Materii prime pentru materiale si produse ceramice. Principalele tipuri de materiale și produse ceramice Proprietăți tehnologice ale cauciucului și materialelor ceramice
ceramică sunt materiale de construcție și produse obținute prin arderea diverselor argile și mase similare până la o stare asemănătoare pietrei.
3.1. Materii prime pentru fabricarea produselor ceramice
3.1.1. Argile . Argilele sunt un grup de roci sedimentare obișnuite în natură, compuse din diverse minerale argiloase - aluminosilicați hidratați - cu o structură cristalină stratificată. Cele mai importante minerale argiloase sunt caolinitul (Al 2 O 3 2 SiO 2 2H 2 O); haloizit (Al2032SiO24H20) montmorillonit (Al2034Si02nH2O); beidelit (Al 2 O 3 3SiO 2 nH 2 O) și produse de diferite grade de hidratare ai micii.
Dacă argilele sunt dominate de caolinit și haloizit, atunci argilele se numesc caolinit; daca predomina montmorillonita si beidelita - montmorillonita; dacă predomină produse de diferite grade de hidratare a micas - hydromicas. Rocile fin dispersate cu o predominanță de montmorillonit sunt numite bentonite
Mineralele argiloase determină principala caracteristică a argilelor - de a forma un aluat de plastic cu apă, capabil să-și mențină forma dată în timpul procesului de uscare și, după ardere, să dobândească proprietățile pietrei.
Alături de mineralele care formează argila, argilele conțin cuarț, feldspat, pirite de sulf, hidroxizi de fier, carbonați de calciu și magneziu, compuși de titan, vanadiu, impurități organice și alte impurități care afectează atât tehnologia de producție a produselor ceramice, cât și proprietățile acestora.
Proprietățile ceramice ale argilelor se caracterizează prin plasticitate, coeziune și capacitatea de legare, contracția la aer și la foc, rezistența la foc și culoarea ciobului după ardere.
Plasticitatea argilelor. Plasticitatea argilelor este capacitatea aluatului de argilă, sub influența forțelor externe, de a lua o formă dată fără formarea de fisuri și de a o menține stabil.
Impuritățile conținute de argile reduc plasticitatea argilelor și, într-o măsură mai mare, cu atât conținutul acestora este mai mare. Plasticitatea argilelor crește odată cu creșterea cantității de apă în aluatul de argilă, dar până la o anumită limită, dincolo de care aluatul de argilă începe să-și piardă lucrabilitatea (se lipește de suprafața mașinilor de prelucrare a argilei). Cu cât argila este mai plastică, cu atât au nevoie de mai multă apă pentru a obține un aluat de lut modelabil și cu atât mai mare contractia lor de aer.
Un indicator tehnic al plasticității este numărul de plasticitate:
Pl = W T – W r , 3.1
Unde WTŞi Wr valorile conținutului de umiditate în% corespunzătoare forței de curgere și limitei de rulare a frânghiei de lut.
Argilele foarte plastice au un necesar de apă de peste 28%, un număr de plasticitate mai mare de 15 și o contracție de aer de 10...15%. Produsele realizate din aceste argile scad foarte mult în volum la uscare și crapă. Plasticitatea excesivă este eliminată prin introducerea de aditivi de înclinare.
Argilele cu plasticitate medie au un necesar de apă de 20...28%, un număr de plasticitate de 7...15 și o contracție de aer de 7...10%.
Argilele cu plasticitate scăzută au un necesar de apă mai mic de 20%, un număr de plasticitate mai mic de 7 și o contracție a aerului de 5...7%. Produsele realizate din aceste argile sunt greu de modelat. Plasticitatea insuficientă este eliminată prin îndepărtarea nisipului (elutriare), îmbătrânire (intemperii naturală), măcinare în mașini speciale, tratare cu abur sau adăugare de argilă plastică.
Conectivitate - forța necesară pentru a separa particulele de argilă. Coeziunea se datorează dimensiunii mici și formei lamelare a particulelor de substanță argilosă. Cu cât cantitatea de fracții de argilă este mai mare, cu atât coeziunea este mai mare.
Capacitatea de legare a argilei este exprimată prin faptul că argila poate lega particulele unei substanțe non-plastice (nisip, argilă refractară etc.) și poate forma un produs destul de puternic atunci când este uscată - brut.
Contracția argilelor. Când argilele sunt umezite cu apă, mineralele argiloase se umflă datorită faptului că apa pe care o absorb este situată între straturile individuale ale rețelelor lor cristaline; în acest caz, distanța interplanară a grătarelor crește semnificativ. La uscarea argilelor, are loc procesul invers, însoțit de contracție.
Sub contracția aerului(liniar sau volumetric) înțelegeți scăderea dimensiunilor liniare și a volumului unei probe de aluat de argilă la uscare. Cu cât plasticitatea argilei este mai mare, cu atât mai mare este contracția aerului.
La arderea argilelor, după îndepărtarea umidității higroscopice și arderea impurităților organice, are loc descompunerea mineralelor argiloase. Astfel, caolinitul la o temperatură de 500 - 600°C pierde apa legată chimic; în acest caz, procesul continuă cu descompunerea completă a rețelei cristaline și formarea unui amestec amorf de alumină A1 2 O 3 și silice SiO 2. Odată cu încălzirea ulterioară la temperaturi de 900 - 950 ° C, apar noi silicați metalici, de exemplu mullita 3Al 2 O 3 2SiO 2 și se formează o anumită cantitate de topitură (fază lichidă) datorită topirii celor mai fuzibile minerale care sunt parte din masele de argilă arsă. Cu cât mai mulți oxizi de flux Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, Fe 2 O 3 sunt în compoziția de argilă, cu atât temperatura fazei lichide formate este mai mică. În timpul procesului de ardere, sub influența forțelor de tensiune superficială ale fazei lichide, particulele solide ale materialului ars se apropie, iar volumul acestuia scade, adică are loc o contracție la foc.
Contracție la foc (liniară sau volumetrică) este reducerea dimensiunilor liniare și a volumului probelor de argilă uscată în timpul procesului de ardere.
Tranziția maselor de argilă în timpul arderii și răcirea ulterioară într-un corp asemănător pietrei se datorează aderenței particulelor ca urmare a proceselor de difuzie, ducând la formarea de noi silicați cristalini datorită reacțiilor topochimice și formarea unei topituri sticloase. care leagă boabele individuale refractare într-un ciob monolitic puternic. Procesul de compactare a maselor de argilă în timpul arderii este denumit în mod obișnuit sinterizarea.
Temperatura de ardere la care absorbția de apă a produsului ars este de 5% se ia ca începutul sinterizării argilei. Se numește intervalul de temperatură dintre refractaritate și începutul sinterizării interval de sinterizare lut Depinde de compoziția argilelor: argilele caolin pure au un interval de sinterizare mai mare de 100° C, prezența calcitului CaCO 3 în compoziția de argilă reduce intervalul de sinterizare. Atunci când se produc produse ceramice dense, pot fi folosite numai argile cu un interval mare de sinterizare.
Rezistenta la foc argilele depind de compoziția lor. Pentru caolinit pur, rezistența la foc este de 1780 ° C. În funcție de rezistența la foc, argilele sunt împărțite în ignifuge - cu o rezistență la foc mai mare de 1580 ° C, refractare - cu o rezistență la foc de 1350 - 1580 ° C și scăzută. argile de topire - cu o rezistență la foc mai mică de 1350 ° C.
Pentru obținerea materialelor de construcție ceramice se folosesc predominant argile cu punct de topire scăzut (cărămidă), care conțin o cantitate semnificativă de nisip de cuarț, compuși de fier și alte fluxuri.
Culoare ciob de argilă , după ardere, depinde de compoziția argilelor, în special de prezența oxizilor în acestea; glandă. Compușii de fier colorează ciobul de ceramică în roșu atunci când sunt arse într-un mediu oxidant și maro închis sau negru când sunt arse într-un mediu reducător. Intensitatea culorii crește odată cu creșterea conținutului de Fe 2 O 3 din argilă.
3.1.2. Materiale slabe. Materialele înclinate sunt adăugate argilelor plastice pentru a reduce contracția în timpul uscării și arderii și pentru a preveni deformarea și fisurile în produse.
Nisip de cuarț și cuarț pulverizat (materiale naturale), argilă deshidratată (obținută prin încălzirea argilei la 600...700 o C - caz în care argila își pierde plasticitatea), argilă refractară (obținută prin arderea argilelor refractare sau refractare la 1000...1400). o C) sunt folosite ca materiale de epuizare ulterioare la 0,16...2 mm), cenusa si zgura (deseuri industriale).
3.1.3. Materiale care formează pori. Materialele care formează pori sunt introduse în materia primă pentru a produce produse ceramice ușoare, cu porozitate crescută și conductivitate termică redusă.
Pentru a face acest lucru, utilizați substanțe care se disociază în timpul arderii (de exemplu, cretă, dolomit măcinat etc.) cu eliberarea de gaz (de exemplu, CO 2) sau se ard (rumeguș, pulbere de cărbune, praf de turbă etc.) . Aceste suplimente îngrașă și ele.
3.1.4. Plavni. Fluidele sunt adăugate argilei în cazurile în care este necesară scăderea temperaturii sale de sinterizare.
Pentru aceasta se folosesc feldspați, minereu de fier, dolomit, magnezit, talc etc. La producerea ceramicii colorate, la materia primă se adaugă oxizi de metal ca fluxuri: fier, cobalt, crom etc.
1.5. Glazuri și angobe. Pentru a oferi rezistență la influente externe, impermeabilitate și aspect decorativ, suprafața unor produse (cărămizi de placare, plăci ceramice, țevi ceramice etc.) este acoperită cu glazură sau engobe.
Glazura este un strat sticlos aplicat pe suprafata unui material ceramic si fixat de acesta prin ardere la temperaturi ridicate. Glazurile pot fi transparente sau opace (terte) și au culori diferite.
Pentru producerea glazurii se folosesc: nisip de cuarț, caolin, feldspat, săruri ale metalelor alcaline și alcalino-pământoase, oxizi de plumb sau stronțiu, acid boric, borax etc. Compoziția glazurii, de regulă, este know-how-ul întreprinderii. Amestecul de materie primă este măcinat într-o pulbere (fie brută, fie după fuziune într-o frită) și aplicat ca pastă înainte de ardere.
Engobe este realizat din argilă albă sau colorată și aplicat într-un strat subțire pe suprafața unui produs brut. Spre deosebire de glazură, angoba nu produce topitură în timpul arderii, adică. nu formează un strat sticlos și, prin urmare, suprafața este mată. Proprietățile angobei ar trebui să fie apropiate de ciobul principal.
3.2. Fundamentele tehnologiei de producție a ceramicii
Procesul de producție al tuturor produselor ceramice include extragerea argilei, pregătirea maselor de argilă pentru turnare, turnarea produselor, uscare și ardere.
Pentru unele produse ceramice, procesul de obținere a acestora (după ardere) se încheie cu finisare exterioară.
În producția de plăci ceramice, țevi ceramice, produse sanitare, tehnologia include în plus glazura înainte de ardere sau după arderea primară și, uneori, aplicarea unui model folosind diferite metode (cel mai adesea prin decorare).
Extracția și transportul argilei.În cele mai multe cazuri, argila este extrasă metoda deschisa, pentru care se folosesc excavatoare cu o singură și mai multe cupe, raclete și alte mecanisme. Argila este livrată fabricii pe calea ferată, transport rutier, drumuri aeriene și transportoare.
Prepararea masei ceramice. Argila de carieră în majoritatea cazurilor nu este potrivită pentru producerea de produse ceramice. Prin urmare, tehnologia oricărei producții ceramice începe cu prepararea masei ceramice.
Scopul acestei etape de producție este distrugerea structurii naturale a materiilor prime argiloase, îndepărtarea impurităților nocive, zdrobirea pieselor mari și obținerea unei mase omogene, modelabile.
În pregătirea pentru turnarea argilelor cu plasticitate ridicată (excesivă), în compoziția lor se introduc aditivi de subțiere și formare a porilor și, dacă este necesar, fluxuri. Dacă în argilă există incluziuni stâncoase cu o dimensiune a particulelor de peste 5 mm, aceasta este trecută prin role de separare a pietrei sau aceste incluziuni sunt zdrobite prin prelucrarea argilei pe colere.
Apoi, într-un mixer de argilă, argila este amestecată cu apă pentru a obține un aluat de argilă cu umiditate de turnare.
În funcție de tipul de produs care se fabrică și de proprietățile materiei prime, masa ceramică este produsă prin metode plastice, semi-uscate și alunecare (umede), iar metoda de turnare este selectată corespunzător.
Turnarea produselor.
Metoda de turnare a plasticului. Cu metoda plasticului La pregătirea masei și a turnării, materiile prime la umiditate naturală sau pre-uscate se amestecă între ele cu adaos de apă până se obține un aluat. Conținutul de umiditate al masei rezultate variază de la 15 la 25% sau mai mult. Masa de argilă preparată intră într-o presă de turnare, cel mai adesea o presă cu bandă obișnuită sau una echipată cu o cameră de vid (Fig. 3.1).
Vidul ajută la îndepărtarea aerului din argilă și la apropierea particulelor acesteia, ceea ce crește omogenitatea și modelabilitatea masei, precum și rezistența materiei prime. O grindă de lut cu secțiunea transversală necesară care iese prin mușticul presei este tăiată de o mașină de tăiat în produse (produse brute). Metoda plastică de pregătire și turnare în masă este cea mai comună în producția de materiale în masă (cărămizi solide și goale, pietre de plăci, plăci de fațare etc.).
Metode de turnare semi-uscată și uscată.
Cu metoda semi-uscata În timpul preparării, materiile prime sunt mai întâi uscate, zdrobite, măcinate în pulbere, apoi amestecate și umezite cu apă sau, mai bine, cu abur, deoarece acest lucru facilitează transformarea argilei într-o masă omogenă și îi îmbunătățește capacitatea de umflare și modelare. . Masa ceramică este o pulbere de presare cu conținut scăzut de plastic și umiditate scăzută: 8...12% pentru semi-uscat și 2...8% (de obicei 4...6%) pentru turnare uscată. Prin urmare, produsele din astfel de mase sunt turnate la presiune mare (15...40 MPa) pe prese automate speciale. Produsele după presare pot fi uneori arse imediat fără uscare prealabilă, ceea ce duce la o producție mai rapidă, un consum redus de combustibil și produse mai ieftine. Spre deosebire de metoda de turnare a plasticului, pot fi folosite argile cu plasticitate scăzută, ceea ce extinde baza de materie primă pentru producție. Cărămizile pline și goale și plăcile de fațadă sunt produse prin metoda de presare semi-uscată, iar produsele ceramice dense (placi, cărămizi de drum, faianță și materiale portelane) prin metoda uscată.
Metoda alunecării . Prin metoda alunecării materiile prime se pre-zdrobesc si se amesteca bine cu o cantitate mare de apa (umiditatea amestecului pana la 40%) pana se obtine o masa fluida omogena (alunecare). Barbotina se foloseste direct la fabricarea produselor (metoda de turnare) sau la prepararea pulberii de presare, uscandu-l in uscatoarele turn de pulverizare. Metoda de alunecare este utilizată în tehnologia produselor din porțelan și faianță, pentru căptușeală.
