Способы производства керамической черепицы: Технология производства керамической черепицы – статьи – 144557 (Производство керамической черепицы пластическим способом) » СтудИзба

Технология производства керамической черепицы – статьи

Несмотря на многовековую историю производства керамики, этапы и процесс изготовления керамической черепицы у разных производителей практически идентичны. Поговорим о том, что влияет на изготовление качественной черепицы.

Основные компоненты производства

Сырье. Исходным сырьем для производства керамической черепицы является 100% натуральный материал — глина в различных пропорциях. Сырье должно иметь определенный состав и свойства, которые обеспечивают качество конечного продукта. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность материала и воздушная усадка глин.

Добыча. Добытая из карьера глина мелко перемалывается, просеивается, перетирается, чужеродные материалы удаляются. Затем увлажненная глина поступает в специальное хранилище, в котором поддерживается необходимая температура и влажность. Здесь она находится от полугода до года.

Этапы производства

Формовка и сушка. Полученная пластичная масса приобретает форму будущей черепицы путем штамповки, либо путем формовки. Гипсовые штампы для прессования черепицы являются сегодня знаком самой современной технологии производства. Перед обжигом изделия должны быть обязательно высушены во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания. Сушка производится в специальных камерах при постоянном контроле температуры и влажности воздуха.
Покрытие и придание цвета. Для придания черепице цвета, отличного от натурального, её дополнительно покрывают декоративным слоем — глазурью или ангобом.

Ангоб — это смешанная с водой порошкообразная глина, в которую добавлены различные минеральные вещества, дающие при обжиге соответствующие цвета и оттенки.

Глазурь — представляет собой стекловидную массу, которую наносят на поверхность заготовки перед обжигом. При высоких температурах глазурь затвердевает, образуя глянцевый защитный слой по всей поверхности черепицы.

Обжиг. этот процесс можно разделить на 3 периода: прогрев сырца (при температуре 120°С), собственно обжиг (свыше 1000°С) и регулируемое охлаждение. После остывания черепица приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. В процессе обжига очень важную роль играет наличие современного оборудования — чем медленнее идет нагрев и остывание продукции в процессе обжига — тем выше качество керамической черепицы и лучше её геометрия.
Контроль качества. После того, как черепица остыла, она проходит проверку на качество, а именно 100% проверку на звук и внешний вид. Четкий и ясный звук при ударе о черепицу говорит об отсутствии микротрещин. В конце производственного процесса черепица упаковывается на палеты, проходит дополнительную обработку водой (для нейтрализации извести) и оборачивается пленкой. Затем упакованная черепица доставляется на склад или строительную площадку.

144557 (Производство керамической черепицы пластическим способом) » СтудИзба

Текст из документа «144557»

Бакалаврская работа

Производство керамической черепицы пластическим способом

РЕФЕРАТ

Данная работа включает в себя пояснительную записку в количестве 28 листов, содержит 4 рисунка, 4 таблицы.

КЕРАМИЧСКАЯ ЧЕРЕПИЦА, ПЛАСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОЙ ЧЕРЕПИЦЫ, характеристики глинистого сырья, физико-химические основы производства.

Тема данной работы: «Производство керамической черепицы».

Область использования результатов: результаты могут быть использованы при проектировании завода по производству керамической черепицы.

Методы: стандартные в соответствии с ГОСТ 1808-79.

Результаты: разработана технологическая схема, произведен расчет материального баланса.

Эффективность: данный проект является эффективным для цеха по производству керамической черепицы.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Обзор технологий

1.2 Выбор типоразмера изделия

2. Технологическая часть

2.1 Выбор, обоснование и описание технологической схемы производства керамической черепицы

2.2 Требования к сырью, требования по контролю качества, охрана окружающей среды

2.3 Выбор режима работы предприятия

3.Технологические расчеты

3.1 Производительность цеха

3.2 Расчет потребности в сырье

3.3 Подбор технологического оборудования

4. Организационно-экономическая часть

4.1 Схема управления предприятием

4.2 Основные экономические понятия и термины

4.3 Сравнительные (ориентировочные) цены на аналогичную продукцию различных предприятий

5. Применение ЭВМ

5.1 Набор записки в редакторе WORD

5.2 Выполнение графиков в Excel

5.3 Подготовка слайдов в Power Point

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Керамическая черепица — кровельный штучный керамический материал, получаемый путем обжига до спекания глин и их смесей. Керамическая черепица (так же её называют глиняная или натуральная черепица) является самым древним и самым распространенным в мире кровельным материалом. Этот высококачественный кровельный материал обладает множеством преимуществ — это эстетичный внешний вид, надежность и долговечность, огнестойкость. Керамическая черепица обладает низкой теплопроводностью. Также хорошо известна ее способность поглощать шум — черепица обладает хорошей звукоизоляцией и не накапливает статическое напряжение. Срок службы качественной керамической черепицы без необходимости проведения ремонта — более 100 лет. Ассортимент керамической черепицы насчитывает более 300 наименований, имеет широкий выбор цветовых решений, всевозможных профилей самой черепицы. Черепица обладает высокой прочностью, надежностью и долговечностью. Современные технологии нанесения покрытий на керамическую черепицу обеспечивают богатейший выбор цветов и оттенков матовых либо глянцевых поверхностей (ангобированная или глазурованная керамическая черепица).

