеством осадка после суточной выдержки.
Формование керамических изделий. Процесс оформления изделий из пластичных керамических масс основан на способности их к пластическому течению без нарушения сплошности под действием внешних сил и сохранении полученной формы. Свойства пластичности керамической массы придают глинистые материалы (глина каолины бентониты) или специальные вещества — пластификаторы.
При смачивании водой глинистые материалы образуют тестообразную массу с характерными пластично-эластичными свойствами. В основе этих свойств лежит целый ряд сложных физико-химических явлений.
Пластичные глинистые керамические массы представляют собой сложную систему состоящую из твердой фазы (мелкодисперсных минеральных компонентов) и жидкой фазы. Высокодисперсные системы такого типа образуют сплошные связанные структуры (являются структурированными). Такие структуры имеют характерные структурно-механические свойства: упругость прочность пластичность. Это и дает возможность оформлять изделия механической обработкой. Пластичность и текучесть таких систем объясняется существованием между частичками компонентов твердой фазы прослоек жидкости обеспечивающих скольжение частичек относительно друг друга и способствующих восстановлению связи после прекращения движения [29].
Сушка. Сушке подвергают отформованные керамические изделия перед обжигом. В процессе сушки с поверхности изделия испаряется влага. Поэтому наружные слои имеют меньшую влажность чем внутренние. Пониженная влажность наружных слоев приводит к диффузии влаги из глубины изделия к его поверхности и выделению воды в виде паров в окружающую среду. Удаление влаги – сложный физико-химический процесс при котором удаляют из керамической массы связанную с ней воду. При сушке уменьшаются размеры изделия; более влажные внутренние слои препятствуют усадке в результате чего возникают напряжения которые при определенных параметрах сушки могут привести к образованию трещин и деформации детали. После сушки влажность изделия составляет 0.2–1%.
Сушка изделий осуществляется естественным путем — на воздухе или принудительным путем в специальных установках.
Сушка естественным путем выполняется для небольших по размерам изделий и является длительным процессом так как температура воздуха в помещении 20–250С.
Принудительная сушка осуществляется конвективным (обдувом подогретым воздухом) радиационным и конвективно-радиационным способом в сушилках периодического и непрерывного действия.
Температурный режим и время сушки в сушилках периодического действия регулируются автоматически а в сушилках непрерывного действия определяется скоростью движения изделий через 4 зоны сушки с температурой соответственно 50–60 60–80 80–100 и 100–1200С [22].
Обжиг. При обжиге происходит спекание керамического материала в результате протекания ряда физико-химических процессов с приобретением обожженным изделиям определенных свойств. При обжиге происходит уплотнение и упрочнение материала за счет протекания процессов переноса и перераспределения веществ.
Установлено что спекание происходит за счет следующих механизмов переноса вещества: 1) диффузионного 2) жидкостного 3) испарения и конденсации 4) пластической деформации 5) реакционного. Для большинства радио- и электрокерамических материалов присущи 2 первых вида механизмов спекания — диффузионный и жидкостной.
Диффузионное спекание — характерно для соединения твердых частичек. Спекание протекает при температурах когда элементы кристаллической решетки (атомы ионы) приобретают определенную подвижность. Причиной диффузии являются дефекты кристаллической решетки — вакансии т.е. пустоты в узлах кристаллической решетки.
Перед спеканием материал представляет собой пористое тело состоящее из контактирующих друг с другом частиц и пор между ними. При определенной температуре вследствие поверхностной диффузии элементов решетки округляются углы частиц их поверхность сглаживается а в местах контакта частицы соединяются образуя узкие перешейки. По мере утолщения перемычек имеющиеся в теле поры смыкаются образуя меньшее количество закрытых более крупных пор. Дальнейшее уменьшение размера закрытых пор и их исчезновение связано с диффузией вещества область поверхности пор являющихся источниками вакансии. Полное зарастание пор происходит при диффузии вакансий к границе что может происходить при обжиге в вакууме или среде водорода.
Обжиг осуществляют в три стадии. В первой нагревают со скоростью 1400С в час от 150–2000С до 850–10000С в окислительной атмосфере. При этом удаляют остатки влаги и химически связанную воду выгорают органические вещества разлагаются карбонаты с выделением СО2 образуются окислы образуется требуемая фаза. Во второй (выдержка) нагрев со скоростью 10–200С в час в окислительной среде до температуры 900–10500С с целью выравнивания температуры во всех участках и выгорания остатков органических веществ. В третьей подъем температуры ведут со скоростью 50–800С в час до максимальной температуры 1250–15500С заканчивают его 2–3 часовой выдержкой при максимальной температуре. Рабочая среда в этом случае нейтральная. Температуру нагрева и время выдержки для конкретного материала подбирают опытным путем [21].
