Дипломная (вкр): Технология производства керамической плитки

Глазурь может быть матовой или блестящей, прозрачной или заглушенной. Неглазурованная поверхность плиток может быть полированной.

Цвет (оттенок цвета), рисунок или рельеф лицевой поверхности плиток должны соответствовать образцам-эталонам, утвержденным предприятием-изготовителем. Образец-эталон планируемой продукции указан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Керамическая плитка для пола размером 200х200х7,5

Физико-механические показатели плиток должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Физико-механические показатели плиток

1. Твердость и прочность. Керамическая плитка - это очень прочный и твердый материал. Если сравнивать ее по параметру «сосредоточенная нагрузка» с такими строительными материалами как цемент или железобетон, то керамическая плитка превосходит данные материалы примерно в 10-15 раз.

. Огнестойкость и жесткость. Известно, что керамическая плитка не гнется и не деформируется и не ломается даже при очень высоких нагрузках. И чем толще плитка, тем выше этот показатель. Огнеупорность можно выделить как отдельное положительное качество плитки. Именно благодаря огнеупорности плитку можно использовать для облицовки, например, печей и каминов. Керамическая плитка вообще не горит и, более того, защищает от огня облицованную поверхность. При нагревании плитки до высоких температур не происходит никаких токсичных выделений газов.

3. Удельная теплоемкость и теплопроводность. Благодаря вышеуказанным свойствам плитка быстро вбирает и проводит тепло. Однако, если пройтись по керамической плитке босяком, вы почувствуете, что это холодный материал. Плитка также обладает устойчивостью к цвету, т.е. она не чувствительна к солнечным лучам, в отличие от бумаги, тканей и пластмассы.

4. Электроизоляционные свойства. Керамическая плитка не проводит электрический ток и не передает разряды статического электричества.

. Гигиеничность. В мире не зря бытует мнение - керамическая плитка один из самых гигиеничных материалов, так как. она негативно влияет на бактерии и микробы. Недаром плиткой облицовывают стены и полы в операционных, где чистота - залог здоровья в прямом смысле слова.

. Стойкость к бытовой химии. Можно мыть керамическую плитку с использованием всего арсенала бытовой химии и при этом быть уверенным, что с самой плиткой ничего не произойдет. Единственно, чего «боится» плитка - фтористоводородной кислоты.

. Декоративный аспект. Плитка служит красивым украшением для помещений в доме или квартире и придает жилищу неповторимый, особенный вид.

В проектируемом заводе планируется выпуск продукции следующей номенклатуры указанной в таблице 1.4 и 1.5.

Таблица 1.4

Программа выпуска завода

Таблица 1.5

Номенклатура продукции

керамическая плитка изготовление

1.1.3 Сырье и исходные материалы

Характеристика сырьевых и исходных материалов

Материалы, применяемые для изготовления изделий, должны соответствовать требованиям действующих нормативных и технических документов на эти материалы, а также технологической документации и обеспечивать получение изделий заданных технических характеристик.

Основным сырьем для производства керамических изделий являются глинистые материалы: глины, каолины, суглинки, глинистые сланцы, лёссы.

Суглинок - это глина со значительной примесью песка и пылеватых частиц, а также углекислого кальция и водной окиси железа. По характеру частиц >0,01 мм различают суглинок грубый и суглинок тонкий, а по содержанию глинистых частиц - суглинок легкий и суглинок тяжелый, т.е. более глинистый. Суглинки - породы, в которых относительно преобладают глинистые частицы (от 33,3 до 50 %). Она представляют собой сложные соединения водных алюмосиликатов, которые определяют важнейшие характеристики материалов для производства строительной керамики: связность, пластичность, обрабатываемость, механическая прочность сырца и обожженного материала.

Суглинок характеризуются чрезвычайно малым размером частиц, которые не превышают 20 мкм, а большей частью менее 2 мкм. Для производства строительной керамики количество частиц менее 2 мкм может находиться в интервале от 15 до 45-50%.

Химический состав сырья для производства керамических плиток колеблется в широких пределах: SiO₂ - 51,0- 68,5%; Al₂O₃- 17,0- 35,0%; TiO₂ - 0,6- 1,5%; Fe₂O₃ - 0.9- 10,5%; CaO - 0.5- 2,5%; MgO - 0,2- 2,6%; Na₂O+K₂O - 0,25-3,6%; ППП - 5,5-10,5%.

Гранулометрический (зерновой) состав - количественное соотношение частиц разного размера, фракций, выраженное в % по массе. Гранулометрический состав характеризуется содержанием в них суглинистых фракции (мельче 0,005 мм), пылеватых частиц (0,005-0,14 мм) и песка (0,14-5 мм). Соотношение между этими фракциями определяет такие свойства, как пластичность, связность, усадку, чувствительность к сушке.

Повышение содержания глинистого вещества придает суглинку повышенную пластичность и сопротивляемость размоканию в воде, но увеличивает воздушную и общую осадку и чувствительность к сушке. Свойство глин характеризуется их пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

Пластичность - это способность глинистых материалов под воздействием внешних усилий принимать заданную форму без разрыва сплошности и сохранять ее после прекращения действий этих усилий. Пластичные свойства глин характеризуются влажностью и изменяются для одной и той же глины в зависимости от количества воды. Переход глины от одной консистенции к другой совершается при определенных значениях влажности, которые получили название пределов пластичности. Влажность, при которой глина переходит из пластического состояния в текучее называется влажностью предела текучести W_т. Влажность, при которой глина переходит из пластического состояния в хрупкое называется влажностью предела раскатывания W_р.