Данная работа очень актуальна и в наше время, потому что подбор и анализ химического и минерального состава глинистого сырья очень важен для получения керамических материалов наилучших свойств.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ

Производство керамической черепицы состоит из следующих основных операций: добыча, транспортирование хранение сырьевых материалов, приготовление керамической массы, формование изделий, сушка и обжиг сырца

Один из способов производства черепицы — это способ полусухого прессования.

При использовании данного метода применяется шликерный способ подготовки массы с сушкой шликера в распылительных сушилках, полусухое прессование черепицы из порошкообразных масс, сушка и обжиг черепицы на поточно-конвейерных линиях.

Другим наиболее распространенным способом производства керамической черепицы является пластический способ, блок — схема которого представлена на рисунке 2.

Качество выпускаемой продукции таким способом гораздо выше, чем способом полусухого прессования. Схема данного производства включает современное стандартное оборудование отечественных и зарубежных фирм, благодаря чему обеспечивается высокое качество формы и поверхности черепицы, почему мной и был выбран этот способ производства.

Выбран данный способ производства, потому что у него есть следующие преимущества:

— расход топлива и электроэнергии намного ниже по сравнению с другими технологическими схемами;

— производительность оборудования достаточно высокая, что позволяет, учитывая коэффициент использования, обеспечивать некоторое количество времени для ремонта оборудования;

— при использовании данной технологической схемы существует возможность замены дефицитного сырья отходами;

— существует возможность комплексной автоматизации и механизации. Производство керамической черепицы — практически полностью автоматизированный процесс, что позволяет существенным образом увеличить производительность, а, главное, качество продукции ;

— высокое качество готовой продукции, минимальный брак;

— трудоемкость умеренная. Обжиг — очень энергоемкий технологический процесс, чем и обусловлена высокая цена производимой продукции. Но, с другой стороны, высокая стоимость полностью соответствует качеству этого элитного кровельного материала.

1.2 ВЫБОР ТИПОРАЗМЕРА ИЗДЕЛИЯ

В данной курсовой работе рассматривается керамическая плоская ленточная черепица типа «Бобровый хвост» (рисунок 1).

В соответствии с ГОСТ 1808-79 по внешнему виду все типы черепицы могут быть натурально окрашенными, покрытыми ангобом и глазурованными. Рассматриваемое предприятие производит не глазурованную черепицу.

На внутренней стороне черепица имеет шипы с отверстиями для крепления к обрешетке гвоздями или проволокой.

Кровля из плоской черепицы не имеет закроев.

Рисунок 1— Керамическая черепица типа «Бобровый хвост»

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ВЫБОР, ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОЙ ЧЕРЕПИЦЫ

Из карьера, находящегося в непосредственной близости с заводом, глина набирается экскаватором и при помощи конвейера поступает на склады сырья. Разработке карьера предшествуют подготовительные работы: геологическая разведка с установлением характера залегания, полезной толщи и запасов глин; очистка поверхности от растений за год-два до начала разработки; удаление пород, непригодных для производства.

oС удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. В температурном интервале от 450^oС до 600^oС происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. При 800^oС начинается повышение прочности изделия, благодаря протеканию реакции в твердой фазе на границах поверхностей частей компонентов. В процессе нагрева свыше 1000^oС легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавки создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом.

После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность.

Рисунок 2— Блок – схема производства плоской ленточной черепицы типа «Бобровый хвост»

2.2 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЮ, ТРЕБОВАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Характеристика глинистого сырья

Полезная толща представлена четвертичными древнеаллювиальными суглинками коричневато-бурыми и глинами темно- коричневыми, серовато-желтыми и желтовато-серыми.

Вскрыша- почвенно-растительный слой средней мощностью от 0,6 м.

Химический состав глин в значительной мере характеризует их пригодность для производства изделий определенных видов. При сопоставлении химического состава различных глин обычно рассматривается количество оксидов различных химических элементов, из которых состоят все соединения глин. Химический состав глин представлен следующими основными оксидами.

Химический состав глины, % : SiO2общ.=63,74; SiO2связ.=20,30; Al2O3=17,68; Fe2O3=1,66; FeO=0,80; CaO=3,40; MgO=0,15; Na2O=0,86; K2O=0,56; Органика=0,61; SO3=5,15; ППП=5,00.

Результаты лабораторных исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1. Гранулометрический состав

Разновидности сырья	Гранулометрический состав,%					Засоренность в %	Коэффицинт соотношения к сумме
	По Рутковскому(фракции в мм)			Метод рассева на ситах
	0,005	0,05-0,005	1,0-0,05	900/0,2	49000/0,88
1	24,93-51,07	42,53-69,00	2,70-24,50	0,06-4,04	0,26-17,96	0,02-1,95		1,41-2,04
2	24,93-71,40	23,60-65,03	1,30-12,40	0,02-1,13	0,13-1,68	—		1,52-1,76
3	6,79-21,52	51,47-72,87	12,40-40,60	0,37-8,45	2,95-22,64	—		0,52-1,77
4	9,06-23,80	46,20-79,60	6,80-36,80	8,09-23,86	0,57-23,86	—		0,80-1,48

ТРЕБОВАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА

В соответствии с ГОСТом черепица должна отвечать следующим требованиям. В изломе черепица должна быть равномерно обожженной, мелкозернистой и однородной, без расслоений и известковых включений, вызывающих ее разрушение. Черепица должна иметь правильную форму с гладкими поверхностями и ровными краями, без короблений и трещин. Допускаются следующие отклонения по форме и внешнему виду: поверхность и ребра могут быть искривлены не более чем на 4 мм; шипы могут быть отбиты или смяты не более чем на 7мм.

