Технология производства керамической плитки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Керамика - это изделия и материалы с камнеподобными свойствами, полученными в процессе технологической обработки минерального сырья (глины) и спекания его при высоких температурах. Название «керамики» происходит от греческих слов keramike - гончарное искусство и keramos - глина. Поэтому под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий с заданными свойствами из глинистого сырья. Однако в последнее время основные приемы технологического процесса изготовления керамических изделий из глиняных материалов получили распространение и в технологии некоторых изделий не из глинистого сырья, например производство изделий из чистых оксидов, металлокерамика др. Сегодня под технологией керамика предполагают науку о методах производства изделий из различного минерального сырья путем их формования, сушки и придания им камнеподобных свойств за счет спекания при высоких температурах.

Керамические материалы - один из самых древних искусственных материалов, созданным человеком. Первоначально основными видами керамических изделий были посуда и украшения. Производство изделий строительной керамики в основном начало развиваться в Китае, странах Востока и Средней Азии. Красотой и сложностью отличается отделка многоцветной керамической плитки, кирпичная кладка и мозаичная облицовка.

В конце XVIII-середине XIX в. Бурное развитие металлургической, химической и электронной промышленности потребовало резкого увеличения производства шамотного, динасовых и специальных огнеупоров, а также кислотоупорной и электроизоляционной керамики.

Таким образом, сегодня в понятие керамические изделия и керамические материалы входит значительный круг с самыми различными значениями чисто «керамических» и специальных свойств. Практически нет отраслей промышленности где бы не применялась керамика в больших или малых масштабах.

В России первый фарфоровый завод был построен в 1744 г. близ Петербурга. В 1799 г. на Украине, в Межгорье, был построен первый фаянсовый завод.

В дореволюционной России из керамических материалов и изделий, применявшихся в технике и строительстве, помимо кирпича, изготовлялись: черепица, метлахские плитки, канализационные трубы, низковольтные изоляторы, простые огнеупорные изделия. Более сложные керамические изделия, имеющие применение в технике, ввозились из-за границы.

После Октябрьской социалистической революции в Советском Союзе интенсивно начала развиваться керамическая промышленность Были созданы специализированные научно-исследовательские институты, такие, как Государственный научно-исследовательский керамический институт (ГИКИ) в Ленинграде и Научно-исследовательский институт строительной керамики в Москве, возникший на базе Московского института силикатов, открыты факультеты силикатной технологии, готовящие высококвалифицированных специалистов для керамической промышленности, а также строительно-технологические факультеты. В дальнейшем развитии керамической промышленности принимают участие такие научные коллективы, как НИИСМИ УССР, ВНИИстром, НИИСМ БССР.

Были созданы многочисленые новые предприятия керамической промышленности с высокомеханизированным и автоматизированным производством, такие, как Кыштымский завод строительного фаянса, Московский комбинат керамических облицовочных материалов, Харьковский завод керамических плиток, Вильнюсский завод керамических плиток, Киевский завод «Керамик» и др. Внедрено в производство много ценных изобретений и достижений научно-исследовательских учреждений. К ним можно отнести создание высокопроизводительных прессов для полусухого прессования, разработку скоростных режимов сушки и обжига сырца, вспучивание глин в кипящем слое и другое. Большой вклад в развитие отечественной науки в области керамики и керамической промышленности внесли выдающиеся русские ученые М.В. Ломоносов, Д.И. Виноградов и др. В дальнейшем она получила развитие в трудах советских ученых: П. А, Земятченского, Д.С. Белянкииа, П.П. Будникова, И.Ф. Пономарева, Б.С. Лыоина, И.А. Булавина, А.И. Августиника, Г.В. Куколева, И.Я. Слободяника, И.И. Мороза, М.Г. Лундиной.

Широкое распространение нашла классификация керамических изделий по областям применения их в различных отраслях промышленности, в быту и в художественно-оформительских работах.

Керамические плитки - тип изделий строительной керамики главным образом применяется при строительстве жилых общественных и промышленных зданий как отделочный материал. Высокие декоративно-художественные возможности глазурованных керамических плиток в сочетании с хорошими физико-механическими свойствами, недефицитность исходного сырья и сравнительно невысокая себестоимость позволили им занять ведущее положение в широкой гамме строительных отделочных материалов.

В основном керамические плитки производятся трех видов: плитки для внутренней облицовки стен, для полов и облицовки фасадов. В зависимости от области применения керамическим плиткам предъявляются различные требования по физико-механическим свойствам и внешнему виду.

В данной работе будут рассмотрены основные данные по технологии производства литых глазурованных плиток, их значение технико-экономическая эффективность использования и перспективы развития этой области.

Плитки керамические для внутренней облицовки стен применяются в строительстве лечебных и торговых помещений, столовых и кухонь, санитарных узлов, бытовых помещений, плавательных бассейнов и др.

Их классифицируют по характеру поверхности - на плоские, рельефно-орнаментированные, фактурные. По виду глазурованного покрытия - на покрытия глазурями прозрачными или глухими, блестящими или матовыми, одноцветными или декорированными многоцветными рисунками. По форме - на квадратные, прямоугольные и фасонные. По характеру кромок - с прямыми и с закругленными с одной или несколькими смежных сторон (с завалом).

Долговечность, высокие художественно-декоративные качества, огнестойкость, водонепроницаемость, полное отсутствие токсичности, кислотостойкость определили их широкое распространение в строительстве.



