Производство глиняного кирпича

Сырье

Керамика

Керамические материалы получаются в процессе технологической обработки минерального сырья (глинистого), способного при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое в высушенном состоянии обладает небольшой прочностью, а после обжига приобретает камнеподобные свойства.

В настоящее время керамические изделия классифицируют по производственно-отраслевому признаку. Эта классификация отражает свойства изделий и способ их производства. В зависимости от областей применения различают следующие группы керамических материалов:

1. строительная керамика – изделия, предназначенные для кладки зданий и сооружений; для отделки и облицовки наружных и внутренних поверхностей зданий; для отделки сан-тех узлов – керамическая плитка и кирпич.

2. огнеупорные материалы – изделия, применяемые в агрегатах и установках, работающих при повышенных температурах – шамотные материалы.

3. химически стойкий материалы – изделия, используемые в условиях воздействия на них различных агрессивных сред.

4. тонкая керамика- хозяйственная посуда, художественно-декоративные изделия, электротехническая и электрорадиокерамика, химическая посуда и аппараты.

5. специальная керамика – группа изделий, применяемых в авто-, радио-, медицинской промышленности.

Применяемые в керамической промышленности материалы условно деляться на 3 группы:

I. пластичные (глинистые);

II. отощающие;

III. плавни.

Пластичные материалы – вещества, которые будучи замешанные с водой способны принимать под действием внешних сил ту или иную форму, сохраняя ее после сушки и обжига. К этой группе относятся преимущественно глинистые материалы, представляющие собой тонкодисперсные породы различного химического и минерального составов, встречаются в природе как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии. При обжиге до соответствующей температуры они теряют химически связанную воду и при дальнейшем повышении температуры приобретают каменподобное состояние и механическую прочность.

Все глинистые материалы можно разделить на 4 класса:

ü каолины (белые камни),

ü глины (чистые),

ü сухари,

ü сланцевые глины и глинистые сланцы.

Каолин – глинистая порода белого цвета, состоящая в основном из минерала каолинит: Al₂O₃ · 2 SiO₂ · 2 Н₂О + примеси. У них ярко выраженное кристаллическое строение и сравнительно низкая пластичность. Различается каолин первичный (сохранившийся на месте образования других пород) и вторичный (перенесшие из мест залегания на определенное расстояние и отложенные на новом месте).

Первичные каолины содержат значительное количество механических примесей в виде не разложенных или слабо разложенных остатков горных пород.

В керамической промышленности перед использованием в производстве обязательно обогащают методов отмучивания. Огнеупорный отмученный каолин до 1800⁰С применяют главным образом в фарфоро-фаянсовой промышленности; огенупорах.

Вторичные каолины отличаются большим разнообразием минеральных составляющих и обилием примесей (кварца, от которого трудно освободиться, органические примеси).

Глины – являются основными в производстве строительной керамики. Это тонко обломочные горные породы различные по химико-минералогоческому составу. Основные свойства глин обусловлены присутствием в них каолинита, монтмориллонита Al₂O₃ · 4 SiO₂ · n H₂O; иллит KMgA₄S₇H + бывают загрязнены остатками материальной породы + примеси. Глиняное вещество может состоять из одного глинистого минерала (мономинерал) или из смеси различных глинистых минералов (полиминерал). Примесями в глинистых составляющих являются: кварцевый песок, соединения железа, карбонаты, сульфаты, органические вещества.

Кварцевый песок – до 60 % → уменьшается пластичность и связующая способность глин; достоинство – уменьшается усадка при сушке и обжиге.

Соединения железа находятся в виде пирита FeS₂, оксидов и карбонатов. Тонкодисперсные соединения железа снижают огнеупорность глин. Содержание крупных включений приводит к образованию при обжиге выплавок («мушки»), окрашивающих черепок от красного до темно-коричневого цвета (в зависимости от количества кислорода в печи).

Карбонатные примеси – если они находятся в виде крупных включений, то они вредные, так как вызывают термические деформации изделий после обжига. Тонкодисперсные карбонаты увеличивают пористость, снижают прочность готовых изделий.

Сульфаты – являются вредными примесями (гипс → «мушки», Na₂SO₄ → кристаллы в порах обожженного изделия с 10 молекулами воды и это ведет к разрушению изделия в целом).

Таким образом, свойства глин и каолинов определяются соотношением глинистых минералов и примесей.

Гранулометрический состав глин является полифракционным 0,001…0,25 мм. Гранулометрический состав различных видов глин резко отличается друг от друга, а высокосортные глины всегда являются высокодисперсными, содержание фракций 0,001 мм и менее доходит до 90 %. Крупные частицы 0,25 мм имеют окатанную форму; мелкие – чешуйчатую и пластинчатую формы. От различных частиц глины зависит ряд важных свойств:

- Связующая способность

- Отношение к сушке и обжигу.

Чем выше содержание мелких фракций, тем выше связующая способность, выше усадка и выше температура спекания.

- Пластичность – способность глин давать при затворении тесто, которое может принимать под воздействием внешних сил любую форму и сохранить ее после прекращения действия усилий.

Процесс образования пластичного теста протекает след образом: вначале вода проникает в поры и вытесняет воздух, затем глинистые частицы начинают впитывать воду, увеличиваясь в объеме; процесс набухания глин часто сопровождается выделением тепла и уменьшением объема (усадка).

