Рассмотреть технологии подготовки керамической массы

Керамической массой принято называть однородную по составу и по свойствам подготовленную тем или иным способом к формованию смесь тонкоизмельченных сырьевых материалов, взятых в строго опре­деленном количественном соотношении.

Керамические массы могут быть однокомпонентными, если они состоят только из одного материала, например глины, двухкомпонентными, если в состав массы входит два материала, например глина и шамот, и многокомпонентными, если в их состав входит более двух сырьевых материалов.

Консистенция массы определяется методом формования изделий. Для пластического формования готовятся тестообразные, пластиче­ские массы влажностью примерно от 18 до 25%, для полусухого прес­сования — порошкообразные массы влажностью 8—10%, для литья — литейные шликеры влажностью 30—35% и для трамбования — сухие! порошки влажностью 4—6%.

Основные требования, предъявляемые к керамическим массам, следующие.

Масса должна быть однородной по составу, влажности и по физико-механическим свойствам.

Количественное соотношение составляющих массу компонентов должно строго соответствовать заданному составу.

Тонкость помола сырьевых материалов должна быть выдержана в соответствии с установленными нормами.

Сырьевые материалы не должны содержать вредные примеси. Ко­личество последних должно быть в пределах нормы.

Приготовление тонкокерамических масс шликерным способом.Как правило, тонкокерамические массы многокомпонентны. Они состоят из глин, каолинов, бентонитов, кварца, кварцевого песка, полевошпатовых минералов или заменяющих их горных пород — пег­матитов, гранитов, а также других веществ, к которым относятся бой . изделий, обожженный каолин, шамот и т. д. Характерной особенностью тонкокерамических масс является та, что тонина помола сырьевых ма­териалов в этих массах не превышает0,05мм. В тоже время эти массы после обжига дают светлоокрашенный, белый или светло-серый черепок.

Шликерный способ приготовления тонкокерамических масс харак­терен тем, что помол сырьевых материалов и смешивание их происхо­дит в воде при общей влажности в 50—65%.

Пластичные материалы — каолины, глины и бентонит — поступа­ют на предприятие в виде комьев или в виде фильтр-прессовых прянок (коржей), непластичные, за исключением кварцевого песка,— в виде кусков различной величины.

Предварительная обработка пластичных материалов заключается в грубом измельчении их. Последнее проводится на стругачах, или в вальцовых дробилках. В результате такой обработки эти материалы получаются либо в виде стружки, либо в виде комьев величиной 20— 30 мм. Дозирование каждого из них осуществляется весовым способом. Отвешенная порция направляется в горизонтальную лопастную или в пропеллерную мешалку, куда предварительно наливается теплая на­гретая до 50—60° вода. Содержимое мешалки тщательно перемеши­вается в течение 40—60 мин до полного распускания глин в воде и превращения их в однородную суспензию.

Непластичные материалы поступают на предприятие в виде кусков, часто загрязненных различными примесями. Полевые шпаты и глав­ным образом их заменители во многих случаях содержат железистые включения и железосодержащую черную слюду (минерал биотит). Чтобы облегчить измельчение, а также чтобы в дальнейшем выделить; железистые примеси, эти материалы предварительно обжигают в шахт-. ных печах при температуре 900° С. Обожженный продукт в раскален­ном виде обливают холодной водой. Это способствует растрескиванию камня и отделению от него слюдяных пластинок и окислов железа.

Затем непластичные материалы, в том числе и бой моют в моечных барабанах или шпатомойках, после чего дробят под бегунами с гранитным подом и гранитными катками. Измельченный материал просеивают. Отсев возвращается для повторного измельчения, а просев направляется в бункера сырьевых материалов массозаготовительного цеха. Кварцевый песок просеивают для выделения из него крупных зерен и мелкой гальки.

Обожженный каолин получают обжигом природных каолинов во вращающихся или шахтных печах.

Размещенные в бункерах массозаготовительного цеха измельчен­ные материалы дозируются весовым способом.

Отдозированные порции непластичных материалов поступают для тонкого помола в шаровые мельницы, куда предварительно наливает­ся вода. В качестве мелющих тел используются кремневые шары или уралитовые цилиндрики.

Весовое соотношение измельчаемых материалов, воды и шаров при загрузке мельниц колеблется в пределах от 1 : 1 : 1,2 до 1 : 1 : 1,5.

Для ускорения помола в мельницу добавляют поверхностно-ак­тивные вещества, называемые диспергаторами. К ним относятся суль­фитно-спиртовая барда (отход от целлюлозного производства), сода, хлористый алюминий, хлористый магний и др. Продолжительность помола составляет несколько часов. Тонкость помола контролируется величиной остатка на сите в 10 000 отверстий на 1 см². В зависимости от типа массы этот остаток может колебаться в пределах от 1 до 10%. Измельченные тонким помолом непластичные материалы выпускаются в виде суспензии из шаровой мельницы в сборную (про­пеллерную) мешалку. По пути эту суспензию пропускают через элек­тромагнит (феррофильтр) для улавливания и отделения железистых включений и через вибросито с 4900—10 000 отверстиями на 1 см² для удаления загрязняющих примесей и неизмельченных частиц.

В эту же сборную мешалку через электромагнит и вибросито про­пускается предварительно взмученная в воде в горизонтальной ме­шалке суспензия глинистых веществ.

