Технология производства керамических изделий

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра Международных  экономических отношений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема Реферата:

 

«ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Исполнитель: студент  1 курса Щигельский Е.Д. 

                   

       Руководитель: Бахмат В.А.

 

 

 

 

Минск 2011

 

2

 

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………3

1.Технология изготовления керамических изделий……………4

1.1Основные классификации керамических изделий……4

1.2Сырье для производства  керамики…………………………………..5

1.3Производство керамических изделий…………………..7

1.4Керамические изделия и материалы………………………………...12      Заключение……………………………………………………………………...19 Список литературы……………………………………………………………..

                                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Введение

 

Керамика – искусственные изделия и материалы, получа-емые спеканием глин и их смесей с минеральными добав-ками.[2] На древнегреческом языке «керамос» означало гончарную глину, а также изделия из обожженной глины.

Простота  технологии и неисчерпаемая сырьевая база для производства керамических изделий самых разнообразных видов предопределили их широкое и повсеместное рас-пространение. Этому способствовали также высокая проч-ность, долговечность и декоративность керамики. В настоящее время керамика остается одним из основных строительных материалов, применяемых практически во всех конструк-тивных элементах зданий и сооружений.[3]

Технология  керамики в последнее время бурно  развивается – на керамической основе создаются так называемые компози-ционные материалы, которые применяются в разнообразных  сферах производства: в машиностроении, в производстве спортивного инвентаря, товаров широкого потребления и др.[2] Помимо этого керамические изделия используются в строительстве (кирпич, панели, перекрытия, черепица и др.), в бытовой сфере (посуда, художественные изделия и др.), в качестве подземных коммуникаций (канализационные и дренажные трубы), в электротехнической сфере (керамические конденсаторы и изоляторы), в качестве огнеупорных изделий (шамотный кирпич для футеровки печей), химически стойких изделий (трубы, детали химической аппаратуры) и в других сферах. В связи с этим изготовление керамики по-прежнему является перспективным направлением производства.

 Несмотря на все многообразие керамических изделий и применяемого для их изготовления сырья важнейшие процессы при их производстве, различаясь в деталях, по существу одни и те же.[1] Поэтому здесь особенно большую роль будет играть соблюдение технологии в процессе изготов-ления изделия. Но для соблюдения технологии нужно ее знать. Для этого в данной работе мы рассмотрим разнообразие керамических изделий, изучим общие принципы их произ-водства и особенности изготовления и применения  некоторых отдельных изделий.

 

 

 

 

4

 

1.Технология изготовления керамических изделий

 

1.1Основные классификации керамических изделий

 

По  назначению керамические изделия делят на следующие виды:

• строительные (кирпич, панели, перекрытия, черепица, облицовочные плитки и др.);
• бытовые (посуда, художественные изделия и др.);
• санитарно-технические (умывальники, ванны, унитазы и др.);
• химически стойкие (трубы, детали химической аппаратуры);
• электротехнические, радиотехнические (керамические конденсаторы и изоляторы);
• огнеупорные (шамотный кирпич для футеровки печей, вагранок);
• керамика для подземных коммуникаций (канализационные и дренажные трубы);
• заполнители для легких бетонов (керамзит и аглопорит).

По  структуре керамика может быть:

• грубая (главным образом строительная керамика);
• тонкая с однородной мелкозернистой структурой (главным образом фарфор);
• пористая с мелкозернистой структурой (фаянс, майолика и др.);
• высокопористая (теплоизоляционные керамические материалы).[2]

Материал, из которого состоят керамические изделия  после обжига, называют керамическим черепком.

В зависимости от степени спекания черепка керамические материалы разделяются на две основные группы: пористые и плотные.

Пористыми условно  считают изделия, у которых водо-поглощение черепка более 5% по массе. К ним относятся все виды кирпича и стеновых камней, черепица, облицовочные плитки.

