Для бесперебойной работы производства на заводе керамической черепицы должен быть определённый запас сырья. С этой целью на заводах создают склады для промежуточного запаса сырья. Добыча глины зимой, а также предохранение её от смерзания при транспортировании сильно усложняют производство, поэтому стремятся осуществить добычу в тёплое время года и создавать запасы глины на складах завода для работы зимой.
Добытая в карьере и доставленная на завод глина в естественном состоянии обычно непригодна для формования изделий и нужно разрушить природную структуру глины, удалить из неё вредные примеси, измельчить крупные включения, смешать глину с добавками, а также увлажнить её, чтобы получить удобоформуемую массу.
Глина подвергается последовательно грубому дроблению и тонкому измельчению. Первичное дробление глины осуществляют в глинорыхлителе, который представляет собой самоходную тележку, совершающую возвратно-поступательное движение над ящичным подавателем. Рабочим органом глинорыхлителя является вращающийся вал с насаженными на него фрезами. Дробление глины до кусков размером 10 – 15 мм осуществляют в дробилках. Вязкие пластичные глины дробят на гладких дифференциальных вальцах грубого помола.
Измельчённые глину и отощающие добавки дозируют для предварительного перемешивания в двухвальный смеситель. При необходимости сюда подают также воду или пар.
Формование производится на прессе с вакуумированием и подогревом. Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить её формовочные свойства, увеличить прочность обожжённого изделия до 2-х раз. В корпусе пресса (рисунок 2) вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывной ленты под давлением. Меняя мундштук, можно получать глиняный брус различных форм и размеров. Брус, непрерывно выходящий из пресса, разрезает на отдельные части в соответствии с размерами изготовляемых изделий автоматическое резательное устройство. Пресс снабжён вакуум-камерой, в которой из глиняной массы частично удаляется воздух.
Перед обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5 – 6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге. Применяется искусственная сушка в камерных сушилках периодического действия в течение от нескольких до 72-х часов в зависимости от свойств сырья и влажности сырца. Сушка производится при начальной температуре теплоносителя – отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха – 120 – 1500С.
Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамической черепицы. Этот процесс включает в себя три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 1200С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются. В температурном интервале от 4500С до 6000С происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. При 8000С начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твёрдой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.
В процессе нагрева до 10000С возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита Al2O3·SiO2, а при нагреве до 12000С и муллита 3Al2O3·2SiO2. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает нерасплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом (огневой усадке). В зависимости от вида глин она составляет от 2% до 8%. После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Интервал температур обжига для керамической черепицы лежит в пределах от 11000С до 13000С.
Обжиг керамической черепицы осуществляется в туннельных печах. Туннельная печь (рисунок 3) представляет собой сквозной канал длиной до 100 м, в котором по рельсам движутся вагонетки с обжигаемыми изделиями. В туннельной печи совершаются операции загрузки, подогрева, обжига, охлаждения, выгрузки.
Высушенную черепицу загружают на вагонетки с подом из огнеупорного кирпича. Толкатель подаёт загруженную вагонетку в печь, выталкивая при этом с противоположного конца вагонетку с обожжённой и охлаждённой черепицей. Туннельные печи работают на газе или тонкомолотом угле. В этих печах удобно механизировать процессы загрузки и выгрузки продукции, а также автоматизировать процесс обжига и его регулирование.
Наличие стабильных температурных зон и противоточное движение обжигаемого материала навстречу потоку газов позволяет получить в туннельных печах высокие температуры нагрева (до 17000С), что даёт возможность интенсифицировать процесс спекания. Туннельные печи значительно производительнее и экономичнее кольцевых печей, кроме того, количество брака изделий значительно ниже. Существенным недостатком туннельных печей является быстрый износ вагонеток.
Обожжённые изделия подлежат выбраковке и сортировке. Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов. [25]
Оборудование участвующее в производственном процессе представлено в таблице 3.