1. Общая часть

1.1 Номенклатура и характеристика выпускаемой продукции

Керамические глазурованные плитки для внутренней отделки стен должны соответствовать ДСТУ Б В.2.7-282:2011 и изготовляются из глин с естественными и искусственными добавками методом литья с последующим обжигом.

Плитки предназначены для облицовки внутренних и наружных поверхностей стен жилых и общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий, промышленных предприятий, балконных экранов, колонн, а также для монументально-декоративных работ.

Выпускается данная продукция размерами мм квадратной формы, применяется для карнизной, плинтусной и стеновой наклейки на стены.

Не допускается применение плиток для облицовки цоколей и карнизов.

Отклонения размеров плитки не должны превышать:

- по длине и ширине мм.

- по разности длин диагоналей 0,5…1 мм

Так как каждый вид изделий строительной керамики предназначен для эксплуатации в определенных условиях, то в каждом случае к изделиям предъявляется свой комплекс требований по самым разным физико-механическим свойствам. Как правило пригодность того или иного вида изделия не может быть оценена каким-либо одним свойством. Чем сложнее область службы данного изделия, тем более сложен и многочислен комплекс предъявляемых к нему требований.

По форме плитки выпускаются квадратные и делятся на угловые, плинтусные и карнизные. Плитки характеризуются пределом прочности при сжатии 98-127,4 МПа, при ударном изгибе 0,16-0,19 МПа. Водопоглощение не должно превышать 16%.

Условное обозначение плиток в технической документации и при заказе должно состоять из слова плитки, указания формы, цвета, размера и обозначения настоящего стандарта.

Для определения линейных размеров применяют метод, основанный на измерении линейных параметров плиток с помощью контактных измерительных инструментов, а метод определения правильности формы - на измерении значения отклонения от заданной формы.

Для определения водопоглащения применяют метод насыщения образцов в кипящей воде.

Плитки при насыщении должны выдерживаться в кипящей воде в течении 15 мин, а охлаждение их должно производиться путем непрерывного и медленного доливания в сосуд проточной холодной воды до полного остывания образцов.

За значение водопоглащения плиток принимают среднеарифметическое результатов испытаний пяти образцов, при этом водопоглащение отдельных образцов не должно превышать 17%, а плиток высшей категории качества 16%.

Термическую стойкость глазури определят по ДСТУ Б В.2.7-282:2011 со следующими дополнениями.

Образцы плиток в сушильном шкафу постепенно нагревают до температуры 100 и выдерживают при этой температуре 10 мин, затем плитки вынимают из шкафа и быстро погружают в сосуд с водой, температура которой 18…20 и оставляют до полного охлаждения.

Плитки считают термически стойкими, если в результате однократного испытания на их глазурованной поверхности не будет обнаружено цека, посечек, трещин и отколов глазури.



Таблица 1.1. Конструктивно-технологический анализ и программа выпуска продукции

Тип изделия	Размеры изделия	Обьем изделия,	Годовая программа выпуска,
	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
Плитка керамическая	96	96	3,5	0,0000323	230000

Плитки предназначены для облицовки внутренних и наружных поверхностей стен жилых и общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий, промышленных предприятий, балконных экранов, колонн, а также для монументально-декоративных работ.

Плитки изготавливаются квадратной формы.

Основные размеры указаны в таблице 1.1.

Предельные отклонения от номинальных размеров плиток должны быть %, не более указанных в таблице 1.2 соответственно ДСТУ Б В.2.7-282:2011

Табл. 1.2 Предельные отклонения от номинальных размеров

Размер плиток, мм	Предельные отклонения, %
	по длине и ширине	по толщине
для плиток длинной до 150 мм включит.

Плитки должны иметь на монтажной поверхности рифления высотой не менее 0,3 мм

Отклонения от формы плиток не должны превышать значений указанных в таблице 1.3

Табл. 1.3. Нормативные отклонения по форме

Наименование показателя	Норма для плиток
	1-го сорта	2-го сорта
Кривизна лицевой поверхности, мм, не более	0,8	1,1
Косоугольность, мм, не более: для плиток длиной до 150 мм включ.	0,5



Показатели внешнего вида плиток должны соответствовать требованиям таблицы 1.4

Таблица 1.4. Требования к внешнему виду

Вид дефекта	Норма для плиток
	1-го сорта	2-го сорта
1. Отбитость со стороны лицевой поверхности	Не допускается	Допускается длиной не более 2 мм в количестве не более 2 шт.
2. Щербины, зазубрины на ребрах со стороны лицевой поверхности	Не допускается	Допускается шириной не более 1 мм общей длиной не более 10 мм
3. Плешина	Не допускается	Допускается общей площадью не более 10
4. Пятно	Не допускается	допускается невидимое с расстояния 2 м
5. Мушки	Допускаются невидимые состояния: 1 м 2 м
6. Засорка	Не допускается	Допускается невидимая с расстояния 2 м
7. Наколы	Допускаются невидимые с расстояния: 1 м 2 м
8. Пузыри и вскипания глазури	Не допускаются	Допускаются вдоль ребра плитки шириной не более 2 мм
9. Волнистость и углубление глазури	Не допускаются	Допускаются невидимые с расстояния 2 м
10. Слипыш	Не допускается	Допускается общей площадью не более 5
11. Просвет вдоль краев цветных плиток	Не допускается	Допускается вдоль края плитки шириной не более 2 мм
12. Следы от зачистных приспособлений вдоль ребра лицевой поверхности	Не допускается	Допускаются невидимые с расстояния 2 м
13. Нарушение декора	Допускаются невидимые с расстояния: 1 м 2 м

Физико-механические показатели плиток должны соответствовать требованиям указанным в таблице 1.5



Табл. 1.5. Физико-механические показатели

Наименование показателя	Норма
Водопоглащение, %, не более	16
Предел прочности при изгибе, МПа, не менее	15,0
Термическая стойкость глазури, : - плиток покрытых белой глазурью - плиток покрытых цветной глазурью	150 125
Твердость глазури по Моосу, не менее	5

Плитки одного типа, цвета, рисунка и сорта упаковывают в деревянные или картонные ящики, ящичные поддоны. Ящики должны быть изготовлены в соответствии с нормативно-технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

В деревянные и картонные ящики плитки должны быть уложены вертикально вплотную к друг другу и, при необходимости, расклеены.