Глубина пазов в закроях черепицы должна быть не менее 5 мм, высота шипов для подвески у штампованной черепицы — не менее 10 мм, у ленточной — не менее 20 мм. Ленточная черепица должна иметь в шипе для крепления отверстие диаметром не менее 1,5 мм.

При легком ударе стальным молотком черепица должна издавать чистый, не дребезжащий звук.

Масса 1 м2 покрытия в насыщенном водой состоянии должна быть не более 60 кг на 1 м для плоской черепицы.

По морозостойкости насыщенная водой черепица должна выдерживать без каких-либо признаков разрушения (выкрашивания, расслоения, растрескивания) не менее 25 повторных циклов попеременного замораживания при температуре — 15° С и ниже с последующим оттаиванием в воде при температуре 15±5°С.

Транспортирование и хранение черепицы производят, как правило, в неупакованном виде. Погрузка их навалом (набрасыванием) и разгрузка сбрасыванием запрещается.

Хранят черепицу на открытых площадках или под навесом в штабелях, причем в каждом штабеле должен находиться материал одного типа, марки, размера. Черепица при укладке в штабеля ставится на ребро по длине, и каждый ряд перекладывается прокладочными материалами (досками, дранкой, жгутами соломы и др.). Высота штабеля не должна превышать для черепицы 4-5 рядов.

Черепица выпускается толщиной 14 мм, размерами 380 мм на 180 мм. Черепица обладает достаточной прочностью, устойчивостью к воздействию окружающей среды и цветостойкостью. Так как возможности облицовки из керамики по долговечности, цвету, фактуре, получению разнообразных композиций практически неограниченны, использование этих материалов в сборном индустриальном домостроении ежегодно увеличивается.

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Проблемы защиты окружающей среды и, прежде всего охрана окружающего нас воздушного бассейна, в условиях современного мира приобретает всё большую остроту и актуальность. В нашей стране эта проблема рассматривается как необходимое условие общественного прогресса, важнейший фактор улучшения материально-бытовых условий жизни и непременное условие: достижения гармонии между природой и человеком. От общего баланса загрязнений атмосферного воздуха промышленными предприятиями – предприятия промышленности строительных материале достигают 8 % загрязнений.

Завод керамической черепицы распологается в промышленной зоне с подветренной стороны жилых массивов. Взаимное расположение цехов на территории завода предусмотрено таким образом, чтобы при направлении ветра в сторону жилой зоны их выбросы не объединялись.

Производство керамической черепицы пластическим способом (стр. 1 из 4)

Бакалаврская работа

Производство керамической черепицы пластическим способом

РЕФЕРАТ

Данная работа включает в себя пояснительную записку в количестве 28 листов, содержит 4 рисунка, 4 таблицы.

Тема данной работы: «Производство керамической черепицы».

Методы: стандартные в соответствии с ГОСТ 1808-79.

Результаты: разработана технологическая схема, произведен расчет материального баланса.

Эффективность: данный проект является эффективным для цеха по производству керамической черепицы.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Обзор технологий

1.2 Выбор типоразмера изделия

2. Технологическая часть

2.1 Выбор, обоснование и описание технологической схемы производства керамической черепицы

2.2 Требования к сырью, требования по контролю качества, охрана окружающей среды

2.3 Выбор режима работы предприятия

3.Технологические расчеты

3.1 Производительность цеха

3.2 Расчет потребности в сырье

3.3 Подбор технологического оборудования

4. Организационно-экономическая часть

4.1 Схема управления предприятием

4.2 Основные экономические понятия и термины

4.3 Сравнительные (ориентировочные) цены на аналогичную продукцию различных предприятий

5. Применение ЭВМ

5.1 Набор записки в редакторе WORD

5.2 Выполнение графиков в Excel

5.3 Подготовка слайдов в PowerPoint

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ

Один из способов производства черепицы- это способ полусухого прессования.

Качество выпускаемой продукции таким способом гораздо выше, чем способом полусухого прессования. Схема данного производства включает современное стандартное оборудование отечественных и зарубежных фирм, благодаря чему обеспечивается высокое качество формы и поверхностичерепицы, почему мной и был выбран этот способ производства.

Выбран данный способ производства, потому что у него есть следующие преимущества:

— расход топлива и электроэнергии намного ниже по сравнению с другими технологическими схемами;

— высокое качество готовой продукции, минимальный брак;

1.2 ВЫБОР ТИПОРАЗМЕРА ИЗДЕЛИЯ

На внутренней стороне черепица имеет шипы с отверстиями для крепления к обрешетке гвоздями или проволокой.

Кровля из плоской черепицы не имеет закроев.