В процессе спекания наблюдается усадка и образование новых зерен путем рекристаллизации. Процессом рекристаллизации можно управлять. Изменяя температуру и время выдержки и скорость нагрева можно получать различную величину зерен и различные значения электромагнитных параметров: при малой величине зерна повышенная механическая прочность; большая коэрцитивная сила меньшая магнитная проницаемость. С увеличением зерна кроме уменьшения механической прочности ухудшаются параметры петли гистерезиса ферритов с ППГ повышается магнитная проницаемость у ферритов с округлой петлей гистерезиса. Пористость при спекании изделий играет существенное значение для магнитных характеристик. Различают межзеренную и внутризеренную пористость. Внутризеренная пористость сильно ухудшает начальную магнитную проницаемость и параметры петли гистерезиса.
При спекании крупногабаритных изделий регулировкой скорости и температуры не удается получить равномерные свойства изделия по поперечному сечению. Для получения равномерных свойств в исходные материалы вводят различные добавки. Добавки оксида алюминия или хрома к составам магний-марганцевых или литьевых ферритов приводит к уменьшению размеров зерен при других равных условиях а добавка оксида цинка или кадмия — к росту зерен и уменьшению коэрцитивной силы.
Одним из факторов сильно ускоряющих процессы спекания является локальное появление в материалах жидкой фазы например за счет образования микроэвтектик что используется на практике в тех случаях когда данное явление не приводит к нарушению заданного фазового состава [27].
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
После выгрузки и складирования сырья в специальные отсеки в которых поддерживается постоянная температура начинается технологический процесс.
После определения влажности и химического состава сырья происходит взвешивание компонентов массы согласно шихтовому составу. Для подкраски массы используют различные добавки которые вводятся в основу. Взвешенный материал подается на транспортер по которому он поступает в цех подготовки шликера.
На втором этапе начинается подготовка шликера. Основная задача этого технологического передела - разрушение природной структуры глин ее дезагрегирование удаление вредных примесей из природного сырья правильное дозирование шихтовых компонентов по заданной рецептуре и придание массе достаточной плотности и однородности путем тонкого измельчения компонентов и их тщательного смешивания. В состав масс из которых готовится шликер могут входить пластичные и непластичные материалы. После грубого дробления пластичные материалы на стугачах распускаются в воде в горизонтальной вертикальной или пропеллерной мешалки. Для сокращения длительности распускания воду подогревают до температуры 40-60°С. Обычно длительность распускания составляет 1-3 ч. Быстро распускаются каолины наиболее медленно монтмориллонитовые глины. Из мешалки суспензию пропускают через сито. Непластичные материалы - кварц полевой шпат пегматит – дробят (измельчают) на щековой дробилке и подвергается помолу на бегунах и просеву после чего подают для мокрого помола в шаровые мельницы. Отощающие материалы размалывают(измельчают) в шаровых мельницах мокрого помола с необходимым количеством воды и небольшой добавкой (2-3%) пластичных материалов для устойчивости суспензии. В мельницы добавляют небольшое количество (05-2%) ПАД (сульфитно-спиртовая барда) которая повышает производительность мельницы на 10-20%. Влияние добавки ПАД на размол материала основывается на том что имея сильные полярные группы они втягиваясь в микротрещины частиц материала оказывают расклинивающее действие и тем самым облегчают и ускоряют разрушение размалываемого материала. Для достижения необходимой текучести шликера при минимальной влажности в него добавляют пептизирующне электролиты. Влажность шликеров из которых готовятся порошки составляет 42-45%. Шаровые мельницы загружают путем перекачивание жидкости из расходной емкости или резервуара насосом или под вакуумом. В последнем случае барабан мельницы соединяют шлангами с емкости или резервуаром расходного бассейна и вакуум-насосом. При включении насоса в мельнице создается разрежение и жидкая масса из бассейна начинает поступать в мельницу заполняя ее в течение 3-5 мин.
Затем шликер перекачивают мембранными насосами в расходные емкости с пропеллерными мешалками для поддержки устойчивости суспензии. Затем сырьевая смесь окрашивается и получаются те тона которые впоследствии составят сместь пресспорошка. Окрашивание осуществляется путем добавления в шликер приготовленных ранее красителей.
Теперь шликер должен быть обезвожен до нужной степени данная операция производится в атомизаторе (башенном распылительном сушиле). Содержащийся в бассейнах шликер при помощи насосов подается в атомизатор снабженный газовой горелкой которая доводит температуру до 5500 С. Проходя под высоким давлением через форсунку шликер распыляется через сушила где попадает под поток горячего воздуха. Вода быстро испаряется через верхнюю часть атомизатора а высушенная смесь – пресспорошок высыпается на транспортер через его нижнюю часть который доставляет его в бункера хранения. Процент влажности полученного пресспорошка составляет 6%. Это идеальный показатель обеспечивающий правильное выполнение прессования в процессе которого плитки обретают форму.
Перед прессованием порошки поступают в бункера хранения где охлаждаются до температуры окружающей среды и становятся однородными по остаточной влажности.
