Зависимость свойств керамического сырья от его пластичности

С целью понижения трещинообразования в состав сырья вводят так называемые отощающие добавки: обожженную и размолотую тугоплавкую (шамот) и легкоплавкую дегидратированную глину, шлаки, золы, кварцевый песок.

Для повышения пористости, способствующей снижению массы, теплопроводности и условий обжига изделий, вводят порообразующие добавки. В качестве порообразователей могут служить выгорающие добавки, в частности древесные опилки, каменный уголь, а также диссоциирующие добавки, выделяющие при нагревании газообразные продукты. Например, доломит при нагреве до 700 °С диссоциирует, выделяя углекислый газ:

MgCO₃ СаСО₃ = MgO СаСО₃ + CO₂.

Подготовка сырьевой смеси состоит в получении однородной удобоформуемой массы. Разрушается природная структура глины. Глину рыхлят в глинорыхлителях, дробят на вальцах грубого и тонкого помола и, смешивая с добавками, увлажняют и обрабатывают на бегунах. Полученная смесь подвергается формовке методом литья, пластическим или полусухим способом.

По литьевой технологии в шаровых мельницах приготавливают шликер – жидкую массу влажностью 30…34 %. Формовка ведется методом литья в гипсовые разъемные формы. С течением времени стенки гипсовых форм поглощают влагу и адсорбируют на своей поверхности плотный слой керамической массы. Оставшуюся часть шликера сливают и после подсушивания изделия отделяют от форм.

При формовке пластическим способом сырьевая смесь влажностью 14…25 % направляется в вакуумный ленточный пресс, из которого выдавливается брус заданного профиля, соответствующего размерам поперечного сечения изделия.

При полусухой технологии сырьевая смесь влажностью 2…14 % прессуется на прессе под давлением 15…50 МПа. Ввиду исходной пониженной влажности сырья снижаются затраты на сушку.

При производстве изделий по литьевой и пластической технологии сушку сырца производят в естественных условиях или в сушилках. В камерных и туннельных сушилках сушка осуществляется обычно подогретым до 60 °С воздухом. При сушке изделия испытывают воз-душную усадку, связанную со сближением частиц вследствие удаления воды.

После сушки изделия подвергают обжигу. Для обжига применяются электрические, туннельные, кольцевые и вращающиеся печи. При обжиге изделия нагреваются, обжигаются и охлаждаются. При температуре около 100 °С удаляется механически связанная вода. Химически связанная вода отделяется при температуре 400 °С. Разложение безводного каолинита на оксиды происходит в интервале температур 700…800 °С. Начиная с 900 °С оксид кремния вновь соединяется с оксидом алюминия, образуя минерал муллит3Al₂O₃^. 2SiO₂, отличающийся водостойкостью, термостойкостью и прочностью. Силикатный расплав при охлаждении цементирует твердые частицы керамического изделия. При обжиге повышается плотность изделий, что связано с огневой усадкой, происходящей под влиянием сил поверхностного натяжения расплава.

Кирпич керамический полнотелый получают из легкоплавких глин с корректирующими порообразующими и отощающими добавками. В качестве добавок применяют обычно древесные опилки, молотый каменный уголь, дегидратированную глину. Кирпич изготавливают пластическим или полусухим способом.

По пластической технологии кирпич формуют на ленточном вакуумном прессе в виде бруса, который затем разрезается на отдельные кирпичи с помощью многострунного резательного аппарата. Затем сырец направляют на сушку в туннельные или камерные сушилки, в которых происходит сушка до влажности не более 8 % отходящими газами печей обжига. Высушенный сырец перекладывают на огнеупорные вагонетки и обжигают в туннельных или кольцевых печах.

Наиболее прогрессивна по устройству туннельная печь. Она представляет собой туннель длиной 90…130 м, в котором по рельсам периодически перемещаются вагонетки с высушенным сырцом. В средней зоне печи находятся газовые или мазутные горелки, здесь происходит обжиг кирпича. В конце туннельной печи располагаются вентиляторы для охлаждения обожженного кирпича. В кольцевой печи, представляющей собой замкнутый кольцевой туннель, кирпич в процессе обжига неподвижен, а перемещается зона сжигания топлива.

Кирпич одинарный изготавливают размером 250х120х65 мм. Утолщенный кирпич имеет толщину 88 мм. По прочности кирпич керамический выпускают марок 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Качество кирпича по внешнему виду оценивается по наличию пороков, включая отклонения от линейных размеров, неперпендикулярность граней, присутствие сквозных трещин, отбитостей ребер и углов, степень обжига. Водопоглощение кирпича марок ниже 150 не должно быть ниже 8 % по массе. Для кирпича марок 150 и выше нормируется водопоглощение по массе не ниже 6 %. По морозостойкости кирпич должен иметь марку не ниже F15. Кирпич применяют для возведения наружных и внутренних стен.

Кроме полнотелого кирпича выпускается кирпич керамический пустотелый. Он изготавливается преимущественно пластическим способом из тщательно переработанной сырьевой смеси на вакуумных ленточных прессах, оборудованных пустотообразователями и на прессах экструдерах формующих кирпич при давлении около 30 МПа. Кирпич может иметь круглые, квадратные или щелевые пустоты, снижающие массу до 1300…1450 кг/м³ и улучшающие теплозащитные свойства. Выпуск пористых и пустотелых керамических изделий взамен полнотелых уменьшает расход сырья, топлива, снижает транспортные расходы, повышает производительность сушилок и печей обжига. Облегченные керамические изделия позволяют снизить толщину стен и уменьшить нагрузку на фундамент. Их производство требует более тщательной переработки глинистого сырья.

Для изготовления лицевых камней и кирпича используют легкоплавкие и тугоплавкие светложгущиеся глины средней и умеренной пластичности, с хорошими формовочными свойствами, высокой связующей способностью, низкой чувствительностью к сушке и дающие пористость в изделиях 8…14 %. Если сырье не отвечает данным требованиям, необходимо улучшать или изменять его свойства различными методами.

11. ДРЕВЕСИНА