В ящичные поддоны укладываются плитки, предварительно собранные в стопы, обернутые в бумагу, перевязаны шпагатом или полипропиленовой лентой.

Плитки должны быть уложены вертикально.

Между каждым горизонтальным рядом плиток, дном и стенками поддона должен быть проложен картон.

Упакованные в деревянные или картонные ящики плитки укладываются в контейнеры или на плоские поддоны.

В контейнер допускается укладка плиток стопами, обернутыми бумагой и перевязанные шпагатом или полипропиленовой лентой.

1.2 Характеристика сырья и полуфабрикатов

керамический плитка качество

Керамические глазурованные плитки изготовляются из огнеупорных глин, каолинов, плавней и прочих добавок.

Для производства плиток методом необходимы три основных слоя: разделительный, плиточный и глазурь. Все они заливаются на специальные формы-лещадки.

Лещадки - керамические подставки из шамотной массы, предназначены для установки на них плиток и отбора с них влаги.

На лещадки наносят в первую очередь разделительный слой толщиной до 0,25 мм, который состоит из 80% бентонита и 20% мела.

Бентонит - ДСТУ Б В.2.7-88-99 это минеральные образования, относящиеся к классу алюмосиликатов, имеющие высокую дисперсность, т.е. обладающие размером кристаллов на уровне меньше 1 мкН. и, вследствие этого, имеющие большую удельную поверхность. Особенности кристаллохимического строения бентонитов обуславливают наличие на их поверхности ионообменных катионов, достаточно сильно влияющих на физико-химические свойства минералов.

Бентонит - порода, состоящая в основном из смектитовых минералов. В группу смектитов входит несколько минералов: монтмориллонит, бейделлит, нонтронит и др. менее распространенные. Кристаллическая решетка всех смектитов состоит из слоев. В элементарную ячейку входят 3 слоя, которые образуют пакет: Крайние верхний и нижний слои пакета состоят из тетраэдров и называются тетраэдрическими. Между тетраэдрическими слоями расположен слой, состоящий из октаэдров Al и Fe, названный октаэдрическим.

К истинным бентонитам, в соответствии с требованиями современной промышленности, относится монтмориллонитовая глина, в которой содержание монтмориллонита более 70%. Общими свойствами бентонитовых глин являются дисперсность, адсорбционная способность, набухаемостъ, связующая способность и другие характеристики.

Бентонитовый порошок представляет собой продукт сушки и тонкого помола природного материала - бентонитовой глины, сохранившей все свои коллоидно-химические свойства.

Бентонитовые глинопорошки в сочетании с огнеупорными материалами - основное сырье для изготовления природных формовочных смесей. В зависимости от пропорций глинопорошка и перлитов, такие смеси могут обладать различными свойствами. Формовочные смеси на основе бентонитовой глины отличаются высокой прочностью, оптимальной газонепроницаемостью, при этом легко формуются и экологически чисты.

Мел - ДСТУ Б А.1.1-20-94 осадочная горная порода белого цвета, мягкая и рассыпчатая, нерастворимая в воде, органического (зоогенного) происхождения.

Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. В меле обычно находится незначительная примесь мельчайших зёрен кварца и микроскопические псевдоморфозы кальцита по ископаемым морским организмам (радиолярии и др.) Нередко встречаются крупные окаменелости мелового периода: белемниты, аммониты и др.

Практически все меловые отложения датируются так называемым меловым периодом. Примененяется мел в качестве наполнителя, в лакокрасочной, резинотехнической и других отраслях промышленности, а также для производства строительных материалов.

Помимо улучшения сыпучести мела гидрофобизация обусловливает водоотталкивающие свойства мела, предотвращает зависание и слеживаемость мела в силосах и бункерах и обеспечивает ему качества, необходимые при переработке в поточных и автоматизированных производственных линиях.

Основной слой - плиточный. Его изготовляют из сырьевых масс и наносят в два приема после исчезновения зеркала влаги с предыдущего слоя. Толщина слоев 1,5-2 мм. Основной слой состоит из глины - 6%, нефелин-сиенита - 25%, эрклез - 30%, каолина - 10%, пирфорированый натрий - 0,05%.

Глина - ДСТУ Б В.2.7-14-94 тонкодисперсный продукт разложения и выветривания самых различных горных пород - способны образовывать вместе с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму, а после сушки и обжига приобретает камнеподобные свойства.

В химическом составе глин принимают участие следующие основные окислы:

Кремнезем находиться в глинах в связанном и свободном состояниях: связанный кремнезем входит в состав глинообразующих минералов, свободный представлен примесями кварцевого песка. Общее содержание кремнезема в глинах достигает 80-85%.

