Угли добавляют в количестве 2-2,5% от объема глины. Основное назначение – создать восстановительную среду в толще обжигаемого материала. Благодаря чему железистые окислы из окисного состояния переходят в закисное, обладающее большой реакционной способностью и интенсифицируют процесс спекания и упрочнения черепка.
Лигнин – порошковый тонкодисперсный отход производства древесного спирта. Он действует не только как выгорающая, но и как пластифицирующая добавка. Вводят 4-15%, комбинируя с другими выгорающими (опилки, уголь).
При использовании тощих глин в производстве керамики вводят в керамические массы добавки пластифицирующие: высокопластичные глины, бетониты и отходы производства мыла, спирта, масложировой промышленности.
(Бетониты – высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонитов).
Плавни – при общиге изделий вступают во взаимодействие с сырьевыми материалами шихты, давая легкоплавкие соединения, образующаяся в обжиге жидкая фаза способствует спеканию материала, сближению частиц твёрдой фазы и срастанию их. Кроме того, жидкая фаза заполняет поры между частицами твердой фазы. При введении плавней понижается t0 спекания и огнеупорность, тем самым повышается плотность черепка, прочность на разрыв, сжатие и изгиб, уменьшается водопоглощение.
Плавни можно разбить на две группы:
a) собственно плавни, т.е. вещества, флюсующее действие которых обуславливается низкой t0 их плавления;
b) материалы с высокой t0 плавления, но дающие при взаимодействии с компонентами керамической массы при нагревании легкоплавкие соединения.
Типичными представителями 1ой группы плавней являются полевые штапы, пегматиты, нефелиновые сиониты, сподументы м др.
Ко 2ой группе относятся мел, доломит, магнезит.
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ
1)Заводы керамических изделий обычно распологаются вблизи карьеров. Добывают глину открытым способом:
- экскаваторами;
- фрезерными лопатами;
- скреперами;
- бульдозерами и другими механизмами.
Перемещение на завод глины осуществляется:
- рельсовым транспортом;
- автотранспортом;
- ленточными транспортерами;
- подвесными дорогами.
Хранение глины: для бесперебойного снабжения сырьём и организации его контроля на территории предприятия строят глинохранилища.
В южных районах, при открытом хранении глину хранят рыхло насыпанной массой в виде конуса или грядой высотой 6-7 м, имеющей объем около 25 тыс. м3. Над конусом устраивают иногда передвигающиеся по рельсам металлические тепляки, обеспечивающие разработку при t0 до 200с. Закрытое хранение глины осуществляется в складах сырья различной вместительности. Оборудование складов глины подбирается в зависимости от их вместимости. Глинохранилище с мостовым краном ( КМГ-1, КМГ-2, КМГ-3) имеет вместимость 39, 82, 155 тыс. м3 соответственно. Глинохранилища с экскаватором Э-1, Э-2, Э-3, Э-4 имеют вместимость 82, 41, 24, 27, тыс. м3; глинохранилища с канатным скрепом (СК-1, СК-2) имеют вместимость 26 и 73 тыс. м3 .
Добыча глины в зимнее время
В производство керамических изделий необходимо подать только талую глину. Мерзлая глина увеличивает нагрузку на глиноперерабатывающие и добычные машины, вызывает определенные пороки при изготовлении изделий и выводит их в брак.
Существует 4 группы способов обеспечения керамических предприятий талой глины в зимнее время:
1. сохранение тепла массивном глиняного пласта;
2. рыхление мерзлого грунта;
3. внесение тепла в замерзший массив грунта до его разработки (оттаивания)
4. создание запаса глины для работы в зимнее время летом с хранением ее в утепленных складах.
Способы, основанные на принципе сохранения тепла в грунте
Мягкое утепление. Удаляют вскрышной слой, поверхностный слой вспахивают на возможно большую глубину. На поверхность рассыпают утеплитель (опилки) с наступлением холодов. Предварительное рыхление уменьшает глубину промерзания толщи глин и тем самым снижает потребность в утеплителе. Отработанные участки фронта утепляют мягкими плитами (соломенными, минераловатными), мешками с опилками и т.д., а также пленки, нагретая под них теплый воздух с t0 =25-400с.
Жесткое утепление – устраивают деревянные настилы из горбыля, накрывают их толем, а с наступлением заморозков накрывают опилками. В торце участка отрабатывают небольшую въездную траншею и в торцевой стенке устраивают ворота для проезда транспорта. Выработанное производство отапливают коксовыми жаровнями.
Более совершенными является покрытые из инвентарных металлических ферм с плитными утеплителями.
Оттаивание промерзшего грунта
Заводы Сибири не утепляют карьеров, а удаляют в летнее время вскрытый слой, рыхлят обнаженную поверхность экскаватором на глубину 1,5-1,8 м, завозят на нее бурый уголь. Зимой слой угля толщиной 20-35 см поджигают, отогревая тем самым промерзший слой глины.