- Связность и связующая способность.

При высыхании глиняное тесто сохраняет приданную ему форму благодаря силам сцепления частиц глины, а усилие, которое нужно приложить для разъединения частиц глины, характеризуется степенью связности.

У высокопластичных глин степень связности 25 кг/см², у тощих – ниже 15 кг/см².

- Воздушная – огневая усадка – изменение линейных размеров, которые претерпевают свежеотформованные изделия под влиянием процессов, сопровождающихся при сушке и обжиге (огневая усадка).

- Огнеупорность – делится на три класса:

I. Огнеупорные глины (1 580⁰С – нижняя граница, а верхнего предела нет);

II. Тугоплавкие (1 350⁰С …1 580⁰С);

III. Легкоплавкие (1 350⁰С и ниже).

Отощающие материалы. Пластичные жирные виды редко применяются в чистом виде, так как в процессе сушки и обжига они дают большую усадку, сопровождающуюся растрескиванием изделий, что сильно затрудняет возможность изготавливать изделия правильной формы. Для уменьшения усадки глиняной массы при сушке и обжиге в состав вводят отощающие материалы. Их делят на искусственные и естественные.

К естественным относятся природные вещества, которые являются постоянными сопровождающими глин (кварц).

К искусственным – брак, бой керамических материалов.

Плавни – материалы, которые при обжиге изделий вступают во взаимодействие с основными сырьевыми материалами шихты, обазующие легкоплавкие соединения. При введении плавней в состав керамической массы достигается понижение температуры ее спекания благодаря чему повышается плотность обожженного черепка, прочность изделия в целом и уменьшается его водопоглощение.

Все виды плавней можно разделить на две группы:

1. собственно плавни – вещества, действие которых обусловлено низкой температурой их плавления. Это пигматиты, нефелиновые породы.

2. материалы, дающие при взаимодействии с компонентами шихты легкоплавкие соединения. Это доломит, магнезит.

Классификация. Глиняный кирпич бывает различных видов:

1. обыкновенный

2. пустотелый.

(изготовленный пластическим формованием и полусухим прессованием)

Пустотелый кирпич делят на дырчатый и пористо-дырчатый. Его изготавливают со сквозными и несквозными пустотами. Пустоты бывают круглые и щелевидные.

Вследствие незначительного диаметра сквозных пустот не более 16 мм и ширине щели не более 12 мм заполнение пустот в процессе кладки строительным раствором не происходит. Поэтому кладка их пустотного кирпича обладает низкой теплопроводностью. Количество круглых пустот ≈ 13…113. количество щелевидных пустот 7…31 шт. Толщина наружных стенок должна быть не менее 15 мм.

В производстве пустотного и пористо-пустотного кирпича получается экономический эффект в сырье и топливе. Сушка и обжиг такого кирпича производится в более короткие сроки. Кирпич со r_ср = 1 450 кг/см³ называется эффективным. Он имеет преимущества перед полнотелым:

ü масса меньше,

ü тепло-физические свойства лучше,

ü позволяет уменьшить толщину стен при возведении.

Способы производства. Существует 2 способа изготовления кирпича:

1. пластичный (мокрый);

2. полусухой.

Практикой установлено, что изделия высшего качества можно получить при условии, если естественная структура глин полностью разрушена, глина и другие материалы достаточно измельчены, разрыхлены и тщательно перемешаны для получения однородной рыхлой массы, легко подающаяся формованию. Недостаточно разрыхленные и перемешанные массы дают изделия слоистой структуры, в результате чего они легко крошатся и разрушаются под действием атмосферных факторов.

Схема технологического процесса изготовления керамических изделий включает следующие процессы:

Добыча глины

1-ая стадия переработки заключается в рыхлении ее кусков с помощью глинорыхлителя.

Далее глина поступает в камне выделительные вальцы. Примерно 30 %. Вальцы грубого и тонкого помола, где материал раздавливается, перетирается между валками, вращающимися друг навстречу другу. Грубый помол – зазор больше. Поверхность бывает гладкой, рефленой, зубчатой, ребристой.

Глиномешалка служит для увлажнения и смешивания с основными добавками. Приготовление глины для ускоренного размокания и равномерного увлажнения глиняной массы предложен способ увлажнения глины паром. При этом способе влага быстро и равномерно распределяется по массе, кроме того масса нагревается до 60…70⁰С, что облегчает процесс формовки сырца. Этот способ способствует уменьшению срока сушки Þ экономит энергию. Наиболее распространенным типом машин для формования являются горизонтальные ленточные прессы (экструдэры).

Полусухое формование

Для производства глина применяется та же. Однако, к химическому составу глин предъявляют повышенные требования:

ü не допускается большого количества примесей SiO₂, так как они приводят к уменьшению прочности при изгибе,

ü присутствие SO₄ строго ограничено, так как вызывает белый налет и пятна на поверхности кирпича.

Кирпич полусухого формования часто выпускается лицевым.

Добавляется дополнительная сушка после карьера. Входящая влажность – 30 %, после сушки – не более 9 %. Сушка в дезинтеграторах.

Два типа прессов:

1. каленорычаненые,

2. ударного действия.

Дата добавления: 2014-01-04