Рисунок 1— Керамическая черепица типа «Бобровый хвост»

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ВЫБОР, ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙСХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОЙ ЧЕРЕПИЦЫ

Проводится обработка глины с целью подготовки массы. В начале глина вылеживается в течение определенного времени, затем ее подвергают механической обработке на колесной мельнице. Мельница разбивает груды, чтобы глина лучше смешивалась с водой. В результате перемешивания получается однородная пластичная масса.Полученная в результате перемешивания пластичная масса с помощью шнекового устройства уплотняется и выдавливается через отверстия в форме плоской ленты. Эта лента режется на пластины определенного размера и вида сечения.Перед обжигом изделия должны быть обязательно высушены во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания. Сушка производится в специальных камерах в течение нескольких часов при постоянном контроле температуры и влажности воздуха.Процесс обжига можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120^oСудаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. В температурном интервале от 450^oС до 600^oС происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства.При 800^oС начинается повышение прочности изделия, благодаря протеканию реакции в твердой фазе на границах поверхностей частей компонентов. В процессе нагрева свыше 1000^oС легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавки создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом.

После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность.

Рисунок 2— Блок – схема производства плоской ленточной черепицы типа «Бобровый хвост»

2.2 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЮ, ТРЕБОВАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Характеристика глинистого сырья

Вскрыша- почвенно-растительный слой средней мощностью от 0,6 м.

Результаты лабораторных исследований приведены в таблице 1.

Производство керамической черепицы (стр. 1 из 5)

ВВЕДЕНИЕ

Керамическую черепицу применяют в качестве кровельного материала преимущественно в индивидуальном жилищном строительстве. По сравнению с другими видами кровельных материалов она имеет следующие преимущества: огнестойка, долговечна и расходы по уходу за ней незначительны. Кроме того, запасы дешёвого сырья (глины) для её изготовления практически неограничены. Керамическая черепица различных видов относится к традиционным кровельным материалам и находит применение в строительстве многих стран Западной Европы.

Выпускаемая за рубежом керамическая черепица характеризуется высокой прочностью, огне- и морозостойкостью, водонепроницаемостью, цветостойкостью. Изделия отличаются высоким качеством и могут применяться в различных климатических условиях. Срок службы черепицы – 40 – 50 лет и более. Черепица производится различной конфигурации, а также различных цветов. Получила распространение глазурованная черепица и черепица с покрытиями других видов. [23]

Керамическую черепицу применяют при устройстве покрытий, выдерживающих нагрузку более 1,465 Н/см². в зависимости от оипа черепицы рекомендуются различные способы её укладки и крепления.

К недостаткам керамической черепицы можно отнести высокую энергоёмкость её производства, а также трудоёмкость устройства черепичных кровель. Однако высокая долговечность черепицы и небольшие эксплуатационные расходы обусловливают её конкурентноспособность по сравнению с другими кровельными материалами.[18]

Таким образом, керамическая черепица, сочетая в себе надёжность, долговечность и хорошие декоративные качества остаётся востребованным на рынке кровельным материалом, особенно для малоэтажного частного строительства.

1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОМЫШЛЕННОСТИ

В настоящее время зарубежной промышленностью керамическая черепица выпускается в широком ассортименте на современных высокопроизводительных заводах, оснащённых автоматизированным оборудованием. Введение в эксплуатацию новых заводов с эффективным оборудованием позволило снизить стоимость керамической черепицы и приблизить её к стоимости цементно-песчаной черепицы.

Ассортимент выпускаемой за рубежом керамической черепицы включает плосковолновую, сдвоенную, сдвоенную чешуйчатую, ленточную пазовую, марсельскую пазовую, марсельскую глазурованную, желобчатую и другую черепицу.

В 1990-е годы за рубежом стало развиваться производство крупноразмерной керамической черепицы, применение которой даёт возможность заметно снизить трудоёмкость её укладки.

Широкий ассортимент керамической черепицы выпускается фирмами Германии, Франции, Италии. Многие заводы оснащены самой передовой техникой: вакуум-прессами, тоннельными печами, управляемыми ЭВМ, сушиьными установками, автоматизированным оборудованием по доставке и укладке изделий.

Помимо черепицы перечисленных видов зарубежной промышленностью выпускаются разнообразные специальные керамические элементы, предназначенные для устройства черепичных кровель. Применение таких элементов повышает долговечность черепичных кровель и снижает эксплуатационные расходы. Производится коньковый элемент, состоящий из металлической плоской части с двумя рядами отверстий, обеспечивающей вентиляцию кровли, и керамической верхней части, защищающей нижнюю часть от дождевой и талой воды. Керамический элемент с вентиляционным отверстием предназначен для устройства вентиляции кровель, керамические карнизные элементы – для защиты стен от атмосферных воздействий, а также для стока дождевой и талой воды.[19]

В России и странах СНГ керамическая черепица выпускается рядом предприятий, однако объём её производства относительно невелик.

Отечественной промышленностью выпускаются следующие виды керамической черепицы: пазовая штампованная, пазовая ленточная, плоская ленточная, S-образная, коньковая и некоторые другие.

В России пазовая штампованная черепица выпускается Прохладненским кирпично-черепичным заводом, в Украине – Коломыйским заводоуправлением строительных материалов. Ленточная и S-образная черепица производятся в Украине Хустским заводом строительных материалов, в Белоруссии – Обольским заводом керамических изделий.

В СНГ в 1990-е годы рядом организаций выполнены разработки, направленные на развитие производства керамической черепицы. В частности, Могилёвским филиалом ВНИИстроммаш (Белоруссия) разработана технологическая линия по производству ленточной черепицы производительностью 3 – 5 млн. шт. в год.

НИИСМ (Минск, Белоруссия) разработана поточно-конвейерная линия для производства керамической черепицы методом сухого прессования. Основные характеристики выпускаемой по данной технологии черепицы: размеры — 365х155 мм; морозостойкость – 100 циклов; масса 1 м² кровли – 42 – 45 кг.