Slip cu un conținut de umiditate de 35-45% este turnat în forme de ipsos (sau în forme din plastic poros special). Apa din alunecare este absorbită de materialul poros, iar pe suprafața matriței se formează un produs brut. În funcție de tipul de produs, de forma și de destinația acestuia, barbotul poate fi complet deshidratat în matriță (metoda de turnare) - așa se realizează produse de forme complexe, de exemplu, ceramică sanitară etc., sau parțial deshidratate. În acest caz, în timpul procesului de turnare, alunecarea este adăugată la nivelul necesar și, după ce a trecut un anumit timp, este complet turnată din matriță. În acest caz, un produs cu pereți subțiri rămâne pe suprafața matriței.
Produse de uscare.
Uscarea este o etapă foarte importantă a tehnologiei, deoarece fisurile apar de obicei în această etapă, iar în timpul arderii ele sunt dezvăluite abia în sfârșit. De obicei, uscarea materiei prime la un conținut de umiditate reziduală de 6...8% este suficientă.
În timpul procesului de uscare, mișcarea umidității de la grosimea produsului ceramic la straturile exterioare are loc mult mai lent decât pierderea de umiditate de la suprafață, acest lucru este evident în special în nervurile și colțurile produsului. În acest caz, apar grade diferite de contracție a straturilor interioare și exterioare și, în consecință, se creează tensiuni care pot duce la fisurarea materialului. Pentru a preveni acest lucru, argilelor grase se adaugă diluanți, care formează un schelet rigid care împiedică apropierea particulelor de argilă între ele și crește porozitatea produsului, ceea ce favorizează mișcarea apei din straturile sale interioare către cele exterioare. Pentru a reduce sensibilitatea argilelor la uscare, se utilizează și încălzirea cu abur și evacuarea argilelor, iar unele substanțe organice sunt utilizate în doze mici - lignosulfonați (LST), gudron și substanțe bituminoase etc.
Anterior, carnea crudă era uscată în principal în condiții naturale (în hale de uscare). Uscarea naturală, deși nu necesită combustibil, depinde în mare măsură de vreme și durează foarte mult timp (10...20 de zile). În prezent, uscarea materiilor prime, de regulă, se realizează artificial în uscătoare speciale periodice (cameră) sau continue (tunel). Gazele de ardere de la cuptoare sau aerul cald de la încălzitoare sunt folosite ca lichid de răcire. Timpul de uscare se reduce la 2...3 zile, iar uneori la câteva ore.
Arderea produselor.
Tragerea este o etapă importantă și finală proces tehnologic produse ceramice. Costurile totale de ardere ajung la 35...40% din costul produselor comerciale. La arderea materiei prime, se formează un material de piatră artificială care, spre deosebire de argilă, nu este spălat de apă și are o rezistență relativ mare. Acest lucru se explică prin procesele fizico-chimice care au loc în argilă sub influența temperaturilor ridicate.
Când produsele ceramice brute sunt încălzite la 110°C, apa liberă este îndepărtată și masa ceramică devine non-plastică. Dar dacă adăugați apă, proprietățile plastice ale masei sunt restaurate. Odată cu creșterea temperaturii la 500...700 °C, impuritățile organice se ard și apa legată chimic care se găsește în mineralele argiloase și alți compuși ai masei ceramice este îndepărtată, iar masa ceramică își pierde ireversibil proprietățile plastice. Apoi are loc descompunerea mineralelor argiloase până la dezintegrarea completă a rețelei cristaline și formarea unui amestec amorf de Al 2 O 3 și SiO 2. Cu o încălzire suplimentară la 1000°C, datorită reacțiilor în faza solidă, este posibilă formarea de noi silicați cristalini, de exemplu sillimanit Al 2 O 3 -SiO 2, iar apoi la 1200...1300°C trecerea sa la mulit 3Al2Oz-2SiO2. În același timp, compușii cu punct de topire scăzut ai masei ceramice și ai mineralelor de flux creează o anumită cantitate de topitură (fază lichidă). Topitura învăluie particulele netopite, umple parțial porii dintre ele și, având forța tensiunii superficiale, le trage împreună, făcându-le să se apropie și să se compacteze. După răcire, se formează un ciob asemănător pietrei.
Arderea produselor din „argilă de cărămidă” se efectuează la o temperatură de 900...1000 o C. La obținerea produselor cu ciob sinterizat din argile refractare și refractare, arderea se efectuează la o temperatură de 1150...1400 o C.
Pentru arderea materialelor ceramice se folosesc cuptoare speciale: tunel, inel, fantă, rolă etc.
După ardere, produsele sunt răcite treptat pentru a preveni formarea fisurilor.
Produsele arse pot varia în ceea ce privește gradul de ardere și prezența defectelor.
3.3. Tipuri de materiale și produse ceramice
Toate materialele ceramice sunt împărțite în două grupe (în funcție de porozitate) - poros(cu absorbția de apă mai mare de 5%) și dens (cu absorbția de apă mai mică de 5%).
În funcție de scopul lor, materialele și produsele ceramice sunt împărțite în materiale de perete, cărămizi și pietre pentru scopuri speciale, produse goale pentru pardoseli, materiale pentru placarea fațadelor clădirilor, produse pentru placarea interioară, materiale pentru acoperișuri, țevi (canalizare și drenaj), ignifuge. materiale, produse sanitare.
Grupul de materiale de perete include cărămidă obișnuită de lut, cărămidă goală, cărămidă poroasă, pietre ceramice ușoare și goale.
În funcție de densitatea medie în stare uscată, materialele de perete se împart în clasele A (ρ o = 700 - 1000 kg/m 3 ), B (1000-1300 kg/m 3 ), B (1300-1450 kg/m 3 ), ) și D (mai mult 1450 kg/m 3):
Cu cât densitatea medie a materialelor de perete este mai mică, cu atât porozitatea acestora este mai mare și conductivitatea termică este mai mică. Porozitatea minimă a materialelor ceramice pentru pereți este limitată de standardele relevante și controlată de absorbția lor de apă. Absorbția de apă din argilă, cărămizi presate semi-uscate obișnuite și goale trebuie să fie de cel puțin 8%. și turnare goală din plastic și pietre ceramice goale - nu mai puțin de 6%.
Toate materialele ceramice pentru pereți trebuie să fie suficient de rezistente la îngheț (cel puțin 15 cicluri de îngheț și dezgheț alternant în stare saturată cu apă). Cărămizile ușoare de construcție trebuie să reziste la cel puțin 10 cicluri.
Caramida de constructie. Cărămida obișnuită de lut se numește cărămidă artificială, o piatră în formă paralelipiped dreptunghiular. Este realizat unic cu dimensiunea de 250x120x65 mm sau modular cu dimensiunea de 250x120x88mm. Densitatea medie a cărămizii în stare uscată, în funcție de metoda de fabricație, variază de la 1600 la 1900 kg/m3. Cărămida presată semi-uscă are o densitate medie mai mare și, prin urmare, conductivitate termică.
Prin rezistența finală la compresiune; iar îndoirea este împărțită în șapte grade: 75, 100, 125, 150, 250 și 300. Cărămida de lut obișnuită este utilizată pentru așezarea pereților interiori și exteriori, stâlpi, bolți și alte părți ale clădirilor în care rezistența sa ridicată este utilizată pe deplin.
Cărămizile obișnuite de construcție au o conductivitate termică destul de ridicată, așa că este necesar să se construiască pereți exteriori cu o grosime mai mare decât cea cerută de calculele de rezistență. În astfel de cazuri, este mai eficient să folosiți cărămizi mai puțin durabile, dar mai puțin conductoare termic, goale, poroase și ușoare.
Cărămida goală are goluri sub formă de fante sau găuri rotunde care se formează în timpul procesului de turnare a plasticului cărămizii atunci când grinda de lut trece printr-o matriță specială cu miez metalic. Folosind presare semi-uscată, cărămizile goale sunt realizate cu goluri traversante și netraversante. Cărămida goală poroasă este produsă în mod similar cu cărămida goală, dar la compoziția de argilă se adaugă aditivi ardebili. Cărămizile poroase ușoare sunt realizate atât din argile cu aditivi de ardere, cât și din diatomit (tripoli) cu sau fără aditivi de ardere.
Pietre ceramice goale Sunt realizate în același mod ca și cărămizile - prin presare a plasticului. Pietrele au urmatoarele dimensiuni: lungime 250 sau 288, latime 120, 138, 250 sau 288 si grosime 138 mm. Densitatea medie uscată variază între 1300-1450 kg/m3. În funcție de rezistența la compresiune a secțiunii transversale brute (fără deducerea zonei goale), pietrele sunt împărțite în gradele 75, 100, 125 și 150.
După scopul lor, pietrele ceramice se disting pentru așezarea pereților portanti ai clădirilor cu un etaj și cu mai multe etaje și pentru pereții și pereții portanți interiori.
Caramizi si pietre pentru scopuri speciale
Acest grup de materiale ceramice include cărămizi de lut modelate, pietre pentru structurile de canalizare și cărămizi pentru pavajele drumurilor.
Caramida cu model de lut sunt fabricate prin turnare din plastic în patru tipuri cu raze de curbură diferite. Este destinat montarii cosurilor de fum industriale. Pe baza rezistenței la compresiune și la încovoiere, cărămizile sunt împărțite în clasele 100, 125 și 150. Cerințele pentru cărămizile cu model în ceea ce privește rezistența la îngheț și absorbția de apă sunt aceleași ca și pentru cărămizile obișnuite.
Pietre pentru structuri de canalizare Au o formă trapezoidală și sunt destinate instalării colectoarelor subterane. Acestea trebuie să aibă o rezistență la compresiune de cel puțin 200 kgf/cm2 (20 MPa).
Caramizi pentru trotuare rutiere , denumit altfel clincher, se produce prin ardere înainte de sinterizare, de aceea, pentru producerea lui se folosesc argile refractare cu un interval mare de sinterizare (aproximativ 100°C). Cărămizile de clincher sunt împărțite în gradele 400, 600 și 1000 cu absorbție de apă și, respectiv, rezistență la îngheț, pentru M400 - 6% și 30 de cicluri; M600 – 4% și 50 de cicluri; M1000 – 2% și 100 de cicluri. În plus, această cărămidă este supusă cerințelor de rezistență la abraziune și impact.
Cărămizile de clincher sunt folosite pentru așezarea drumurilor, a podelelor clădirilor industriale, precum și pentru așezarea fundațiilor, soclurilor, stâlpilor, pereților structurilor critice și colectoarelor de canalizare.
Produse ceramice goale pentru pardoseli. Acest grup de produse include:
Pietre pentru podele cu nervuri frecvente de clasele 50, 75, 100, 150 și 200 cu o densitate medie uscată de cel mult 1000 kg/m 3 ;
Pietre pentru grinzi ceramice armate de clasele 75, 100, 150 si 200 cu o densitate medie de cel mult 1300 kg/m 3;
Pietre rulante de clasele 35, 50 și 75 cu o densitate medie de cel mult 1000 kg/m 3.
|
| Orez. 3.3. Pardoseală din piatră ceramică |
Produse ceramice pentru placarea fațadelor clădirilor
Pentru placarea fațadelor clădirilor se folosesc atât produsele ceramice nesmălțuite, cât și cele smălțuite. Produsele ceramice pentru placarea fațadelor clădirilor sunt împărțite în cărămizi de fațadă și pietre ceramice de fațare, ceramică pentru covoare, plăci de fațadă de dimensiuni mici, plăci de fațadă ceramice.
Caramizi si pietre ceramice nu trebuie să aibă decolorare, eflorescență, incluziuni mari sau alte defecte. Suprafețele frontale de cărămidă și piatră pot fi netede, în relief sau texturate.
|
|
| Orez. 3.4. Dimensiuni caramida conform standardelor UE. |
Pe baza rezistenței lor la compresiune și la încovoiere, cărămizile și pietrele sunt împărțite în gradele 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Absorbția lor de apă nu trebuie să fie mai mică de 6 și nu mai mult de 14%. În stare saturată de apă, acestea trebuie să reziste la cel puțin 25 de cicluri de îngheț și dezgheț alternativ fără nicio deteriorare.
Caramida de parament poate avea dimensiuni de 250x120x65 mm sau poate fi de alte dimensiuni (standarde europene si americane).
Covoare ceramice numit un set de plăci de dimensiuni mici (de la 20x20 la 46x46 mm) cu pereți subțiri smălțuite sau nesmălțuite lipite pe o bază de hârtie. Cerințele pentru plăci în ceea ce privește rezistența la îngheț și absorbția de apă sunt aproximativ aceleași ca și pentru placarea pietrelor ceramice.
Placi de fatada de dimensiuni mici Sunt realizate atât glazurate, cât și fără glazură.
Plăcile de fațadă din ceramică sunt împărțite în plăci încastrate, instalate concomitent cu așezarea pereților și plăci înclinate, instalate pe mortar după ridicarea și depunerea pereților. Plăcile pot fi neglazurate sau acoperite cu glazură. Plăcile nesmălțuite se numesc teracotă. Sunt realizate din argile care au un ciob alb sau ușor colorat după ardere.
Cerințele de rezistență la îngheț pentru plăcile de fațadă sunt aceleași ca și pentru alte materiale ceramice utilizate pentru placarea clădirilor: absorbția lor de apă nu trebuie să fie mai mare de 14%.
Produse ceramice pentru placari interioare
Acest grup de produse include gresie și faianță.
Placile pentru placarea pereților sunt împărțite în majolice, realizate din argile fuzibile cu cioburi colorate și partea din față acoperită cu o glazură mată (opac), și faianță, realizată din argile refractare cu ardere albă cu adaos de materiale slabe (nisip cuarț și măcinat). resturi de țiglă) cu partea din față acoperită cu glazuri transparente albe sau colorate. Un design poate fi aplicat pe glazură folosind diverse metode (serigrafie, decorare etc.)
Anterior se produceau plăci pătrate (150x150 mm și 100x100 mm), dreptunghiulare (150x25, 150x75, 150x100 mm) și modelate.
Acum majoritatea fabricilor din Ucraina și Rusia au trecut la standardul european - dreptunghiular 300x200 mm (uneori 250x200, 400x225 mm). Cu toate acestea, în colecțiile de elită pot fi utilizate alte dimensiuni de plăci. ÎN tehnologii moderne Pentru a obține geometria corectă a produselor se folosesc echipamente de ștanțare de înaltă precizie, precum și tăierea cu laser a produselor finite.
Grosimea plăcilor nu trebuie să depășească 6 mm.
Placile trebuie să fie rezistente termic, adică ciobirea și crăpăturile de suprafață nu ar trebui să apară pe glazură atunci când sunt încălzite la 125°C, urmate de răcire rapidă în apă la temperatura camerei. Atât faianța, cât și maiolica au un coc poros; absorbția lor de apă nu trebuie să depășească 16%.
Placile sunt folosite pentru placarea interioară a pereților instalațiilor sanitare, precum și a încăperilor cu umiditate ridicată.
Placile de pardoseala se realizeaza prin presare semi-usca si coace pana la sinterizare. Pe baza tipului de suprafață frontală, plăcile sunt împărțite în netede, în relief și în relief, iar pe baza culorii - în monocolore și multicolore. După formă, plăcile sunt împărțite în pătrate, dreptunghiulare, triunghiulare, hexagonale, tetraedrice (jumătate hexagonale), pentagonale și octogonale. Placile de pardoseală se caracterizează prin densitate mare (absorbția de apă nu mai mult de 4%) și abraziune scăzută (pierderea de masă în timpul testării nu trebuie să depășească 0,08 g/cm2).