Плотными  считают изделия, водопоглощение черепка  которых менее 5%;  эти изделия  практически водонепроница-емы. К ним относятся плитки для полов, санитарный фарфор и т. п.[3]

 

5

 

   На многие керамические изделия как пористого, так и плотного черепка в процессе их изготовления наносят тонкий поверхностный слой более или менее легкоплавкого стекла – глазури. Глазурь закрывает поры, сглаживает шероховатости поверхности, придавая ей гладкий и блестящий вид. В соответствии с этим все изделия могут быть разделены на глазурованные и неглазурованные. Неглазурованные изделия, в отличие от глазурованных, имеют матовую, шероховатую поверхность.[1]

 

1.2Сырье для  производства керамики

 

   Сырьевые материалы, применяемые в керамическом произ-водстве, подразделяются на непластичные и пластичные.

   Непластичные материалы – это различные природные или искусственные продукты, которые при добавлении к глине снижают ее пластичность. Они употребляются как добавки к глине для регулирования ее технических свойств, но в редких случаях используются в виде основного сырья (например, кварцит для получения динаса, магнезит для получения магнезитового кирпича).

   В зависимости от назначения различают три вида непластич-ных материалов: отощающие добавки; плавни, или флюсы; порообразующие добавки.

   Отощающие добавки (песок, шамот) применяются для снижения излишней пластичности глины. Они снижают усадку и коробление изделий при сушке и обжиге, тем самым повышая их качество.

   Плавни, или флюсы (полевой шпат, мрамор, обсидиан),  снижают температуру обжига, образуя легкоплавкие смеси (эвтектики) и позволяя получить расплав, необходимый для спекания черепка, уже при температуре 1150-1300°C

   Порообразующие добавки образуют поры, либо выгорая при обжиге (древесные опилки, каменноугольная мелочь, торфяная крошка), либо разлагаясь с выделением газов (карбонатные породы).

   Пластичные материалы – это различные сорта глин, которые при затворении водой образуют пластичную массу, способную принимать и сохранять заданную форму.

   Глина – распространенная тонкодисперсная горная порода, обладающая способностью при затворении водой давать легко формирующуюся пластичную массу и способностью превращаться после обжига в твердое камневидное тело.

6

 

   Технические свойства глины определяют ее пригодность к получению керамических изделий надлежащего качества.

   Пластичность глины — это способность глиняного теста деформироваться без разрывов и трещин. Глины, дающие высокопластичное тесто, называются жирными, а глины, дающие низкопластичное тесто, — тощими. Жирные глины в отличие от тощих требуют больше воды для получения той же пластичности теста. Вследствие этого изделия из жирных глин при высыхании сильно уменьшаются в объеме и дают трещины.

   Цвет глины после обжига определяет, для какого вида изделий — грубой или тонкой керамики — может быть применена данная глина.

Чистые глины, состоящие только из водных алюмосиликатов (каолинита и др.), после обжига дают белый цвет и называются беложгущимися. Наиболее частой примесью, вызывающей окраску глин после обжига, являются соединения железа. Чем больше содержание оксидов железа в глине и чем выше температура ее обжига, тем интенсивнее получается окраска. Кирпич, обожженный при недостаточно высокой температуре (недожог), всегда слабее окрашен, чем нормально обожженный кирпич, имеющий обычно ровную красную окраску. Пережженный кирпич, наоборот, имеет цвет от бурого до синевато-черного.

Огнеупорность глин — это та температура, при которой происходит потеря формы (падение) образца глины в виде трехгранной пирамидки и которую принимают за температуру плавления, поскольку глины плавятся в некотором интервале температур. По температуре плавления глины подразделяются на огнеупорные (t_пл > 1580°С), тугоплавкие (t_пл = 1350... 1580°С) и легкоплавкие (t_пл < 1350°С).

Огнеупорность глин тем выше, чем они чище, поэтому из числа глинистых материалов наибольшую огнеупорность будет иметь совершенно чистый каолинит, который плавится при температуре 1770°С. Примеси в глинах понижают температуру их плавления. Огнеупорность глины можно понизить добавкой к ней плавней (флюсов).

Интервал плавкости глин — это разность между температурой плавления и температурой спекания глин. Если интервал плавкости мал, то существует опасность, что некоторые изделия при обжиге будут расплавлены, так как заводские печи не обеспечивают равномерную температуру по всему пространству и отклонения ее в более высокую сторону

7

 

могут превысить интервал плавкости.