Глинозем находиться в глинах в связанном состоянии, участвуя в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Он является наиболее тугоплавким окислом: с повышением его содержания огнеупорность глин возрастает. Так как содержание слюдистых примесей в глинах обычно невелико, то содержание в них глинозема косвенно отражает относительную величину глинистой фракции, содержащейся в глинистой породе. Содержание глинозема колеблется от 10…15% в кирпичных и до 32…35% в наиболее ценных сортах огнеупорных глин.

Известь CaO, магнезия MgO входят обычно в состав карбонатов кальция, в небольших количествах они участвуют также в составе некоторых глинистых минералов. При относительно высоких температурах обжига известь вступает с кремнеземом и глиноземом во взаимодействие и резко снижает температуру плавления у глины. Содержание извести в глинах составляет обычно несколько процентов.

Окись железа содержится в глинах главным образом в составе примесей и оказывает на них и на обожженный черепок, прежде всего красящее действие.

Двуокись титана участвует в примесях, и содержание ее не превышает 1,5%. Двуокись титана придает обожженному черепку окраску зеленоватых тонов.

Щелочные окислы и входят в состав некоторых глинообразующих минералов, но в большинстве случаев присутствуют в примесях в виде растворимых солей. Они ослабляют красящее действие и и понижают температуру плавления глины.

В данном проекте используется Новорайское месторождение гидрослюдисто-каолиновых огнеупорных глин расположено в Донецкой обл. в 8 км от ст. Дружковка. Запасы глин по всем категориям около 90 млн. т. В зависимости от содержания , и огнеупорности глины месторождения подразделяются в соответствии с ЕУ 14-8-183-75 на четыре сорта основных и два сорта полукислых глин ДН-0, ДН-1, ДН-2, ДН-3, ДНПК-1 и ДНПК-2 с содержанием соответственно не менее 33, 32, 30, 28, 20 и 13%. Глины используют в производстве санитарно-строительных изделий, облицовочных плиток и канализационных труб.

Каолины - ДСТУ Б А. 1.1-37-94 продукты разложения и выветривания в основном пылевошпатовых горных пород, состоящие преимущественно из из каолинита и минералов каолинитовой группы. По происхождению каолины разделяются на первичные (оставшиеся на месте их образования) и вторичные (переотложенные).

Каолины первичные применяют в промышленности строительной керамики применяют в основном в виде обогащенного продукта, а вторичные поставляются в естественном состоянии. В соответствии с ГОСТ 21286-82 каолин, обогащенный для производства изделий санитарных керамических изделий КС-1, должен содержать не менее 35% , не более 2% и 9% СаО, рН должен быть не более 9,5. Остаток на сите №0063 должен быть не более 0,6%, массовая доля растворимого кальция и магния в водной вытяжке мг-экв 100 г. должна составлять не более 0,3%.

В данном проекте используется каолин из Просяновского месторождения одно из важнейших и крупных месторождений первичных каолинов. Оно расположено в Днепропетровской обл. в 10 км от ст. Просяная. Запас каолинов по всем категорим около 85 млн. т. Перерабатывается в год более 1900 тыс. т. Первичного каолина, из них 37% обогащается по мокрому способу, 44% - по сухому. Среднее содержание каолинита в породе 47…48%. Извлечение полезного компонента в концентрат в зависимости от метода обогащения 60…69%.

Нефелины - ДСТУ Б В.2.7-17-95 в производстве керамических плиток очень широко применяются в качестве эффективного плавня. Минерал нефелин встречается преимущественно в составе горной породы уртита, состоящей из 70…80% нефелина, 10…15% эгирина и акцессорных минералов. Нефелин содержится в породах нефелинового сиенита, состоящего из 50…55% полевого шпата, 30…40% нефелина, 8…12% эгирина и акцессорных минералов.

Шамот - ДСТУ 3475-96 (франц. chamotte), огнеупорная глина, обожженная до потери пластичности и удаления из нее химически связанной воды. Глина для обжига заготавливается в виде кусков неправильной формы или в виде брикетов, приготовленных на специальных прессах, обычно вальцевых или ленточных. Обжиг производится во вращающихся, шахтных или других печах. При температуре обжига 1200…1500°С получают высокообожженный шамот. Степень спекания высокообожженного шамота характеризуется водопоглощением, которое может составлять от 2 до 10%. Далее шамот измельчают в порошок на мельницах. Шамотный порошок может быть грубозернистым или мелкозернистым. Величину помола можно определить по удельной поверхности, которая может составлять около 8000 см/г. Шамотная керамическая масса, используемая в промышленности, представляет собой огнеупорную глину с добавками шамотного порошка. Шамот вводят для снижения пластичности и уменьшения усадки изделий из шамотных масс при сушке и обжиге. Глазурованый слой - ДСТУ Б А.1.1-17-94 готовят из фритты 23Ц или 25 из последующим добавлением при помоле 9% каолина. Толщина глазурованного слоя 0,25 мм.



Таблица 1.6. Состав фритт, %

Материал	23Ц	25
Полевой шпат	17	26,9
Бура техническая	35	34,1
Мел	8	7,5
Циркон	15	-
Песок кварцевый	25	31,5

1.3 Обоснование принятой технологии производства

Производство керамических изделий состоит из таких основных операций: добыча глины в карьерах, подготовка массы, заключающаяся в дроблении глины и других компонентов смеси, увлажнении водой и перемешивании массы, сушки и обжига.

Технологические схемы процессов производства керамических изделий могут быть различными, например могут применяться разные способы прессования - пластический и полусухой, либо литьевой (шликерный) метод формования; разные способы сушки - естественная и искусственная; нанесение различного поверхностного слоя на плитки - глазурование и ангобирование. Также существуют различные способы подготовки сырья.