Институтом Роспроектагропромстройматериалы (Саратов, Россия) разработана проектно-конструкторская документация на линию производства керамической черепицы производительностью 2 – 2,5 млн. шт. в год.

АО ВНИИстром им. П.П. Будникова разработана технология производства керамической черепицы методом полусухого прессования. В соответствии с предложенным методом для изготовления черепицы может применяться разнообразное сырьё: малопластичные глины, суглинки, аргиллитовые породы, глинистые сланцы, отходы углеобогащения, лессовидные суглинки.

Применение специальной обработки поверхности черепицы даёт возможность уменьшить её водопоглощение. Предложенная конструкция ленточной черепицы позволяет увеличить кроющую способность изделий, уменьшить расход сырья, снизить массу кровли. Черепица характеризуется улучшенными декоративными качествами, а также повышенной биостойкостью. [23]

Керамическая черепица применяется в качестве кровельного материала уже несколько столетий. Однако и в настоящее время производство этой продукции остаётся актуальным. Несмотря на большой ассортимент кровельных материалов, керамическая черепица занимает определённую нишу на рынке и остаётся востребованной. Перспективным направлением является модернизация традиционной технологии производства, применение автоматизированных установок, разработка продукции, удобной для укладки при устройстве кровель.

Таким образом, цель курсовой работы – запроектировать технологию изготовления керамической черепицы и найти негативные факторы, разработать меры их устранения.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Черепица изготовляется из легкоплавких пластичных глин, в качестве добавок могут использоваться различные виды песка. Черепица отличается разнообразием цветовой гаммы. Например, при отсутствии химических добавок изделия имеют естественный терракотовый цвет. Медно-красные и тёмно-серые тона создаются при нанесениии покрытий из специальных составов на поверхность высушенных черепиц перд обжигом.

Основным материалом для производства керамической черепицы является глинистое сырьё, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками – отощающими, породообразующими, плавнями, пластификаторами и др.

Глинистое сырьё (глины и каолины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня.

Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определённое содержание пылевидных частиц с размерами зёрен 0,005 – 0,16 мм и песчаных частиц с размерами зёрен 0,16 – 2 мм.

Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой, даёт легко формуемую пластичную массу. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объёму. Этот процессназывается воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умереннопластичные, малопластичные и непластичные. Высокопластичные глины имеют в своём составе до 80 – 90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28%, воздушную усадку 10 – 15%.

Средне- и умереннопластичные глины имеют в своём составе 30 – 60% глинистых частиц, число пластичности 15 – 25, водопотребность 20 – 28% и воздушную усадку 7 – 10%. Малопластичные глины имеют в своём составе от 5 до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20%, число пластичности 7 – 15 и воздушную усадку 5 – 7%. Непластичные глины не образуют пластичное удобоформуемое тесто.

Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют «жирными», отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют «отощающие» добавки. Глины с содержанием глинистых частиц менее 10 – 15% — «тощие» глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.

Гранулометрический состав глин тесно связан с минералогическим составом. Песчаные и пылевидные фракции представлены главным образом в виде остатков первичных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.). Глинистые частицы в большинстве своём состоят из вторичных минералов: каолинита Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, монтмориллонита Al₂O₃·4SiO₂·4H₂O, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетания.

Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривлений изделий и растрескивания. Высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита называют бентонитами. Содержание в них частиц размером менее 0,001 мм достигает 85 – 90%. Образцы с преобладанием в глинистой части гидрослюдистых минералов характеризуются помежуточными показателями пластичности, усадки и чувствительности к сушке.

Технология производства керамической черепицы. Статьи компании «ПрофМет

Для производства керамической черепицы используется исключительно 100%-й натуральный материал — глина. Сырье, подходящее для производства керамической черепицы, должно иметь определенный состав и свойства, которые обеспечивают качество конечного изделия.

Глинистое сырье

Глинистое сырье — продукт выветривания изверженных горных пород. Множество мелких минеральных частиц, содержащихся в глине, обеспечивает способность при смешивании с водой образовывать пластическое тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. Различное сочетание химического, минералогического и гранулометрического состава компонентов обуславливает различные свойства глинистого сырья. Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов и их смесей в различных сочетаниях. Глина по своему химическому составу — это комплексное соединение оксидов кремния и оксидов алюминия. Ее красно- кирпичный цвет объясняется содержанием в глине оксидов железа.

Добыча сырья

Подготовка массы для производства керамической черепицы

Карьерная глина в естественном состоянии обычно непригодна для изготовления керамической черепицы. Поэтому проводится ее обработка с целью подготовки массы. В начале глина вылеживается в течение определенного времени, затем ее подвергают механической обработке на колесной мельнице. Мельница разбивает груды, чтобы глина лучше смешивалась с водой. В результате перемешивания получается однородная пластичная масса.

Формование изделий

Полученная в результате перемешивания пластичная масса с помощью шнекового устройства уплотняется и выдавливается через отверстия в форме плоской ленты. Эта лента режется на пластины определенного размера и вида сечения. Так возникают разные виды полукруглой черепицы типа «Бобровка». При производстве прессованной черепицы используется револьверный пресс, который с помощью гипсовых штампов придает пластинам нужную форму черепицы. Гипсовые штампы для прессования черепицы являются сегодня знаком самой современной технологии производства. Благодаря им обеспечивается высокое качество формы и поверхности черепицы.

