Производство керамической плитки для пола

Введение

Керамические плитки для полов принадлежат к группе каменнокерамичеcких изделий, отличительной особенностью которых являются высокая плотность и большая сопротивляемость истирающим усилиям. Благодаря этим свойствам керамические плитки широко применяют для настила полов в различных промышленных, жилищно-бытовых и общественно-культурных зданиях. Главным образом эти плитки применяют в следующих помещениях:

1)где предъявляются исключительно высокие требования к чистоте (предприятия пищевой промышленности, больницы, школы, бытовые помещения, санитарные узлы зданий и т. п.);

2)где полы подвергаются воздействию жиров, кислот, щелочей и других химических веществ (предприятия химической промышленности, лаборатории, машинные залы электростанций, заводов и т. д.);

3)где полы вследствие большого движения людей подвергаются сильному истиранию (железнодорожные вокзалы, станции метро И т. п.);

4)где полы являются декоративным элементом в архитектурном оформлении помещений (вестибюли общественных зданий, клубов, театров, магазинов и т. д.).

Иногда керамические плитки для полов вследствие их значительной химической устойчивости применяют в качестве футеровочного материала для химической аппаратуры, кислотохранилищ II Т. П.

Керамические плитки для полов принадлежат к числу сравнительно новых строительных материалов. Их производство, основанное на прессовании полусухих масс при высоком давлении, возникло во второй половине XIX в. в результате развития машиностроения и появления соответствующего прессового оборудования.

Существенно улучшились за последние годы основные техникоэкономичеокие показатели работы плиточных заводов: производительность труда и себестоимость продукции. Большую роль в этом, вместе с введением в строй новых мощностей, сыграла проводимая на заводах работа по интенсификации и совершенствованию технологических процессов и механизации производства, а также замена устаревшего малопроизводительного оборудования новым.

Выбор и обоснование технологической схемы производства

1)приготовление масс

Высокие требования, предъявляемые к физико-механическим свойствам и внешнему виду плиток для полов, определяют необходимость уделять большое внимание тщательному приготовлению масс и использовать различные способы ее приготовления в зави мости от качества применяемого сырья. В производстве плиток при меняют три способа переработки сырья и приготовления масс: полусухой, пластический и мокрый, или шликерный.

Полусухой способ применяют при изготовлении плиток из высококачественных однородных глин, не требующих добавок. Этот способ приготовления масс распространен на заводах, где для производства плиток применяют однородные николаевские, никифоровские, часовярские и некоторые другие глины.

Технологическая схема подготовки масс по этому способу предусматривает дробление влажной глины в стругаче, сушку в сушильном барабане до влажности 7—8% и хранение сухой глины в течение 12 15 час. в бункерах, где она охлаждается до температуры окружающего воздуха. Охлажденную глину измельчают на бегунах, после чего просеивают на сите-бурате и подают в бункера запаса молотой глины, а оттуда - в прессы для формования плиток.

Так же существует ещё один вариант приготовления масс полусухим способом, который даёт более качественную продукцию . Исходные материалы предварительно тонко измельчают в мельницах до остатка на сите 1600 отв/см2—не более 5%, через сито 6400 отв/см2 должно пройти не менее 70%. Влажность порошков—3—5°/о. Измельченные материалы в установленных соотношениях загружают одновременно в смесители периодического действия с вращающимися чашей и лопастями типа Ланкастер.

Сухое смешивание производят около 8 мин., затем при помощи распыляющих форсунок в смеситель подают воду для увлажнения массы до 8—9°/о. После этого смешивание происходит еще 5- 6 мин Полученную таким образом увлажненную смесь передают в гранулятор, где получают пресспорошок, пригодный для прессования.

Применение сухих смесителей удается достигнуть хорошего смешения и распределения в общей массе окрашивающих добавок, количеств которых не превышает 5%. производительность труда при сухом способе в два раза превышает производительность при мокром способе.

Пластический способ применяют при использовании высокопластичных труднофильтрующихся глин, к которым добавляют в небольших количествах плавни и красители.

Пластический способ приготовления массы применяют на некоторых заводах, использующих для производства плиток никифоровскую, николаевскую и часовярскую глины.

В этом случае глина после дробления в стругаче поступает на смесительные бегуны непрерывного действия, где проминается в пластическом состоянии. В случае поступления в бегуны сухой глины ее доувлажняют до состояния рабочего теста. В процессе проминки глина приобретает требуемую однородность; различные минеральные примеси, имеющиеся в ней, равномерно распределяются в общей массе, что приводит к однородности окраски и устраняет загрязненность поверхности готовой продукции мушками и выплавками.