Materiale pentru acoperișuri (plăci de lut)
Tigla de lut este unul dintre cele mai vechi materiale de acoperis. În ciuda acestui fapt, plăcile de lut sunt unul dintre cele mai bune materiale de acoperiș. Principalele sale avantaje sunt durabilitatea (mai mult de 100 de ani) și rezistența la foc. In plus, datorita absorbtiei - evaporarii apei si capacitatii mari de caldura, placile regleaza microclimatul incaperii, sporind confortul cladirii.
Ei produc plăci ștanțate, plăci cu bandă, plăci cu bandă plate, plăci cu bandă ondulată, plăci cu bandă în formă de S și plăci cu canelură. Argilele din plastic cu topire scăzută sunt folosite pentru a face plăci.
Placile de bandă sunt produse conform unei scheme similare cu schema de producere a cărămizilor folosind metoda turnării plasticului. Cu toate acestea, masa de argilă este prelucrată cu mai multă atenție înainte de turnare, de obicei folosind canale. Orificiile de ieșire ale muștiucului de presă sunt modelate pentru a se potrivi cu forma plăcilor care ies din presă sub formă de curea; Masa de argilă este tăiată pe mașini de tăiat în plăci individuale. Plăcile ștanțate sunt presate în matrițe metalice sau gips pe prese excentrice, arse în cuptoare circulare sau tunel la o temperatură de 1000-1100 ° C.
Următoarele cerințe sunt impuse plăcilor de lut: sarcina de rupere la testarea plăcilor pentru rupere în stare uscată la aer trebuie să fie de cel puțin: 100 kg pentru plăci în formă de S, 80 kg pentru plăci ștanțate cu caneluri și 70 kg pentru toate celelalte tipuri de plăci. . Greutatea a 1 m2 de acoperire cu țiglă în stare saturată de apă nu trebuie să depășească 65 kg pentru plăci cu bandă plană și nu mai mult de 50 kg pentru alte tipuri (cu excepția plăcilor de coamă, a căror greutate de 1 m2 nu trebuie să depășească 8 kg). Când sunt saturate cu apă, plăcile trebuie să reziste la cel puțin 25 de cicluri de îngheț și dezgheț alternant.
Conducte ceramice de canalizare și drenaj
Conductele de canalizare sunt realizate din argile refractare și refractare. Țevile sunt formate pe prese cu bandă verticale dintr-o masă de argilă din plastic, bine pregătită. După uscarea țevilor, pe suprafețele lor interioare și exterioare se aplică materiale fuzibile.
compoziţii (glazură) care formează o peliculă sticloasă în timpul arderii ţevilor. Prezența unui strat subțire de glazură pe suprafața țevilor determină rezistența ridicată a acestora la acizi și alcalii. Conductele de canalizare fac sectiune rotunda cu o priză la un capăt. Conductele trebuie să reziste la o presiune hidraulică de cel puțin 2 atmosfere (0,2 MPa) și să aibă o absorbție de apă a ciobului de cel mult 9% pentru clasa I și 11% pentru a doua. Rezistența chimică ridicată a țevilor ceramice le permite să fie utilizate eficient pentru drenaj ape industriale care conțin alcalii și acizi, precum și la așezarea conductelor de canalizare în medii agresive.
Țevile de drenaj ceramice sunt fabricate fie nesmălțuite fără prize, fie smălțuite cu mufă de diferite diametre. Acestea trebuie să reziste la cel puțin 15 cicluri de îngheț și dezgheț alternativ în stare saturată de apă, fără semne de distrugere. Conductele de drenaj sunt utilizate în principal pentru drenarea solurilor mlăștinoase,
Materiale ceramice refractare
Refractarele sunt materiale ceramice cu o rezistență la foc de cel puțin 1580 ° C. Materialele obținute din argile refractare, diluate cu aceeași argilă, dar prearcete la sinterizare și zdrobite (șamotă), se numesc produse din argilă refractară.
Produsele din argilă refractă sub formă de cărămizi se numesc cărămizi din argilă refractă. Se realizează din argile refractare prin presare semi-uscă sau turnare din plastic, urmată de ardere până la sinterizare la o temperatură de 1300-1400 ° C. Produsele refractare modelate, inclusiv blocuri mari, sunt realizate și din argile refractare diluate cu argilă refractară. Rezistența la foc a produselor din argilă refractă este de aproximativ 1670-1770 ° C.
Refractarele din argilă refractară se caracterizează prin rezistență termică ridicată, capacitatea de a rezista bine la acțiunea zgurii de combustibil acid și a sticlei topite la temperaturi de până la 1500 ° C. Sunt utilizate pentru așezarea pereților și bolților cuptoarelor, căptușirea focarelor, coșurilor de fum etc.
Produse sanitare
Dotari instalatii sanitare pentru rezidentiale si spațiile de producție(cazi, chiuvete, etc.) pot fi realizate din faianta, semiportelan si portelan.
Porţelan numit material ceramic dens cu un ciob alb, obținut prin arderea unui amestec de materie primă, care include argilă refractară, caolin, feldspat, cuarț și resturi de porțelan.
ceramică se numesc materiale ceramice cu un ciob fin poros, de obicei alb, pentru producerea carora se folosesc aceleasi materii prime ca la portelan, dar cu o reteta diferita. Deci, pentru a produce faianță, compoziția masei de materie primă poate fi următoarea (%): caolin-argilă parte 45-50, nisip de cuarț 35-45, feldspat 2-5, cretă 10 și produse sparte sau argilă refractă 10-15 . Porțelanul diferă de faianță prin faptul că este mai dens și mai durabil.
Semi-porțelanîn proprietăţile sale ocupă o poziţie intermediară între faianţă şi porţelan.
Tehnologia de producere a produselor ceramice sanitare va cuprinde toate etapele principale. Etapa de pregătire a amestecului brut este, de regulă, mai complexă. Produsele ceramice sanitare sunt de obicei produse prin turnarea unei mase lichide (alunecare) în matrițe, apoi uscarea și arderea produselor. Tragerea poate fi o singură dată sau de două ori. Pentru ca produsele sanitare să fie impermeabile și să arate mai bine, acestea sunt acoperite cu glazură. Compozitia de glazura (glazura) se aplica pe produsele turnate dupa uscare sau prima ardere. În timpul arderii, glazura se topește și acoperă produsul cu o peliculă subțire lucioasă.
Literatură
- Domokeev A.G. Materiale de construcție. – M. Mai sus. şcoală, 1989. – 495 p.
- Gorchakov G.I. Bazhenov Yu.M. Materiale de construcție. – M. Mai sus. scoala, 1986.
- Sheykin A.E. Materiale de construcție. – M. Mai sus. şcoală, 1978. – 432 p.
- Savyovsky V.V., Bolotskikh O.N. Reparatii si reconstructii cladiri civile. – Harkov: Nivelă, 1999 – 290 s
Ceramica este cunoscută omenirii încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, în timpul săpăturilor din Mesopotamia s-au găsit produse ceramice realizate cu aproximativ 15 mii de ani î.Hr. În Egipt, începând cu mileniul V î.Hr. e., ceramica devine un produs industrial.
Ceramica era larg răspândită și în patria noastră. O cantitate semnificativă de produse ceramice a fost descoperită în timpul săpăturilor din așezările antice din regiunea Kiev, datând din perioada formării Rusiei Kievene.
În secolele XVI-XVIII. Se intensifică dezvoltarea producției de ceramică în Rus', se emite un Decret special al pietrei, care reglementează cerințele pentru aceasta. În secolul al XIX-lea Industria ceramică din Rusia continuă să se dezvolte intens: se construiesc fabrici mari la Moscova, Sankt Petersburg, Harkov, Kiev și Ekaterinoslav.
După Marea Revoluție Socialistă din Octombrie din 1919, la Leningrad a fost creat Institutul de Cercetare Științifică a Cercetării de Stat (GIKI). În anii de dinainte de război, specialiștii sovietici au dezvoltat proiecte pentru cuptoare și uscătoare cu tunel continuu, au finalizat crearea unei baze științifice pentru industria ceramică și refractară și, ulterior, au creat o serie de institute de cercetare.
Industria ceramică este încă în dezvoltare rapidă. O atenție deosebită este acordată accelerării dezvoltării și implementării arderii de mare viteză a produselor ceramice și reechipării tehnice a producției. Producția de plăci ceramice colorate și plăci de podea de dimensiuni mari este în creștere.
La fabricile de ceramică pentru construcții se creează noi linii de transport cu capacitate sporită (până la 1 milion de m2 pe an) pentru producția de plăci cu automatizarea completă a întregului proces de producție, până la sortare și ambalare.
Muncitorilor din industria materialelor de construcții au primit o sarcină mare și responsabilă - să crească, în primul rând, volumul producției de materiale de construcție prin îmbunătățirea utilizării capacităților de producție existente și reechiparea tehnică a întreprinderilor existente.
Industria ceramică a RSS Ucrainei, care are rezerve semnificative de materii prime argiloase, va primi o dezvoltare ulterioară. Direcția principală a dezvoltării sale este reconstrucția și extinderea întreprinderilor existente, introducerea de echipamente tehnologice de înaltă performanță.
Ceramica de placare include materiale pentru placarea exterioară (cărămizi de fațadă și pietre de fațadă, plăci și plăci de fațadă, teracotă), pentru placarea interioară a clădirilor (plăci și gresie), pentru drumuri și pardoseli (clincher, plăci și gresie).
Produsele destinate decorațiunii artistice a clădirilor, interioarelor, tranzițiilor aparțin ceramicii arhitecturale și artistice, a cărei particularitate este o mare varietate de produse nesmălțuite (teracotă), glazurate, înglobate și decorate, cu profile complexe și dimensiuni mari.
2.4.2. Gama de produse
Caramida si pietre ceramiceÎn funcție de scop, acestea sunt obișnuite (pentru pereți netezi) și profilate (pentru cornișe, corbele etc.). Aceste produse trebuie să aibă o configurație dată și cel puțin două fețe adiacente (cărămidă obișnuită). Pentru produsele profilate, laturile frontale sunt, pe langa cea profilata, laturile superioare si adiacente. laturile de jos cu lungimea de 7z. Dimensiunile cărămizii sunt 250x120x65 mm, pietrele ceramice sunt 250x120x140 mm.Conform GOST 7484-78, cărămizile sunt produse în clasele 300, 250, 200, 150, 125, 100 și 75. Limitele rezistenței la încovoiere sunt, respectiv, egale cu: 4; 3,6; 3,4; 2,8; 2,5; 2,2; 1,8 MPa, absorbția de apă - de la 6 la 14% și pentru argile cu ardere albă - nu mai mult de 12%. In ceea ce priveste rezistenta la inghet, caramida trebuie sa satisfaca gradele Mrz 25, Mrz 35 si Mrz 50.
Caramida si pietre de fatada concepute pentru placarea clădirilor și au dimensiunile 250x120x65; 250x120x88; 250x138x120 mm, clase de cărămidă - 300, 250, 200, 150, 125, 100 și 75. Dacă este necesar să se obțină produse colorate, se folosesc diverși aditivi pentru a colora întreaga masă de produse în timpul producției lor sau un strat subțire de angobă și glazura se aplica pe suprafetele poke-urilor si lingurilor. Suprafețele sunt texturate prin moletare folosind role, piepteni și beton împușcat.
Placi de fatada Sunt produse în tipuri obișnuite, de colț și de buiandrug. În funcție de tipul de suprafață frontală, acestea sunt împărțite în plane, rusticate și profilate, iar pe baza designului lor - în solide și goale. În timpul producției, acestea pot fi vopsite în diferite culori. Conform GOST 13996-84, plăcile sunt produse în următoarele dimensiuni: 50x50x(2-4); 25x25x(2-4); 20x20x(2-4); 48x48x4; 20x20x4; (90-120)x(40-60)x(5-6) mm. Absorbția de apă a produselor nu trebuie să depășească 14%, iar pentru plăci din argilă cu ardere albă - nu mai mult de 10%. Rezistență la îngheț - cel puțin 35 de cicluri. Plăcile de turnare din plastic se caracterizează printr-o rezistență la compresiune de cel puțin 14,7 MPa, iar pentru semi-uscat - cel puțin 9,9 MPa. Rezistența la încovoiere nu este mai mică de 2,74 și, respectiv, 1,57 MPa.
Produse din teracotă- Sunt produse ceramice simple, neglazurate, colorate natural. Teracota include toate produsele ceramice nesmălțuite care au proprietăți artistice și decorative.
Faianta glazurata folosit pentru placari interioare. Sunt realizate din mase de faianta si acoperite pe fata cu glazura transparenta sau solida.
Forma plăcilor este pătrată, având dimensiunile de 150x150x5 și 100x100x5 mm, dreptunghiulară - 75x150x5 mm și de formă, care sunt împărțite în colț, cornișă și soclu.
Conform GOST 6141-82, plăcile sunt caracterizate printr-o rezistență la compresiune de 98-127,4 MPa și o rezistență la îndoire la impact de 0,16-0,19 MPa; absorbția de apă nu trebuie să depășească 16%. Placile glazurate trebuie să fie rezistente la gaz și la apă.
Placile de podea, conform GOST 6787-80, sunt disponibile în următoarele dimensiuni, mm 50x50x(10-15); 100x100x10; 150x150x10; 150x150x13; 150x74x13; 100x115x10 (hexagonal); 150X50X80X13 (octogonal), etc. Rezistența la compresiune a plăcii este de 180-250 MPa, absorbția de apă - nu mai mult de 5%, duritatea Mohs - 7-8.
În conformitate cu GOST 6787-80, plăcile cu dimensiuni de 48x48x(4-6) și 48x22x(4-6) mm pot fi lipite pe hârtie și produse sub formă de covoare.
2.4.3. Caracteristicile materiilor prime
Materiile prime pentru producerea produselor ceramice de finisare sunt argilele și aditivii.Argile- roci sedimentare, coezive, neconsolidate formate în principal din minerale argiloase. În ceea ce privește compoziția fracționată, acestea sunt pulberi fine care conțin mai mult de jumătate din particule cu o dimensiune mai mică de 0,01 mm, incluzând cel puțin 25% dintre particule cu o dimensiune mai mică de 0,001 mm.
Pentru producția de ceramică grosieră pentru construcții, inclusiv ceramica de fațare, o caracteristică importantă este temperatura de topire a argilelor, conform căreia acestea sunt împărțite în fuzibile (până la 1350°C), refractare (până la 1580°C) și refractare (de mai sus). 1580°C).
Cel mai adesea, în producția de ceramică pentru finisarea clădirilor, se folosesc argile fuzibile, care au o compoziție mineralogică destul de variată și nu conțin mai mult de 18% alumină și până la 80% silice.
Oxizii care alcătuiesc argilele au efecte diferite asupra procesului de producție și asupra proprietăților finale ale produsului.
Oxidul de siliciu SiO2 poate fi prezent atât în stare liberă, cât și în stare legată. Cu un conținut semnificativ de silice liberă sub formă de cuarț, se formează un ciob cu porozitate crescută și rezistență mecanică scăzută.
Oxidul de aluminiu Al 2 O 3 cu o cantitate crescută în argilă duce la creșterea temperaturii de ardere și a intervalului dintre temperaturile de debut al sinterizării și topirii. Produsele cu conținut scăzut de alumină au rezistență scăzută.
Oxizii de fier Fe 2 O 3 + FeO sunt fluxuri reduc intervalul de temperatură al sinterizării argilei. In functie de continutul lor in argila, dupa ardere produsele variaza de la culoarea crem deschis la rosu visiniu.
Oxidul de calciu CaO scade punctul de topire al argilei, reduce intervalul de temperatură de sinterizare și albește cioburile.