Полусухой способ почти единственный при оформлении полуфабриката керамических плиток и некоторых видов пористой керамики. Формование прессованием имеет ряд преимуществ перед пластическим и формованием литьем. Он позволяет использовать при производстве керамических изделий малопластичные глины, получать изделия в сырце с большой прочностью и более четкой формы, сократить продолжительность сушки. Недостатком этого способа является необходимость использования более сложного оборудования, большая плотность получаемой продукции и иногда их недостаточная морозостойкость. Начало прессования керамического порошка сопровождается его уплотнением за счет смещения твердых частиц и гранул относительно друг друга, их сближения и заполнения относительно крупных пор. С ростом давления, на второй стадии, частички и гранулы теряют возможность перемещаться без разрушения, большая часть энергии тратится на их необратимые пластичные деформации. Первоначально деформации частиц увеличивают контактную поверхность между ними и выжимают влагу из глубинных слоев зерен порошка, что способствует упрочнению сырца. При дальнейшем повышении давления наступает третья стадия уплотнения - упругая деформация частиц. Последняя стадия уплотнения пресс-порошка при возрастании давления - хрупкое разрушение (или раздавливание) первичных и твердых частиц и заполнение твердыми частицами почти всего объема прессуемой массы. После снятия давления объем прессованного материала частично увеличивается (до 6…9%) под действием обратимой упругой деформации, что ведет к уменьшению плотности достигнутой при прессованию и расслоению спрессованных изделий. Основные причины упругого расслоения - обратимые деформации твердых частиц, расширение запрессованного воздуха и избыточная влага, выжатая при прессовании из контактных поверхностей в более крупные поры. Для предотвращения появления трещин расслаивания используют прессы большой мощности, увеличивают время прессования, вводят отощающие добавки, используют прием

вакуумирования порошка, реализуют ступенчатое или многократное прессование, при котором штамп давит на порошок со стадиями разгрузки, а также рекомендуются порошки с возможно большей однородностью по гранулярному составу и влажности.

Пластический способ наиболее известный и распространенный способ формования полуфабриката, основанный на свойстве глин при смешении при определенном количестве воды образовывать пластическую тестообразную массу, способную под влиянием приложенных внешних сил к пластичному течению. Этим способом изготавливают керамические канализационные трубы и гибкие кислотоупорные изделия (кирпич, плитки и крупные фасадные изделия).

Изделия из пластичной глиняной массы формуют выдавливанием глиняного бруса с разрезкой его на отдельные изделия, штамповкой в металлических и гипсовых формах, лепкой изделий сложной формы. Обычно на заводах изделия изготавливают выдавливанием массы на шнековых прессах через головку и мундштук, который придает форму и размеры глиняному брусу.

При перемещении в прессе масса совершает сложное движение, вследствие которого в брусе возникают напряжения сдвига, неравномерное осевое перемещение глиняного теста. Наличие воздуха в глиняной массе замедляет процесс дезагрегации глинистых частиц, снижает формовочную способность массы, способствует ее неравномерному уплотнению во время формования и вызывает упругое последействие в сформованном изделии с образованием микротрещин. Это все приводит к появлению в изделиях различных дефектов. Одним из самых эффективных способов устранения возможности появления этих дефектов является вакуумирование.

Шликерный способ (литьевой) в основном применяют для получения изделий сложных по форме тонкостенных изделий: санитарно-строительных, декоративной керамики и т.д. Главное преимущество этого метода формования - возможность изготовления изделий сложной формы, обеспечение точности конфигурации и заданных размеров полуфабриката, а также более высокая производительность труда на переделе литья и формования изделий. Формование изделий литьем осуществляется путем заливки глиняной массы в виде шликера в формы, внутренняя поверхность которых представляет негативное изображение формуемого изделия. Изготовляют формы из материала (обычно из гипса) хорошо поглощающего воду из шликера. После заливки шликер после впитывания влаги стенками формы обезвоживается и на стенках формы осаждается более или менее плотный керамический черепок - стенки формуемого изделия. Избыток шликера сливают из формы, затем извлекают из нее изделие и направляют в сушилку

В данном курсовом проекте применяется шликерный способ приготовления масс, так как, уже сказано выше, этот способ обеспечивает наиболее тесное перемешивание компонентов при многокомпонентной шихте и наибольшую однородность массы, как по свойствам, так и по цвету. Способ является наиболее надежным для изготовления цветных плиток, а также при использовании глин, характеризующихся непостоянством состава и требующих его усреднения в процессе подготовки порошка. При этом способе готовят отдельно шликеры из глины (путем её распускания в пропеллерных мешалках), из твердых добавок (приведенным выше способом. Так же был выбран именно этот способ, так как для приготовления литьевой массы шликерным способом затрачивается намного меньше времени, чем, например, при пластическом способе, а эффект получается намного лучше.

Преимущества технологии изготовления керамических плиток методом литья - высокая механизация, поточность и простота производственного процесса. При производстве плиток методом литья из технологической схемы исключаются такие трудоемкие операции, как обезвоживание массы, приготовление пресс-порошка, утельный обжиг, сортировка продукции.

Продолжительность производственного процесса сокращается до 1 часа. Плитки методом литья, используют для внутренней и наружной облицовки зданий. Их особенность - малая толщина и масса, а также высокие декоративные качества и точность геометрической формы.

Ассортимент по размеру и расцветке может быть очень широким. Недостатком плиток, изготовленных методом литья, является низкая механическая прочность.