Таким образом, в сборной мешалке собирается полный состав массы в соответствии с заданным рецептом. Эта масса, называемая шлике­ром, представляет собой водную суспензию влажностью от 50 до 65%. В дальнейшем из шликера готовят пластическую тестообразную массу для формования изделия пластическим способом и пресспорошок для прессования изделий.

Приготовление тонкокерамических масс для пластического формования и полусухого прессования.Пластическую тонкокерамическую массу влажностью 18—24% получают путем частичного обезвоживания шликера на фильтр-прессах. Так как скорость фильтрации подогретого шликера значительно выше, чем холодного, шликер перед фильтрованием подогревают до 40—50°. Делается это в сборной мешалке, оборудованной подогревательным устройством. Подогретый шликер из сборной мешалки перекачивается мембранными насосами в фильтр-пресс, в котором выдерживается под давлением 8—10 атм до прекращения выделения из массы избыточной воды, т. е. примерно в течение 2 ч. В результате фильтрации шликер превращается в пластическую массу, которая в виде фильтр-прессовых прянок (коржей) вынимается из фильтр-пресса.

В процессе фильтрации масса частично расслаивается, поэтому структура ее неоднородна. Чтобы сделать массу однородной и пригод­ной для формования фильтр-прессные прянки перерабатывают на вакуумленточных прессах.

Превращение шликера в пресспорошок осуществляется путем обез­воживания его до 6—8% влажности в сушильных барабанах или в ба­шенных распылительных сушилках. Схематически этот процесс может быть представлен в таком виде: в сушильную камеру башенного типа (емкостью около 187 м³, высотой 5,7 м с внутренним диаметром 6,5 м), наполненную предварительно нагретыми до 180—250° горячими газа­ми, подается шликер. Он попадает на вращающийся со скоростью примерно около 7000 об/мин распылительный диск диаметром 300— 350 мм. Этим диском шликер распыляется на мельчайшие капельки, которые, омываясь горячими газами, быстро отдают влагу. Содержав­шаяся в капельках масса высыхает и выпадает на дно сушилки, откуда направляется для питания прессов.

Распыление шликера в распылительных башенных сушилах может осуществляться также с помощью пневматических форсунок, работа­ющих под давлением около 2 атм. Производительность действующих установок для сушки шликера во взвешенном состоянии составляет от 600 до 1000 и более кг/ч. Влажность высушенного порошка может быть получена от 7 до 14%.

Сухой способ приготовления тонкокерамических масс характери­зуется тем, что каждый вид сырья отдельно высушивается, в сухом виде, дробится, размалывается, просеивается, дозируется весовым способом, после чего смешивается в мешалках с другими компонентами массы, подготовленными таким же образом. В дальнейшем сухая смесь подвер­гается электромагнитной сепарации, а затем увлажняется в «мокрых» смесителях до заданной влажности и после переработки ее в соответ­ствующих аппаратах в зависимости от заданной консистенции массы, поступает на формование.

Приготовление литейных шликеров.Керамические массы, предназначенные для формования изделий методом литья, называются литейными шликерами. От обычных шли­керов они отличаются тем, что влажность их примерно в два раза меньше. Если влажность обычных шликеров колеблется около 60%, то у литейных она составляет от 30 до 35%. При этом подвижность и текучесть их такова, что они при заливке в форму даже сложного профиля полностью заполняют ее. Такая подвижность шликеров при сравнительно невысокой влажности обусловливается способностью глин разжижаться под действием электролитов.

В качестве электролитов используются: сода, жидкое стекло, некоторые дубильные экстракты, сульфитно-спиртовая барда и другие поверхностно-активные вещества, которые, будучи, введены в состав керамической массы в очень небольших количествах (десятых долях процентов), разжижают ее.

Готовят литейные шликеры прессовым и беспрессовым способом.

С помощью коржерезки фильтр-прессные прянки разрезают на отдельные куски, которые загружаются в пропеллерную или в гори­зонтальную мешалку, а затем заливают водой, содержащей электроли­ты (0,3% соды, 0,6% жидкого стекла и др.), и тщательно перемешивают до полного распускания массы в воде и превращения ее в литейный шликер влажностью 30—35%.

Шликер мембранным насосом перекачивается в тихоходные ме­шалки, в которых выдерживается при постоянном перемешивании в течение 2—3 дней, после чего используют для литья изделий.

Беспрессовый шликер готовится непосредственно из сырьевых ма­териалов по следующей схеме: предварительно подготовленные и из­мельченные непластичные материалы после весовой дозировки подвергаются тонкому помолу в шаровых мельницах при полном, требуемом для шликера, количестве воды. Когда необходимая тонкость помола достигнута, в мельницу вливают раствор электролитов и туда же загружают соответствующее количество предварительно измельченных на стругачах или вальцах пластичных материалов (глин и.каолинов). Совместный, помол всех материалов продолжают до пол­ного суспендирования глин и каолинов, что обычно достигается в те­чение 1 ч.

Шликер процеживается через вибросито, пропускается через электромагнит и перекачивается в тихоходные мешалки, где выдерживается при медленном перемешивании подобно прессовому шликеру в течение 2—3 дней, после чего используется для литья изделий.