Oxidul de magneziu MgO acționează similar cu oxidul de calciu, dar efectul său asupra intervalului de sinterizare a argilei este mai mic.
Oxizii de metale alcaline reduc semnificativ temperatura de sinterizare, promovează albirea, măresc contracția, compactarea și întărirea ciobului.
Prezența sulfaților în argile determină apariția eflorescenței la suprafața produselor după ardere. Argilele au plasticitate, adică capacitatea de a menține forma luată de un produs de argilă atunci când este umedă. Conform acestui criteriu, argilele sunt împărțite în plastic foarte plastic, plastic mediu, plastic moderat, plastic scăzut și non-plastic.
Materiale suplimentareîn producţia de ceramică ele sunt folosite pentru reglarea proprietăţilor atât ale masei de materie primă, cât şi ale produsului. Acestea includ: agenți tensioactivi și argilă foarte plastică, care îmbunătățesc proprietățile de turnare ale masei; cenușă termocentrală, combustibil și zgură metalurgică, cărbune, îmbunătățirea condițiilor de ardere; șamotă, nisip, argilă deshidratată, rumeguș, facilitând procesul de uscare; cărbunele, rumegușul, care sunt aditivi de ardere și reduc densitatea produsului; sticlă spartă, cenușă de muștar, minereu de fier, care măresc rezistența și rezistența la îngheț a produselor; coloranți, sticlă lichidă, sare de masă, care îmbunătățesc culoarea produselor, previn eflorescența și neutralizează incluziunile de calcar.
Aditivii de înclinare nu trebuie să aibă particule mari (mai mult de 2 mm), în timp ce conținutul de particule de până la 0,25 mm nu trebuie să depășească 20%.
Glazuri- suspensii de sarcină cu punct de topire scăzut, fixate pe produs prin ardere la temperaturi ridicate. În funcție de temperatura de sinterizare, acestea sunt împărțite în refractare (1250-1400°C) și cu punct de topire scăzut (900-1250°C), conform metodei de fabricație - în brut (sau feldspat), aplicate produselor în forma lor brută. , și fritate, supuse fritării, adică fuziunea preliminară a încărcăturii.
Glazurile brute sunt refractare și sunt utilizate în principal pentru producția de porțelan. Cele fritate sunt fuzibile și conțin, pe lângă feldspat și cuarț, cretă, marmură, dolomit, sodă, potasiu, borax, bariu și compuși de plumb și uneori compuși de stronțiu, staniu, litiu, zinc și bismut. Deoarece unele componente ale glazurilor sunt toxice și solubile în apă, amestecul este parțial sau complet pre-topit și se obține un aliaj sticlos (frită), care stă la baza glazurii.
Se macină glazura într-o moară până când reziduul de pe o sită de 10.000 găuri/cm2 nu depășește 0,3% și se prepară o suspensie. Suspensia glazurii preparate trebuie să se întindă într-un strat uniform pe suprafața produsului, să nu se desprindă de pe acesta în timpul răcirii sau încălzirii ulterioare și să nu formeze umflături locale sau o rețea de fisuri.
Înainte de glazurare, unele produse sunt pre-arse pentru a fixa forma ciobului.
Principalele metode de glazurare sunt scufundarea produselor într-o suspensie de glazură, turnarea unei suspensii pe produse folosind mașini speciale, pulverizarea suspensiei cu o sticlă de pulverizare, aplicarea cu o perie, prăfuirea produselor cu pulbere glazurată uscată.
După glazurare, piesele se ard din nou la temperatura de topire a glazurii. Filmul de glazură rezultat interacționează cu ciobul produsului, creând un strat intermediar de tranziție lină de la ciobul sinterizat la capacul de glazură sticloasă.
Glazurile sunt incolore, colorate, transparente și opace (terte).
Engob- O acoperire de argilă albă sau colorată pe ceramică care maschează textura sau culoarea aspră a ceramicii. Produsele pot fi înglobate folosind o metodă plastică, aplicând un strat texturat concomitent cu turnarea produselor pe prese cu bandă, precum și pulverizarea, scufundarea, udarea și acoperirea. În producția de ceramică de fațadă cu două straturi, stratul texturat este aplicat plastic.
Decorarea produselor- o operatie tehnica constand in aplicarea decorului in vederea imbunatatirii calitatilor estetice ale produsului.
Există următoarele tipuri de decorare a produselor: relief, monocromatic, marmură, precum și ștanțare, imprimare (seriografie), decalcomania, aplicarea decorului în câmp electrostatic.
Decorul în relief se formează atunci când se aplică un model în relief în timpul presării produselor.
Produsele simple colorate se obțin prin glazurare obișnuită, iar plăcile asemănătoare marmurei se obțin prin stropirea diferitelor glazuri, care, amestecate pe ciob, dau un model asemănător marmurei.
Finisarea ștanțarii se realizează cu o rolă cu model în relief pe ea, care se rulează peste o țiglă cu glazură proaspăt aplicată. În timpul acestei operațiuni, o parte din glazură este îndepărtată cu o rolă și se formează un model contrastant. Metoda ștampilei permite aplicarea vopselei pe plăcile glazurate coapte, care sunt apoi arse din nou.
Imprimarea (seriografia) presupune producerea de modele monocolore sau multicolore. Include următoarele operații tehnologice de bază: obținerea unei fotografii a unui desen (transparență), realizarea de plase (șabloane), pregătirea unui liant și a masticurilor, aplicarea unui desen pe plăci folosind șabloane, glazurare și ardere. Transparentele corespunzătoare fiecărui element de culoare sunt obținute dintr-un desen dat. Apoi, folosind o metodă fotomecanică, plasele șablon acoperite cu o emulsie fotosensibilă sunt realizate pe plasă de nailon sau mătase. Diapozitivul este fotocopiat folosind o metodă de contact folosind o mașină specială pe o plasă de șablon, care este prelucrată pentru a fixa imaginea cu compuși speciali. În acest fel, o grilă este pregătită pentru un model monocolor și mai multe pentru modele multicolore, pentru fiecare culoare separat. Apoi, prin apăsarea vopselei prin fiecare plasă de șablon, designul este aplicat pe țiglă, care este apoi ars.
Câmpul electrostatic permite aplicarea vopselei într-o singură culoare pe plăci. Aceasta creează o tensiune electrostatică de 1-10 kV.
Decalcomania (transferarea unui design din hârtie pe un produs ceramic) vă permite să obțineți plăci colorate cu desene de orice complexitate. Desenele sunt aplicate pe bandă de hârtie sub formă de rolă folosind adeziv special. Apoi sunt presate pe o plită cu o temperatură de 125-145°C. La această temperatură, adezivul se înmoaie și designul este transferat pe țiglă.
2.4.4. Bazele tehnologiei
Există mai multe metode de producere a ceramicii furnir. În același timp, după cum sa menționat deja, principalele etape tehnologice sunt pregătirea materiilor prime, turnarea, uscarea materiilor prime și arderea produselor. Pregătirea materialelor și metoda de turnare depind în cea mai mare măsură de proprietățile materiilor prime, de tipul produselor și de volumul producției. În operațiunile ulterioare (uscare și ardere) diferențele sunt nesemnificative.Metoda de preparare a materiilor prime poate fi din plastic, semi-uscat și alunecos.
Metoda plastică este cel mai utilizat pe scară largă, argilele grase sunt prelucrate cu ajutorul acestuia.
În fig. În figura 2.4 este prezentată o diagramă tehnologică de bază a metodei plastice de preparare a masei la introducerea aditivilor ardebili (rumeguș și deșeuri de preparare a cărbunelui) cu operațiuni ulterioare - turnare plastic, uscare și ardere a produselor. Principalele etape tehnologice sunt: măcinarea grosieră a argilei cu separarea simultană a incluziunilor stâncoase pe role de măcinat grosier; amestecarea argilei cu rumeguș, deșeurile de preparare a cărbunelui uscat și aducerea masei la conținutul de umiditate de turnare (18-25%); măcinarea fină a masei pe role de măcinare fină; întărirea masei cu turnarea ulterioară a produselor; uscare si ardere. Necesitatea uscarii deșeurilor de preparare a cărbunelui este determinată de acesta umiditate ridicată, mai ales iarna.
Metoda semi-uscata prepararea materiilor prime este utilizată pentru materii prime argiloase de plasticitate și umiditate scăzute. În fig. 2.5 prezintă o diagramă tehnologică de bază a prelucrării semi-uscate a masei, care presupune presarea semi-uscă și arderea produselor. Principalele operațiuni tehnologice sunt măcinarea grosieră a materiilor prime, uscarea într-un tambur de uscare, măcinarea fină în dezintegratoare, o moară rotativă sau pe roți. Măcinarea fină a materiilor prime de argilă poate fi combinată cu uscarea într-o moară cu arbore. După măcinare, masa zdrobită este umezită la 12% și trimisă la presare semi-uscă, urmată de ardere.
Folosind o masă de turnare mai puțin umedă cu metoda semi-uscă, în comparație cu metoda plastică, se obține un efect economic semnificativ: consumul de metal este de aproape 3 ori, iar intensitatea muncii este cu 26-30% mai mică. Uscarea materiilor prime este exclusă. Durata de producție a produselor este, de asemenea, redusă.
Metoda alunecării Cel mai indicat este să folosiți prepararea materiilor prime pentru argile care au umiditate ridicată sau care se înmoaie bine în apă și care conțin incluziuni stâncoase care trebuie îndepărtate.
În fig. 2.6 prezintă o schemă tehnologică de bază pentru prepararea argilei brute prin metoda alunecării. Principalele etape tehnologice sunt: măcinarea grosieră a argilei cu îndepărtarea concomitentă a incluziunilor stâncoase; dizolvarea argilei în mixere de argilă sau măcinarea într-o moară cu bile pentru a obține alunecare cu un conținut de umiditate de 68-95% și o densitate de 1,12-1,18 g/cm3; îndepărtarea particulelor mari folosind site și obținerea unei suspensii caracterizată printr-un reziduu pe o sită de 10.000 găuri/cm2 de cel mult 2%. Slipul rezultat este deshidratat într-un uscător cu pulverizare turn și trimis la un mixer, unde este umezit până la un conținut de umiditate care asigură presarea din plastic sau semi-uscat. La turnarea produselor folosind turnare slip, suspensia de argilă poate să nu fie deshidratată.
În tabel 2.10 prezintă calcule comparative ale costurilor (conform fabricii Keramik, Kiev) pentru plăci folosind metode semi-uscate și de alunecare pentru prepararea materiilor prime. Datorită grosimilor diferite ale plăcilor produse prin metode semi-uscate și de alunecare, costurile trebuie comparate pentru 1 m 3 de produse. Din datele de mai sus rezultă că metoda alunecării se caracterizează prin costuri ridicate ale forței de muncă, energiei și combustibilului.
Zdrobirea grosieră a argilei se efectuează pe role de dizolvare sau role de dezintegrare. Dacă nu există incluziuni stâncoase sau este necesară măcinarea grosieră mai amănunțită, atunci pot fi utilizate pentru aceasta rindele, dezintegratoare, concasoare rotative și canale.
Rolele de distrugere au o rolă netedă și cealaltă cu o spirală elicoidală. Principiul funcționării lor este că atunci când rulourile funcționează, incluziunile stâncoase cad în șanțurile spiralei elicoidale și sunt îndepărtate din role.
Rolele de dezintegrare pentru separarea pietrei au o rolă mare netedă cu un diametru de 900 mm, care se rotește cu o frecvență de până la 1 s -1 și o rolă mai mică (diametru 600 mm), care se rotește la o frecvență de 10 s -1. Pe suprafața rolei mai mici există 6-8 bare de oțel. Cu ajutorul lor, incluziunile stâncoase sunt fie aruncate din masă, fie zdrobite.
Argila poate fi uscată în uscătoare cu tambur, uscătoare prin pulverizare (Figura 2.7) sau mori cu arbore.
Principiul de funcționare al unui uscător cu pulverizare turn este că pasta de argilă curge printr-o conductă pe un atomizor cu disc, care este un disc care se rotește rapid. Suspensia de argilă fină atomizată este suflată de gazele de ardere fierbinți care vin din fundul uscătorului. În timpul trecerii din partea de sus a uscătorului în partea de jos, argila este complet uscată și precipitată. Argila uscată precipitată este transportată pentru depozitare. Gazele de ardere sunt supuse unui sistem de purificare pentru a elimina particulele minuscule de argilă și sunt eliberate în atmosferă.
Măcinarea fină a materiilor prime se realizează de obicei pe role de măcinare fină netede. Cea mai bună performanță de șlefuire este obținută prin șlefuirea secvențială prin 2-3 perechi de role.
Este recomandabil să umeziți masa de argilă de două ori: o dată la începutul procesării, a doua oară înainte de turnare.
Pentru amestecarea, omogenizarea și umezirea maselor se folosesc mixere cu un singur arbore și cu două arbori, în care materialul este mutat cu ajutorul lamelor amplasate pe arbore. Productivitatea malaxoarelor este de 18-35 m 3 /h.
Pentru a îmbunătăți proprietățile fizice și mecanice atât ale materiilor prime în sine, cât și ale produselor ceramice cu 18-25%, argila trebuie îmbătrânită.
Turnarea maselor ceramice se realizează prin metoda plastică, presare semi-uscă sau turnare.
Turnarea maselor din plastic se realizează cu condiția ca coeziunea masei de argilă să fie mai mare decât aderența acesteia la suprafața echipamentului de turnare. Acest lucru este asigurat prin folosirea argilelor foarte plastice sau utilizarea aditivilor plastifianți.
Pentru turnarea plasticului se folosesc prese cu bandă - fără vid și vid cu o capacitate de 5...7 mii buc./h, asigurând o presiune specifică de presare de până la 1,6 MPa. Când masa este evacuată într-o presă cu bandă, aerul este îndepărtat din aceasta, drept urmare densitatea materiei prime crește cu 6-8%, iar conținutul de umiditate de turnare scade cu 2-3%. Acest lucru vă permite să reduceți timpul de uscare a produselor, să creșteți rezistența cărămizii coapte de aproape 2 ori și să reduceți absorbția de apă a acesteia cu 10-15%.
Pe presa cu bandă SMK-168 (Fig. 2.8), folosind un mecanism cu șurub, masa este alimentată, compactată și presată prin cap și muștiuc, ceea ce dă formă și dimensiune grinzii de lut, care este apoi tăiată în cărămidă brută.
În timpul presării semi-uscate, se adaugă argile slabe și cantități semnificative de cenușă și zgură. În timpul presării semi-uscate a materiilor prime au loc procese fizice și chimice complexe.
În stadiul inițial al presării, particulele se mișcă, contactele slabe ale filmului dintre ele sunt distruse, masa este compactată, aerul este îndepărtat parțial și numărul acestor contacte crește.
O creștere suplimentară a presiunii de presare crește densitatea masei și se dezvoltă deformații plastice, elastice și ireversibile ale particulelor. Apa de turnare învelește particulele cu o peliculă subțire și servește ca element de formare a structurii. Ca urmare a compactării masei, aerul este ciupit. Aerul prins, împreună cu particulele alungite deformate și excesul de umiditate, contracarează elastic presiunea în creștere. În etapa finală a presării, se formează cea mai densă cărămidă brută cu contacte pe bază de film, non-impermeabile. După îndepărtarea presiunii, volumul materialului presat crește parțial sub influența deformării elastice reversibile.