Этап формовки начинается с подачи пресспорошка к прессам. Прессование включает 4 стадии. Сначала форма наполняется пресспорошком который подается из расходных бункеров расположенных над прессами. Затем форма закрывается и выполняется первичное прессование под небольшим давлением. В этом случае содержащийся в плитке воздух сжимается и удаляется при легком открывании формы. После этого имеет место вторичное прессование которое и обусловливает создание сырой плитки. И в последнюю очередь плитка извлекается одновременно идет новая загрузка пресспорошка для последующего прессования. На этом этапе формования плитка еще не готова к обжигу поскольку остаточная степень влажности слишком высока. Плитка направляется в камерную сушилку расположенную на линии сразу после пресса. Функция сушилки довести степень влажности плитки до значения близкого к нулю.
В процессе сушки продвижение влаги из толщи керамического изделия к наружным слоям происходит значительно медленнее чем влагоотдача с поверхности особенно это проявляется в ребрах и углах изделий. При этом возникает различная степень усадки внутренних и внешних слоев а следовательно создаются напряжения которые могут привести к растрескиванию материала. Для предотвращения этого к жирным глинам прибавляют отощители которые образуют жесткий скелет препятствующий сближению глинистых частиц увеличивают пористость изделия что способствует продвижению воды из его внутренних слоев к наружным. Для уменьшения чувствительности глин к сушке применяют также паропрогрев и вакуумирование глин используют некоторые органические вещества в малых дозах ЛСТ дегтевые и битуминозные вещества и др. срок сушки фасадных плиток составляет от 12 до 35 минут.
После выхода из сушилки плитки попадают на конвейер проходящий через весь глазуровочный цех. Плитка проходя по конвейеру равномерно покрывается глазурью. Для обеспечения сцепления глазури с черепком получения качественной лицевой поверхности и снижения толщины верхнего лицевого слоя накладывают подглазурное покрытие из качественной глины (содержанием глинистых веществ до 50%) с добавлением щелочесодержащих плавней. Подглазурный слой спобосбствует снижению диаметра газовых пузырей в глазури. При использовании двухслойного покрытия расход глазури снижается на 30-40%. При этом толщина верхнего лицевого слоя уменьшается способствуя тем самым повышению морозостойкости и долговечности плитки. По прибытии к концу глазуровочной линии плитка сырец помещается в специальные вместилища для хранения сырых изделий. В ожидании обжига важно чтобы плитки не подвергались механическим никаким воздействиям [171920].
Обжиг плиток проводится в несколько стадий каждой из которых соответствует определенная зона печи. Первая стадия - предварительный обжиг имеет место во входной секции к которой нет горелок и нагреваемую до 4000С газами подаваемыми вентилятором из зон обжига. Цель данной секции полностью обезводить сырой материал во избежание образования впоследствии трещин или разрывов. Далее следует зона предварительного нагрева где при температуре 10500С испаряется вода от кристаллизации материалов содержащихся в глинах сгорают органические вещества и разлагаются карбонаты. После этого плитка попадает в зону обжига где температура достигает 11000 С. Здесь объем плиток сокращается на 6% и завершается процесс спекания. Следующая зона – зона охлаждения в которой удерживается низкий температурный градиент чтобы предотвратить раскалывание изделий.
После выхода из печи плитки укладываются на специальные стальные рамы которые в зависимости от формата могут содержать до 200 кв.метров плитки. Отсюда плитки переносятся в зону ратификации и полирования. Ратификация позволяет получать одинаковые по калибру плитки с абсолютно ровными краями которые можно укладывать с минимальным швом [18].
Последний этап технологической линии это сортировка и упаковка готовых изделий. На этом этапе решаются две задачи. Первая сгруппировать изделия по калибру и по тону. Вторая задача обнаружение и классификация дефектных плиток. Упакованные в коробки плитки размещаются на складе готовой продукции откуда попадают к потребителям. Блок-схема технологического процесса представлена на рисунке 1.
Рисунок 1-Технологическая схема производства керамической фасадной плитки
Продукция выпускаемая по запроектированной технологии должна соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий. В связи с этим в курсовой работе представлена карта технологического контроля приведенная в таблице 7.
Поскольку керамическая плитка представляет собой материал имеющий практически нулевую пористость в том числе и с обратной стороны сцепление плиток с традиционным строительным раствором из песка и цемента происходит не сразу. Поэтому рекомендуется использовать для укладки специальные клеи которые обеспечивают более высокую надежность в работе. Прежде чем приступить к укладке следует убедиться в том что опорная поверхность является:
- выдержанной. Плитка должна укладываться на выдержанную стяжку когда гидрометрическая усадка в основном завершилась чтобы избежать появления трещин которые могут вызвать разлом и отслоение керамического материала;
- чистой свободной от жира масел краски воска ржавчины следов гипса и всего того что может препятствовать адгезии клея который будет использоваться при укладке плиток;
-лишенной трещин. Если имеются трещины или расщелины образовавшиеся в результате гидрометрической усадки бетонной стяжки их следует заполнить эпоксидными смолами;
-механически прочной. Механическая прочность и толщина должны соответствовать весовым и иным нагрузкам предусмотренным для конкретного применения.