1.4 Состав предприятия

В состав предприятия керамических литых плиток по данному проекту входят: размещенные в одном корпусе склады сырья, вспомогательно-обслуживающие помещения, массоприготовительное отделение, отделение подачи на конвейерную линию лещадок с участками, где производится их литье, отделение набора прочности и глазурования, отделение разрезки и зачистки плиток, отделение сушки, отделение обжига, сортировочно-упаковочное отделение, склад готовой продукции.

1. Склад сырья занимает один шестиметровый пролет по длине и четыре пролета по ширине цеха. Площадь склада сырья равна:

2. Вспомогательно-обслуживающие помещения завода занимает два шестиметровых пролета по длине и четыре шестиметровых пролета по ширине. Площадь равна:

3. Массоприготовительное отделение занимает шесть шестиметровых пролетов по длине и четыре пролета по ширине. Площадь его равна:

4. Отделение подачи лещадок на конвейер и участки литья плиточных слоев занимает площадь:

5. Отделение набора и глазурования занимает площадь:

6. Отделение резки и зачистки плиток занимает площадь:

7. Участок сушки занимает три с половиной пролета по длине и полтора пролета по ширине цеха на одну технологическую линию. Площадь равна:

8. Отделение обжига занимает четыре пролета по длине и полтора пролета по длине цеха. Площадь одела обжига равна:

9. Сортировочно-упаковочное отделение занимает четыре пролета по длине и шесть пролетов по ширине. Площадь равна:

10. Склад готовой продукции занимает два шестиметровых пролета по длине и четыре по ширине. Площадь склада готовой продукции равна:



2. Технологическая часть

2.1 Технологический процесс производства

Описание технологического процесса

Транспортирование и хранение поступающего сырья и материалов

Поступающее сырьё и материалы регистрируются в журнале, в котором указывается дата поступления, номер партии, сертификат или паспорт (формуляр) с указанием наименования сырья или материалов и его номер, объем партии и поставщик.

Сырье и материалы хранятся в хорошо оборудованных крытых складах, надежно защищающих их от пыли, копоти и атмосферных осадков, с прочными полами, стенками и перегородками, разделяющими склад на отдельные отсеки.

Отсеки для различного вида сырья изолированы друг от друга и снабжены бирками с указанием наименования сырья и материалов.

Разгрузка вновь прибывшего сырья в отсеки, из которых сырье подается в производство, не разрешается.

Материалы, поступающие в упаковке, хранятся в сухих закрытых помещениях отдельно по видам и маркам.

Сырье, засоренное примесями, которые нельзя удалить в процессе разгрузки, выгружается на отдельные площадки, вне территории склада сырья.

На складе поддерживается запас основных видов сырья не менее чем на один месяц.

От каждой партии вновь прибывшего сырья в момент разгрузки отбирается средняя проба для проведения проверочных контрольных испытаний. Для проведения проверочных испытаний без разрешения лаборатории использование сырья и материалов по целевому назначению запрещается.

Приготовление шликера

Технологической схемой массоприготовления, предусматривается установка комплекса оборудования для грубого и тонкого измельчения компонентов с достижением указанной гранулометрии, дозировке их по заданной рецептуре и тщательного смешивания в сухом или увлажненном состоянии.

Грубое измельчение глины и каолина, (или дробление), а также шамота и плавней осуществляется на щечно-валковой дробилке СМ-165А. После этого глинистое сырье и плавни поступают на тонкое измельчение в шаровую мельницу СМ-432.

Грубый помол твердых каменистых материалов таких как шамот и эрклез осуществляют в щековой дробилке .

Далее отощающее сырье поступает на тонкий помол в шаровую мельницу мокрого помола СМ-432.

Измельченное до нужного зернового состава (сито №0,0063) пластичная масса вместе с отощающими добавками и плавнями по отдельности поступают на просев на вибросито СМ-487А, откуда попадают в приемные бассейны, которые соединяются с барабанными питателями 53337, за исключением глины которая перед попаданием в питатель вылеживается в бункере хранения 3-5 суток.

Измельченные, отдозированые сырьевые массы попадают на смешивание в двухвальный смеситель СМ-460 для тщательного смешивания компонентов для разделительного слоя плитки и основного слоя. Перед тем как попасть на смешивание сырье проходит через электромагнитный фильтр-сепаратор для отбора железистых включений из-за которого может получиться брак продукции.

Когда компоненты массы тщательно перемешаны они попадают на хранение в бункера отдельных плиточных слоев. Глазурь, которая подается из склада сырья уже в готовом виде и поступает к месту подачи на формование в пропеллерную мешалку СМ-242 для поддержания ее в взвешенном состоянии.

Когда плиточные слои готовы к формованию их через червячные насосы подают на формовочную конвейерно-поточную линию 471. В первую очередь устанавливаются лещадки на стопочный делитель, размеры которых 290290 мм, количество лещадок при ширине линии 2,4 м равно 8 шт., которые вмещают в себе по 9 плиток размерами 0,960,963,5 мм. Как только лещадки установились, они подается на первый участок конвейера. Далее пористые формы двигаясь по первому участку со скоростью 0,1 м/с длиной 1135 мм проходит под питательным бачком разделительного слоя. Длина конвейера на участке для нанесения разделительного слоя - 1900 мм, скорость движения конвейера - 0,6 м/с.