Aerul prins și excesul de umiditate în masa turnată sunt unul dintre motivele pentru delaminarea produselor și, prin urmare, este necesar să se utilizeze prese cu putere crescută. În plus, pentru a evita captarea aerului și excesul de umiditate, timpul de presare este mărit, se aplică presiune pe două fețe cu acțiune în mai multe etape, se selectează corect granulometria masei, se introduc aditivi de înclinare și metoda de aspirare a se folosește pulbere.
Durata de presare a produselor este în medie de 0,5-3,5 s.
Parametrii sarcinii de impact în timpul presării depind de tipul de argilă. Pentru argilele plastice, presiunea este de 7,35-9,8 MPa, pentru argile grele - 11,76-14,76, pentru lut, loess și lut asemănător loess - 12,74-14,7 MPa.
Productivitatea preselor semi-uscate este de la 2 la 5 mii de bucăți/oră.
Calitatea produselor presate este determinată nu numai de parametrii de presare, ci și de proprietățile pulberilor.
Pulberile de presat trebuie sa aiba o anumita granulometrie care sa asigure un continut minim de aer in amestec si fluiditatea necesara. Cu un conținut crescut de fracții mari (până la 1,5 mm), se obține o pulbere care curge liber, care se compactează uniform în timpul presării, dar necesită o presiune crescută la turnarea produsului. Conținutul de franciu mai mic de 0,06 mm într-o cantitate de 10% în raport cu particulele care măsoară 0,5-0,75 mm crește mobilitatea masei. Cu un conținut semnificativ de fracții fine, aerul este îndepărtat lent în timpul presării, vâscozitatea masei crește și are loc compactarea neuniformă.
Metoda de turnare(turnare cu alunecare) se bazează pe proprietatea argilelor de a forma structuri de coagulare cu proprietăți tixotrope sub formă de suspensii capabile să livreze un mediu de dispersie la capilarele matriței cu formarea unui strat solid pe suprafața acesteia. Viteza de creștere a grosimii peretelui produsului depinde de viteza de absorbție a fazei lichide a alunecării de către matriță, de compoziția granulometrică a fazei solide, de raportul dintre fazele solide și lichide, precum și de rata de difuzia apei prin stratul de produs rezultat.
Metoda de turnare este utilizată pentru a produce plăci ceramice mici și produse rezistente la coroziune de forme complexe.
Produsele formate prin plastic sau prin metode de turnare sunt uscate și apoi arse. Produsele presate semi-uscate nu sunt de obicei uscate, ci trimise direct la ardere.
Uscarea materiei prime si arderea produselor ceramice. Excesul de umiditate în material în timpul arderii poate duce la scăderea caracteristicilor fizice și mecanice ale ciobului, crăpare, adică la defecte și, prin urmare, arderea produselor este de obicei precedată de uscarea acestora.
Modurile de uscare eficiente ar trebui să asigure durata minimă de funcționare, precum și consumul minim de lichid de răcire.
Aerul curat, gazele de ardere sau un amestec de aer încălzit și gazele de ardere sunt utilizate ca lichid de răcire cu o anumită umiditate, care reglează rata de evaporare a umidității din material.
În timpul procesului de uscare se pot distinge trei perioade principale (Fig. 2.9): încălzire, viteze de uscare constante și descrescătoare.
În timpul încălzirii, creșterea maximă a temperaturii este determinată de conținutul de umiditate al lichidului de răcire. Un astfel de lichid de răcire este caracterizat de o temperatură cu bulb uscat, adică temperatura la care este încălzit, și o temperatură cu bulb umed, adică temperatura la care lichidul de răcire devine saturat cu umiditate. Prin urmare, temperatura maximă a materialului în stadiul inițial de încălzire este determinată de temperatura termometrului umed plasat în lichidul de răcire, adică de punctul de rouă.
Diferența dintre temperaturile bulbului uscat și umed determină intensitatea uscării. Cu cât această diferență este mai mare, cu atât uscarea devine mai rapidă și modul poate fi setat mai strict. Cu cât diferența de temperatură este mai mică, cu atât procesul de uscare este mai lent și modul ar trebui să fie mai moale. Viteza de uscare nu depinde de cantitatea de apă din produs, ci depinde de diferența dintre presiunile parțiale ale vaporilor de apă pe suprafața materialului și în mediu. În acest sens, viteza crește brusc de la zero la o întrerupere bruscă a curbei de uscare, ceea ce înseamnă sfârșitul primei sale perioade (curba 2, Fig. 2.9).
Viteza de uscare constantă este numeric egală cu viteza de evaporare a umidității de la suprafața la care vine din părțile adânci ale produselor turnate. Astfel, viteza de uscare în a doua perioadă este determinată de viteza de difuzie a apei în material. Temperatura de suprafață a materialului practic nu crește (curba 3, Fig. 2.9).
Ca urmare a uscării materialului și, în consecință, a reducerii conținutului de umiditate al acestuia (curba 1, Fig. 2.9), viteza de difuzie a apei din straturile adânci la suprafața materialului scade. Viteza de uscare scade. Acest moment pe curbele de uscare este fixat printr-o fractură în punctul K. În același moment se încheie a doua perioadă de uscare și începe a treia. Umiditatea materialului în punctul K este numită critică pentru parametrii dați ai lichidului de răcire.
Perioada de scădere a vitezei de uscare poate fi împărțită în trei faze:
- 1. Umiditatea care se evaporă ajunge la suprafața produsului numai din porii mici. Suprafața de evaporare a umidității scade. Temperatura materialului devine mai mare decât temperatura bulbului umed, dar mai mică decât temperatura bulbului uscat.
- 2 Umiditatea de echilibru se stabilește pe suprafața produsului, corespunzător parametrilor lichidului de răcire. Suprafața de evaporare a umidității continuă să scadă și să se deplaseze mai adânc în material. Temperatura materialului crește.
- 3. Temperatura materialului uscat devine egală cu temperatura bulbului uscat. Viteza de uscare scade la zero. În material se stabilește un conținut de umiditate de echilibru între conținutul de umiditate al materialului și parametrii lichidului de răcire.
Durata de uscare este determinată de conținutul inițial și final de umiditate al materialului, forma, dimensiunea acestuia, parametrii lichidului de răcire etc.
Se crede că vitezele de uscare de până la 4 kg/(m 2 h) sunt sigure. Timpul de uscare poate fi redus prin introducerea de aditivi slabi în masă, creșterea temperaturii și vitezei lichidului de răcire și uscarea semifabricatului cu volume mari de lichid de răcire.
Uscarea se realizează în unități de uscare periodică și continuă. Durata sa este determinată de designul lor, parametrii lichidului de răcire și proprietățile produsului uscat.
În uscătoarele periodice, parametrii lichidului de răcire se modifică în timp în uscătoarele continue, acești parametri nu se modifică în timp, ci se modifică pe lungimea acestuia. Pe baza naturii mișcării lichidului de răcire, uscătoarele sunt împărțite în recirculare și nerecirculante, iar în funcție de designul lor, materialul poate fi staționar sau în mișcare.
În funcție de caracteristicile lor de proiectare, uscătoarele pot fi cu cameră, tunel, cu un singur și două niveluri, transportoare, radiații și fantă. Eficiența unora dintre ele, %:
- Uscător cu cameră care utilizează căldura reziduală sau gazele de ardere din cuptoare - 15-30
- Uscător de cameră cu încălzire cu abur și recirculare - 37-51
- Uscător tunel - 23-43
Ardere. Scopul arderii este de a conferi produsului rezistență la apă și proprietățile fizice și mecanice necesare.
În timpul arderii au loc procese fizico-chimice complexe, a căror esență este trecerea structurilor de coagulare reversibile cu contacte non-impermeabile în peliculă sau structuri ireversibile de pseudo-condensare cu contacte punctiforme non-impermeabile în structuri ireversibile condensare-cristalizare cu contacte de sinterizare impermeabile în fază dură.
Procesul de ardere poate fi împărțit în patru perioade: 1) uscare (până la 200°C); 2) încălzire sau fumat (700-800°C); 3) ardere sau fierbere efectivă (900-1050°C); 4) răcire (răcire la 40°C).
În prima perioadă are loc uscarea completă a produselor și formarea de structuri neimpermeabile pseudo-condensare în care substanța se află în starea 5 ().
În a doua perioadă, impuritățile organice și aditivii se ard, apa legată chimic este îndepărtată din argilă (la 500-600 °C), care este însoțită de amorfizarea substanței, iar calcarul începe să se descompună (la 700-800 °C). ). Porozitatea produselor crește până la sfârșitul celei de-a doua perioade, substanța trece în starea 6 ().
A treia perioadă este asociată cu începutul cristalizării substanței amorfizate în timpul celei de-a doua perioade, care este însoțită de o creștere a densității acesteia. În același timp, se dezvoltă procesele de cristalizare a formațiunilor anhidre. Ele pot fi însoțite de formarea unei topituri bogate în oxizi de calciu, fier și metale alcaline. O creștere a densității substanței duce la o contracție intensă, o scădere a vâscozității masei și a porozității produsului. Substanța trece de la starea 6 la starea submicrocristalină 7 și parțial la starea cristalină 8 ().
Contracția la foc este de 4-8% - în funcție de tipul de materie primă, umiditatea acesteia, gradul de compactare și temperatura de ardere.
În ultima perioadă de ardere, temperatura este coborâtă treptat pentru a evita apariția tensiunilor interne și fisurarea produselor.
Arderea se efectuează în cuptoare continue - inel, tunel, fantă. Durata arderii, în funcție de tipul de produs și de designul cuptorului, variază de la 1,5 la 60 de ore.
Automatizarea procesului de uscare și ardere presupune menținerea parametrilor necesari ai lichidului de răcire în unitățile de încălzire, menținând în același timp ritmul de furnizare a produselor către acestea. Sistemul automat de control al uscării și arderii include subsisteme funcționale precum informații și control. Subsistemele informaționale, folosind senzori, colectează informațiile necesare: temperatura, umiditatea mediului ambiant, tipul mediului (oxidant sau reducător), rata de modificare a parametrilor, consumul de combustibil, gradul de ardere etc. Semnalele primite sunt folosite ca date de intrare. pentru un complex de calcul şi operatii logice. Ca urmare a acestor operațiuni, subsistemele de control determină valorile curente și prognozate ale cantităților măsurate, calculează indicatorii tehnici și economici și detectează încălcări în timpul uscării sau arderii.
Subsistemele de control, concepute pentru a dezvolta soluții optime, pregătesc o acțiune de control în perioada de uscare sau ardere, apoi o implementează, schimbând automat pozițiile elementelor de control.
Pentru a reduce timpul petrecut cu uscare, precum și costurile cu forța de muncă pentru transferul materiei prime, uscarea și arderea produselor din argile care sunt ușor și moderat sensibile la uscare sunt adesea combinate într-o singură unitate. În acest caz, se realizează economii la costurile forței de muncă cu 35%, economii de combustibil cu 20-25%, iar costul produselor este redus cu 25-30%. Procesul combinat de uscare și ardere durează până la 63 de ore, din care uscare - 28 de ore, ardere - 21 de ore (inclusiv încălzire - 8 ore și 45 de minute), răcire - 14 ore.
Economisirea resurselor de combustibil și energie la uscarea și arderea produselor ceramice este posibilă datorită:
- utilizarea deșeurilor care conțin energie înregistrate în stări metastabile 6, 7, 9, 10 () și amestecuri de materii prime mai puțin umede;
- utilizarea metodelor de mare viteză;
- combinarea uscării și arderii;
- înlocuirea arderii convenționale (cu uscare și ardere combinată a produselor) cu tratament hidrotermal într-un mediu de abur supraîncălzit și presiune înaltă (cu această metodă de ardere, temperatura scade cu aproape 200 ° C);
- dezvoltarea și implementarea de noi modele de unități de uscare și cuptor cu eficiență ridicată;
- utilizarea aditivilor (fluxurilor) în amestecurile ceramice care reduc temperatura de ardere;
- efectuarea de măsuri pentru asigurarea schimbului intensiv de căldură în canalele cuptoarelor și unităților de uscare.
Crearea de tehnologii fără deșeuri oferă o soluție eficientă la probleme precum protecția mediului. În același timp, sunt prevăzute dispozitive pentru îndepărtarea prafului și purificarea gazelor de eșapament, a apei, refacerea terenurilor în locurile unde sunt produse materii prime, plantarea de spații verzi în jurul întreprinderii etc. Acest lucru creează condiții pentru o protecție eficientă a muncii. Astfel, problemele creării de tehnologii fără deșeuri, protecția muncii și a mediului sunt rezolvate cuprinzător.
Implementarea tehnologiilor fără deșeuri extinde domeniile de aplicare a materialelor ceramice. Astfel, deșeurile (rupte, defecte) generate în timpul producției de produse ceramice pot fi utilizate nu numai în producția principală ca aditivi de deșeuri, ci și în tehnologia lianților ca aditivi hidraulici activi.
Condiții indispensabile care sporesc eficiența tehnică și economică a producției de produse ceramice în construcțiile industriale sunt îmbunătățirea calității produselor și reducerea intensității forței de muncă în producția și utilizarea acestora. Acest lucru se realizează prin reducerea și oprirea producției de produse din piese mici și creșterea producției de pietre și plăci ceramice ușoare de dimensiuni mari frontale (cu goluri crescute), precum și producția de blocuri mari și panouri de perete dintre ei. Astfel, la utilizarea blocurilor mari, costurile cu forța de muncă sunt reduse cu 15-20%, timpul de construcție este redus cu 10-15%, iar productivitatea muncii crește de 2-3 ori. Utilizarea panourilor ceramice în locul cărămizilor bucăți reduce consumul de cărămizi și ciment, reduce greutatea și costul peretelui.
2.4.5. Placi ceramice
Placile ceramice sunt împărțite în trei grupe în funcție de destinația lor: 1) fațadă (smalț și nesmalț), utilizate pentru placarea exterioară; 2) faianta vitrata folosita la placari interioare; 3) gresie.
Principalele materii prime pentru producerea plăcilor de fațadă sunt argile cu ardere ușoară și materiale adiționale - argilă de foc, argile deshidratate sau nisip de cuarț. Compozițiile aproximative ale compușilor de turnare sunt date în tabel. 2.11.
Pentru fabricarea plăcilor de faianță se folosesc argile și caolini refractare cu ardere ușoară, aditivi de subțiere (nisip de cuarț, produse sparte, caolin ars, șamotă spartă) și fluxuri (feldspat, nefelină, sienită, perlit).
De obicei, se ard de două ori: prima - pe termen lung (bisque), a doua - turnată, timp în care glazura se fixează pe ciobul ars anterior. O serie de fabrici au stăpânit deja arderea unică a plăcilor, ceea ce are o serie de avantaje în comparație cu arderea dublă. În timpul unei singure arderi, compozițiile maselor ceramice sunt ajustate pentru a crește conținutul de caolin ars, ceea ce crește rezistența și rezistența la apă a plăcilor după uscare. Compozițiile aproximative ale maselor pentru o singură ardere sunt date în tabel. 2.12.
Pentru fabricarea plăcilor de pardoseală, se folosesc argile de înaltă calitate, foarte plastice, cu aglomerare redusă. Compozițiile maselor sunt date în tabel. 2.13.
Pentru producția de ceramică nesmălțuită de fațadă, materiile prime sunt de obicei preparate folosind metoda semi-uscată sau alunecare. Pentru placile turnate prin metoda semi-uscata se folosesc prese basculante, rotative, hidraulice si de frictiune, la care presiunea este de 7-20 MPa.