После того как несущая поверхность готова для кладки начинают установку теплоизоляционной основы для кладки фасадной плитки с нижней части стены по периметру. На гладкую поверхность блока теплоизоляционной основы наносится специальный клей с минеральной крошкой по краям блока с помощью обычного мастерка либо равномерно по всей поверхности блока зубчатым мастерком. При нанесении клея по краям он должен занимать 60% всей площади блока (рисунок 2)
Рисунок 2 – Нанесение клея
Клеи можно классифицировать на основе их химического состава подразделяя на:
В зависимости от конкретных характеристик каждый вид клея подразделяется на классы которые в свою очередь могут быть основными и факультативными. В целом выбор клея тесно связан со следующими факторами:
-вид опорной поверхности;
-климатические условия во время укладки.
Слой выравнивается до необходимой толщины гладкой стороной шпателя. Затем слой клея обрабатывается зубчатым шпателем чтобы обеспечить оптимальный прямой контакт клеем обратной стороны плитки. Зубцы шпателя должны соответствовать формату плитки чтобы добиться лучшего смачивания плитки [25].
Пока клей под теплоизоляцией не застыл блоки не имеют соответствующей несущей мощности. Поэтому рационально использовать угловой профиль который крепится над блоками с помощью стандартных дюбелей из полимерного материала и берет на себя в случае необходимости всю последующую нагрузку. Кроме того он имеет кромку с перфорацией и выступает над цоколем.
Чтобы защитить углы более надежно специалисты рекомендуют установить дополнительную армированную сетку «Панцирь» в области окон. Откос оконного проема и склоны необходимо также укрепить угловыми элементами сетки «Панцирь». Для уменьшения срезывающего усилия в слабой части поверхности используют в качестве последнего армированного слоя дополнительно диагональную сетку.
Укладочные швы. В повседневной практике термин «шов» применяется для обозначения линии или зоны соединения плиток между собой. В зависимости от ширины швов укладку делят на:
-укладку в стык ширина шва меньше 1 мм;
- укладку с открытым швом ширина шва больше 2 мм;
-укладку с минимальным швом ширина шва больше 1 мм и меньше 2 мм;
Укладка плитки складывается из нескольких этапов. Первый этап укладки особенно важен поскольку от него зависит конечное качество фасадного покрытия. Необходимо избегать разности уровней между плитками если она появляется ее необходимо устранить одним из следующих способов: нажатием пальцев; легким постукиванием резиновым молотком; добавлением или удалением клея (рисунок 3).
Рисунок 3- Укладка плитки
Неблагоприятные погодные условия могут снизить время использования клея (время его поверхностного подсыхания). Поэтому необходимо постоянно проверять чтобы на поверхности клея не образовывалась пленка и чтобы он оставался свежим в противном случае нужно освежить клей нанеся еще один слой. Обычно принято наносить клей для 2-3 плиток за один прием. Противопоказано добавление воды когда на клее образовалась пленка: воды способствует образованию тонкого слоя который препятствует адгезии.
Для заполнения швов рекомендуется использовать специальные окрашенные смеси с низкой зернистостью. В отличие от штукатурок на основе песка и цемента они обеспечивают существенные преимущества: возможность подбора цветовой гаммы гармонирующей с керамическими плитками; пониженную пористость а следовательно снижение тенденций к накоплению загрязнений; возможность идеального заполнения зазоров. Материалы для заполнения швов можно классифицировать на основе их химического состава: цементные на основе реактивных смол. Цементные делятся на два класса в зависимости от характеристик: цементный раствор для обычных швов; цементный раствор для улучшенных швов; заполнитель с повышенной абразивной стойкостью; заполнителем с повышенным водопоглощением. Заполнение швов между плитками должно выполняться спустя не менее:
часа при использовании клеев с увеличенным временем использования;
-4 часа при использовании клеев быстрого схватывания (рисунок 4).
Рисунок 4 – Заделка швов
Необходимо пользоваться специальным шпателем или резиновым шпателем нанося клей не оставлять пустот и не допускать разности уровней. Для правильного и удобного удаления избытков заполнителя или герметика необходимо удалять пока раствор еще свежий перемещая шпатель по диагонали к направлению швов. Следы герметика на основе силикона или полиуретана можно удалить с плиток прежде чем начнется реакция образования сетчатой структуры или затвердевания обычным растворителем. В противном случае удалить их можно будет только механически с большой степенью риска повреждения керамического материала.
Заключительная очистка проводится с целью удалить все остатки цемента раствора или любого иного материала который может вызвать появление пятен или привести к необратимому истиранию поверхности керамического материала. Окончательная очистка выполнена правильно если она отвечает следующим требованиям: полное удаление всех заметных загрязнений строительными материалами применяемых при укладке; отсутствие повреждений как на плиточном покрытии в целом так и на отдельных компонентах [30].
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Предприятия строительной керамики перерабатывают огромные объемы различных видов твердого сырья использует большое количество воды. Часть перерабатываемого сырья и воды в процессе производства попадает в виде отходов в помещения цехов и в окружающую среду негативно воздействуя на условия труда рабочих и повышая экологическую напряженность в районе производства. Неблагоприятные условия труда могут быть обусловлены повышенной концентрацией пыли и влаги в помещении; недостаточной изоляцией обжиговых аппаратов; ненадежным ограждением вращающихся частей механизмов т.п. поэтому необходимо проконтролировать данные параметры. Для этого был проведен экологический мониторинг и составлена карта экологического контроля представленная в таблице 8.