Кремнезем находится в глинах в связанном (в составе минералов) и в свободном (песок, шлюф) состояниях. Повышенное содержание свободного кремнезема указывает на наличие большого количества песка в глинистым сырье, повышенную прочность черепка и меньшую механическую прочность. Такое сырье мало или совсем непригодно для изготовления изделий сложного профиля.

Для глин с повышенным содержанием глинозема требуется более высокая температура обжига, при значительном интервале между началом спекания и плавления, что облегчает процесс обжига изделий, так как уменьшается возможность деформации изделий. Пониженное содержание глинозема снижает прочность изделия.

Оксиды железа встречаются в виде окисных соединений (гематит, гидроксиды), закись-окисных (магнетит, глауконит), закисных (сидерит, анкирит, пирит) и другие. Они являются сильными плавнями, способствующими уменьшению температурного интервала спекания глины и делают ее короткоплавкой. Изменяя среду в печи от окислительной до восстановительной, можно в большей степени выявить действие железистых соединений как плавней. Эти соединения придают окраску изделиям после обжига от светло-кремовой до вишнево-красной в зависимости от содержания их в глине.

Оксиды кальция входят в состав глине в виде известняков, доломитов, сульфатов. Будучи равномерно распределенными в глине находясь в тонкодисперсном состоянии, оксиды кальция уменьшают связывающую способность и понижают температуру плавления глины, делая ее короткоплавкой и затрудняя обжиг изделия из-за возможности подваров. При содержании в глине около 10 % CaCO₃ она имеет интервал спекания 30-40⁰С. Интервал плавления глин может быть в таких случаях увеличен добавлением кварцевого песка.

При температуре обжига изделий до 1000⁰С действие известняка проявляется в изменении пористости и прочности изделий и меньше как плавня. В результате диссоциации оксида углерода пористость черепка изделия повышается при одновременном снижении прочности. Значительное содержание оксида кальция способствует осветлению изделий.

Оксиды магния как плавень действуют аналогично СаО, только меньше влияют на интервал спекания.

Оксиды щелочных металлов (Na₂O, K₂O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, понижению температура образования расплава, уплотнению черепка изделий и повышению его прочности.

Наличие в глине растворимых солей (до 1,5%) сульфатов и хлоридов натрия, магния, кальция, железа вызывает выцветы на поверхности изделий, что не только портит внешний вид, но и способствует разрушению поверхностного слоя изделий.

К глинистой части относят фракции размерам менее 5 мкм, что придает сырью повышенную сопротивляемость размоканию в воде, высокую пластичность и чувствительность к сушке, увеличивает воздушную и общую усадку. Повышенное содержание пылевидных фракций, повышают их чувствительность к сушке и обжигу, снижает прочность изделья.

В данном дипломном проекте используется суглинок Туркестанского (Сауранского) месторождения, который расположен в 22 км западнее г. Кентау.

Участок сложен верхнечетвертичными суглинками и представляет собой пластообразную залежь площадью 0,02 км², мощностью 4,6 м. Залежь является естественным продолжением Туркестанского (Сауранского) порождения суглинков. Пород вскрыши практически нет.

Объемная масса суглинков 1,66 т/м³; коэффициент разрыхления 1,45; число пластичности 10,2; коэффициент чувствительности к сушке 0,64-0,75; оптимальная температура обжига 1040-1050°С; прочность керамики при сжатии 19,96 МПа; водопоглощение 22,4%. Запасы не обводнены. По содержанию радионуклидов сырье отвечает требованиям НРБ-76/87.

Химический и гранулометрический состав указан в таблице 1.6 и 1.7.

Таблица 1.6

Химический состав суглинков

Суглинки умеренно пластичные, дисперсные с низким содержанием крупнозернистых включений.

Таблица 1.7

Гранулометрический состав суглинков

Топливо - углеродистые и углеводородистые горючие вещества, специально сжигаемые в промышленных установках для получения тепла. Различают три вида топлива: твердое, жидкое и газообразное, которые находят применение в промышленности керамических материалов и изделий. Топливо состоит из горючих веществ - углерода, водорода, летучей серы и негорючих, влаги и называемых балластом - золы, представляющих собой минеральный остаток после сгорания топлива.

Для обжига сырца выбирают тот или иной вид топлива. Из твердых видов топлива в основном применяют торф, бурый и каменный уголь, антрацит и иногда кокс; из жидких видов топлива - нефть, мазут; из газообразных -генераторный и природный газы.

В своем проекте в качестве топлива использую мазут маркой М100.

Мазут М100 - это остаточный продукт, образованный путем выделения из нефти бензиновых, керосиновых, газойлевых и других фракций, при сжигании которого отсутствует выброс золы, достигаются высокая надежность тепловой установки и возможность полной ее автоматизации.

Мазут представляет собой вязкое жидкое вещество темно-коричневого цвета. В названии «Мазут М100», цифра 100 указывает на ориентировочную вязкость этого продукта при температуре 50^оС, поэтому мазут М100 считается тяжелым топливом.

Мазут марки 100 отличается от другого топочного продукта, мазута М40, тем, что в нем отсутствуют фракции дизельного топлива (или среднедистиллятные фракции), а поэтому он характеризуется высокой температурой застывания.

Мазут М100 соответствует требованиям ГОСТ 10585-75 и относится к топочным мазутам и обладает при этом отличными эксплуатационными свойствами, среди которых:

·        хорошие вязкостные свойства;

·        высокая температура застывания;

·        низкая зольность;

·        малое содержание серы;

·        температура воспламенения в пределах 80-110ºС;

·        содержание механических примесей не выше 1%;