Сушка изделий

Перед обжигом изделия должны быть обязательно высушены во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания. Сушка производится в специальных камерах в течение нескольких часов при постоянном контроле температуры и влажности воздуха.

Обжиг изделий

Обжиг — важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120°С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. В температурном интервале от 450°С до 600°С происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства.
При 800°С начинается повышение прочности изделия, благодаря протеканию реакции в твердой фазе на границах поверхностей частей компонентов. В процессе нагрева свыше 1000°С легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавки создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом.
После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Обжиг — очень энергоемкий технологический процесс, чем и обусловлена высокая цена производимой продукции. Но, с другой стороны, высокая стоимость полностью соответствует качеству этого элитного кровельного материала. Производство керамической черепицы — практически полностью автоматизированный процесс, что позволяет существенным образом увеличить производительность, а, главное, качество продукции.

Декоративная обработка поверхности керамической черепицы

Основной цвет керамической черепицы — красно-кирпичный. Этот цвет материалу придают окислы железа, содержащиеся в глине. Никаких специальных красителей при этом не используется. Для улучшения внешнего вида, а также дополнительной водонепроницаемости, керамическую черепицу покрывают декоративным слоем — глазурью или ангобом.

Глазурь

Это стекловидное покрытие, нанесенное на изделие и закрепленное обжигом. Сырьевые смеси размалывают в порошок и наносят на поверхность изделий перед обжигом. Глазурь самый высший способ обработки поверхности керамической черепицы.

Ангоб

На сухое изделие наносится тонкий слой беложгущейся или цветной глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью. По своим свойствам ангоб имеет те же характеристики, что и основная черепица. Отличительной особенностью этой цветовой обработки керамической черепицы является цветостойкость.

Производство керамической черепицы. Этапы производства керамической черепицы. Подготовка глины, формовка, обжиг на Roof-n-Roll.ru

Основные этапы производства керамической черепицы

Подготовка глины

Производство кровельной черепицы начинается с глиняного карьера.

Ценное сырье чаще всего добывают в глиняных крарьерах, находящихся в собственности заводов.

Добыча сырья осуществляется с помощью экскаватора.

Уже на этом этапе из сырья удаляются крупные посторонние включения. Так как добытое здесь сырье едва ли подходит для производства кровельной черепицы (ведь качественное сырье получают из смеси нескольких сортов глины, которые должны иметь определенную пластичность), его нужно тщательно перемешать и подготовить сырьевую смесь.

Сырьевую смесь готовят в несколько этапов, подобно приготовлению теста, нужного для выпечки пирога: чем дольше тесто месят, мнут и рубят, тем вкуснее получится пирог.

В засыпном устройстве глиняное сырье проходит первичную обработку, в него для получения требуемого состава смеси подмешивают кварцевый песок или черепичную муку. После того, как точно дозированное количество компонентов поступило по транспортерам в засыпное устройство, сырьевая смесь направляется в колесную мельницу.

В этой массивной установке в сырье постоянно добавляется вода, она мнется и измельчается с помощью механических приспособлений, и в заключении, выдавливается через отверстия в лежащей под ней платформе.

После этого продолжается подготовка сырьевой смеси. Глина подается в дробилку с двумя вальцами, вращающимися в противоположном направлении друг к другу.

В вальцевой дробилке измельчаются оставшиеся в смеси посторонние включения (известняк, куски кварца, частички гумуса), которые в неизмельченном виде могли бы снизить качество кровельной черепицы.

Затем глина поступает в хранилище, где ей предстоит как следует «отдохнуть«.

Здесь в сырье добавляется вода, полу чего глина несколько недель вспучивается. Продолжительность нахождения сырья в хранилище существенно влияет на качество кровельной черепицы.

При горизонтальной загрузке и последующей вертикальной разгрузке сырья с помощью роторного экскаватора или цепного многоковшового экскаватора сырьевая масса оказывается тщательно перемешанной.

Из хранилища глина попадает в вальцовую дробилку для тонкого измельчения.

Два вальца, вращающиеся с различной скоростью навстречу друг другу, еще раз измельчают материал, после чего максимальный диаметр зерна составляет 1 мм.

Таким образом, глиняная масса получает пластичность, необходимую для придания будущей черепице требуемой формы.

Задание формы заготовкам будущей керамической черепицы

Ручное индивидуальное изготовление черепицы

Старые модели черепицы изготавливали вручную: подготовленное сырье впрессовывали в деревянные формы, заготовке придавали требуемую форму, после чего черепицу высушивали.

Иногда ремесленник с помощью пальцев или деревянной палочки рисовал на поверхности мягкой, еще не обожженной заготовки.

Сохранились черепицы с орнаментами и розетками, которые были созданы с помощью деревянной стамески. Также встречаются черепицы с изображениями христианской символики — крестов, звезд и рыб.

Так называемая «ведьминая метла» — изображение половинок солнца, созданное с помощью шпателя, также часто наносилось на черепицу.

После этого заготовку высушивали и обжигали.

На черепицах, которые изготавливали в конце рабочего дня, часто тоже указывали текущий год. Считалось, что такая черепица, уложенная на крыше, приносит счастье.