В строительной керамике многие процессы связаны с пылевыделением. При изготовлении керамической плитки на отдельных стадиях технологического процесса выделяются пыль и окись углерода (за счет сгорания топлива и выгорания добавки) а если в качестве топлива используются нефтепродукты (мазут) дополнительно выделяются сернистый и серный ангидрид. Пыль выделяется при погрузке и разгрузке глины песка и шамота на складе при их подаче ленточными транспортерами в подготовительный цех при измельчении смешивании компонентов доставке смеси в формовочный цех и формовке плитки [45].
Наибольшее пылевыделение наблюдается на складе глины (15— 25 ПДК) на складе песка и извести (5-7 ПДК) в смесеприготовительном цехе (12-15 ПДК) а в отделении помола шамота достигает до 30—32 ПДК. На участках погрузки и разгрузки кирпича запыленность в 2-3 раза превышает допустимые концентрации. Причины повышенного загрязнения воздуха - отсутствие надежной герметизации технологического оборудования местных отсосов вакуумной пылеуборки эффективной общеобменной вентиляции.
Загрязненность воздуха окисью углерода и сернистым ангидридом в сушильном отделении составляет соответственно 13 и 2 ПДК а в цехе обжига - 2 и 3 ПДК.
Метеорологические условия на рабочих местах зависят от конструкции и планировки здания и от правильности проектирования и эксплуатации систем отопления и вентиляции. В летнее время температура в цехе обжига кирпича превышает наружную температуру на 6—17° и иногда достигает 41°С. В зимнее время температура в помещениях складирования глины песка и извести составляет всего лишь +2°С при наружной нулевой температуре.
Пыль в воздушное пространство производственных помещений попадает от открытых транспортных средств сыпучих материалов при негерметичности кожухов аспирационных систем воздухоочистных устройств тепло поступает при негерметичности и плохой изоляции поверхностей источников теплоты газы (СО SО2) выделяются в воздух при дегерметизации печей обжига кирпича и сушилок. Загрязненность воздуха может быть уменьшена при обеспечении соответствующей герметизации аспирационных систем местных отсосов воздухоочистшх устройств а также при рациональном использовании локализациокных систем свежего воздуха локализационных систем вредных выделений и общеобменной вентиляции.
Для уменьшения выделения газов из печей через неплотности топочных крышек и в местах установки форсунок предлагается применять завесу образованную малотурбулентным потоком воздуха из приточного устройства движущегося снизу вверх что создает дополнительное наружное давление воздуха. В цехах обжига в целях сохранения воздушной среды целесообразно предусматривать экранирование печей. Экраны предотвращают распространение газов в воздушную среду цеха через неплотности в обшивке печей вследствие повышенного давления в них и при плохой работе форсунок а также препятствуют излучению тепла.
Для предупреждения пылеобразования при свободном падении материала с конвейерных лент необходимо использовать промежуточные клапаны или промежуточные наклонные площадки чтобы высота свободного падения материала не превышала 1 м. При переходе материала с одного ленточного конвейера на другой следует применять плотные кожухи и уплотняющие устройства [2324].
Для очистки воздуха от пыли применяют разнообразные типы пылеуловителей принцип действия которых основан на использовании гравитационных инерционных и электростатических сил. В качестве очистного аппарат будем использовать пылеоотделитель в котором пылеотделение осуществляется в два этапа обеспечивая таким образом двухступенчатую очистку. Устройство работает следующим образом. Запыленный поток с концентрацией частиц в потоке менее 100 гм3 поступает в улиточный закручиватель по патрубку ввода где за счет инерционных сил пыль концентрируется на периферии и с частью потока в количестве 10-15% с большим содержанием частиц через щель с шибером по газоходу поступает в выносной циклонный разгрузитель в котором происходит выделение из потока частиц. Выносной циклонный разгрузитель обладает низким гидравлическим сопротивлением. Патрубок ввода снабжен подвижным шибером предназначенным для регулирования крутки потока в сепарационных элементах. Выделившиеся из газа в выносном циклонном разгрузителе частицы поступают в транзит-приемник снабженный пылевым затвором. Неотсепарированная в выносном циклонном разгрузителе пыль с частью потока в количестве 10-15% через осевой патрубок вывода очищенного газа и раскручиватель по газоходу через щель с шибером поступает в улиточный закручиватель где присоединяется к основному потоку поступающему через патрубок ввода. В контуре улиточный закручиватель - щель - щель – улиточный закручиватель происходит разгрузка потока формируется циркуляционный поток частиц поскольку имеющийся «вихревой замок» способствует возвращению крупных частиц вынесенных из выносного циклонного разгрузителя. Разгруженный от основной массы пыли поток из улиточного закручивателя поступает в высокоэффективный противоточный конический циклон через осевой патрубок вывода газа. Таким образом здесь используется крутка потока для дополнительной очистка газа во второй ступени сепарации. Выделившиеся из газа в противоточном коническом циклоне частицы поступают в транзит-приемник снабженный пылевым затвором.