Pentru plăcile turnate plastic, se folosesc prese cu bandă cu șurub, vacuum și prese verticale (țevi). După turnare, plăcile sunt trimise la uscătoare de tunel sau radiații, unde sunt uscate până la un conținut de umiditate reziduală de 3-4% cu un timp de uscare de aproximativ 24 de ore.
Arderea se realizează în cuptoare tunel sau cu role la o temperatură în funcție de tipul de materie primă: pentru produse din argile refractare - 1200-1300°C, argile refractare - 1080-1160°C, argile cu punct de topire scăzut - 950-1000 °C. Durata de ardere - 40-120 ore.
Placile de fațadă vitrate pot fi produse pe liniile de producție dezvoltate de PKB Stroykeramika (Fig. 2.10). Masa preparată prin metoda alunecării, după uscare într-un uscător cu pulverizare turn, intră într-un buncăr cu un conținut de umiditate de 6-8%. Din buncăr, pulberea de presat este încărcată în presă printr-o sită de burat. Plăcile presate sunt transportate printr-un transportor cu role la uscătoare, unde sunt uscate până la un conținut de umiditate de 2,5%. După uscare, acestea sunt glazurate folosind pulverizatoare cu discuri și păpuși și introduse înapoi în uscător de-a lungul unui transportor cu role pentru uscare. Glazura în exces este turnată într-un recipient special și returnată din nou pentru glazură. După uscare secundară la o temperatură de 30-40 °C până la un conținut de umiditate reziduală de 0,5%, plăcile sunt stivuite pe paleți speciali și introduse într-un cuptor tunel cu role pentru ardere. După ardere, acestea sunt calibrate și transportate la depozit.
Pentru plăci se folosesc glazuri de diferite compoziții. De exemplu, la Fabrica de țiglă din Harkov folosesc glazuri pe bază de frite din următoarele compoziții, %:
1. Nisip de cuarț - 10: borax - 30; acid boric - 3,2; oxid de zinc - 7; cretă - 4,9; dolomit - 2,5; materii prime cuarț-feldspatice - 20,1; carbonat de stronțiu - 3; zircon - 13; carbonat de bariu - 6.3.
2. Nisip de cuarț-17; borax - 32; azotat de sodiu - 3; criolit-10; sifon - 7; materii prime cuarț-feldspatice - 31.
Producerea plăcilor de fațadă vitrata este posibilă și prin metoda turnării. Placile produse prin această metodă au o grosime (în funcție de dimensiunea standard) de la 1 la 3,5 mm (GOST 18623-82).
Procesul tehnologic de fabricare a produselor din ceramica turnata dureaza 2-2,5 ore in loc de 48-50 ore la producerea placilor prin metoda semi-uscata.
Pentru a produce plăci ceramice prin metoda turnării, aveți nevoie de lame (suporturi), un strat de separare, un strat de plăci și o glazură.
Fulgii sunt suporturi ceramice din masă de argilă refractară, concepute pentru a instala plăci pe ele și pentru a absorbi umezeala din ele. Acestea sunt supuse unui număr de cerințe: dimensiuni exacte, suprafață netedă plană, capacitate mare de filtrare, coeficient scăzut de dilatare termică, rezistență mecanică suficientă, abraziune scăzută, modificare minimă a ratei de absorbție a umidității de la alunecare în timpul utilizării repetate.
Pe platforme se aplică un strat separator de până la 0,25 mm grosime, realizat de obicei dintr-un amestec de calcar (90%) și bentonită (10%) pentru a ține plăcile pe acestea. Materiile prime pentru stratul de separare sunt măcinate umed până la un reziduu de 0,5-2% pe o sită de 10.000 găuri/cm2 (0,063 mm). Umiditatea amestecului este de 68-95%, densitatea medie a alunecării rezultate este de 1100-1300 kg/m3. Excesul de umiditate este absorbit de lamă.
Stratul principal de plăci este gresie. Se prepară din mase slabe și se aplică în două etape după ce umiditatea a dispărut din stratul anterior. Grosimea straturilor este de 1,5-2 mm.
Compoziția aproximativă a stratului de plăci, %:
- Lut Chasov-Yarskaya - 4-8
- Șamotă - 30-42
- Nefelina sienita - 20-35
- Sticlă spartă - 18-34
- Pirofosfat de sodiu (peste 100%) - 0,02-0,1
Glazura se prepară din frită (Tabelul 2.14) urmată de adăugarea de 9% caolin în timpul măcinarii. Se aplică fie prin udare, fie prin pulverizare. Excesul de umiditate este absorbit de lamă. Grosimea glazurii 0,25 mm.
Timpul de formare a stratului de separare este de 25-30 s, stratul de țiglă este de 180-270 s, stratul de glazură este de 180-240 s.
Ca urmare a aplicării secvențiale a straturilor, se formează o matrice, care, înainte de uscare, este tăiată în plăci de dimensiunile necesare folosind cuțite.
Plăcile se usucă în uscătoare echipate cu un transportor cu plasă și arzătoare cu gaz cu injecție multijet. Timp de uscare 14-35 minute, umiditate reziduală 0,2-2%.
Plăcile sunt arse în cuptoare cu fantă multicanal la o temperatură de 930-1080°C timp de 2 ore Temperatura lamelor și plăcilor după părăsirea cuptorului este de 35-40°C.
Placile ceramice glazurate sunt produse pe transportorul SM-725A sau KPL-4 (Fig. 2.11).
Costul plăcilor produse prin turnare este cu 20-40% mai mic decât al producției de plăci convenționale, costurile cu forța de muncă sunt de 2 ori mai mici, consumul de combustibil este de 3,8 kg/m2 în loc de 11,4 kg/m2, consumul de materie primă este de 4 kg/m2 . în loc de 8-10 kg/m2.
Placile mici sunt de obicei asamblate în covoare folosind mașini speciale. Plăcile sunt așezate într-un model dat, cu partea din spate în jos. Hârtia kraft este lipită pe modelul rezultat de plăci folosind adeziv pentru tâmplărie (de oase) Galerta sau adeziv din făină. Principalele cerințe pentru lipici sunt rezistență scăzută la apă, aderență bună la gresie și hârtie, durata de viață la oală de cel puțin 4 ore, cost redus. Covoarele rezultate cu dimensiunile 400x560 sau 615x407 mm sunt trimise la uscare la temperatura de 50-60 °C timp de 8-12 ore.
Placile de parament din faianta sunt realizate din pulberi de presare obtinute prin metode umede (alunecare) sau uscate.
Metoda de alunecare pentru prepararea materiilor prime este cea mai utilizată.
Cu metoda uscată de preparare a materiilor prime, se realizează atât măcinarea separată, cât și în comun a componentelor. În fig. Figura 2.12 prezintă o diagramă tehnologică de bază a preparării uscate a materiilor prime cu măcinare separată.
Proprietățile pulberilor de presare obținute prin metoda uscată sau cu alunecare sunt diferite. Calitatea pulberii obținute prin metoda slip folosind un uscător cu pulverizare este mai mare decât cea a pulberii obținute prin metoda uscată. În primul caz, cea mai mare parte a pulberii, în care nu există funcție de praf, conține boabe cu dimensiunea de 0,2-0,5 mm. Compoziția granulometrică rezultată asigură o fluiditate ridicată într-o gamă largă de umiditate. Pentru a evita lipirea pulberii de matriță, aceasta trebuie ținută în buncăr timp de 8-18 ore înainte de presare.
Plăcile sunt presate la un conținut de umiditate în pulbere de 6,5-9,5% și apoi trimise fie la uscătoarele cu raft transportor, fie la uscătoare de tunel. Timpul de uscare este de 28-40 de ore După uscare, plăcile sunt glazurate sau decorate.
O singură ardere se realizează de obicei în cuptoare tunel la o temperatură de 1140-1160°C și o durată de până la 29 de ore.
Placile de podea sunt realizate pe baza de compoziții cu un singur sau mai multe componente. În funcție de aceasta, materia primă se prepară prin metoda uscată, dacă se folosește numai argilă, sau prin metoda alunecării, dacă se folosesc compoziții multicomponente.
Presarea plăcilor de podea are propria sa particularitate, și anume că gradul de compactare ar trebui să fie de 1,9-2,2. Presiunea de presare pentru a elimina aerul si a preveni presarea acestuia, precum si pentru a preveni delaminarea placilor, se aplica doar in trepte. Prima ținere se face la o presiune de 3-6 MPa, iar apoi presarea în continuare la 20-30 MPa. Durata aplicării presiunii depinde de compoziția granulometrică a amestecului: pentru boabe grosiere - 2-3 s, pentru boabe fine - până la 4 s.
Placile presate se usucă și se ard.
2.4.6. Cu care se confruntă cărămizi și pietre
Cărămizile și pietrele de fațadă sunt turnate folosind plastic sau presare semi-uscă. Materiile prime sunt aceleași materiale care sunt folosite pentru a produce cărămizi obișnuite, dar sunt supuse unei pregătiri mai minuțioase.Pentru a elimina eflorescența de pe suprafața produselor, în încărcătură este introdus suplimentar carbonat de bariu, care transformă compușii solubili precum sulfatul de sodiu și calciul în sulfat de bariu insolubil. Un alt aditiv activ care elimină eflorescența este silicea amorfă, care, la temperaturi ridicate, formează silicat de calciu sau magneziu cu eliberarea de sulfat de gaz.
La turnarea cărămizilor și pietrelor din plastic, se folosesc mase evacuate cu un vid de cel puțin 93,5 Pa. Conținutul de umiditate al masei în timpul turnării nu trebuie să fie mai mare de 20%.
Modul de uscare pentru produsele turnate din plastic trebuie să prevină condensarea umezelii pe suprafața acestuia. În acest scop, lichidul de răcire este recirculat. Conținutul de umiditate al cărămizii după uscare nu trebuie să depășească 8%.
Utilizarea presării semi-uscate a amestecurilor cu un conținut de umiditate de 6-9% face posibilă obținerea de produse de cea mai înaltă calitate.
Pentru a îmbunătăți aspect cărămizile și pietrele de față sunt adesea îngobate. Astfel de produse aparțin ceramicii cu două straturi, în care stratul texturat (angobic) este aplicat folosind turnare din plastic.
Fezabilitatea economică a producerii ceramicii cu două straturi constă în producerea de materiale decorative, constând din peste 90% materii prime nerare. Materiile prime scumpe, care formează un strat texturat subțire, reprezintă 8% din masa totală a produsului.
Produselor îngobate li se impun o serie de cerințe speciale: aderența puternică a stratului frontal aplicat pe părțile laterale ale lingurii și fundului; culoare identică și grosime uniformă a stratului de angobă; proximitatea indicatorilor de contracție a focului și a aerului ai stratului frontal și a masei principale a cărămizii; diferența admisibilă de contracție între diferite straturi nu este mai mare de 1,5%.
Stratul de bază conține argile cu topire scăzută care nu conțin incluziuni nocive. Stratul de îngob conține argilă, cuarț și coloranți (oxizi de cobalt, fier, crom).
Turnarea în două straturi se bazează pe alimentarea a două mase într-un cap de tranziție cu un cadru formant în formă de L, care asigură distribuția unui strat texturat cu o grosime de 3...3,5 mm de-a lungul părților lingurii și fundului. În capul de presare, masa este compactată și se obține un fascicul cu două straturi. Pentru o mai bună aderență a straturilor, pe stratul superior se aplică brazde cu căptușeli speciale sub formă de piepteni.
Presiunea de turnare pe părțile lingurii și fundului nu este aceeași și variază de la 1 la 0,55 MPa cu distanța de la locul de inserare a angobei. Dacă presiunea este insuficientă, stratul de textură se poate deplasa. Dacă presiunea este suficientă, atunci stratul texturat difuzează la o adâncime de 0,2-0,3 mm și are loc o aderență puternică la stratul principal.
Stratul engobic poate fi aplicat pe fasciculul de argilă prin pulverizare imediat după turnare.
Produsele Engobe se usucă cu un lichid de răcire cu o umiditate de 85-90% și o temperatură de până la 90 °C timp de 35-40 de ore.
2.4.7. Materiale de placare pentru medii agresive
Materialele de acoperire rezistente chimic includ materiale rezistente la acizi și la alcali, care sunt uneori clasificate într-un grup de materiale rezistente la coroziune. Aceste materiale sunt obținute ca rezultat al proceselor la temperatură înaltă și sunt clasificate în mod convențional drept ceramice.Există două tipuri de materiale rezistente la acizi: metalice și nemetalice.
Aliajele metalice includ aliajele de fier, precum și metalele neferoase (nichel, cupru, titan, aur) și aliajele acestora (nichel-siliciu, siliciu).
Materialele nemetalice rezistente la acid includ de obicei materiale pe bază de săruri de acid silicat, a căror rezistență crescută la acid este cauzată de prezența unei cantități semnificative de oxid acid. Acestea sunt piese turnate din piatră din diabază și bazalt, cuarț topit, carbon sticlos, sticlă, emailuri și chituri rezistente la acizi, beton rezistent la acizi, materiale ceramice, sticlă de zgură, granit, azbest etc.
Materialele rezistente la alcali sunt, de asemenea, împărțite în metalice și nemetalice. Materialele metalice rezistente la alcali includ multe metale și aliaje (oțel, fontă, nichel, alamă), iar materialele nemetalice includ materiale care conțin o cantitate semnificativă de oxizi bazici. Astfel de materiale sunt: calcar, magnezit, ciment Portland, cimenturi zgură-alcaline, etc. Acestea includ și carbon sticlos, emailuri, sticle de silicat cu adaos de bor etc. Materialele polimerice organice au, de asemenea, rezistență ridicată la alcali.
Produse ceramice având o compoziţie aproximativă: 20-40% Al2O3; 01-0,8% CaO; 0,3-1,4% MgO; 50-75% Si02; 0,5-3% Na20+K20; 0,3-1,6% F 2 O 3, stabil în alcalii de concentraţii mici şi medii.
Materialele rezistente la coroziune sunt necesare nu numai să nu intre în interacțiune chimică cu mediul extern, ci și să nu fie distruse ca urmare a influenței fizice, fizico-chimice, biologice și a altor tipuri de influențe externe.
Factorii de impact fizic includ procese de transfer de căldură și masă cu mediu, fază și alte transformări.
Factorii fizico-chimici sunt procesele electrochimice, efectele de temperatură și umiditate în prezența reactivilor chimici etc.
Coroziunea biologică este că un mediu agresiv, care este creat ca urmare a activității vitale a organismelor, duce la distrugerea fizică a materialului.
Materialele nemetalice rezistente la coroziune, pe lângă faptul că sunt rezistente la acizi sau alcaline, trebuie să aibă o densitate mare și suprafețe netede ale produsului.
Dintre materialele ceramice, ceramica subțire, inclusiv porțelanul, semiporțelanul și faianța, caracterizate prin densitate și porozitate scăzută, au cea mai mare rezistență la coroziune și chimic. Absorbția de apă a porțelanului este de 0,2-0,5%, semiporțelan - nu mai mult de 5 și faianță nesmălțuită - până la 12%.
Materiile prime pentru producerea ceramicii fine sunt argile plastice refractare cu ardere albă și caolini, fluxuri și aditivi slabi - feldspat, pegmatită, nisip de cuarț.
Pregătirea materiilor prime se realizează prin metoda slip, iar turnarea se realizează prin metoda slip turning. După uscarea materiei prime, pe suprafața acesteia se aplică o compoziție de glazură. Arderea se realizeaza la temperaturi: 1160-1280°C - pentru faianta, 1270-1280°C - pentru produse din argila refractara, 1230-1250°C - pentru semi-portelan si 1170-1280°C - pentru portelan. În timpul arderii, se formează o fază lichidă și mulită (Al 2 O) în cantități semnificative, oferind produse de înaltă densitate, rezistență și rezistență la coroziune.