Промятая масса выдавливается в виде цилиндриков через подину бегунов в приемную воронку ленточного пресса и из нее формуют валюшку. Валюшка влажностью 22—23% поступает на вагонетках в туннельные сушила, где ее высушивают до 7—8%, а затем подвергают помолу и прессованию. В отдельных случаях при отсутствии бегунов они могут быть заменены кирпичеделательным агрегатом, состоящим из лопастных, мешалок, вальцев и ленточного пресса. Достоинством этой технологической схемы является ее универсальность. Наряду с производством плиток из природного сырья по ней могут быть получены массы с красителями. Следует отметить, что описанная схема переработки глиняной массы улучшает внешний вид плиток по сравнению с сухим.

Мокрый способ обычно применяемый для приготовления фарфора и фаянса, используют и для производства керамических плит для полов при употреблении неоднородных и трудноспекающихся глин. Этот метод широко применяют при производстве плиток для полов из многокомпонентныных масс и при введении в состав масс значительных количеств плавней и красителей.

Сущность способа состоит в следующем. Грубоизмельченные глинистые материалы, распускают в воде в вертикальных или горизонтальных болтушках в течение 1,5—2 час. Для ускорения процесса в болтушки подают пар. Полученную жидкую массу процеживают через сита 2500 или 4900 отв/см2 для удаления вредных примесей (пирита, колчедана, крупного песка, известняка и т. п.) сливают в смесительный бассейн. Сюда же подают отощающие и окрашивающие добавки, а также плавни, которые предварительно измельчают в шаровых мельницах мокрого помола. В некоторых случаях производят совместный помол глинистых материалов и твёрдых добавок в шаровой мельнице. Длительность такого помола составляет 10—12 часов.

Недостаток совместного помола материалов заключается в том что вредные примеси, легко выделяемые из глин после распускания их и процеживания через сита, в этом случае измельчаются и остаются в массе. Правда, в результате тонкого измельчения «вредное» влияние большинства примесей значительно уменьшается.

В смесительных бассейнах, оборудованных пропеллерными мешалками, жидкая масса тщательно смешивается и затем мембранные насосы подают ее на фильтрпрессы, где она обезвоживается до остаточной влажности—22—24%.

Процесс фильтрования в зависимости от пластичности масс длится от 3 до 12 час. при давлении до 12 атм. Для ускорения процесса массу подогревают острым паром до 50°. Из фильтрпрессов масса в виде коржей поступает на коржерезку, где ее разрезают на мелкие куски, а затем сушильный барабан на помол, просев и прессование. Иногда коржи сушат в туннельных сушилках.

Особенность масс для изготовления плиток для полов состоит том, что количество вводимых отощающих материалов, плавней красителей обычно колеблется от 5 до 25%, что затрудняет их равномерое распределение. В этом случае мокрый способ представлявляет особенную ценность так как он обеспечивает равномерное раепределение в смеси любого количества компонентов и полную однородность полученной массы. Кроме этого, мокрый способ позволяет применять неоднородпые глины или такие, в которых присутствуют примеси и виде крупных включений, прослоек и т. д.

Мокрый способ позволяет применять многокомпонентные массы, что намного расширяет сырьевую базу . Составление масс из большого числа компонентов позволяет регулировать отдельные свойства готовых изделий, уменьшить склонность плиток к деформации и

растрескиванию в процессе сушки и обжига.

Несмотря на преимущества мокрого способа, его широкое внедрение в производство плиток для полов связано с существенными затруднениями. До настоящего времени обработка материалов производится на малопроизводительных шаровых мельницах и периодически действующих фильтрпрессах, обслуживание которых очень трудоёмко Кроме того, оно требует больших производственных площадей.

Для нашего предприятия мы выбираем полусухой способ подготовки сырья, так как он наиболее прост, менее трудоёмок, чем остальные, обеспечивает высокую производительность труда и при чётком соблюдении технологии получение продукции высокого качества.К тому же он широко применяется при использовании однородных и высококачественных часовярских глин, которые являются нашим сырьём.

Сушка плиток

В большинстве случаев отпрессованные плитки перед обжигом высушивают до содержания влаги не более 2%. Только на некоторых заводах, где обжиг производится в периодических или газокамерных печах, плитки загружают в капсели и направляют в обжигательную печь, минуя предварительную сушку. Однако обжиг без предварительной сушки приводит к повышению брака по трещиноватости, замедляет процесс обжига и значительно снижает производительность печей.

