При шликерной подготовке массы измельчение и грубый помол глинистых материалов проводят в дробильно-размельных установках первичного дробления; тонкий помол и смешение компонентов – в шаровых мельницах либо пропеллерных мешалках или др. установках в течение 5-7 ч.
На схеме 4 показана технология подготовки формовочной массы шликерным способом.
Схема 4
Подготовка пресс-порошковой массы шликерным способом
Глинистые материалы Добавки (плавни, отощающие)
Дозирование Дозирование
(ящичный подаватель) (тарельчатый питатель)
Грубое измельчение Грубое измельчение
(дезинтеграторные вальцы, дробилки) (щековая, молотковая дробилки,
стругачи, валково-зубчатые бегуны)
Электромагнитная очистка
(магнитный сепаратор)
Промежуточное хранение
(бункер)
Добавки, электролиты, вода
Тонкий помол и роспуск глины
(шаровая мельница, пропеллерная мешалка, струйные, фрезерно-метательная и
роторная мельницы)
Процеживание
(вибрационное сито, дуговое сито)
Промежуточное хранение
(шламбассейн с пропеллерной мешалкой)
Обезвоживание шликера
(распылительная сушилка)
Просев
(сито-бурат)
Промежуточное хранение
(бункер)
В трех вышеперечисленных способах подготовки массы наибольшее признание получил шликерный способ с обезвоживанием в распылительных сушилках, как позволяющий получать однородный пресс-порошок.
Наиболее перспективным способом формования, нашедшим широкое применение в производстве керамических плиток, является прессование из керамических порошков, которое может быть полусухим или сухим. Средняя влажность порошка составляет 5-7%. Этот способ осуществляется на поточно-конвейерных линиях, включающих целый комплекс оборудования, каждый агрегат которого является самостоятельным узлом в единой технологической цепи: прессы полусухого прессования, распределительно-разгрузочные устройства прессованных полуфабрикатов перед сушкой и обжигом, щелевую конвейерную сушилку, глазуровочные и декорирующие устройства, печи скоростного обжига, установки для сортировки и упаковки изделий.
Прессование осуществляют при изготовлении облицовочных, фасадных и напольных плиток на гидравлических, коленно-рычажных прессах и гидравлических прессах.
Тонкостенные мелкоразмерные керамические плитки формуют литьем на литьевом конвейере. Суммарное время формирования отливки на лещадке составляет 7-9 мин. Затем отливка на лещадке поступает на зачистное и далее режущее устройство, где ее дисковыми ножами разрезают на плитки требуемых размеров.
За формованием следует сушка в противоточных туннельных сушилках, а также в конвейерных радиационных, сетчатых и цепных конвейерах.
Обжиг керамических плиток проводят в одно и двухъярусных щелевых печах в течение 17-50 мин.
Для ускорения охлаждения плиток до температуры ниже 40°С в конце печи на участке длиной 4,5 установлены обдувочные устройства.
Завершают технологический процесс изготовления керамических плиток сортировка и упаковка готовой продукции.
1.2 Характеристики сырья и вспомогательных материалов
Глина представляет собой рыхлый материал, размером частиц около 0,02 мм и часто менее 0,002 мм; в основном она состоит из алюмосиликатов, содержащих химически связанную воду. Глина – основной материал для производства керамических плиток и плит. Глину, содержащую частички известняка, называют мергелем, а содержащую много песка – суглинком. Очень тонкие частички глины, благодаря своей большой поверхности, хорошо впитывают воду, поэтому глина гигроскопична и во влажном состоянии сохраняет способность к пластическому формованию. Степень пластичности глины зависит не только от химического состава, но также от физических размеров и формы частичек глины, от количества содержащейся в ней воды. Очень чистая, пластичная (жирная) глина требует много воды для того, чтобы стать легко формуемой, менее «чистая» глина (тощая) нуждается в меньшем количестве воды. Жирные глины имеют большую усадку при сушке и обжиге, чем тощие.
Особо чистые, и наиболее ценные для производства керамики, глины содержат каолинит (Al2O3); содержание его может достигать 40%. Керамические глины характеризуются особенно однородным химическим и минералогическим составом и содержат глинистого компонента до 25-30%. Фарфор, самый тонкий и плотный продукт из глины, состоит из 40-65% каолина (фарфоровое сырье). Чистый каолин имеет белоснежный вид, а при наличии в нем кварца и полевого шпата имеет серо-желтый цвет.