Eficiența economică a materialelor de fațare pentru medii agresive constă în protecția materialelor structurale împotriva distrugerii, prelungirea duratei de viață a echipamentelor de tehnologie chimică, precum și posibilitatea utilizării metodelor industriale de construcție și reparare a echipamentelor chimice și termice.
Pe baza compoziției și proprietăților lor, produsele ceramice sunt împărțite în tipuri, tipuri și soiuri.
Se determină tipul ceramicii
compoziția și raportul fazelor individuale
Prelucrarea lor, în special finețea măcinarii,
compoziția glazurilor,
temperatura si durata arderii.
Compoziția maselor de toate tipurile de ceramică include substanțe argiloase plastice (argilă, caolin), materiale reziduale (cuarț, nisip de cuarț), fluxuri (feldspat, pegmatită, perlit, cenușă de os etc.) La arderea produselor turnate ca urmare a transformări și interacțiuni fizico-chimice complexe ale componentelor maselor și glazurilor, se formează structura acestora.
Pe baza naturii structurii lor, ceramica este împărțită în grosieră și fină.
Produsele din ceramică grosieră (olarită, cărămizi, plăci) au o ciob poroasă, cu granulație grosieră, cu structură eterogenă, colorată maro-gălbui de impuritățile naturale.
Produsele ceramice fine se disting printr-o ciobră fină albă sau de culoare deschisă, sinterizată sau fin poroasă, cu structură uniformă.
În funcție de gradul de sinterizare (densitatea) ciobului, produsele ceramice se disting:
Dens, sinterizat cu absorbție de apă mai mică de 5% - porțelan, produse din piatră fină, semiporțelan;
Poros cu absorbție de apă de peste 5% - faianță, majolică, ceramică.
In functie de structura sunt:
Rugul este un ciob poros, cu granulație grosieră, fracturat, de structură eterogenă, colorat de impurități naturale în culori brun-gălbui (porozitate 5-30%) - ceramică ceramică - ceramică, cărămizi, țigle. Multe materiale ceramice de construcție, cum ar fi cărămizile de fațare, sunt clasificate ca ceramice grosiere
Ceramica fină se distinge prin cioburi de structură uniformă, alb sau deschis la culoare, sticloase sinterizate sau fin poroase (porozitate).<5%) - фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, керметы.
Un grup special include așa-numitele ceramice foarte poroase (porozitate 30-90%), care include de obicei materiale ceramice termoizolante.
Proprietățile produselor ceramice depind atât de compoziția maselor utilizate, cât și de caracteristicile tehnologice ale producției lor.
Ceramica este necesară acolo unde este necesară rezistență ridicată la influențele externe: temperatură ridicată, abraziune, medii agresive etc.
Stabilitatea structurii și proprietăților este asigurată de legături chimice puternice.
Datorită proprietăților unice ale ceramicii, acestea au primit o recunoaștere binemeritată în diferite domenii ale tehnologiei.
Proprietăți fizice și mecanice ceramica este determinată de natura legăturii chimice și a structurii cristaline.
În funcție de scopul ceramicii, obținerea proprietăților specificate ale produselor se realizează prin selectarea materiilor prime și aditivilor și prin caracteristicile tehnologiei.
Principalele proprietăți includ densitatea, rezistența mecanică, duritatea, porozitatea, rezistența termică, stabilitatea chimică, albul, transluciditatea, viteza de propagare a undelor sonore.
Ceramica se caracterizează prin duritate mare, rigiditate, rezistență la compresiune relativ mare și lipsă de ductilitate.
Duritate. Chiar și argila poroasă de ceramică zgârie sticla, pentru că... conține particule de cuarț (Mohs 7) Ceramica tehnică conține oxid de aluminiu (Mohs 9) - safir, rubin. Această proprietate este utilizată pe deplin în materiale ceramice abrazive - carbură de siliciu, oxid de aluminiu, bor și nitrură de carbon - materiale dure și superdure.
Rezistență mecanică- una dintre cele mai importante proprietăți de care depinde durabilitatea produsului. Are o rezistență destul de mare. Rezistența depinde în mare măsură de porozitatea ceramicii. oală de lut, ceașcă de porțelan cu pereți subțiri... Rezistența mecanică specifică, adică raportul dintre forța aplicată și o unitate de grosime a fundului, este determinată prin metoda căderii libere a unei bile de oțel de-a lungul fundului produsului. In faianta este mai mare decat in portelan. Dimpotrivă, rezistența la impact a produselor din faianță folosind metoda pendulului este mai mică decât cea a produselor din porțelan.
Rezistă bine stresul de compresiune, mai rău decât stresul de încovoiere și foarte slab la stresul de tracțiune (35-350 MPa, cărămidă obișnuită 5 MPa, sârmă de oțel pentru pian 3100 MPa, piele 40 MPa, păr uman 190 MPa). La proiectarea formei unui produs, forma este calculată astfel încât forțele care apar în timpul funcționării să conducă la tensiuni de compresie sau încovoiere (imagine).
Densitate b depinde de compoziția și porozitatea porțelanului este de 2,25-2,4 g/cm³, iar faianța - 1,92-1,96 g/cm³.
Porozitate determinată prin metoda de absorbție a apei, care pentru porțelan este de 0,01-0,2%, iar pentru faianță - 9-12%.
Rezistenta la foc - rezistenta la temperaturi ridicate In cerere in cuptoare si unitati de topire a metalelor. T 1000-3000. La T mai mult de 1000, este mai puternic decât orice aliaj. Depinde de compoziție, adică asupra punctului de topire al componentelor sale principale. Nu toate materialele ceramice sunt rezistente la foc; Vor rezista la foc, dar stratul de glazură va fi acoperit cu zgârieturi.
Rezistenta la foc este proprietatea materialelor si produselor ceramice de a rezista la temperaturi ridicate fara a se topi. Un indicator (măsură cantitativă) a rezistenței la foc este temperatura la care o probă din acest material, având forma unei piramide trunchiate triunghiulare (numită în mod convențional „con”), este deformată sub influența propriei gravitații, atingând ceramica. stai cu vârful ei.
Rezistenta la caldura caracterizează capacitatea produsului de a rezista la schimbări bruște de temperatură. Pentru plăci smălțuite = 125-150 C, ceea ce înseamnă posibilitatea unei scăderi accentuate de la această temperatură la 20 C fără formarea de fisuri.
Materialele rezistente la căldură trebuie să aibă un coeficient de temperatură scăzut. lin. ext., conductivitate termică ridicată și rezistență mecanică.
Cele mai rezistente la căldură sunt ceramica cuarțului, ceramica pe bază de cordierit și spodumenul.
Cele mai rezistente la căldură ceramică de artă sunt porțelanul și ceramica din piatră - fac ceainice și căni. Rezistența termică a produselor din porțelan este mai mare decât cea a faianței. Astfel, în conformitate cu GOST-urile actuale 28390-89 și 28391-89, rezistența la căldură a produselor din porțelan ar trebui să fie de 185°C, faianță - de la 125°C (pentru glazura incoloră) și 115°C (pentru glazura colorată).
Legăturile chimice din ceramică sunt foarte puternice, motiv pentru care ceramica se caracterizează și prin temperaturi ridicate de topire și rezistență chimică.
Pt. ceramică,°С
Carbură de titan TiC 3120
Borura de titan TiB2 2980
Carbură de wolfram WC ~2850
Oxid de aluminiu Al2O3 2050
Oxid de crom Cr2O3 1990
Torsterit 2MgO SiO2 1830
Mullit 3Al2O3 2SiO2 1810
Oxid de siliciu (cristobalit) 1715
Oxid de titan TiO2 1605
Lipsa electronilor liberi este motivul pentru care ceramica este în general slabă conductoare de electricitate și căldură. Prin urmare, ceramica este utilizată pe scară largă în inginerie electrică ca dielectrice.
Nevoile tehnologiei de vid în ceramică sunt legate în primul rând de proprietățile lor dielectrice ridicate, rezistența chimică ridicată (inclusiv la temperaturi ridicate) și rezistența la temperaturi ridicate.
lipsa higroscopicității în majoritatea materialelor,
electrice bune (piezoelectrice, feroelectrice)
și caracteristici magnetice cu rezistență mecanică suficientă, stabilitate a caracteristicilor și fiabilitate,
rezistența la radiații de mare energie și utilizarea de materii prime destul de ieftine și accesibile au asigurat utilizarea lor pe scară largă în diverse domenii.
Higroscopicitate - ceramica este un produs prietenos cu mediul și are o structură capilară care permite peretelui să „respire”. Un perete realizat dintr-un astfel de material acționează ca un aparat de aer condiționat natural: absoarbe umezeala atunci când este în exces și o eliberează atunci când există o deficiență, menținând un echilibru sănătos de temperatură și umiditate în spațiul de locuit. Suprafața peretelui rămâne uscată în orice moment al anului, ceea ce, la rândul său, previne formarea de ciuperci și mucegai.
În Europa, blocurile ceramice sunt bine cunoscute și îndrăgite. Astăzi, mai mult de jumătate din clădiri sunt construite din acest material. Acum acest material a ajuns pe piața rusă și continuă să-l cucerească cu încredere datorită avantajelor sale incontestabile.
Proprietăți estetice Este dificil să se caracterizeze fără ambiguitate materialele ceramice, deoarece compozițiile, texturile suprafeței și metodele de decorare sunt prea diferite.
Pentru ceramica ceramica si teracota, textura suprafetei si tonurile calde ale culorilor naturale joaca un rol important. culoare teracota.
Efectul decorativ al majolicei, faianței și porțelanului este asociat în primul rând cu glazura și pictura. Faianta - grosime vizibilă, rugozitate a formei, porțelan - răceală grațioasă, transluciditate.
Când se evaluează proprietățile estetice ale produselor ceramice, se poate sublinia plasticitatea și naturalețea formei, varietatea de texturi și culori, adică capacități decorative ridicate.
Ceramica este unul dintre cele mai ecologice materiale.
Albul este capacitatea unui material de a reflecta lumina care cade pe el. Albul este deosebit de important pentru produsele din porțelan. Albul este determinat vizual prin compararea probei de testat cu un standard sau folosind un fotometru electric, precum și pe un „Spekol”.
Viteza de raspandire undele sonore pentru produsele din porțelan sunt de 3-4 ori mai mari decât pentru faianță, prin urmare, atunci când se lovesc marginea cu un băț de lemn, produsele din porțelan produc un sunet înalt, iar faianta - un sunet plictisitor.
Transluciditatea caracteristică porțelanului, care este translucid atunci când produsul este gros deoarece are un ciob sinterizat. Produsele de faianta nu sunt translucide din cauza ciobului poros.
Duritatea stratului de glazură Scara mineralogică pentru porțelan este 6,5-7,5, iar pentru faianță - 5,5-6,5, microduritatea este determinată de indentarea unei piramide de diamant. Glazurele de porțelan sunt considerate dure, majolicele sunt moi, iar faianța sunt considerate medii.
Rezistența chimică a glazurilor și vopselelor ceramice utilizate pentru porțelanul de uz casnic și articolele din faianță trebuie să fie ridicată, deoarece acestea nu trebuie distruse atunci când sunt tratate cu acizi și alcali slabi la temperaturi obișnuite sau când sunt încălzite la 60-65°C.
Culoare „în direct” argilă” este înșelătoare. Când este uscat la aer, devine de obicei doar puțin mai ușor. Dar atunci când sunt arse, majoritatea argilelor își schimbă dramatic culoarea: verdele devine roz, maro devine roșu, albastrul și negrul devin alb. De exemplu, meșteri din satul Fnlimonovo de lângă Tula își sculptează celebrele jucării din lut negru și albastru, care după ardere capătă o culoare albă, ușor cremoasă. Aici, în cuptor, în timpul arderii, toate particulele organice care i-au dat o culoare neagră „vie” se ard. Doar argila albă rămâne albă după ardere.
Ceramică (materiale ceramice) - materiale policristaline obținute prin sinterizarea argilelor și amestecurile acestora cu aditivi minerali, precum și oxizi de metal și alți compuși refractari. Oamenii au început să folosească materiale ceramice din mileniul V î.Hr. e.
Ceramica tehnică include materiale ceramice sintetizate artificial de diferite compoziții (chimice și de fază). Principalele componente ale ceramicii tehnice sunt oxizii, compușii metalici fără oxigen și argilele.
Trebuie remarcat faptul că orice material ceramic este un sistem multifazic. Ceramica poate conține faze cristaline, sticloase și gazoase.
Faza cristalină reprezintă anumiți compuși chimici sau soluții solide. Această fază formează baza ceramicii și determină valorile rezistenței sale mecanice, rezistenței la căldură și altor proprietăți de bază.
Faza sticloasa se gaseste in ceramica sub forma unor straturi de sticla care leaga faza cristalina. În mod obișnuit, ceramica conține 1...10% fază sticloasă, ceea ce reduce rezistența mecanică și înrăutățește performanța termică a materialului. Cu toate acestea, componentele care formează sticla (substanțe de argilă) facilitează tehnologia de fabricație a produselor.
Faza gazoasă este formată din gaze situate în porii ceramicii. Pe baza acestei faze, ceramica este împărțită în dens, fără pori deschiși și poros. Prezența porilor chiar închiși este nedorită, deoarece aceasta reduce rezistența mecanică a materialului.
Ceramica tehnică se caracterizează printr-o varietate de compoziții și proprietăți. Deoarece diferitele tipuri de ceramică diferă în materie de materii prime, compoziție, structură și proprietăți, tehnologia de producere a acestora (amestecare, turnare și ardere) poate fi considerată o caracteristică unificatoare a acestor materiale.
Materialele ceramice se caracterizează prin proprietăți comune (punct de topire ridicat, duritate și modul elastic ridicat, inerție chimică). Mai mult, aceste materiale se disting printr-o gamă largă de proprietăți electrice și termice (de la supraconductori la dielectrici, de la izolatori termici la materiale cu disipare puternică a căldurii) și au proprietăți specifice (emisive, optice, nucleare, catalitice). Ceramica este utilizată pentru fabricarea de bijuterii, materiale de construcție (inclusiv plăci și cărămizi), vase (portelan și lut), căptușeli pentru cuptoare, scule de tăiere, piese de echipamente chimice și metalurgice, garnituri pentru pompe care funcționează în condiții de uzură abrazivă, piese de motor ( combustie internă și turbine cu gaz) și rachete etc.
Majoritatea materialelor ceramice sunt compuși care conțin oxigen. Acestea includ compuși silicați (pe bază de argile și alți silicați) și din oxizi de metal refractari puri (oxizi de beriliu, magneziu, aluminiu, zirconiu, hafniu etc.).
Compușii fără oxigen includ materiale ceramice constând din carburi, nitruri, boruri, siliciuri etc.
Exista materiale ceramice poroase si dense (ceramica de piatra); grosier (cu structură eterogenă) și fin (cu structură fin-cristalină).
Ceramica cu oxid de aluminiu A1 2 O 3 (corindonul) are o rezistență ridicată, care se menține la temperaturi ridicate. Ceramica de corindon este rezistentă chimic și este un dielectric excelent. Produsele realizate din acest material sunt utilizate în multe domenii ale tehnologiei (plăci de tăiere utilizate la viteze mari de tăiere, calibre, matrițe pentru tragerea sârmei de oțel, duze, piese de cuptoare de înaltă temperatură, rulmenți transportoare de cuptoare, piese pompe, bujii în interior). motoare cu ardere). Ceramica pe bază de oxid de aluminiu cu o structură densă este folosită ca material de vid, iar ceramica poroasă este folosită ca material termoizolant. Diferite metale, oxizi și zguri sunt topite în creuzete de corindon.