После окончания тяжелого рабочего дня рабочие наносили на последнюю заготовку черепицы особый знак, символизирующий облегчение, конец рабочего дня и радость от того, что удалось сделать запланированное количество черепиц: изображение отражало благодушное настроение, царившее после окончания работы.

На старых кровлях сегодня иногда находят свидетельства, показывающие, как наши предки преставляли себе устройство мира.

Черепицы с таинственными надписями, орнаментами и символами оживляют прошлое.

Черепичных дел мастер

История развития кровельной черепицы тесно связана с биографией черепичных дел мастеров.

Вот пример, как почти 200 лет назад из комка глины делались черепичные заготовки:

«После того, как глиняное сырье надлежащим образом обработано и очищено, оно попадает в руки формовщика, так называют работника, который умеет изготавливать или придавать форму стеновому кирпичу, кровельной черепице, другим керамическим строительным материалам…. Кровельная черепица изготавливается следующим образом: сначала формовщик берет специальную каменную плиту, посыпает ее песком, устанавливает на нее железную рамку или форму, которая задает размеры кровельной черепице, и которая должна быть на половину или хотя бы на треть дюйма шире и длиннее, так как черепица после высыхания уменьшается в размерах; после этого берет кусок глины и разминает ее вдоль стен формы. К заготовке, которой уже задана нужная форма, он прикрепляет специальный выступ или, как его еще называют, «нос», который используется для подвешивания черепицы на обрешетке и который он изготавливает вручную, на глаз. После этого помощник забирает заготовку из рук формовщика и укладывает ее на стеллаж для сушки».

(Выдержка из книги «Обжиг кирпича и черепицы», написанной Зигфридом Лебрехтом Крузиусом; второе издание, улучшенное, г. Лейпциг, 1799 год)

Серийное производство керамической черепицы в штранговом прессе.

В ходе быстро развивающейся индустриализации в 19 веке появились новые возможности и по производству кровельной черепицы. Так, сегодня после добычи и подготовки, сырье с помощью штрангового пресса принимает форму заготовок кровельной черепицы, не имеющей поперечных пазов или же обрубков глины.

Штранговый пресс состоит из предварительного пресса, вакуумной камеры и, собственно, формовочного пресса. В вакуумном прессе материал уплотняется, из него удаляются остатки воздуха. Так как обжигаемый материал дает усадку, включения воздуха, которые увеличиваются в объеме уже при небольшом нагреве, во время обжига могут привести к образованию трещин в раскаленных заготовках кровельной черепицы.

Формовочный пресс работает по принципу мясорубки: шнековый транпортер продвигает глиняную массу из пресса круглого сечения в имеющийся меньшее сечение мундштук.

В зависимости от вида насадки из мундштука выходит непрерывная глиняная лента требуемой формы. От нее с помощью синхронно работающих механических приспособлений отрезаются отдельные заготовки черепиц одинаковой длины.

Одновременно с этим, с нижней поверхности отрывается полоса глины, оставляется лишь имеющий небольшую длину «нос».

Из-за уменьшения размеров черепицы в процессе производства, о чем уже рассказывалось ранее, заготовки имеют на 7-10% большие размеры, чем готовая керамическая черепица.

От заготовки к кровельной черепице

Форма заготовок кровельной черепицы

В штранговом прессе окончательную форму могут приобретать только черепицы с параллельными краями, не имеющие параллельных пазов.

Изготавливаемыев штранговом прессе черепицы называют штранговыми, к ним, в частности, относится черепица «бобровый хвост», желобчатая черепица и штранговая.

Их форма задается напрямую мундштуком штрангового пресса, а длина определяется приспособлением для обрезки и придания нужной формы.

Заготовка, не имеющая поперечных пазов, непосредственно из штрангового пресса укладывается на особые подставки — так называемые рамки, и напрямую направляется в сушку.

Для изготовления черепицы с поперечными пазами или сложными боковыми пазами с помощью штрангового пресса получают пластичные заготовки.

Они нарезаются на пластины, форма придается им в процессе прессования.

Ранее для прессования использовали различные виды прессов: пресс с салазками, эксцентриковый пресс и винтовой пресс.

Сегодня прессованную черепицу, такую как черепица для пологих кровель, желобчатую черепицу, черепицу типа «монах-монашка», пазовую черепицу, и комплектующие к ним, изготавливают на прессах с поворотным стволом или револьверных прессах.

Глиняная заготовка оказывается в прессе между нижней и верхней формой. С помощью современного пресса можно придавать форму до 2400 заготовкам кровельной черепицы в час.

Изготавливаемые по обеим технологиям заготовки имеют форму черепицы с учетом значение усушки и усадки.

Все заготовки с помощью автоматики перекладываются на рамки и транспортерные ленты, и направляются в сушильные установки, где поддерживается точно заданный температурный режим.

Производство керамической черепицы (стр. 2 из 5)

Химический состав глин выражается содержанием и соотношение различных оксидов. В керамическом сырье содержание важнейших оксидов колеблется в широких пределах: SiO₂ – 40-80%, Al₂O₃ – 8-50%, Fe₂O₃ – 0-15%, CaO – 0.5-25%, MgO – 0-4%. С увеличением содержания Al₂O₃ повышается пластичность и огнеупорность глин, а с повышением содержания SiO₂ – пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожжённых изделий. Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин, тонкодисперсного известняка – придаёт светлую окраску и понижает огнеупорность глин, а камневидные включения его являются причинами появления «дутиков» и трещин в керамичеких изделиях. Оксиды щелочных металлов (Na₂O, K₂O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности. Наличие в глинистом сырье растворимых солей сульфатов и хлоридов натрия, кальция, магния и железа вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий. [19]

В настоящее время природные глины в чистом виде редко являются кондиционным сырьём для производства керамических изделий. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения.