Керамическая масса для формования керамических изделий должна быть приготовлена на основе глины, по составу соответствовать способу пластической обработки и требуемому качеству обжигаемого продукта. Окончательное приготовление керамической массы осуществляют смешением глины, воды и различных добавок, например кварцевого песка, полевого шпата, известнякового шпата или шамота. Для равномерного распределения воды по всей массе и большей пластичности, готовую массу выдерживают некоторое время для созревания во влажных погребах (ручное производство) или в специальных резервуарах или силосных башнях (промышленное производство). В зависимости от содержания влаги и предполагаемого способа формования керамические массы подразделяют на 3 вида: для полусухого прессования с содержанием воды 5-10%, пластического формования с содержанием воды 15-25% и литьевой технологии с содержанием воды 26-40%.
При изготовлении керамических плиток и плит применяют только массы для полусухого прессования и пластического формования. Для изготовления санитарно-технических изделий и сосудов способом заливки в гипсовые формы используют керамические массы для литьевой технологии. Эти массы с введенными в их состав добавками могут использоваться для глазурования (шликеры для глазури). Сырьем для глазурей служат кварц, карбонат кальция, доломит и различные окислы металлов, которые тонко размалывают в барабанных мельницах. При обжиге глазурь плавится, образуя на поверхности плиток или плит стекловидный слой, облагораживающий поверхность.
В таблице 1 приведены типовые составы формовочных масс для получения керамических плиток [8].
Таблица 1
Типовые составы формовочных масс, %
| Компонент | Плитки | ||
| фасадные | облицовочные | напольные | |
| Глина (+каолин) | 65-75 | 45-60 | 60-70 |
| Кварц | 0-5 | 5-15 | 0-5 |
| Плавни | 18-25 | 20-25 | 25-30 |
| Мел | 3-6 | 6-10 | 4-8 |
| Шамот | 4-8 | 8-13 | 4-8 |
1.3 Характеристики и особенности керамических плиток
Керамические плитки бывают: облицовочные, напольные и фасадные. Размеры плиток колеблются от 2,1×2,1 мм для коврово-мозаичных до 600×1200 мм для навесных фасадных систем.
Способы получения и свойства керамических плиток разного назначения приведены в таблице 3 [8].
Таблица 3
Характеристика керамических плиток
| Облицовочная | Фасадная | Напольная | |
| Вид глины | Туго- и легкоплавкая | Туго- и легкоплавкая | Тугоплавкая |
| Способ формования | Полусухое прессование | Полусухое прессование и пластическое формование | Полусухое прессование |
| Толщина, мм | 3,5-7,0 | 7,0-13,0 | 11,0-13,0 |
| Структура черепка | Пористая | Пористая | Плотная |
| Водопоглощение, % | До 16 | До 12 | До 4 |
| Отличительное качество | Эстетичность и гигиеничность | Морозостойкость, 30-50 циклов | Истираемость, менее 0,007 г/см3 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 15-20 | - | Более 20 |
Керамические плитки для внутренней облицовки стен (облицовочные плитки) покрыты глазурью, что определяет их декоративные и гигиенические свойства. Такие плитки водонепроницаемы, долговечны, огнестойки. Их применяют для облицовки стен столовых и кухонь, санитарных узлов жилых помещений, больниц и поликлиник, бытовых помещений предприятий, плавательных бассейнов, станций метрополитена и других объектов.
Облицовочные плитки различают: по глазурному покрытию – белые и цветные, покрытые глазурями прозрачными и цветными, декорированные многоцветным рисунком и т.д.; по виду поверхности – плоские, рельефно-орнаментированные, фактурные и др.; по форме – квадратные прямоугольные, фасонные.
Особенностью керамических плиток для полов является малая пористость, высокая плотность, большая сопротивляемость истирающим усилиям, огнестойкость, устойчивость против атмосферных воздействий. Все это определяет долговечность материала. Напольные керамические плитки применяют для настилки полов в промышленных, жилищно-бытовых и общественно-культурных зданиях.
По виду лицевой поверхности различают плитки гладкие, тисненые, рельефно-глазурованные, гладкие глазурованные, с орнаментированной сериографическим способом поверхностью; по цвету – одноцветные, многоцветные; коврово-узорчатые, мраморовидные, порфировидные, рельефно-орнаментированые глазурованные и др.