Длина участка от нанесения разделительного слоя до нанесения основного плиточного слоя - 1950 мм, скорость движения - 0,3 м/с. Время пребывания лещадки на участке удаления влаги - 10 с. Толщина разделительного слоя 0,1 - 0,25 мм. После того как зеркало влаги исчезло лещадка попадает под питательный бачок плиточного слоя. Скорость движения на участке нанесения основного слоя (длина 2825 мм) - 0,2 м/с, толщина плиточного слоя 2-3 мм.

После набора прочности основного слоя на участке набора при скорости - 0,068 м/с плитка попадает на участок нанесения глазури с помощью глазуровочного устройства методом «через щель». Движение осуществляется на длине - 1900 мм при скорости - 0,6 м/с, на участке набора прочности - 0,068 длиной 11025 мм.

Каждый следующий слой шликера наносится в момент исчезновения «зеркала влаги» предыдущего слоя. Длина конвейера от участка подачи лещадок до участка поворота включительно 37905 мм. Время прохождения лещадок по конвейеру - 22 - 30 мин. Первичная зачистка и разрезка отливок производится сразу после исчезновения «зеркала влаги» с глазурного слоя - не позднее чем через 20 с после нанесения глазури.

После первичной резки лещадки поворотным устройством на 90, подвергаются вторичной торцевой зачистке и разрезаются в перпендикулярном направлении.

После формования полуфабрикат керамических изделий имеет невысокую прочность из-за наличия в массе влаги поэтому для избавления необходимого количества влаги плитка направляется на сушку в однорядную конвейерную ролико-щелевую сушилку СМК-121 длиной 14,9 м линии 471, расчетная температура сушки 240 - 350 . Время прохождения лещадок через сушилку составляет - 22 мин.

После сушки изделия поступают на самый главный технологический процесс - обжиг.

Обжиг осуществляется в ролико - щелевой печи типа СМК-121 при температуре 950 - 1080 длиной 23 м. В результате чего плитка спекается, уплотняется, набирает прочность и проходит на охлаждения. Время стадии обжига длится 34 мин. с момента загрузки и выгрузки.

На окончательное охлаждение тратится - 3 мин. Охлажденные плитки подаются в сортировочно-упаковочную установку, которая автоматически рассортировывает, упаковывает и направляет на склад готовой продукции.

2.2 Режим роботы цеха и его отделений

Режим работы цеха и его отделений характеризуется:

· при низко- и высокотемпературных процессах (сушка, обжиг) оборудование работает периодично 7 дней на неделю в две смены с годовым фондом в 4126 часов;

· при помоле, дроблении, сортировке могут работать в две смены по 5-6 дней в неделю с годовым фондом 4126 часов;

· склады сырья работают непрерывно 365 дней с годовым фондом в 8760 часов, а склад готовой продукции работает периодично 258 дней в две смены с годовым фондом 4126 часов.

Таблица 2.1 Режим работы цеха и его отделений

№	Наименование передела	Неделя прерывная, непрерывная	Количество
			смен в сутки	рабочих дней в году	часов в году
1	Склад сырья: 1) пластичные 2) отощающие 3) плавни	непрерывная	3 3 3	365	8760
2	Дробление: 1) пластичные 2) отощающие 3) плавни	непрерывная	2 2 2	258	4126
3	Помол: 1) пластичные 2) отощающие 3) плавни	непрерывная	2 2 2	258	4126
4	Смешивание	непрерывная	2	258	4126
5	Формовочное отделение	непрерывная	2	258	4126
6	Отдел сушки	непрерывная	2	258	4126
7	Печное отделение	непрерывная	2	258	4126
8	Отделение сортировки и упаковки	непрерывная	2	258	4126
9	Склад готовой продукции	непрерывная	3	365	8760

2.3 Расчет производительности цеха и потребности в сырье

Расчет производительности цеха:

1) часовой:

П_час=П_год/Ф_год,

где П_год - заданная годовая программа выпуска изделий, м²; Ф_год - годовой фонд рабочего времени.

П_час=230000/4126=55,7 м²/час;

П_час=23000000/4126=5574,4 шт./час;

2) суточной:

П_сут=П_год/n_сут,

где П_год - заданная годовая программа выпуска изделий, м²; n_сут - количество рабочих дней в году.

П_сут=230000/258=891,4 м²/сут;

П_сут=23000000/258=89147,3 шт./сут;

3) сменной:

П_см=П_сут/n_см,

где П_год - заданная годовая программа выпуска изделий, м²; n_см - количество смен.

П_см=891,4 /2=445,7 м²/см;

П_см=89147,3 /2=44573,65 шт./см.

Расчет производительности каждого передела рассчитываем с учетом производственных потерь.

Производительность для каждого передела вычисляется по формуле:

П,

где П₁ - производительность передела, следующего за рассчитываемым; b - потери, %.

1. Производительность склада готовой продукции:

П₁=1288 т.

2. Производительность отделения сортировки и упаковки с учетом потерь 0,5%:

П₂ 1294,4 т.

3. Производительность отдела обжига:

П₃ 1307,5 т.

4. Производительность отдела сушки:

П₄ 1320,7 т.

5. Производительность формовочного отделения:

П₅ 1327,3 т.

6. Смешивание компонентов разделительного и плиточного слоев:

Плиточный слой: П₆ 1143,4 т.

Разделительный слой: П₆ 190,5 т.

7. Отбор железистых включений на фильтре-сепараторе:

П₇ 1149,2 т.

8. Производительность при транспортировке компонентов:

Глина: П₈ 69,3 т.

Шамот: П₈ 335 т.

Нефелин-сиенит: П₈ 288,7 т.