Таким образом в противоточном коническом циклоне происходит доочистка газа от частиц пыли неотсепарировавшихся в выносном противоточном циклонном разгрузителе. Очищенный от частиц пыли газ выводится из пылеуловителя через осевой патрубок вывода очищенного газа противоточного конического циклона. Уловленная в выносном противоточном циклонном разгрузителе и противоточном коническом циклоне пыль поступает в пылевой бункер.
Пылеоотделитель представлен на рисунке 5.
- закручиватель; 2- патрубок; 3614 - подвижный шибер; 4-выносной противоточный циклонный разгрузитель; 513 – щели; 712 - газоход 8- патрубок вывода очищенного газа; 9- раскручиватель; 1018 - транзит-приемник; 11 19 - пылевой затвор; 15- патрубок вывода газа; 16 - осевой патрубок; 17 - противоточный конический циклон; 20 - пылевой бункер
Рисунок 5 – Пылеоотделитель.
Помимо пыли на предприятиях по производству керамических изделий образуются сточные воды. Вода – один из наиболее важных сырьевых материалов в технологии керамики однако уровень ее потребления в различных отраслях и в разных технологических процессах неодинаков. Сточные воды образуются преимущественно при роспуске глины в процессе производства и в результате ее смыва при очистке оборудования. В технологии облицовочной фасадной плитки техническая вода применяется при очистке установок для нанесения глазури декорирования а также при мокрой шлифовке в ходе послеобжиговой обработки изделий. В составе сточных вод образующихся при переработке различных материалов и в ходе очистки оборудования присутствуют те сырьевые материалы и вспомогательные вещества которые задействованы в данном технологическом процессе. Как правило эти соединения нерастворимы в воде.
Сточные воды в производстве керамических изделий отличаются высокой мутностью и цветностью из-за присутствия в них мелкокодисперсных взвешенных частиц глазури и глинистых минералов. С химической точки зрения стоки характеризуются содержанием: взвешенных твердых частиц: глин фритт всех нерастворимых силикатов; присутствующих в растворе анионов: сульфатов; взвешенных и растворенных соединений тяжелых металлов: свинца цинка; небольших количеств бора; следовых количеств органических соединений (связующих для трафаретной печати мастик применяемых в глазуровании).
Защита водных источников от загрязнений обеспечивается сокращением потребления воды уменьшением сброса сточных вод в водоемы созданием замкнутых систем водоснабжения исключающих сброс сточных вод и многократное применение воды с извлечением и переработкой всех примесей. В замкнутых оборотных системах предусматривается охлаждение воды или ее очистка.
Для удаления грубодисперсных загрязнений сточную воду процеживают через сита. Песок и другие минеральные частицы выделяют осаждением в песколовках в которых сточная вода движется со скоростью 015-03 мс. При этом 65—70% частиц песка содержащихся в сточных водах осаждается под действием силы тяжести. Для удаления тонкодисперсных взвешенных частиц к сточным водам добавляют химические реагенты которые способствуют коагуляции и выпадению нерастворимых коллоидных веществ. Для коагуляции сточных вод загрязненных глиной в качестве коагулянта применяют сернокислый алюминий с подщелачиванием известью. Для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия добавляют флокулянты (полиакриламид). Коагулированные хлопья отделяются в гидроциклонах или на фильтрах.
В качестве устройства для очистки стоков будем использовать установку микробиологической очистки данная установка позволит очистить воду не только от глинистых примесей но и от глазурей.
Установка работает следующим образом. Перед началом работы устройства микробиологической очистки сточных вод в электродные камеры при помощи патрубка заливают электролит. Через патрубок в рабочую камеру подают сточные воды. После заполнения рабочей камеры секции первичного отстаивания на электроды подают постоянный электрический ток под действием которого происходит поляризация фильтрующего материала системы полиамидных стержней вследствие чего повышается их адсорбционная емкость. После обработки воды в секции первичного отстаивания вода через патрубок поступает в секцию анаэробной очистки где для содержащихся в сточных водах анаэробных микроорганизмов (дрожжей микроскопических грибов сульфатредуцирующих и гнилостных бактерий) начинается процесс сбраживания растворенной органики и ее частичная деструкция до более простых соединений (аминокислот фосфор- и азотсодержащих соединений). Основные процессы деструкции органических веществ происходят в секциях анаэробной и аэробной обработки воды с помощью свободноплавающих и иммобилизованных на носителях форм микроорганизмов – деструкторов конкретных видов загрязнений. Осветленная вода с частично разложившейся органикой из секции первичного отстаивания поступает через верхний перелив в первую камеру секции анаэробной обработки воды где происходит более полное разложение растворенной органики до более простых веществ. После последовательного прохождения сточной воды через камеры секции анаэробной обработки осветленная сточная вода с разложившейся органикой поступает в секцию аэробной обработки где происходит окончательное разложение органических веществ (окислительно-восстановительный процесс) в частности денитрифицирующие микроорганизмы свободноплавающих и иммобилизованных на носителях форм разлагают азотистые соединения до нитратов и нитритов. В камеры секции аэробной обработки через воздуховоды и мелкопузырчатые дисковые аэраторы от источника сжатого воздуховода поступает воздух в виде мельчайших пузырьков размером до 100 мкм что необходимо для обеспечения жизнедеятельности аэробных микроорганизмов и удаления газообразных продуктов распада. В секции аэробной обработки в последней фазе очистки происходит полная минерализация активного ила в результате чего он становится неспособным к загниванию т.е. приобретает стабильные свойства. После секции аэробной обработки очищенная вода через патрубок поступает в секцию окончательной очистки где происходит осаждение иловых частиц на поляризованные полиамидные стержни под действием постоянного электрического тока. Из секции окончательной очистки через патрубок осуществляют отвод очищенной воды. Установка микробиологической очистки представлена на рисунке 6.