Естественная обработка глины
Под естественной обработкой глины понимают использование погодно-климатических факторов и факторы времени для изменения свойств глиняной массы. Вымораживание и вылеживание глины в замоченном состоянии являются методами естественной обработки.
Вымораживание. Рыхленную глину замачивают и подвергают примерно годичному вылеживанию на открытом воздухе.
Вода, замерзая в мельчайших капиллярах глиняных частиц и увеличиваясь при этом в объеме на 9%, разрушает связи между ними, диспергируя частицы глины на элементарные зерна. Глина подвергается при этом многократным циклам замораживания и оттаивания. В результате этого возрастает удельная поверхность глины, более полно завершаются процессы набухания, увеличивается количество связанной воды, что обусловливает высокую прочность (сцепление) глиняного теста, тем самым улучшаются его формовочные и сушильные свойства.
Зумпфрование – это вылеживание глины в замоченном состоянии. Это менее эффективный способ, чем вымораживание, но в результате его более полно протекают процессы набухания, перехода некоторой части воды из свободных форм в связанные, переориентации зерен глиообразующих минералов и дипольных молекул воды. При этом увеличивается общая прочность глиняной массы, улучшаются формовочные и сушильные свойства глины.
ИСКУССТВЕННАЯ ОБРАБОТКА СЫРЬЯ: СУХИМ, ПЛАСТИЧЕСКИМ И МОКРЫМ СПОСОБОМ.
Под искусственной обработкой сырья понимают такой способ, при котором свойства керамической массы изменяются в результате механического воздействия на нее рабочих органов глинообрабатывающих машин. При механической обработке из глины выделяют каменистые включения, либо их измельчают, разрушают текстуру глины, гомогенизируют массу и улучшают ее формовочные свойства.
Каменистые включения выделяют из глины специализированными машинами: глиноочистителями СМ-472, дезинтеграторными ребристыми вальцами (СМ-150А), винтовыми камневыделительными вальцами (СМ-416А).
Глину, не содержащую каменистых включений, подвергают грубому дроблению. На первой стадии дробления осуществляют рыхление кусков глины глинорыхлителем.
На второй стадии измельчают глину до кусков величиной 10-15мм с помощью гладких дифференциальных вальцов (СМ-150) где происходит раздавливание и разрыв глиняной лепешки.
Затем глину подвергают тонкому измельчению, предварительно увлажняя ее в глиномялке. При этом происходит разрушение водопрочных оболочек, цементирующих отдельные зерна глинообразующих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение молекулярных связей, за счет которых глина гидратизируется, присоединяя к себе большое количество связанной воды, что приводит к повышению сцепления глиняной массы при одновременном сохранении ее подвижности.
Для тонкого измельчения используют бегуны дырчатые вальцы, глинопротирочные машины и гладкие дифференциальные вальцы. Наиболее эффективной машиной для тонкого измельчения пастообразных глиняных масс является бегуны мокрого помола. Тонкое измельчение глины обеспечивается тем, что одни и те же кусочки глины в прочесе обработки подвергаются многократному раздавливающему и истирающему воздействию тяжёлых катков. Влажность глины должна быть при обработке близкой к формовочной. Поэтому целесообразно устанавливать глиномялки для предварительного увлажнения массы в начале технологической линии.
Прочность сырца, изготовленного из глины обработанной бегунами, возрастает в 2 и более раз.
Глинопротерочные машины представляют собой вертикальный решетчатый цилиндр, внутри которого вращаются на вертикальном валу 3 лопатки, растирающие глину и продавливающие ее сквозь отверстия решетки. На вращающейся чаше, расположенные под решетчатыми цилиндром, собираются проработанные жгуты глины. С чаши глину разгружают скребком. Машины очень хорошо прорабатывают глину, поэтому их устанавливают в производстве тонкостенных изделий.
Наиболее распространены гладкие дифференциальные вальцы. Эффективность обработки на них зависит от зазора между валками, соотношения частоты вращения валков и влажности обрабатываемой глины. В лучших образцах вальцов величина относительного зазора составляет0,002-0,001 соотношение частоты вращения 1,5-2, а окружная скорость валков достигает 20 м/с. Максимальный размер кусков глины, направляемых в вальцы, не должен превышать 0,05 диаметра валка.
За рубежом глину после механической обработки подвергают вылёживанию. При этом помимо ее набухания происходит релакция напряжений, возникших при механической обработке. Эффективно совмещать вылёживание замоченной глины с одновременным прогревом ее, что интенсифицирует процесс набухания. Вылеживается глина в механизированных хранилищах (шахтозапасниках). Вылеживание глины увеличивает прочность изделий на 20-30%.