Чем выше температура обжига, тем больше образуется расплава и тем более спекшийся (более плотный) получается черепок.

В керамике за температуру спекания принимают ту температуру обжига, при которой водопоглощение получаемого черепка составляет 5 %.

Усадка (воздушная) — уменьшение размеров изделия в результате его высыхания; огневая усадка — уменьшение размеров изделия в результате обжига. Общей усадкой называется суммарное изменение размеров изделия в результате сушки и обжига. Введение отощающих добавок позволяет снизить усадку.[1]

1.3Производство керамических изделий

Несмотря на все многообразие керамических изделий и применяемого для их изготовления сырья важнейшие процессы при их производстве, различаясь в деталях, по существу одни и те же. Получение керамических изделий состоит в основном из следующих технологических операций:

1. подготовка сырой керамической массы;
2. формование изделий;
3. сушка изделий и отделка их в необожженном виде;
4. обжиг изделий;
5. глазурование изделий (может предшествовать обжигу или выполняться после предварительного обжига с последующим обжигом для закрепления глазури).

Приготовление керамической массы. В общем случае керамическая масса состоит из четырех компонентов: глины (или смеси глин); отощителя; флюса и воды. В некоторых случаях, при подходящих природных глинах, отсутствует необходимость в использовании отощителя или флюса. При необходимости получения пористого черепка в массу вводят порообразующие материалы.

Для того чтобы точно дозировать и равномерно смешивать с другими компонентами, глину подвергают сначала грубому, а затем тонкому измельчению. Необходимым условием нормальной работы агрегатов тонкого помола является невысокая влажность глины (не выше 7... 10 %). Поэтому излишне влажную глину сушат в сушильных барабанах сразу после грубого измельчения дробилками или глинорезками.

При другом способе производится помол всех компонентов

8

 

в шаровых мельницах мокрого помола. Полученную керамическую суспензию пропускают через вибрационное сито и подвергают распылительной сушке, получая пресс-порошок влажностью 5...7%.

Для производства доброкачественных изделий необходимо придать глине высокую однородность, для чего ее пере-мешивают в глиномешалках, при необходимости доувлажняя и иногда разогревая для повышения пластичности.

Выбор схемы подготовки керамической массы осуществля-ется с учетом как особенностей сырьевых материалов, так и способа последующего формования, для которого главным моментом является влажность W сырьевой смеси. Существуют три наиболее часто применяемых способа подготовки керами-ческой массы: полусухой (W = 7... 12%), пластический (W = 17...22%) и мокрый (W> 30%).

Формование керамических изделий. Формование керами-ческих изделий осуществляют пластическим способом, полусухим прессованием и шликерным литьем.

Пластическое формование (W = 17...22%) осуществляют при помощи шнекового (ленточного) пресса. Современный без-вакуумный ленточный пресс — сложный агрегат, однако принцип его работы чрезвычайно прост (рис. 1.1).            

Керамическая масса через воронку 7 и нагнетательные валки 2 подается на лопасти шнека (червяка) 4, который, вращаясь вокруг своей оси, захватывает массу и перемещает ее в сторону сужающейся части — головки 5. На выходе из головки устанавливается съемная насадка — мундштук 6, отверстие в котором имеет ту или иную форму, зависящую от конкретного изделия. При изготовлении кирпича мундштук имеет прямоугольное отверстие размером 250x120 мм. Под действием давления (1,6...7,0 МПа), развиваемого шнеком, масса выдавливается через отверстие мундштука и выходит в виде непрерывной глиняной ленты, которая разрезается на отдельные кирпичи стальными струнами.

Методом пластического формования изготавливают как полнотелый, так и пустотный (многодырчатый) кирпич, трубы, черепицу и другие изделия. При производстве керамических труб используют вертикально формующие шнековые прессы.

   Полусухое прессование производится при высоком давлении (25...35 МПа). В этом случае оптимальное содержание влаги в рабочей массе должно составлять 7.. 12 %. Формование осуществляется на механических и гидравлических прессах. Упрощенная схема формования этим способом показана на