- секции первичного отстаивания; 2 -; 34 – секция анаэробной очистки воды; 5-система аэрации; 6 – носители; 7 – секция окончательной очистки; 8 – патрубок для отвода очищенной воды; 9 –секция отстаивания; 10 – мембраны; 11 – электродные камеры; 12 - электроды; 13 – рабочая камера; 14-патрубок отвода электрода; 15 - патрубок подвода электрода; 16 – источник кавитационного поля; 17 – полиамидные стержни; 18 – виброустройства; 19- клапан; 20 – скребок; 21 – воздуховод; 22 – дисковые аэраторы; 2326 – вертикальные перегородки; 2425 – патрубки; 27 – клапан прямого действия; 28 – источник питания.
Рисунок 6 – Установка микробиологической очистки.
Еще одним источником загрязнения окружающей среды на предприятиях строительных керамических изделий являются отходы производства которые обычно включают: различные виды шлама образующиеся при переработке стоков от очистки оборудования для массоподготовки подготовки и нанесения глазурей а также при мокрой шлифовке. Количество и состав шлама колеблется в широких пределах поскольку его образование происходит в различных процессах кроме того на одном предприятии используют много различных видов сырья (глазурей фритт глин и т. п.); бой заготовок и изделий при формовании сушке обжиге и послеобжиговой обработке; отходы упаковки (пластик дерево металл бумага и др.); твердые остатки например зола от сжигания твердого топлива [28].
Некоторые виды накапливаемых в процессе производства отходов могут быть повторно использованы в переделах предприятия в соответствии с требованиями к продукции и технологическим регламентом. Те материалы которые завод не в состоянии переработать самостоятельно передают в другие отрасли либо отправляют на сторонние предприятия по переработке отходов или на полигоны.
Курсовая работа состоит из 54 листов пояснительной записки в которую входят 8 таблиц и 6 рисунков. Использовано источников 30 информации.
Целью данной курсовой работы было выявление и решение экологических проблем при производстве керамических фасадных плиток. Эта цель была достигнута путем решения следующих задач:
- сделан подбор эффективных видов продукции и экологичных исходных сырьевых материалов;
- выбрана и обоснована технология производства. На основании анализа существующих технологических схем производства выбрана шликерная технология которая отвечает современным требованиям охраны окружающей среды непрерывности производственного процесса экономичного использования сырьевых материалов;
- изучены основные структурные процессы;
- выполнена спецчасть проекта в ходе которой рассмотрена технология укладки фасадной плитки приведена классификация клеев средства для заделки швов а также приведены рекомендации по очистке и дальнейшем уходе;
-разработаны мероприятия по охране окружающей среды. Внедрена система обеспыливания воздуха рабочих помещений и очистки сточных вод обеспечивающие наиболее благоприятные условия труда и защиту окружающей среды.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
Ангарская Л.Л. Строительные материалы. Учебное пособие.– Ангарск АГТА 2001. – 100 с.
АС Василевский М.В. Зыков Е.Г. Логинов В.С. Разва А.С. Некрасова К.В. (19)RU(11)2397800(13)C1
АС Левин Е.В. Быков А.В. Межуева Л.В. Султанов Н.З. (19)RU(11)2384528(13)C1
Балтренас П.Б. Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериалов – М.: Строийздат 1990. – 184 с.
Богданов В.С. Булгаков С.Б. Ильин А.С. Технологические комплексы и механическое оборудование предприятий строительной индустрии. - СПб.: Проспект Науки 2008. - 624 с.
Васюнина С.В. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Экологические проблемы производства стекла и керамики» для студентов 5 курса обучающихся по специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды».- Брянск БГИТА 2009.- 20 с.
Гегерь В.Я. Городков А.В. Основы архитектурно-строительного проектирования промышленных зданий.- Брянск БГИТА 2004.- 118 с.
ГОСТ 21286-82. Коалин обогащенный для керамических изделий. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов 1984.- 7 с.
ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов 1993.- 9 с.