Процесс сушки заключается в удалении влаги с поверхности изделий и продвижении ее от внутренних слоев к наружным. Явление передачи влаги с поверхности изделия омывающему его теплоносителю (воздуху или дымовым газам) называется внешней диффузией. Скорость внешней диффузии зависит от температуры, влажности и скорости движения воздуха. Перемещение влаги из глубины изделия на ее поверхность по капиллярам называется внутренней диффузией и ее скорость определяется влагопроводностью глины, температурой и перепадом влажности в направлении передвижения влаги.

Хотя плитки, изготовленные полусухим способом, содержат небольшое количество влаги и в процессе сушки они почти не дают усадку, сушить их надо осторожно. Дело в том, что при прессовании в плитках появляются некоторые внутренние напряжения, которые могут также вызвать трещиноватость при неправильно организованном режиме сушки. Безопасная сушка происходит тогда, когда скорости внешней и внутренней диффузии приблизительно равны между собой.

Очень часто в начальном периоде сушки керамических изделий производится прогрев их во влажной среде. Удаление влаги в это время из изделий почти не происходит. При сушке плиток, изготовленных сухим прессованием, такой метод непригоден. Прочность таких плиток в значительной степени зависит от количества воды, находящейся в порах между частицами глины. Силы, сжимающие массу плитки, пропорциональны коэффициенту поверхностного натяжения воды. При нагреве сырца поверхностное натяжение воды уменьшается, соответственно уменьшается связность массы и способность изделий противостоять имеющимся напряжениям. Однако если нагрев сырца сопровождается отбором влаги с его поверхности, то по мере удаления воды прочность изделия повышается; под влиянием сил притяжения частицы массы сближаются и диаметры менисков в капиллярах уменьшаются.

Если же изделие прогревается без достаточного отвода воды, и в особенности при некоторой конденсации влаги на его * поверхности, то прочность его уменьшается, и имеющиеся в нем напряжения могут привести к образованию трещин.

Плитки следует сушить в неувлажненной среде при повышенной температуре тепло-носителя.

При искусственной сушке плиток в качестве теплоносителя применяют дымовые газы и горячий воздух, отбираемый из туннельных печей и из остывающих камер периодических или газокамерныхпечей , также дымовые газы, получаемые при сжигании газа в специальных подтопках, и воздух, подогретый в воздушных калориферах.

Наибольшее распространение в производстве плиток получили противоточные туннельные сушилки, в которых вагонетки с плитками передвигаются в направлении, противоположном направлению движения теплоносителя.

Плитки могут сушиться на этажерках печных вагонеток, на сушильных вагонетках, оборудованных выдвижными или съемными полками, а также в капселях. Полки вагонеток изготовляют из плетеной или штампованной металлической сетки, иногда из листовой стали и закрепляют в рамках из угловой стали. В нашей схеме мы используем сушку в капселях в туннельной сушилке.

Если плитки сушат в капселях, то их загружают непосредственно возле прессов, после чего капсели устанавливают на вагонетки и направляют в сушилку. Сушка в капселях происходит медленнее, чем на полочных вагонетках, но при этом способе отпадает пере-кладка высушенных плиток с сушильных вагонеток в капсели, что позволяет значительно сократить затраты труда и избежать механических повреждений высушенного сырца.

Сортировка плиток

После обжига плитки сортируют по цветам, оттенкам и другим качественным признакам. Для сортировки плиток по размерам в соответствии с установленными по стандарту допусками применяют специальные сортировочные машины.

Производительность машины — 60 плиток в минуту. Здесь при помощи системы рычагов автоматически измеряется ее размер. Если размер плитки соответствует калибровочной настройке станции, срабатывает специальное электромагнитное приспособление, и плитка падает на ленточный транспортер , расположенный под цепным транспортером и передвигающийся по направлению, перпендикулярному к его движению. Если внешние размеры плитки меньше калибровочного размера, на который настроена станция, электромагнитное приспособление не срабатывает и поводки цепного транспортера направляют плитку к следующей сортировочной станции.

Забракованные при сортировке плитки, имеющие трещины, отбитые утлы или ребра, выплавки и другие дефекты на части лицевой поверхности, обрезают на специальных станках. Таким образом из квадратных плиток получают плитки прямоугольные и треугольные (типы 4, 5, 6, 7 и 8), а из шестигранных — четырехгранные и пятигранные (типы 11, 12, 13 и 14).

После сортировки плитки укладывают в пачки по 20 штук в каждой. Пачки упаковывают в бумагу и перевязывают шпагатом.

керамические плитки.dwg