Эрклез: П₈ 346,5 т.

Каолин: П₈ 115,5 т.

Бентонит: П₈ 77 т.

Мел: П₈ 19,2 т.

9. Производительность просеивания компонентов:

Глина: П₉ 69,6 т.

Шамот: П₉ 336,7 т.

Нефелин-сиенит: П₉ 290,2 т.

Эрклез: П₉ 348,2 т.

Каолин: П₉ 116,1 т.

Бентонит: П₉ 77,4 т.

Мел: П₉ 19,3 т.

10. Производительность передела измельчения:

Глина: П₁₀ 70 т.

Шамот: П₁₀ 338,4 т.

Нефелин-сиенит: П₁₀ 291,6 т.

Эрклез: П₁₀ 350 т.

Каолин: П₁₀ 116,8 т.

Бентонит: П₁₀ 77,8 т.

Мел: П₁₀ 19,4 т.

11. Производительность передела дробления:

Глина: П₁₁ 70,4 т.

Шамот: П₁₁ 340,1 т.

Нефелин-сиенит: П₁₁ 293,1 т.

Эрклез: П₁₁ 351,8 т.

Каолин: П₁₁ 117,4 т.

Бентонит: П₁₁ 78,2 т.

Мел: П₁₁ 19,5 т.

12. Производительность склада сырья:

Глина: П₁₂ 71 т.

Шамот: П₁₂ 342 т.

Нефелин-сиенит: П₁₂ 294,6 т.

Эрклез: П₁₂ 353,6 т.

Каолин: П₁₂ 11 т.

Бентонит: П₁₂ 78,6 т.

Мел: П₁₂ 19,6 т.

Данные по производительности каждого передела заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2. Данные по производительности каждого передела

№	Наименование передела	Единицы измерения	Производительность
			в год	в сутки	в смену	в час
1	Склад готовой продукции
2	Сортировка и упаковка	т	1294,4	5	2,5	0,32
3	Обжиг	т	1307,5	3,6	1,2	0,15
4	Сушка	т	1320,7	3,6	1,2	0,15
5	Формование	т	1327,3	5,2	2,6	0,325
6	Смешивание компонентов
6.1	Плиточный слой	т	1143,4	4,43	2,22	0,28
6.2	Разделительный слой	т	95	0,368	0,148	0,023
6.3	Глазурованный слой	т	190,5	0,738	0,369	0,0,046
7	Отбор железистых включений
7.1	Плиточный слой	т	1149,2	4,45	2,23	0,29
7.2	Разделительный слой	т	95,4	0,37	0,185	0,023
8	Транспортировка
8.1	Глина	т	69,3	0,27	0,135	0,017
8.2	Шамот	т	335	1,3	0,65	0,082
8.3	Нефелин-сиенит	т	288,7	1,2	0,6	0,075
8.4	Эрклез	т	346,5	1,34	0,67	0,084
8.5	Каолин	т	115,5	0,45	0,225	0,028
8.6	Бентонит	т	77	0,3	0,15	0,09
8.7	Мел	т	19,2	0,074	0,037	0,0046
9	Просев
9.1	Глина	т	69,6	0,27	0,135	0,016
9.2	Шамот	т	336,7	1,3	0,65	0,08
9.3	Нефелин-сиенит	т	290,2	1,12	0,56	0,07
9.4	Эрклез	т	348,2	1,35	0,68	0,085
9.5	Каолин	т	116,1	0,45	0,225	0,028
9.6	Бентонит	т	77,4	0,3	0,15	0,018
9.7	Мел	т	19,3	0,075	0,0375	0,005
10	Измельчение
10.1	Глина	т	70	0,27	0,135	0,017
10.2	Шамот	т	338,4	1,31	0,655	0,082
10.3	Нефелин-сиенит	т	291,6	1,13	0,565	0,07
10.4	Эрклез	т	350	1,36	0,68	0,085
10.5	Каолин	т	116,8	0,452	0,226	0,028
10.6	Бентонит	т	77,8	0,3	0,15	0,018
10.7	Мел	т	19,4	0,075	0,0375	0,005
11	Дробление
11.1	Глина	т	70,4	0,27	0,135	0,017
11.2	Шамот	т	340,1	1,32	0,66	0,082
11.3	Нефелин-сиенит	т	293,1	1,13	0,57	0,07
11.4	Эрклез	т	351,8	1,36	0,68	0,085
11.5	Каолин	т	117,4	0,46	0,23	0,028
11.6	Бентонит	т	78,2	0,3	0,15	0,018
11.7	Мел	т	19,5	0,075	0,037	0,004
12	Склад сырья
12.1	Глина	т	71	0,275	0,14	0,018
12.2	Шамот	т	342	1,33	0,665	0,083
12.3	Нефелин-сиенит	т	294,6	1,14	0,57	0,071
12.4	Эрклез	т	353,6	1,37	0,685	0,085
12.5	Каолин	т	118	0,46	0,23	0,028
12.6	Бентонит	т	78,6	0,3	0,15	0,018
12.7	Мел	т	19,6	0,076	0,038	0,0047

Таблица 2.3. Потребность в сырьевых материалах

№	Наименование	Единицы измерения	Производительность
			в год	в сутки	в смену	в час
1	Глина
2	Шамот
3	Нефелин-сиенит
4	Эрклез
5	Каолин
6	Бентонит
7	Мел
8	Глазурь

2.4 Выбор и расчет формовочных смесей (сырьевых шихт)

Керамическая глазурованная плитка по технологии прои...