ГОСТ 15045-78. Материалы кварц-полевошпатовые для строительной керамики. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов 1978.- 5 с.
ГОСТ 13996-93 Плитки керамические фасадные и ковры из них. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов 1995.- 12 с.
ГОСТ 17.2.4.07-90(02). Охрана природы. Атмосфера. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков отходящих от стационарных источников загрязнения.- М.: Изд-во стандартов 2002.- 6 с.
ГОСТ 12.1.003-91(02). ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.- М.: Изд-во стандартов 2002.- 4 с.
ГОСТ 12.1.012-96(02). ССБТ. Вибрационная безопасность. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов 2002.- 5 с.
Закон РФ «Об охране окружающей среды» от 10.01.02.№7- ФЗ.- М.: НОРМА 2002.- 28 с.
Закон РФ «Об экологической экспертизе» от 16.11.95.№167- ФЗ.- М.: НОРМА 2003.- 34 с.
Лысенко Е.И. Козлов А.В. Технология керамических материалов и изделий: Учебное пособие. - Ростов на Дону: РГСУ 1998 - 126 с.
Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. - М.: Стройиздат 1977. - 240 с.
Пиевский И.М. Сушка керамических строительных материалов пластического формования. - Киев.: Наукова думка 1985.-144 с.
СаНПиН 2.1.6.1032-01. Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест.- М.: Федеральный центр Госэпиднадзора 2001.- 11 с.
СаНПиН 2.2.4.1000294-03. Гигиенические требования к составу воздуха производственных общественных помещений.- М.: Министерство здравоохранения РФ 2003.- 12 с.
Словарь-справочник по новойкерамике. - Киев : Наукова думка 1991. - 280 с.
Стекло икерамикаXXI. Перспективы развития ред.: В. А. Жабрев В. Г. Конаков М. М. Шульц. - СПб. : Янус 2001 – 125 с.

Чертеж.cdw

Приготовление сырьевой смеси
Транспортировка сырьевой смеси
Приготовление шликера
Перемешивание шликера
Просеивание окрашенного шликера
Промежуточное хранение окрашенного шликера
Микробиологическая очистка воды
Транспортировка пресспорошка
Охлаждение пресспорошка
Ретификация и полировка
Автоматическая сортировка
Ручная сортировка и упаковка
Контроль запыленности
Контроль освещенности
Контроль микроклимата рабочей зоны:
-температурный градиент t
КР-2068029.2802002.024.10
Экологические проблемы при
производстве керамических фасадных
Технологическая схема
производства керамических фасадных плиток
Экологический контроль

Титульник.doc

Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра производства строительных конструкций
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине:
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И КЕРАМИКИ
Тема: Экологические проблемы при производстве керамических фасадных плиток
(подпись дата) (инициалы фамилия)
Группа ИЗС – 501 № зачетной книжки 06-5.024
Специальность 280202 Инженерная защита окружающей среды
(номер наименование)
Обозначение работы КР-2068029.280202.024.10 ПЗ
(подпись дата) (уч.ст.зв. инициалыфамилия)
(подпись дата) (уч. ст. зв. инициалы фамилия)
(подпись дата) (уч. ст. зв. инициалы фамилия)
Содержание пояснительной записки - согласно методическим указаниям к курсовому проектированию
Перечень графического материала: технологическая схема - 1 лист формата А1
(подпись дата) (фамилия инициалы)

карта контроля.doc

Таблица 7 - Карта контроля исходного сырья материалов технологических процессов полуфабрикатов и готовой продукции.
Вид контроля исходного сырья
в технологических процессах и готовой продукции (входной пооперационный выходной)
Наименования исходного сырья технологического процесса готовой продукции или полуфабриката
Контролируемый параметр и его нормативно-технологический показатель
Место контроля технологической операции
Периодичность контроля по технологическому регламенту или нормативу
Метод контроля нормативный документ
Измерительная техника и допустимая погрешность измерения по технологическому регламенту нормативам технологическому паспорту
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов: до 370 Бккг
Карьер ящичный питатель
Не реже 1 раза в месяц
максимальный размер зерен 1-3 мм
ситовой метод с помощью набора сит (№ 20105 3 1 0.5)
остаток на сите № 006 менее 4-8%
ситовой метод с помощью сит (№006)
отсутствие металлических включений
распылительное сушило
весовой способ пользуются весами различных марок
Продолжение таблицы 7
прочность плиток должна быть не менее 5кгсм
коленно-рычажный пресс
метод основан на определении разрушающей нагрузки при статическом сжатии
длина ширина толщина-+- 15 мм отсутствие трещин и вмятин
Температура 250-3000 С время-40-60 минут влажность не более 1%
центральный пульт управления термометры регуляторы влажности
глазурь равномерно распределена по всей поверхности без полос и натёков
глазуровочное устройство
Температура -11000 С время - 30 минут
контрольно-измерительный щит термометр
Водопоглощение: не более 45 %
Предел прочности при изгибе: 25 МПа
Термическая стойкость глазури: 1250С
Твердость глазури по Моосу: 5
склад готовой продукции