Таблица 3 – Сводная ведомость оборудования
| № п/п | Наименование | Тип или марка | Краткая техническая характеристика | Кол-во, шт. | Мощ-ность эл/дви-гателя, кВт | Габаритные размеры, мм | |||||||
| 1 | Ящичный подаватель | СМ14А | Производительность в т/ч- 30,8; число оборотов вала винта в мин.- 34;диаметр винта в мин.- 298; шаг винта в мм – 240; длина транспортирования в мм -1700 | 1 | 1,7 | 3895×645×820 | |||||||
| 2 | Бегуны | СМ- 874 | Производительность, кг/ч -700; диаметр катка в мм-1400; ширина катка в мм-400; вес катка в кг-3000;число оборотов вертикального вала в мин – 730 | 1 | 14 | 8000×3140× ×3400 | |||||||
| 3 | Вальцы | Щеко-вая дробил-ка 1200х 1500х 150 | Ширина загрузочной щели – 1200 мм; ширина разгрузочной щели- 150 мм; производитель-ность – 280 кг/ч | 1 | 160 | 1200х1500 | |||||||
| 4 | Двухвальный лопастный смеситель | СМ-923 | Производительность в т/ч- до 25; число оборотов валов в мин – 35 | 1 | 2,8 | 3600×720×800 | |||||||
| 5 | Вакуумный пресс | Гори-зонталь-ный | Влажность формуемой массы – 13 – 18%; давление прессования – до 20 МПа | 1 | 250 | 2100х1700 | |||||||
| 6 | Сушильная камера | Перио-диче-ского действия | Начальная температура теплоносителя 120 – 1500С | 1 | |||||||||
| 7 | Печь для обжига | Туннельная | Температура обжига – до 17000С | 1 | L ≈ 100 м | ||||||||
Выпускаемая продукция дожна соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий, поэтому на всех стадиях производства керамической черепицы необходим технический контроль – совокупность операций по обеспечению выпуска продукции высокого качества при оптимальных технико-экономических показателях его производства.
В зависимости от места организации технический контроль подразделяют на:
- входной контроль – контроль исходного сырья, добавок, топлива и других материалов, поступающих на предприятие;
- пооперационный контроль – контроль технологических параметров в ходе производства;
- выходной контроль – контроль качества продукции после завершения всех технологических операций по её изготовлению.[32]
Технический контроль при производстве керамической черепицы представлен в таблице 4 в виде карты контроля.
Таблица 4 - Карта контроля сырья, технологических процессов и готовой продукции
| Вид контроля исходного сырья в технологических процессах и готовой продукции (входной, пооперационный, выходной) | Наименование исходного сырья технологического процесса, готовой строительной продукции или полуфабриката | Контролируемый параметр и его нормативно-технический показатель | Место контроля технологической операции | Периодичность контроля по технологическому регламенту или нормативу | Метод контроля, нормативный документ | Измерительная техника и допустимая погрешность измерения по технологическому регламенту, нормативам, техническому паспорту |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Входной | Глины | Содержание глинистых частиц – 80-90%; число пластичности >25; водопотребность >28% | Приёмный склад | Каждая партия | ГОСТ 9169-75 | Устройство пробоотсекающее, сушильный шкаф, технические весы |
| Входной | Песок | Модуль крупности – 1,5 – 2,0; полный остаток на сите №063 – 10 – 30%; содержание пылевидных и глинистых частиц – 3% | Приёмный склад | Каждая партия | ГОСТ 8736 | Сито, технические весы |
| Вода | Максимальное допустимое содержание растворимых солей – 2000 мг/л; Максимальное допустимое содержание взвешенных частиц - 200 мг/л | Приёмный склад | Каждая партия | ГОСТ 23732-99 | Химический анализ, сушильный шкаф, технические весы | |
| Пооперационный | Контроль измельчения глины | Степень измельчения | Вальцы | После каждого измельчения | ГОСТ 1808-71 | |
| Контроль перемешивания сырья | Степень однородности сырьевой массы | Двухвальный смеситель | Каждая партия | ГОСТ 1808-71 | ||
| Пооперационный | Контроль сушки сформованных изделий | Высушивание изделий до содержания влаги 5 – 6% | Сушильные камеры | Каждая партия | ГОСТ 1808-71 | |
| Контроль процесса обжига | Определение степени обжига, недожога или пережога | Туннельная печь | После каждого обжига | ГОСТ 1808-71 | ||
| Выходной (контроль качества готовой продукции) | Черепица керамическая плоская ленточная | Геометрические размеры (отклонение линейных размеров по длине не более 5 мм, по ширине не более 3мм); гладкость поверхности (отсутствие трещин и отбитостей), однотонность цвета, однородность структуры, моро-зостойкость-25 циклов | Склад готовой продукции | ГОСТ 8747-88 | Визуально, морозильная камера, стандартные образцы |
Чтобы оценить технологический процесс как источник загрязнения окружающей среды, проанализировать потенциально опасные и вредные экологические факторы внутри производственного помещения необходим экологический контроль. [24] Карта экологического контроля представлена в таблице 5.