CC BY
14УДК 666.3.022
В.А. ЕЗЕРСКИЙ, канд. техн. наук, генеральный директор
ООО «Научно-исследовательский институт керамики» (г. Гжель Московской обл.)
Актуальные технологические решения для производства керамических изделий
В настоящее время постоянно повышаются требования к качеству керамических изделий.
Согласно ГОСТ 530—2007 для того чтобы аттестовать кирпич как лицевой, на лицевых поверхностях не должно быть отколов, в том числе и от известковых (карбонатных) включений. А чтобы аттестовать кирпич как рядовой, необходимо, чтобы общая площадь отколов была не более 1 см2.
Также не должно быть отколов от карбонатных включений на таких изделиях, как черепица, плитка «под кирпич», клинкерные изделия.
В случае высокого содержания в глине крупных твердых высокоактивных карбонатных включений измельчение по пластической схеме подготовки с помощью каскада вальцев грубого, тонкого и супертонкого помола с конечным зазором 0,7—0,8 мм не позволяет получить изделия, удовлетворяющие требованиям ГОСТа по отколам от карбонатных включений. Исходя из опыта даже при небольшом содержании в сырье высокоактивных карбонатных включений на изделиях появляются отколы.
Для решения этой проблемы недостаточно сухого измельчения в молотковой мельнице до верхнего предела измельчения 0,5 мм. Подтверждением этому является опыт ЗАО «Тверская керамика». На кирпиче после про-паривания или длительной выдержки на открытом воздухе появляются отколы, не соответствующие требованиям ГОСТ 530—2007. Не решает проблему в этом случае и замачивание кирпича в воде в течение 5—15 мин.
По нашему мнению для измельчения глинистого сырья с высоким содержанием каменистых и карбонатных включений наиболее подходит принцип измельчения в центробежно-ударной мельнице. При разгоне материала до скорости 80—100 м/с при соударении частиц друг о друга и о металл в первую очередь разрушаются более хрупкие материалы, то есть каменистые и карбонатные включения.
В табл. 1 приведена сравнительная характеристика различного оборудования, применяемого для сухого помола глинистого сырья в технологии стеновой керамики.
Основными достоинствами установок центробеж-но-ударной дезинтеграции являются:
— высокая степень помола;
— стабильный гранулометрический состав продукта, так как он мало зависит от износа агрегата;
— простое управление гранулометрическим составом продукта путем изменения скорости вращения ротора и угла положения отбойных плит;
— низкая энергоемкость и металлоемкость, низкий уровень капитальных затрат;
— удобный контроль износа агрегата и низкая трудоемкость технического обслуживания;
— возможность селективного дробления и встроенной классификации;
— отсутствие мелющих тел и связанных с ними догрузок, перегрузок и сортировки.
Экономическая эффективность данного технического решения заключается в том, что технология сухого измельчения при помощи центробежно-ударных мельниц позволяет подготовить карбонатные глины для производства керамических изделий высокого качества. Кроме того, ожидается, что стоимость изготовленного оборудования по сравнению с зарубежными аналогами будет в 2—3 раза ниже.
Нами предлагается разработка технологии сухой подготовки глин, содержащих крупные высокоактивные карбонатные включения с целью полного устранения отколов на кирпиче (соответствие ГОСТ 530—2007), подбор оборудования и его поставка, проектирование технологической линии, пусконаладочные работы, технологическое сопровождение.
Другой строительный материал — клинкерный кирпич, который применяется для мощения дорог, тротуа-
Таблица 1
Вид оборудования Фракционный состав, % Примечание
1-0,5 мм < 0,5 мм
Дезинтегратор (по литературным данным) 15 65-75 Предельный размер зерна 2-3 мм, быстрый износ пальцев
Шаровая мельница (по литературным данным) 20-30 60-70 Предельный размер зерна 1-2 мм, износ мелющих тел, энергоемкость
Молотковая мельница (по литературным данным) 20 (0,8-0,5 мм) 80 Предельный размер зерна 0,8 мм, быстрый износ молотков
Молотковая мельница (по экспериментальным данным) 2-10 (0,8-0,315 мм) 90-92 Предельный размер зерна 0,5-0,8 мм, быстрый износ молотков
Центробежно-ударная мельница «Титан М» (по экспериментальным данным) 0 99,99 (<0,315 мм) Влажность поступающего сырья не более 5%
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
28 апрель 2010 *
ров и фабричных полов, для кладки фундаментов, сводов и стен, подверженных большой нагрузке, для облицовки зданий, в гидротехнических сооружениях и т. д.
В настоящее время в Российской Федерации отсутствует ГОСТ на клинкерные изделия. Предприятия, которые производят клинкерные изделия, разработали свои ТУ.
Анализ требований по ТУ, в том числе прошлого столетия, зарубежных стандартов, наработанного нами опыта (проведенных испытаний глинистого сырья более 40 месторождений), позволил предложить для обсуждения специалистами керамической отрасли следующие технические требования, которые могут быть положены в основу разработки национального стандарта на клинкерные изделия.
Основным сырьем для производства клинкерных изделий являются легкоплавкие кирпичные глины и суглинки с добавлением огнеупорных и тугоплавких глин, имеющих интервал спекания не менее 60—100оС. Наиболее важным при подборе состава шихты является соотношение оксидов алюминия, железа, кальция и магния.
Легкоплавкие кирпичные глины содержат недостаточное количество А1203, поэтому его содержание увеличивают путем добавления в шихту каолинитовой глины. Для оценки качества глинистого сырья можно использовать кремнеземистый модуль. Его значение должно быть в пределах 3—4,5.
По минеральному составу преимущество имеют глины с полиминеральным составом. Сложности могут возникать при большом содержании гидрослюды. Недопустимыми примесями являются крупные включения карбонатов, поскольку образующиеся при обжиге свободные оксиды кальция могут вызвать изменение объема, растрескивание и даже разрушение изделий после обжига при взаимодействии с атмосферной влагой.
Вредными примесями в глинах являются некоторые железистые соединения, такие как пирит и сидерит, встречающиеся в виде крупных включений. Оксиды и гидроксиды железа в тонкодисперсном состоянии не являются вредными примесями.
Нами предлагается разработка технологии производства клинкерных изделий, включающая: проведение испытаний глинистого сырья, подбор оптимального состава шихты, параметров массопереработки, формования, сушки и обжига, разработку технологического регламента, подбор оборудования и его поставку, проектирование технологической линии, пусконаладочные работы, освоение производства, разработку ТУ и другой технологической документации, технологическое сопровождение после пуска.
Основная часть глинистого сырья, применяемого для производства керамического кирпича, обладает вы-
сокой чувствительностью к сушке. Традиционно для улучшения сушильных свойств таких глин применялись отощители: опилки, песок, шамот, отходы различных производств.
В случае, если в сырье содержится достаточно большое количество глинистого вещества, применение этих отощителей оправданно с технологической точки зрения. Однако при этом поверхность кирпича ухудшается, становится шероховатой. При использовании тощих глин применение грубодисперсных добавок снижает марочность кирпича, морозостойкость и ухудшает другие свойства.
Кроме того, в настоящее время интенсивно наращивается производство поризованных изделий. Для получения этих изделий используются выгорающие добавки, в основном опилки. Опилки, поступающие с деревообрабатывающих предприятий, часто непригодны по своему гранулометрическому составу. Для их подготовки в настоящее время используется оборудование импортного производства. В случае использования отсева образуется большое количество отходов.
Эффективной мерой для улучшения сушильных свойств может быть добавление волокнисто-армирующих добавок (ВАД), содержащих волокна целлюлозы. В качестве сырья для получения добавки могут служить: опилки, солома, картон, рисовая шелуха, камыш, отходы производства бумаги, картона и др.
Проверка предлагаемой разработки прошла в лабораторных и полупромышленных условиях. Подтверждено, что использование технологии подготовки ВАД позволяет получать более высокую марку изделий, высокочувствительные глины перевести в разряд средне- или даже малочувствительных и соответственно значительно улучшить качество выпускаемой продукции.
Для реализации этого проекта необходимо:
— выполнить технологические работы по определению всех параметров подготовки ВАД и их дозирования в шихту;
— выполнить конструкторские работы по созданию оборудования;
— изготовить опытную установку для подготовки ВАД, провести ее испытания и подготовить рекомендации для ее тиражирования.
Экономическая эффективность данного проекта заключается в том, что будет разработана технология, позволяющая подготовить выгорающие добавки при производстве пористо-пустотелых изделий, значительно улучшить качество лицевого керамического кирпича.
Эффективными пористо-пустотелыми изделиями называют кирпич и камень средней плотностью не более 850 кг/м3. Для достижения указанной средней плот-
Таблица 2
Наименование показателей Дорожный клинкер Стеновой клинкер
1-й сорт 2-й сорт 3-й сорт
Водопоглощение, %, не более 2 4 6 <8
Предел прочности при сжатии, МПа, не менее 100 70 40 30
Сопротивление истиранию, %, не менее 18 16 14 -
Сопротивление на удар. Число выдерживаемых ударов 15 12 8 -
Сопротивление на износ. Потери по массе, %, не более 20 24 28 -
Морозостойкость, циклы, не менее 300 200 100 100
Средняя плотность, кг/м3, не менее 2100 2000 2000 1900
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов, бк/кг, не более 370 370 370 370
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Я! : ® апрель 2010 29
ности пустотность изделий составляет 45—55%. В качестве поризующих добавок применяют опилки, солому, картон, рисовую шелуху, камыш, отходы производства бумаги, картона и др. При уменьшении средней плотности и увеличении типоразмеров теплоэффективность изделий закономерно увеличивается.
В зарубежных странах керамические пористо-пустотелые изделия получили широкое распространение. К сожалению, в России число кирпичных заводов, выпускающих данный вид продукции, определяется единицами.
Производство пористо-пустотелых изделий высокого качества невозможно без детального исследования глинистого сырья. Именно глинистое сырье, его свойства и особенности определяют будущие свойства изделий, оптимальные технологические параметры, необходимый количественный и качественный состав оборудования.
Поэтому мы предлагаем разработку технологии производства пористо-пустотелых изделий, включающую: проведение испытаний глинистого сырья, подбор оптимального состава шихты, параметров массоперера-ботки, формования, сушки и обжига, разработку технологического регламента, подбор оборудования и его поставку, проектирование технологической линии, пусконаладочные работы, освоение производства, разработку технологической документации, технологическое сопровождение после пуска, а также рекомендации по применению пористо-пустотелых изделий в строительстве.
Кроме перечисленных нами запланированы разработки следующих технологических решений:
— исследование проблемы высолообразования на керамических изделиях и стенах. Проведение экспертизы показывает, что чаще всего причиной высолов яв-
ляется применение некачественного цемента и проти-воморозных добавок, в меньшей степени нарушения правил возведения стен. И реже всего — высолообразования от содержания водорастворимых солей в кирпиче. Тем не менее эта проблема для многих заводов весьма актуальна;
— обсуждение со специалистами ГОСТ 530—2007. Эта редакция вызывает слишком много вопросов. Результатом этой работы должно быть издано официальное пояснение к ГОСТ 530—2007;
— разработка единой формы технологического регламента предприятия;
— разработка производственно-технических инструкций (ПТИ): для приемного отделения, массоподготови-тельного отделения, формовочного отделения, сушильного отделения, печного отделения, технические условия на добываемое сырье. При необходимости мы можем разработать дополнительные инструкции по отдельным переделам производства с описанием специфических режимов работы оборудования;
— методика по оптимизации работы сушилки в заводских условиях. Процесс сушки часто определяет качество продукции. В лабораторных условиях не всегда удается найти оптимальные параметры сушки, кроме того, необходимо учитывать конструкцию сушилки данного завода.
Простейшие расчеты показывают, что затраты и потери от неудовлетворительного качества продукции, а также от невыполнения плана производства несоизмеримы с затратами на сотрудничество с научно-исследовательскими организациями.
Ключевые слова: центробежно-ударная мельница, керамический кирпич, клинкерные изделия, волокнисто-армирующие добавки.
Активато
измельчение активация синтез
Российские промышленные эллиптические шаровые мельницы "Активатор" интенсивного помола.
Activator-СШ Ас1™Шг-С500 Activator-СШО Activate г-С 5000
произв-сть 100 «г/ч 500 кг/ч 1000 кг/ч 5000 кг/ч
тонина помола 1-3 мкм 4-7 мкм 20-50 мкм 50-70 мкм
потребляемая мощность 5,5 кВт/ч 11 кВт/ч 30 кВт/ч 75 кВт/ч
габариты, мм 1020»570»1230 1122x750»1500 1710»925»1815 2850»1700»2950
Результаты активации цемента и помола материалов -на нашем сайте.
• Все мельницы проходят испытания на Мельницы "Активатор" производятся толый
Вашем материале, а дисперсный состав по оригинальным чертежам разработчика 1. помолотых порошков тестируется а защищены Патентами РФ №18501, N633037 лаборатории. на полезные модели. Патентообладатель:
ЗАО "Активатор".
www.activator.ru »
Новосибирск, Софийская 18, оф 107 630056, Новосибирск 56, а/я 141 Факс: 8 (383) 325-18-49 Тел: 8 913 942 94 81 e-mail: belyaev@activator.ru
подготовка
ШИХТЫ ДЛЯ
керамической
плитки помол " активация смешение пигментов получение цемента компонентов сухих смесей пенобетона
Реклама
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
30 апрель 2010 *