Отощающие добавки – вводят в пластичные глины для уменьшения осадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся дегидратированная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок.

Порообразующие добавки – вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль. Эти добавки являются одновременно и отощающими.

Плавни – вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. К ним относятся полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит.

Пластифицирующие добавки вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. К ним относятся высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества.

Специальные добавки – для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом; для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (железа, кобальта, хрома, титана и др.).[18]

Таким образом, для производства керамической черепицы будем использовать высокопластичные «жирные» глины (с содержанием глинистых вешеств более 60%) с добавлением в качестве отощающей добавки кварцевого песка для предотвращения появления в изделиях трещин.

Таблица 1 – Исходные сырьевые материалы

3. НОМЕНКЛАТУРА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

В настоящее время вырабатывают черепицу пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную, волнистую ленточную, S-образную ленточную и коньковую желобчатую.

В зависимости от назначения черепица может быть: рядовая – для покрытия скатов кровли; коньковая – для покрытия коньков и рёбер; разжелобочная – для покрытия разжелобов; концевая – для замыкания рядов, специального назначения.[25]

Основные технические характеристики глиняной черепицы по ГОСТ 1808 – 71 приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Номенклатура выпускаемой продукции

К керамической черепице предъявляются следующие требования: черепица должна быть правильной формы с гладкими поверхностями и ровными краями, без отбитостей, трещин и известковых включений. Допускаются искривления поверхности и рёбер черепицы не более чем на 3 мм; отбитие или смятие шипов допускается не более 1/3 высоты шипа; отклонения линейных размеров по длине должны составлять не более чем 5 мм, по ширине – не более 3 мм. Исключение составляет пазовая штампованная черепица.

Цвет черепицы должен быть однотонным, а структура черепицы в изломе однорядной. [18]

Таким образом, исходя из анализа сырьевых материалов для изготовления черепицы, в курсовой работе в качестве основных материалов применяются высокопластичные глины и кварцевый песок; выпускается плоская ленточная черепица.

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

В настоящее время для производства керамической черепицы применяются следующие технологии: пластическое формование, метод полусухого прессования, жёсткое формование, шликерный способ.

Способ производства черепицы определяется способом приготовления массы и способом формования. Рассмотрим основные из них.

Пластический способ – исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства керамических материалов является наиболее простым, наименее металлоёмким и поэтому наиболее распространённым. Он применяется в случаях использования среднепластичных и умереннопластичных, рыхлых и влажных глин с умеренным содержанием посторонних включений, хорошо размокающих и превращающихся в однородную массу.

Полусухой способ производства распространён меньше, чем способ пластического формования. Керамические изделия по этому способу формуют из шихты влажностью 8 – 12% при давлениях 15 – 40 Мпа. Недостаток способа в том, что его металлоёмкость почти в 3 раза выше, чем пластического. Но в то же время он имеет и существенные преимущества. Длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза; изделия имеют более правильную форму и точные размеры; до 30% сокращается расход топлива; в производстве можно использовать малопластичные тощие глины с большим количеством добавок отходов производства – золы, шлаков и др. Сырьевая масса представляет собой порошок, который должен иметь около 50% частиц менее 1 мм и 50% размером 1 – 3 мм.

Прессование изделий производится в прессформах на одно или несколько отдельных изделий на гидравлических или механических прессах.

Сухой способ производства керамической черепицы является разновидностью современного развития полусухого производства изделий. Пресс-порошок при этом способе готовится с влажностью 2 – 6%. При этом устраняется полностью необходимость операции сушки.

Шликерный способ применяется, когда изделия изготавливаются из многокомпонентной массы, состоящей из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавок, и когда требуется подготовить массу для изготовления изделий сложной формы методом литья. Отливка изделий производится из массы с содержанием воды до 40%. [25]

В курсовой работе для производства керамической черепицы применяем жёсткий способ. Жёсткий способ формования является современной разновидностью пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13% до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. Вакуум-пресс создаёт давление прессования до 20 МПа. В связи с тем, что жёсткое формование осуществляется при относительно высоких 10 – 20 МПа давлениях, могут быть использованы менее пластичные и с естественной низкой влажностью глины. При этом способе требуются меньшие энергетические затраты на сушку, а получение изделия-сырца с повышенной прочностью позволяет избежать некоторые операции в технологии производства, обязательные при пластическом способе. Формование при жёстком способе завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах.

5. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Технологическая схема производства керамической черепицы жёстким способом представлена на рисунке 1.

Глину для производства керамической черепицы добывают в карьерах, расположенных обычно внепосредственной близости от завода. Глины обычно залегают на небольшой глубине при мощности вскрыши 0,5 – 1,0 м. Мощность полезной толщины месторождений колеблется от одного до десятков метров. Добычу глин осуществляют открытым способом различными экскаваторами: одно- и многоковшовыми, роторными и реже скреперами. Методы добычи и оборудование для разработки месторождений выбирают в зависимости от мощности глиняного пласта, характера его залегания и других факторов. Транспортируют глину из карьера на завод рельсовым транспортом в опрокидных вагонетках.