Caracteristici oxid de zirconiu(ZrO 2) sunt de natură slab acidă sau inertă și au conductivitate termică scăzută. Temperaturi de aplicare recomandate pentru ceramica ZrO 2 2.000…2.200 °C; se foloseste la fabricarea creuzetelor refractare pentru topirea metalelor si aliajelor, ca izolatie termica a cuptoarelor, aparatelor si reactoarelor, ca acoperire pe metale pentru a le proteja pe acestea din urma de temperaturi.
Ceramica pe baza de oxizi de magneziu si calciu Este rezistent la actiunea zgurii de baza din diferite metale, inclusiv a celor alcaline. Dar rezistența termică a unor astfel de materiale este scăzută. Oxidul de magneziu este volatil la temperaturi ridicate, iar oxidul de calciu este capabil de hidratare chiar și în aer (sunt folosite pentru a face creuzete). În plus, MgO este utilizat pentru căptușirea cuptoarelor, echipamentelor pirometrice etc.
Ceramica cu oxid de beriliu Are o conductivitate termică ridicată, ceea ce conferă acestui material o rezistență ridicată la căldură, dar proprietățile sale de rezistență sunt scăzute. Oxidul de beriliu are capacitatea de a disipa radiațiile ionizante de înaltă energie, are un coeficient ridicat de moderare a neutronilor termici și este folosit pentru a face creuzete pentru topirea unor metale pure, precum și a ceramicii în vid în reactoarele nucleare.
De remarcat că au fost dezvoltate și utilizate materiale ceramice pe bază de oxizi de titan, toriu, uraniu etc.
Ceramica fără oxigen este creată pe baza unor compuși care nu conțin oxigen. Acestea includ compuși ai elementelor cu carbon (MeC) - carburi, cu azot (MeN) - nitruri, cu bor (MeB) - boruri, cu siliciu (MeSi) - siliciuri și cu sulf (MeS) - sulfuri. Acești compuși se disting prin rezistență ridicată la foc (2.500...3.500 °C), duritate (uneori precum diamantul) și rezistență la uzură (în raport cu mediile agresive). În același timp, materialele sunt foarte fragile. Rezistenta la oxidare la temperaturi ridicate (rezistenta la scara) a carburilor si borurilor este de 900...1.000 °C, la nitruri este ceva mai mica. Siliciurile pot rezista la temperaturi de 1.300...1.700 °C (la suprafață se formează o peliculă de silice).
Siliciul, cromul, titanul, tungstenul și alte carburi sunt utilizate pe scară largă. Carbura de siliciu este folosită la fabricarea de materiale refractare, materiale structurale, materiale abrazive, materiale electrice etc. Carbura de titan este folosită pentru a face piese pentru pompele din industria chimică, paletele turbinelor cu gaz, electrozi, aliaje dure etc. Carbura de tungsten este utilizată în principal pentru producție. din aliaje dure pentru freze, freze și alte unelte.
Nitrururile sunt compuși ai azotului cu mai multe elemente electropozitive, în principal metale. Compușii refractari cu duritate mare, rezistență bună la uzură și rezistență chimică sunt nitrururile de aluminiu, bor, siliciu și titan.
Nitrura de aluminiu are, de asemenea, proprietăți bune de izolare electrică. Este folosit ca material izolator electric, refractar (creuzete, căptușeli ale cuptorului), iar din acesta se fac mustăți (pentru întărirea materialelor compozite). Proprietățile mecanice ale modificărilor superdure ale nitrurii de bor sunt apropiate de proprietățile diamantului. Sunt utilizate pentru producerea de materiale de scule și materiale superdure, cum ar fi „borazon”, „hexanit”, „elbor”. Nitrura de siliciu este folosită ca material pentru scule, material structural, material de frecare, material refractar. Nitrura de titan este utilizată pentru acoperirea suprafețelor matrițelor și ca acoperire decorativă de culoare aurie. Nitrururile de molibden și niobiu sunt supraconductoare la anumite temperaturi.
Borurile au proprietăți metalice. Sunt rezistente la uzură, dure, rezistente la oxidare și conductivitatea electrică a borurilor este foarte mare. Diborurile metalelor refractare (TiB 2, ZrB 2 etc.) sunt utilizate în tehnologie. Sunt dopate cu siliciu sau disilicide, ceea ce le face stabile până la punctul de topire. Diborura de zirconiu este stabilă în topituri de aluminiu, cupru, fontă, oțel etc. Este utilizată pentru fabricarea termocuplurilor care funcționează la temperaturi de peste 2.000 °C în medii agresive, precum și țevi, recipiente și creuzete. Datorită nivelului lor ridicat de proprietăți mecanice, rezistență la căldură și rezistență la căldură, borurile sunt utilizate pe scară largă ca materiale structurale pentru componente și părți ale turbinelor cu gaz, motoare cu reacție, pentru duze de pulverizare metalice, capace de termocuplu etc.
Siliciurile diferă de carburi și boruri prin proprietățile lor semiconductoare, rezistența la calcar și rezistența la acizi și alcalii. Aceste materiale pot fi folosite la temperaturi de 1.300...1.700 °C la temperaturi de 1.000 °C nu interacționează cu plumbul, staniul și sodiul topit. Disilicidul de molibden (MoSi2) este utilizat pe scară largă ca încălzitor electric stabil în cuptoare la temperaturi de 1.700°C timp de câteva mii de ore. Paletele turbinei cu gaz și căptușelile duzei motorului sunt fabricate din MoSi 2 sinterizat. În inginerie radio și electrică, siliciurile sunt folosite ca materiale semiconductoare la temperatură înaltă.
Sulfurile (în funcție de raportul dintre sulf și metal din compus) sunt semiconductori obișnuiți, semiconductori cu spațiu îngust sau au proprietăți metalice. Aceste materiale sunt utilizate în inginerie electrică și electronică. Sulfurile se caracterizează prin rezistență chimică ridicată la metale și săruri topite la temperaturi ridicate. Sulfurile sunt folosite ca refractare pentru creuzete și alte produse în metalurgia de precizie, iar în industria chimică sunt folosite ca catalizatori.
Trebuie remarcat faptul că sunt dezvoltate noi compoziții de materiale ceramice, tehnologiile de producere a produselor din aceste materiale sunt îmbunătățite, iar domeniul de aplicare a acestora este în continuă extindere.
) și amestecurile acestora cu aditivi minerali, fabricate la temperatură ridicată urmată de răcire.
În sens restrâns, cuvântul ceramică înseamnă lut care a fost ars. Cu toate acestea, utilizarea modernă a termenului își extinde sensul pentru a include toate materialele anorganice nemetalice. Materialele ceramice pot avea o structură transparentă sau parțial transparentă și pot fi realizate din sticlă (vezi ceramică de sticlă). Cea mai veche ceramică a fost folosită ca vase din lut sau amestecuri ale acestuia cu alte materiale. În prezent, ceramica este folosită ca material industrial (ingineria mecanică, fabricarea instrumentelor, industria aviației etc.), ca material de construcție, material artistic și ca material utilizat pe scară largă în medicină și știință. În secolul al XX-lea, au fost create noi materiale ceramice pentru a fi utilizate în industria semiconductoarelor și în alte domenii.
Cuvântul „ceramic” provine și din indo-europeanul Kerry, adică căldură. Unde „Ceramic” poate fi folosit ca adjectiv pentru a descrie un material, produs sau proces; sau de îndată ce substantivul plural „ceramică”.
Poveste
Din punct de vedere istoric, ceramica era tare, poroasă și fragilă. Studiul ceramicii duce la dezvoltarea a tot mai multe metode noi de rezolvare a acestor probleme, acordând o atenție deosebită punctelor forte ale materialelor, precum și utilizărilor lor neobișnuite.
Ceramica este cunoscută din cele mai vechi timpuri și este probabil primul material creat de om. Apariția ceramicii datează din epocile mezolitic și neolitic. Diferite tipuri de ceramica sunt teracota, majolica, faianta, gresie, portelan, sticla.
Pe baza originii cuvântului ceramică, înțelegem acele produse pentru care argila (în cazul caolinului), amestecată cu feldspat, cuarț sau var, servește drept materie primă principală. Aceste materii prime sunt amestecate și procesate într-o masă, care este fie modelată manual, fie pe o placă turnantă și apoi arsă.
Anumite tipuri de ceramică s-au format treptat pe măsură ce procesele de producție s-au îmbunătățit, diferă în funcție de proprietățile educative ale ciobului și de căldura incandescentă. Cele mai multe dintre ele sunt ținute și astăzi. Cel mai vechi tip este un produs de ceramică obișnuit cu un ciob pământesc, colorat și poros. Acestea sunt ceramice tipice de uz casnic sau produse care au fost înnobilate în diverse moduri - prin ștanțare și gravură (de exemplu, Bucchero nero), un strat subțire de față (ceramica greacă și Terra romană - sigillata), glazură colorată (Haffnerceramics of the Renaissance). Inițial, ceramica a fost modelată manual. Invenția roții olarului în mileniul III î.Hr. a reprezentat un mare avans, care a făcut posibilă producerea de mâncăruri cu pereți mai subțiri.
Până la sfârșitul secolului al XVI-lea, ceramica a trecut la majolica în Europa. Dispunând de un ciob poros de faianță sau lut de țiglă, care conține fier și var, dar alb, este acoperit cu două glazuri: o glazură opacă care conține staniu și o glazură transparentă, lucioasă de plumb. Maiolica, originară din țările transalpine, se numește faianță. Decorul a fost vopsit pe majolica folosind glazura umeda inainte de arderea produsului la o temperatura de aproximativ 1000 °C. Vopselele pentru vopsire au fost luate cu aceeași compoziție chimică ca și glazura, dar o parte semnificativă dintre ele erau oxizi metalici care puteau rezista la temperaturi ridicate (așa-numitele vopsele rezistente la foc - albastru, verde, galben și violet). Începând cu secolul al XVIII-lea, au început să folosească așa-numitele vopsele de muffle, care au fost aplicate pe glazura deja arsă. Cu ajutorul lor, în special pe porțelan, se obțin rezultate bune.
În secolul al XVI-lea, producția de gresie s-a răspândit în Germania. Alb (de exemplu, în Siegburg) sau colorat (de exemplu, în Rehren), un ciob foarte dens este format din argilă amestecată cu feldspat și alte substanțe. La arderea la o temperatură de 1200-1280 °C, gresia este foarte dura și practic neporoasă. În Olanda, urmând exemplul ceramicii chinezești, au început să o producă roșu, iar aceeași trăsătură este dezvăluită și de gresia lui Böttger.
Gresie a fost făcută și de Wedgwood în Anglia. Faianta fina ca tip special de ceramica s-a nascut in Anglia in prima jumatate a secolului al XVIII-lea cu un ciob alb poros acoperit cu o glazura alba. În funcție de rezistența ciobului, acesta se împarte în faianță moale, subțire, cu un conținut ridicat de var, medie - cu un conținut mai mic și tare - fără var deloc. Acest din urmă ciob seamănă adesea cu gresie sau porțelan ca compoziție și rezistență.
Cimentul este utilizat pe scară largă în construcții - unul dintre tipurile de ceramică, materii prime pentru care sunt argila și calcarul amestecat cu apă.
Istoria apariției ceramicii în Rusia
Ceramica în Rusia
Ceramica este cunoscută din cele mai vechi timpuri și este probabil primul material creat de om. Rusia ocupă cu demnitate un loc de frunte în lume în domeniul ceramicii, în ciuda faptului că în literatura internațională problema apariției producției de porțelan și ceramică este adesea subjugată. Folosind exemplul apariției ceramicii negre, s-a dovedit arheologic că deja în mileniul III î.Hr. e. ceramica neagră lustruită a fost folosită în scopuri rituale și ceremoniale. Daune semnificative aduse dezvoltării ceramicii în Rusia au fost cauzate doar de o singură invazie mongolo-tătară, care a distrus o mare parte din realizările olarilor ruși din secolele IX-XII. De exemplu, au dispărut vasele de amforă cu două mânere și lămpile verticale, ornamentul, arta smalțului cloisonné și glazura au devenit mai simple (cel mai simplu a fost galben și a supraviețuit doar în Novgorod).
Abia în secolul al XV-lea a continuat dezvoltarea ceramicii în Rus'. În Rusia și în zilele noastre, în special în zonele rurale, fiecare vas ceramic este de neînlocuit. Alimentele din vase ceramice sunt cele mai aromate și au o durată lungă de valabilitate.
Producția de vase ceramice pe roata olarului a fost și este de un interes deosebit. Așa-numitul kvas (vase pentru supă de varză, piure, bere, drojdie sau kvas de fructe) a apărut la Moscova în secolul al XIX-lea.
Ceramica transparenta
Din punct de vedere istoric, materialele ceramice sunt opace datorită naturii structurii lor. Cu toate acestea, sinterizarea particulelor de dimensiuni nanometrice a făcut posibilă crearea de materiale ceramice transparente cu proprietăți (gama de lungimi de undă de operare, dispersie, indice de refracție) care se află în afara intervalului standard de valori pentru ochelarii optici.
Vezi de asemenea
- Ceramica sudata
Legături
Fundația Wikimedia.
2010.
Materiale nemetalice din compuși anorganici refractari, obținute prin sinterizare, plasmă-chimice și alte metode. K. m au rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la căldură, duritate, izolație electrică și alte valori... ... Enciclopedia tehnologiei
materiale ceramice Enciclopedia „Aviație”
materiale ceramice- materiale ceramice materiale nemetalice din compusi anorganici refractari obtinuti prin sinterizare, plasma-chimice si alte metode. K. m au rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la căldură, duritate,... ... Enciclopedia „Aviație”
Articolul principal: Materiale optice Ghid de undă bazat pe ceramică transparentă Materiale ceramice transparente Materiale transparente la electromagnetice ... Wikipedia
Materiale ceramice abrazive- (abrazive) – substanțe cu duritate crescută, utilizate în stare masivă sau zdrobită pentru prelucrarea mecanică (slefuire, tăiere, abraziune, ascuțire, lustruire etc.) a altor materiale. Materiale abrazive naturale –… …
Materiale ceramice super dure- – materiale ceramice compozite obținute prin introducerea diverșilor aditivi de aliere și umpluturi în nitrura de bor originală. Structura unor astfel de materiale este formată din cristalite minuscule legate strâns și, prin urmare, sunt... ... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție
Placi si placi ceramice- – produse cu pereți subțiri din masă ceramică și/sau alte materiale anorganice. Nota 1. Placile si placile ceramice sunt folosite in principal pentru pardoseli si placarea peretilor. De regulă, ele sunt formate folosind... ... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție
Materiale de constructii ceramice- - sunt obținute în procesul de prelucrare tehnologică a materiilor prime minerale (în principal argilă), capabilă să formeze un aluat de plastic la amestecare cu apă, care la uscat are o rezistență redusă, iar după ardere capătă... ... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție
Produse ceramice pentru placare- – sunt produse vitrate și neglazurate. Acestea includ cărămizi și plăci de covoare. Cărămizile și pietrele din ceramică au grade de rezistență de 75.100.125.150; absorbție de apă 6...14%. [Dicționar de materiale de construcție și... ... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție