Vrste keramičkih materijala i proizvoda. Karakteristike raznih vrsta keramike, njihov sastav, svojstva, posebnosti. Keramika u građevinarstvu

Ruska Federacija

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Čeljabinske regije

Strukovna škola br.130

Disciplina: “Znanost o materijalima”

Tema: Keramički materijali

Izvršio: student gr.28 Beloborodov A.

Provjerio: Učitelj Dolin A.M.

Južno-Uralsk 2008

Uvod

1. Općenito o keramičkim materijalima

2. Sirovine za proizvodnju keramičkih materijala i proizvoda

2.1 Glineni materijali

2.2 Naslonjeni materijali

Zaključak

Bibliografija

Uvod

U suvremenom svijetu keramički materijali i proizvodi naširoko se koriste u građevinarstvu. To je zbog velike snage, značajne trajnosti, dekorativnih svojstava mnogih vrsta keramike, kao i rasprostranjenosti sirovina u prirodi.

Svrha ovog rada je pregled i proučavanje keramičkih materijala. U skladu s ciljem, zadaće rada mogu se identificirati: proučiti opće informacije o keramičkim materijalima: pojam, vrste, svojstva keramičkih materijala i proizvoda; sirovine za proizvodnju keramičkih materijala i proizvoda: glineni materijali, otpadni materijali.

Keramički proizvodi imaju različita svojstva, koja su određena sastavom izvorne sirovine, metodama njezine obrade, kao i uvjetima pečenja - plinsko okruženje, temperatura i trajanje. Materijal (tj. tijelo) od kojeg se keramički proizvodi sastoje u keramičkoj tehnologiji naziva se keramička krhotina.

1. Općenito o keramičkim materijalima

Keramički materijali i proizvodi izrađeni kalupljenjem i pečenjem gline nazivaju se keramikom. "Keramos" - na starogrčkom je označavao lončarsku glinu, kao i proizvode od pečene gline. U davna vremena od gline se pečenjem izrađivalo posuđe, a kasnije (prije oko 5000 godina) počela se izrađivati ​​cigla, a potom i crijep.

Velika čvrstoća, značajna postojanost, dekorativna svojstva mnogih vrsta keramike, kao i obilje sirovina u prirodi doveli su do široke primjene keramičkih materijala i proizvoda u građevinarstvu. Trajnost keramičkih materijala može se vidjeti na primjeru moskovskog Kremlja čije su zidine izgrađene prije gotovo 500 godina.

Među praškastim sirovinama je i glina koja se prvenstveno koristi u proizvodnji građevinske keramike. Uglavnom sadrži nečistoće koje utječu na njegovu boju i toplinska svojstva. Najmanje nečistoća sadrži glina s visokim udjelom minerala kaolinita i stoga nazvana kaolin, koja ima gotovo bijelu boju. Osim kaolinitnih glina različitih boja i nijansi, koriste se montmorilonitne i hidroliskujne gline.

Osim gline, korišteni praškasti materijali, koji su glavni sastojci keramičkih proizvoda, uključuju i neke druge mineralne tvari prirodnog podrijetla - kvarcite, magnezite, željezne rude kroma.

Za tehničku keramiku (češće specijalnu) koriste se prahovi u obliku čistih oksida, umjetno dobiveni posebnim pročišćavanjem, npr. aluminijevih oksida, magnezija, kalcija, cirkonijevog dioksida, torija i dr. Oni omogućuju za dobivanje proizvoda s visokim temperaturama taljenja (do 2500-3000 V ° C i više), što je važno u mlaznoj tehnologiji i radiokeramici. Materijali veće otpornosti na požar izrađuju se na bazi karbida, nitrida, borida, silicida, sulfida i drugih metalnih spojeva bez glinenih sirovina. Neki od njih imaju temperaturu taljenja do 3500 - 4000°C, osobito iz skupine karbida.

Kermet, koji se obično sastoji od metalnih i keramičkih dijelova odgovarajućih svojstava, od velikog je praktičnog interesa. Vatrostalni materijali promjenjivog sastava stekli su priznanje. Kod ovih materijala jedna površina je predstavljena čistim vatrostalnim metalom, kao što je volfram, a druga vatrostalnim keramičkim materijalom, kao što je berilijev oksid. Između površina u presjeku postupno se mijenja sastav, čime se povećava otpornost materijala na toplinski udar.

Za građevinsku keramiku, kao što je gore navedeno, sasvim je prikladna glina, koja je uobičajena, jeftina i dobro proučena sirovina. U kombinaciji s nekim dodatnim materijalima, koristi se za proizvodnju raznih proizvoda u širokom spektru u keramičkoj industriji. Klasificirani su prema nizu karakteristika. Prema konstrukcijskoj namjeni proizvodi se dijele na zidne, fasadne, podne, završne, podne obloge, krovne proizvode, sanitarne proizvode, cestovne materijale i proizvode, za podzemne komunikacije, vatrootporne proizvode, toplinsko-izolacijske materijale i proizvode, kemijski otpornu keramiku .

Svi se proizvodi prema strukturi dijele u dvije skupine: porozne i guste. Proizvodi od porozne keramike upijaju više od 5% težine vode (obična cigla, crijep, odvodne cijevi). U prosjeku, upijanje vode poroznih proizvoda je 8 - 20% po težini ili 15 - 35% po volumenu. Proizvodi s upijanjem vode manjim od 5% po težini smatraju se gustim i praktički su vodootporni, na primjer, podne pločice, kanalizacijske cijevi, cigle i pločice otporne na kiseline, opeke za ceste, sanitarni porculan. Najčešće je to 2 - 4 % po težini ili 4 - 8 % po volumenu. Ne postoje apsolutno gusti keramički proizvodi, budući da isparljiva voda za miješanje unesena u glineno tijesto uvijek ostavlja određenu količinu mikro i makropora.

Prema namjeni u građevinarstvu razlikuju se sljedeće skupine keramičkih materijala i proizvoda:

zidni materijali (obična glinena opeka, šuplja i lagana, šuplje keramičko kamenje);

krovni materijali i materijali za podove (pločice, keramički šuplji proizvodi);

materijali za vanjsko i unutarnje oblaganje (opeka i kamen za oblaganje, keramičke fasadne ploče, pločice malih dimenzija);

materijali za podove (pločice);

materijali za posebne namjene (cestovni, sanitarni, kemijski otporni, materijali za podzemne komunikacije, posebno cijevi, toplinska izolacija, vatrootporni itd.);

punila za lagani beton (ekspandirana glina, agloporit).

Zidni materijali postigli su najveći razvoj, a uz opće povećanje obujma proizvodnje, posebna se pozornost posvećuje povećanju proizvodnje učinkovitih proizvoda (šuplje opeke i kamena, keramičkih blokova i ploča i dr.). Planirano je i proširenje proizvodnje fasadne keramike, posebice za industrijsku dekoraciju zgrada, glaziranih pločica za unutarnje oblaganje, podnih pločica, kanalizacijskih i odvodnih cijevi, sanitarno građevinskih proizvoda, te umjetnih poroznih agregata za beton.

Keramičke proizvode i početne gline prema temperaturi taljenja dijelimo na niskotaljive (s talištem ispod 1350V°C), vatrostalne (s talištem 1350-1580V°C) i vatrostalne (iznad 1580V°C). Gore su također navedeni primjeri proizvoda i sirovina visoke otpornosti na vatru (s talištem u rasponu od 2000-4000X) koji se koriste u tehničke (specijalne) svrhe.

Posebnost svih keramičkih proizvoda i materijala je njihova relativno visoka čvrstoća, ali niska sposobnost deformiranja. Lomljivost se najčešće odnosi na negativna svojstva građevne keramike. Ima visoku kemijsku otpornost i trajnost, a oblik i dimenzije keramičkih proizvoda obično su u skladu s utvrđenim standardima ili specifikacijama.

Rusko tržište trenutno nudi tekuće keramičke toplinsko-izolacijske materijale koji pronalaze svoje potrošače zbog širokog spektra primjene i jednostavnosti upotrebe uz niske troškove rada. Budući da se predloženi materijali uglavnom proizvode u inozemstvu, oni imaju visoku cijenu, što ograničava mogućnost njihove masovne uporabe u građevinarstvu, energetici, stambenim i komunalnim uslugama itd. Dok domaći analozi često ostavljaju mnogo željenog, a njihova "kvaliteta" uzrokuje negativnost i pristranost kod krajnjeg korisnika prema toplinsko-izolacijskim materijalima od tekuće keramike.

2. Sirovine za proizvodnju keramičkih materijala i proizvoda

Sirovine koje se koriste za izradu keramičkih proizvoda mogu se podijeliti na plastične gline (kaolin i glina) i mršave (šamot, kvarc, troska, gorljivi dodaci). Da bi se snizila temperatura sinteriranja, glini se ponekad dodaje topilo. Kaolin i gline objedinjeni su pod zajedničkim nazivom - glineni materijali.

keramičke građevinske krovne obloge

2.1 Glineni materijali

Kaolini. Kaolini se u prirodi formiraju od feldspata i drugih aluminosilikata koji nisu onečišćeni željeznim oksidima. Sastoje se pretežno od minerala kaolinita. Nakon pečenja zadržavaju svojstvenu bijelu ili gotovo bijelu boju.

Gline. Gline su sedimentne stijene koje su fino usitnjene mineralne mase koje su, bez obzira na mineraloški i kemijski sastav, sposobne s vodom oblikovati plastično tijesto koje se nakon pečenja pretvara u vodonepropusno i trajno kameno tijelo.

Gline se sastoje od tijesne mješavine raznih minerala, među kojima su najčešći kaolinit, montmorilonit i hidroliskuj. Predstavnici minerala kaolinita su kaolinit i haloizit. Skupina montmorilonita uključuje montmorilonit, beidelit i njihove željezne varijante. Hidromas je uglavnom proizvod različitih stupnjeva hidratacije liskuna.

Uz ove minerale, gline sadrže kvarc, feldspat, sumporne pirite, hidrate željeznih i aluminijevih oksida, kalcijeve i magnezijeve karbonate, spojeve titana i vanadija. Takve nečistoće utječu i na tehnologiju keramičkih proizvoda i na njihova svojstva. Na primjer, fino raspoređeni kalcijev karbonat i željezni oksidi smanjuju vatrootpornost gline. Ako glina sadrži krupna zrna i zrnca kalcijevog karbonata, tada tijekom pečenja stvaraju manje ili više velike uključke vapna, koji se na zraku hidratiziraju s povećanjem volumena (dutike), što uzrokuje stvaranje pukotina ili uništavanje proizvoda. Spojevi vanadija uzrokuju pojavu zelenkastih naslaga (promjene boje) na opeci, što kvari izgled fasada.

Keramika je poznata čovječanstvu od davnina. Tako su tijekom iskapanja u Mezopotamiji pronađeni keramički proizvodi izrađeni oko 15 tisuća godina prije Krista. U Egiptu, počevši od 5. tisućljeća pr. e., keramika postaje industrijski proizvod.

Keramika je bila raširena i u našoj domovini. Značajna količina keramičkih proizvoda otkrivena je tijekom iskapanja drevnih naselja u Kijevskoj regiji, koja datiraju iz razdoblja formiranja Kijevske Rusije.

U XVI-XVIII stoljeću. Razvoj proizvodnje keramike u Rusiji je intenziviran, izdana je posebna Uredba o kamenu koja regulira zahtjeve za to. U 19. stoljeću Keramička industrija u Rusiji nastavlja se intenzivno razvijati: grade se velike tvornice u Moskvi, Sankt Peterburgu, Harkovu, Kijevu, Jekaterinoslavu.

Nakon Velike listopadske socijalističke revolucije 1919. godine u Lenjingradu je osnovan Državni znanstveno-istraživački keramički institut (GIKI). U prijeratnim godinama sovjetski su stručnjaci razvili nacrte za kontinuirane tunelske peći i sušare, dovršili stvaranje znanstvene baze za keramičku i vatrostalnu industriju, a potom su stvorili niz istraživačkih instituta.

Keramička industrija se još uvijek brzo razvija. Posebna pozornost posvećena je ubrzanju razvoja i implementacije brzog pečenja keramičkih proizvoda i tehničkoj preopremi proizvodnje. U porastu je proizvodnja zidnih keramičkih pločica u boji i velikih podnih pločica.

U tvornicama građevinske keramike stvaraju se nove pokretne linije povećanog kapaciteta (do 1 milijun m2 godišnje) za proizvodnju pločica uz potpunu automatizaciju cjelokupnog procesa proizvodnje, sve do sortiranja i pakiranja.

Radnici u industriji građevinskih materijala dobili su veliku i odgovornu zadaću - povećati, prije svega, obujam proizvodnje građevinskih materijala poboljšanjem korištenja postojećih proizvodnih kapaciteta i tehničkom preopremom postojećih poduzeća.

Keramička industrija Ukrajinskog SSR-a, koja ima značajne rezerve glinenih sirovina, dobit će daljnji razvoj. Glavni smjer njegovog razvoja je rekonstrukcija i proširenje postojećih poduzeća, uvođenje tehnološke opreme visokih performansi.

Obložna keramika obuhvaća materijale za vanjsko oblaganje (fasadna opeka i kamen za oblaganje, fasadne ploče i pločice, terakota), za unutarnje oblaganje objekata (ploče i crijep), za ceste i podove (klinker, ploče i pločice).

Proizvodi namijenjeni umjetničkom ukrašavanju objekata, interijera, prijelaza pripadaju arhitektonsko-umjetničkoj keramici, čija je posebnost širok izbor neglaziranih (terakota), glaziranih, engobiranih i dekoriranih proizvoda složenih profila i velikih dimenzija.

2.4.2. Paleta proizvoda

Prema GOST 7484-78, opeke se proizvode u stupnjevima 300, 250, 200, 150, 125, 100 i 75. Granice čvrstoće na savijanje su redom jednake: 4; 3,6; 3.4; 2,8; 2,5; 2.2; 1,8 MPa, upijanje vode - od 6 do 14% i za bijele gline - ne više od 12%. Što se tiče otpornosti na mraz, opeka mora zadovoljiti stupnjeve Mrz 25, Mrz 35 i Mrz 50.

Cigla i kamenje za oblaganje dizajniran za oblaganje zgrada i ima dimenzije 250x120x65; 250x120x88; 250x138x120 mm, klase opeke - 300, 250, 200, 150, 125, 100 i 75. Ako je potrebno dobiti obojene proizvode, koriste se različiti dodaci za bojanje cijele mase proizvoda tijekom njihove proizvodnje ili tankog sloja engobe ili glazura se nanosi na površine bockalica i žlica. Površine se teksturiraju narezivanjem pomoću valjaka, češljeva i mlaznog betona.

Fasadne ploče Proizvode se u običnim, kutnim i nadvojnim tipovima. Prema vrsti prednje plohe dijele se na ravne, rustične i profilirane, a prema izvedbi na pune i šuplje. Tijekom proizvodnje mogu se bojati u razne boje. Prema GOST 13996-84, ploče se proizvode u sljedećim veličinama: 50x50x(2-4); 25x25x(2-4); 20x20x(2-4); 48x48x4; 20x20x4; (90-120)x(40-60)x(5-6) mm. Apsorpcija vode proizvoda ne smije biti veća od 14%, a za pločice od bijele gline - ne više od 10%. Otpornost na smrzavanje - najmanje 35 ciklusa. Ploče od plastičnog kalupa karakteriziraju tlačna čvrstoća od najmanje 14,7 MPa, a za polu-suhe - najmanje 9,9 MPa. Čvrstoća na savijanje nije manja od 2,74 odnosno 1,57 MPa.

Proizvodi od terakote- To su obični, neglazirani, prirodno obojeni keramički proizvodi. Terakota uključuje sve neglazirane keramičke proizvode koji imaju umjetnička i dekorativna svojstva.

Fajans glazirane pločice koristi se za unutarnje oblaganje. Izrađuju se od zemljanih masa i s prednje strane prelivaju prozirnom ili čvrstom glazurom.

Oblik pločica proizvodi se kvadrat, dimenzija 150x150x5 i 100x100x5 mm, pravokutan - 75x150x5 mm i oblikovan, koji se dijeli na kut, vijenac i postolje.

Prema GOST 6141-82, pločice karakteriziraju tlačna čvrstoća od 98-127,4 MPa i udarna čvrstoća na savijanje od 0,16-0,19 MPa; upijanje vode ne smije biti veće od 16%. Glazirane pločice moraju biti plino i vodootporne.

Podne pločice, prema GOST 6787-80, dostupne su u sljedećim veličinama, mm 50x50x(10-15); 100x100x10; 150x150x10; 150x150x13; 150x74x13; 100x115x10 (šestokutni); 150X50X80X13 (osmerokut), itd. Tlačna čvrstoća pločice je 180-250 MPa, upijanje vode - ne više od 5%, Mohsova tvrdoća - 7-8.

U skladu s GOST 6787-80, pločice dimenzija 48x48x(4-6) i 48x22x(4-6) mm mogu se lijepiti na papir i proizvoditi u obliku tepiha.

2.4.3. Karakteristike sirovina

Gline- sedimentne, kohezivne, nekonsolidirane stijene koje se uglavnom sastoje od minerala gline. Što se tiče frakcijskog sastava, to su fini prahovi koji sadrže više od polovice čestica veličine manje od 0,01 mm, uključujući najmanje 25% čestica veličine manje od 0,001 mm.

Najčešće se u proizvodnji građevinske završne keramike koriste topljive gline koje imaju prilično raznolik mineraloški sastav i sadrže ne više od 18% glinice i do 80% silicija.

Oksidi koji čine gline imaju različite učinke na proizvodni proces i konačna svojstva proizvoda.

Silicijev oksid SiO 2 može biti prisutan u slobodnom i vezanom stanju. Uz značajan sadržaj slobodnog silicijevog dioksida u obliku kvarca, formira se krhotina povećane poroznosti i niske mehaničke čvrstoće.

Aluminijev oksid Al 2 O 3 s povećanim udjelom u glini dovodi do povećanja temperature pečenja i intervala između temperatura početka sinteriranja i taljenja. Proizvodi s niskim sadržajem glinice imaju nisku čvrstoću.

Željezni oksidi Fe 2 O 3 +FeO su topitelji, smanjuju temperaturni raspon sinteriranja gline. Ovisno o njihovom sadržaju u glini, nakon pečenja proizvodi variraju od svijetlo krem ​​do trešnja crvene boje.

Kalcijev oksid CaO snižava točku taljenja gline, smanjuje temperaturni raspon sinteriranja i izbjeljuje krhotinu.

Magnezijev oksid MgO djeluje slično kao kalcijev oksid, ali je njegov učinak na interval sinteriranja gline manji.

Oksidi alkalnih metala značajno smanjuju temperaturu sinteriranja, potiču izbjeljivanje, povećavaju skupljanje, zbijanje i stvrdnjavanje krhotine.

Prisutnost sulfata u glinama uzrokuje pojavu eflorescencije na površini proizvoda nakon pečenja. Gline imaju plastičnost, tj. sposobnost zadržavanja oblika koji je proizvod od gline poprimio kada je mokar. Prema ovom kriteriju gline se dijele na visoko plastične, srednje plastične, srednje plastične, nisko plastične i neplastične.

Dodatni materijali u proizvodnji keramike koriste se za reguliranje svojstava kako sirovinske mase tako i proizvoda. To uključuje: tenzide i visoko plastičnu glinu, koji poboljšavaju svojstva oblikovanja mase; pepeo termoelektrana, gorivo i metalurška troska, ugljen, poboljšanje uvjeta loženja; šamot, pijesak, dehidrirana glina, piljevina, olakšavajući proces sušenja; ugljen, piljevina, koji su zapaljivi aditivi i smanjuju gustoću proizvoda; slomljeno staklo, pepeo senfa, željezna ruda, koji povećavaju čvrstoću i otpornost na smrzavanje proizvoda; bojila, tekuće staklo, kuhinjska sol, koji poboljšavaju boju proizvoda, sprječavaju cvjetanje i neutraliziraju nakupine kamenca.

Sitni aditivi ne smiju imati velike čestice (više od 2 mm), dok udio čestica veličine do 0,25 mm ne smije biti veći od 20%.

Glazure- suspenzije punjenja s niskim talištem, pričvršćene na proizvod pečenjem na visokim temperaturama. Prema temperaturi sinteriranja, dijele se na vatrostalne (1250-1400 ° C) i nisko taljive (900-1250 ° C), prema načinu proizvodnje - na sirove (ili feldspat), koji se primjenjuju na proizvode u sirovom obliku. , i fritiran, podvrgnut fritiranju, tj. prethodnom stapanju punjenja.

Sirove glazure su vatrostalne i koriste se uglavnom za proizvodnju porculana. Fritirani su topljivi i sadrže, osim glinenca i kvarca, kredu, mramor, dolomit, sodu, potašu, boraks, barijeve i olovne spojeve, a ponekad i spojeve stroncija, kositra, litija, cinka i bizmuta. Budući da su neki sastojci glazura otrovni i topljivi u vodi, smjesa se djelomično ili potpuno pretopi i dobije se staklasta legura (frita) koja je osnova glazure.

Glazuru samljeti u mlinu dok ostatak na situ od 10 000 rupa/cm 2 ne bude veći od 0,3 % i pripremiti suspenziju. Suspenzija pripremljene glazure trebala bi se rasporediti u ravnomjernom sloju po površini proizvoda, ne ljuštiti se s nje tijekom naknadnog hlađenja ili zagrijavanja i ne stvarati lokalne otekline ili mrežu pukotina.

Prije glaziranja neki se proizvodi prethodno peku kako bi se popravio oblik krhotine.

Glavne metode glaziranja su uranjanje proizvoda u suspenziju glazure, izlijevanje suspenzije na proizvode pomoću posebnih strojeva, prskanje suspenzije raspršivačem, nanošenje četkom, posipanje proizvoda suhim glaziranim prahom.

Nakon glaziranja komadi se ponovno peku na temperaturi topljenja glazure. Dobiveni glazurni film stupa u interakciju s krhotinom proizvoda, stvarajući međusloj glatkog prijelaza od sinterirane krhotine do staklaste glazure.

Glazure su bezbojne, obojene, prozirne i neprozirne (mat).

Engob- Bijeli ili obojeni glineni premaz na keramici koji prikriva grubu teksturu ili boju keramike. Proizvodi se mogu engobirati plastičnom metodom, nanošenjem teksturiranog sloja istovremeno s oblikovanjem proizvoda na tračnim prešama, kao i prskanjem, uranjanjem, navodnjavanjem i premazivanjem. U izradi dvoslojne fasadne keramike teksturirani sloj se nanosi plastično.

Dekoracija proizvoda- tehnička operacija koja se sastoji od nanošenja dekoracije radi poboljšanja estetskih kvaliteta proizvoda.

Postoje sljedeće vrste ukrašavanja proizvoda: reljef, monokromatski, mramor, kao i žigosanje, tisak (seriografija), dekalkomanija, nanošenje dekora u elektrostatičkom polju.

Reljefni ukras nastaje kada se tijekom prešanja proizvoda nanese reljefni uzorak.

Obojeni jednobojni proizvodi dobivaju se običnim glaziranjem, a mramorne pločice dobivaju se posipanjem raznih glazura, koje miješanjem na krhotini daju šaru poput mramora.

Završno žigosanje izvodi se valjkom s reljefnim uzorkom koji se kotrlja preko pločice sa svježe nanesenom glazurom. Tijekom ove operacije, dio glazure se uklanja valjkom i formira se kontrastni uzorak. Metoda pečata omogućuje nanošenje boje na pečene glazirane pločice, koje se zatim ponovno peku.

Tisak (seriografija) uključuje izradu jednobojnih ili višebojnih dizajna. Obuhvaća sljedeće osnovne tehnološke operacije: dobivanje fotografije dizajna (transparentnost), izradu mreža (šablona), pripremu veziva i kitova, nanošenje dizajna na pločice pomoću šablona, ​​glaziranje i pečenje. Prozirnice koje odgovaraju svakom elementu boje dobivaju se iz zadanog crteža. Zatim se fotomehaničkim postupkom na najlonskim ili svilenim mrežicama izrađuju šablonske mrežice premazane fotoosjetljivom emulzijom. Slajd se fotokopira kontaktnom metodom pomoću posebnog stroja na mrežu šablone koja se obrađuje za fiksiranje slike posebnim spojevima. Na ovaj način priprema se jedna rešetka za jednobojni uzorak, a nekoliko za višebojni uzorak, za svaku boju posebno. Zatim se utiskivanjem boje kroz svaku mrežicu šablone nanosi dizajn na pločicu koja se zatim peče.

Elektrostatsko polje omogućuje nanošenje jednobojne boje na pločice. Time se stvara elektrostatički napon od 1-10 kV.

Decalcomania (prijenos dizajna s papira na keramički proizvod) omogućuje dobivanje pločica u boji s dizajnom bilo koje složenosti. Crteži se nanose na papirnatu traku u obliku role pomoću posebnog ljepila. Potom se pritisnu na vruću ploču temperature 125-145°C. Na ovoj temperaturi ljepilo omekšava i dizajn se prenosi na pločicu.

2.4.4. Osnove tehnologije

Metoda pripreme sirovina može biti plastična, polusuha i klizna.

Plastična metoda najviše se koristi; uz njegovu pomoć obrađuju se visoko plastične, masne gline.

Na sl. Na slici 2.4 prikazana je osnovna tehnološka shema plastične metode pripreme mase pri unošenju gorivih dodataka (piljevina i otpaci od pripreme ugljena) s naknadnim operacijama - plastificiranje, sušenje i pečenje proizvoda. Glavne tehnološke faze su: grubo mljevenje gline uz istovremeno odvajanje kamenih inkluzija na valjcima za grubo mljevenje; miješanje gline s piljevinom, osušenim otpadom od pripreme ugljena i dovođenje mase do sadržaja vlage u kalupu (18-25%); fino mljevenje mase na finim valjcima za mljevenje; stvrdnjavanje mase s naknadnim oblikovanjem proizvoda; sušenje i pečenje. Potreba za sušenjem otpada od obogaćivanja ugljena određena je njegovom visokom vlažnošću, posebno zimi.

Polu-suha metoda priprema sirovina koristi se za glinene sirovine niske plastičnosti i vlažnosti. Na sl. 2.5 prikazana je osnovna tehnološka shema polusuhe obrade mase koja uključuje polusuho prešanje i pečenje proizvoda. Glavne tehnološke operacije su grubo mljevenje sirovina, sušenje u bubnju za sušenje, fino mljevenje u dezintegratorima, rotacijskom mlinu ili na trkačima. Fino mljevenje glinenih sirovina može se kombinirati sa sušenjem u osovinskom mlinu. Nakon mljevenja, usitnjena masa se navlaži do 12% i šalje na polusuho prešanje, nakon čega slijedi pečenje.

Korištenjem manje vlažne kalupne mase kod polusuhe metode, u usporedbi s plastičnom metodom, postiže se značajan ekonomski učinak: utrošak metala je gotovo 3 puta, a intenzitet rada je 26-30% manji. Sušenje sirovina je isključeno. Skraćuje se i trajanje proizvodnje proizvoda.

Metoda klizanja Preporučljivo je koristiti pripravak sirovina za gline koje imaju visoku vlažnost ili se dobro natapaju vodom i sadrže kamene inkluzije koje je potrebno ukloniti.

Na sl. 2.6 prikazuje osnovnu tehnološku shemu za pripremu sirove gline metodom klizanja. Glavne tehnološke faze su: grubo mljevenje gline uz istovremeno uklanjanje kamenih inkluzija; otapanje gline u mješalicama za glinu ili mljevenje u kuglastom mlinu da se dobije klizač sa sadržajem vlage od 68-95% i gustoćom od 1,12-1,18 g/cm 3 ; uklanjanje velikih čestica upotrebom sita i dobivanje suspenzije karakterizirane ostatkom na situ od 10.000 rupa/cm 2 ne većim od 2%. Rezultirajući klizač se odvaja od vode u tornju za sušenje raspršivanjem i šalje u mješalicu, gdje se vlaži do sadržaja vlage koji osigurava plastično ili polusuho prešanje. Prilikom oblikovanja proizvoda korištenjem kliznog lijevanja, glinena suspenzija ne smije biti dehidrirana.

U tablici 2.10 prikazuje usporedne izračune troškova (prema tvornici Keramik, Kijev) za pločice koje koriste polusuhe i klizne metode za pripremu sirovina. Zbog različitih debljina pločica proizvedenih polusuhom i kliznom metodom, troškove treba uspoređivati ​​po 1 m 3 proizvoda. Iz navedenih podataka proizlazi da metodu klizanja karakteriziraju visoki troškovi rada, energije i goriva.

Valjci za uklanjanje kamenja imaju jedan glatki valjak i drugi sa zavojnom spiralom. Načelo njihovog rada je da kada valjci rade, stjenoviti uključci padaju u utore spiralne spirale i uklanjaju se iz valjaka.

Valjci dezintegratora za odvajanje kamena imaju jedan veliki glatki valjak promjera 900 mm koji se okreće frekvencijom do 1 s -1 i manji valjak (promjera 600 mm) koji se okreće frekvencijom 10 s -1. Na površini manjeg valjka nalazi se 6-8 čeličnih šipki. Uz njihovu pomoć, stjenoviti uključci se ili izbacuju iz mase ili drobe.

Glina se može sušiti u bubanjskim sušarama, raspršivačima (slika 2.7) ili osovinskim mlinovima.

Načelo rada raspršivača u tornju je da glinena kaša teče kroz cjevovod na raspršivač s diskom, koji je brzo rotirajući disk. Raspršena fina suspenzija gline se upuhuje vrućim dimnim plinovima koji dolaze s dna sušilice. Tijekom prolaska od vrha sušnice do njenog dna, glina se potpuno osuši i istaloži. Istaložena osušena glina transportira se na skladištenje. Dimni plinovi prolaze sustav pročišćavanja kako bi se uklonile sitne čestice gline i ispuštaju se u atmosferu.

Fino mljevenje sirovina obično se provodi na glatkim finim valjcima za mljevenje. Najbolji učinak mljevenja postiže se sekvencijalnim mljevenjem kroz 2-3 para valjaka.

Preporučljivo je dva puta navlažiti glinenu masu: jednom na početku obrade, drugi put prije oblikovanja.

Za miješanje, homogeniziranje i vlaženje masa koriste se jednoosovinske i dvoosovinske mješalice u kojima se materijal pomiče pomoću lopatica smještenih na osovini. Produktivnost mješalica je 18-35 m 3 / h.

Kako bi se poboljšala fizikalna i mehanička svojstva samih sirovina i keramičkih proizvoda za 18-25%, glina mora biti odležana.

Prešanje keramičkih masa vrši se plastičnom metodom, polusuhim prešanjem ili lijevanjem.

Plastično oblikovanje masa provodi se pod uvjetom da je kohezija glinene mase veća od njezine adhezije na površinu opreme za kalupljenje. To se osigurava upotrebom visokoplastičnih glina ili upotrebom aditiva za plastificiranje.

Za oblikovanje plastike koriste se preše za trake - bez vakuuma i vakuuma s kapacitetom od 5...7 tisuća kom./h, osiguravajući specifični tlak prešanja do 1,6 MPa. Kada se masa evakuira u trakastoj preši, iz nje se uklanja zrak, zbog čega se gustoća sirovine povećava za 6-8%, a sadržaj vlage u kalupu smanjuje se za 2-3%. To vam omogućuje da smanjite vrijeme sušenja proizvoda, povećate čvrstoću pečene opeke gotovo 2 puta i smanjite njezinu apsorpciju vode za 10-15%.

Na trakastoj preši SMK-168 (sl. 2.8) vijčanim mehanizmom se masa dovodi, sabija i utiskuje kroz glavu i usnik, čime se daje oblik i veličina glinenoj gredi koja se zatim reže u sirovu ciglu.

Tijekom polusuhog prešanja dodaju se mršave gline i značajne količine pepela i troske. Tijekom polusuhog prešanja sirovina odvijaju se složeni fizikalno-kemijski procesi.

U početnoj fazi prešanja, čestice se pomiču, slabi filmski kontakti između njih se uništavaju, masa se zbija, zrak se djelomično uklanja, a broj tih kontakata se povećava.

Daljnjim povećanjem tlaka prešanja povećava se gustoća mase te se razvijaju plastične, elastične i nepovratne deformacije čestica. Voda za kalupljenje obavija čestice tankim filmom i služi kao element koji oblikuje strukturu. Kao rezultat zbijanja mase dolazi do stezanja zraka. Zarobljeni zrak, zajedno s deformiranim izduženim česticama i viškom vlage, elastično se suprotstavlja rastućem pritisku. U završnoj fazi prešanja formira se najgušća sirova opeka s filmskim, nevodootpornim kontaktima. Nakon uklanjanja pritiska, volumen prešanog materijala djelomično se povećava pod utjecajem reverzibilne elastične deformacije.

Zarobljeni zrak i višak vlage u kalupljenoj masi jedan su od razloga raslojavanja proizvoda, pa se nameće potreba za prešama veće snage. Osim toga, kako bi se izbjeglo zadržavanje zraka i suvišne vlage, povećavaju vrijeme prešanja, provode dvostrani pritisak s višestupanjskim djelovanjem, pravilno odabiru granulometriju mase, uvode aditive za osipanje i koriste metodu vakumiranja praha.

Trajanje prešanja proizvoda je u prosjeku 0,5-3,5 s.

Parametri udarnog opterećenja tijekom prešanja ovise o vrsti gline. Za plastične gline tlak je 7,35-9,8 MPa, za teške ilovače - 11,76-14,76, za ilovače, les i ilovače poput lesa - 12,74-14,7 MPa.

Produktivnost preša za polusuho prešanje je od 2 do 5 tisuća komada/sat.

Kvaliteta prešanih proizvoda određena je ne samo parametrima prešanja, već i svojstvima praha.

Prahovi za prešanje moraju imati određenu granulometriju koja osigurava minimalni sadržaj zraka u smjesi i potrebnu sipkost. S povećanim sadržajem velikih frakcija (do 1,5 mm) dobiva se sipki prah koji se ravnomjerno zbija tijekom prešanja, ali zahtijeva povećani pritisak pri oblikovanju proizvoda. Sadržaj francija manji od 0,06 mm u količini od 10% u odnosu na čestice veličine 0,5-0,75 mm povećava pokretljivost mase. Uz značajan sadržaj finih frakcija, zrak se polako uklanja tijekom prešanja, povećava se viskoznost mase i dolazi do neravnomjernog zbijanja.

Metoda lijevanja(klizno lijevanje) temelji se na svojstvu glina da stvaraju koagulacijske strukture s tiksotropnim svojstvima u obliku suspenzija koje mogu isporučiti disperzijski medij u kapilare kalupa uz stvaranje čvrstog sloja na njegovoj površini. Brzina povećanja debljine stijenke proizvoda ovisi o brzini apsorpcije tekuće faze izlivka u kalupu, granulometrijskom sastavu čvrste faze, omjeru čvrste i tekuće faze, kao i brzini difuziju vode kroz sloj dobivenog proizvoda.

Metoda lijevanja koristi se za izradu malih keramičkih pločica i proizvoda otpornih na koroziju složenih oblika.

Proizvodi oblikovani metodama plastike ili lijevanja suše se i potom peku. Polusuhi prešani proizvodi obično se ne suše, već se izravno šalju na pečenje.

Sušenje sirovina i pečenje keramičkih proizvoda. Višak vlage u materijalu tijekom pečenja može dovesti do smanjenja fizičko-mehaničkih svojstava krhotine, pucanja, odnosno do defekata, pa pečenju proizvoda obično prethodi njihovo sušenje.

Učinkoviti načini sušenja trebali bi osigurati minimalno trajanje operacije, kao i minimalnu potrošnju rashladnog sredstva.

Kao rashladno sredstvo koristi se čisti zrak, dimni plinovi ili mješavina zagrijanog zraka i dimnih plinova određene vlažnosti kojom se regulira brzina isparavanja vlage iz materijala.

Tijekom procesa sušenja mogu se razlikovati tri glavna razdoblja (slika 2.9): zagrijavanje, konstantna i opadajuća brzina sušenja.

Tijekom grijanja, maksimalni porast temperature određen je sadržajem vlage u rashladnoj tekućini. Takvu rashladnu tekućinu karakteriziraju temperatura suhog termometra, tj. temperatura do koje se zagrijava, i temperatura mokrog termometra, tj. temperatura pri kojoj rashladna tekućina postaje zasićena vlagom. Stoga je maksimalna temperatura materijala u početnoj fazi zagrijavanja određena temperaturom mokrog termometra postavljenog u rashladnu tekućinu, tj. rosišta.

Razlika između temperature suhog i mokrog termometra određuje intenzitet sušenja. Što je ta razlika veća, sušenje ide brže i način se može postaviti stroži. Što je razlika u temperaturi manja, to se sušenje odvija sporije i način bi trebao biti mekši. Brzina sušenja ne ovisi o količini vode u proizvodu, već o razlici parcijalnih tlakova vodene pare na površini materijala iu okolini. S tim u vezi, brzina se naglo povećava od nule do oštrog prekida krivulje sušenja, što znači kraj njenog prvog perioda (krivulja 2, sl. 2.9).

Konstantna brzina sušenja brojčano je jednaka brzini isparavanja vlage s površine na koju dolazi iz dubokih dijelova kalupljenih proizvoda. Dakle, brzina sušenja u drugom razdoblju određena je brzinom difuzije vode u materijalu. Temperatura površine materijala praktički se ne povećava (krivulja 3, sl. 2.9).

Kao rezultat sušenja materijala i, sukladno tome, smanjenja sadržaja vlage (krivulja 1, sl. 2.9), smanjuje se brzina difuzije vode iz dubokih slojeva na površinu materijala. Brzina sušenja se smanjuje. Ovaj trenutak na krivuljama sušenja fiksiran je lomom u točki K. U istom trenutku završava drugi period sušenja i počinje treći. Vlažnost materijala u točki K naziva se kritičnom za dane parametre rashladnog sredstva.

Razdoblje smanjenja brzine sušenja može se podijeliti u tri faze:

• 1. Vlaga koja isparava dospijeva na površinu proizvoda samo iz malih pora. Smanjuje se površina isparavanja vlage. Temperatura materijala postaje viša od temperature vlažnog termometra, ali niža od temperature suhog termometra.
• 2 Na površini proizvoda uspostavlja se ravnotežna vlažnost, koja odgovara parametrima rashladne tekućine. Površina isparavanja vlage nastavlja se smanjivati ​​i pomicati dublje u materijal. Temperatura materijala raste.
• 3. Temperatura osušenog materijala postaje jednaka temperaturi suhog termometra. Brzina sušenja pada na nulu. U materijalu se uspostavlja ravnotežni sadržaj vlage između sadržaja vlage materijala i parametara rashladnog sredstva.

Trajanje sušenja određeno je početnom i konačnom vlagom materijala, njegovim oblikom, veličinom, parametrima rashladnog sredstva itd.

Vjeruje se da su brzine sušenja do 4 kg/(m 2 h) sigurne. Vrijeme sušenja može se skratiti uvođenjem nemasnih aditiva u masu, povećanjem temperature i brzine rashladne tekućine te sušenjem poluproizvoda s velikim količinama rashladne tekućine.

Sušenje se provodi u periodičnim i kontinuiranim sušarama. Njegovo trajanje određeno je njihovim dizajnom, parametrima rashladnog sredstva i svojstvima osušenog proizvoda.

Kod periodičnih sušara parametri rashladne tekućine se mijenjaju tijekom vremena, kod kontinuiranih sušara ti se parametri ne mijenjaju tijekom vremena, već se mijenjaju po dužini. Sušare prema prirodi kretanja rashladne tekućine dijelimo na recirkulirajuće i nerecirkulacijske, a prema izvedbi materijal može biti stacionaran ili pokretan.

Sušare prema svojim konstrukcijskim karakteristikama mogu biti komorne, tunelske, jednoslojne i dvoslojne, transportne, zračne i prorezne. Učinkovitosti nekih od njih, %:

• Komorna sušionica koja koristi otpadnu toplinu ili dimne plinove iz peći - 15-30
• Komorna sušionica s parnim grijanjem i recirkulacijom - 37-51
• Tunelska sušara - 23-43

Gori. Svrha pečenja je postizanje vodootpornosti proizvoda i potrebnih fizikalno-mehaničkih svojstava.

Tijekom pečenja odvijaju se složeni fizikalno-kemijski procesi čija je bit prijelaz reverzibilnih koagulacijskih struktura s filmskim nevodootpornim kontaktima ili pseudokondenzacijskih ireverzibilnih struktura s točkastim nevodootpornim kontaktima u kondenzacijsko-kristalizacijske ireverzibilne strukture s tvrdofaznim vodootpornim sinteriranjem kontakti.

Proces pečenja može se podijeliti u četiri razdoblja: 1) sušenje (do 200°C); 2) zagrijavanje ili dimljenje (700-800°C); 3) stvarno pečenje ili vrenje (900-1050°C); 4) hlađenje (hlađenje na 40°C).

Tijekom prvog razdoblja dolazi do potpunog sušenja proizvoda i stvaranja pseudokondenzacijskih nevodootpornih struktura u kojima je tvar u stanju 5 ().

U drugom razdoblju dolazi do izgaranja organskih nečistoća i aditiva, uklanjanja kemijski vezane vode iz gline (na 500-600 °C), što je popraćeno amorfizacijom tvari, a vapnenac se počinje raspadati (na 700-800 °C). ). Poroznost proizvoda se povećava do kraja drugog razdoblja, tvar prelazi u stanje 6 ().

Treće razdoblje povezano je s početkom kristalizacije tvari amorfizirane tijekom drugog razdoblja, što je popraćeno povećanjem njezine gustoće. Istodobno se razvijaju procesi kristalizacije bezvodnih formacija. Mogu biti popraćeni stvaranjem taline bogate oksidima kalcija, željeza i alkalnih metala. Povećanje gustoće tvari dovodi do intenzivnog skupljanja, smanjenja viskoznosti mase i poroznosti proizvoda. Tvar prelazi iz stanja 6 u submikrokristalno stanje 7, a djelomično u kristalno stanje 8 ().

Protupožarno skupljanje je 4-8% - ovisno o vrsti sirovine, njenoj vlažnosti, stupnju zbijenosti i temperaturi pečenja.

Tijekom zadnjeg pečenja temperatura se postupno snižava kako bi se izbjegla pojava unutarnjih naprezanja i pucanja proizvoda.

Pečenje se provodi u kontinuiranim pećima - prsten, tunel, utor. Trajanje pečenja, ovisno o vrsti proizvoda i dizajnu peći, kreće se od 1,5 do 60 sati.

Automatizacija procesa sušenja i pečenja uključuje održavanje potrebnih parametara rashladne tekućine u grijaćim jedinicama uz održavanje ritma opskrbe proizvoda njima. Automatizirani sustav upravljanja sušenjem i pečenjem uključuje takve funkcionalne podsustave kao informacijski i upravljački. Informacijski podsustavi pomoću senzora prikupljaju potrebne podatke: temperaturu, vlažnost okoline, vrstu okoline (oksidacijska ili redukcijska), brzinu promjene parametara, potrošnju goriva, stupanj izgaranja itd. Primljeni signali koriste se kao početni podaci. za skup računalnih i logičkih operacija. Kao rezultat ovih operacija, upravljački podsustavi određuju trenutne i predviđene vrijednosti izmjerenih veličina, izračunavaju tehničke i ekonomske pokazatelje i otkrivaju kršenja tijekom sušenja ili pečenja.

Upravljački podsustavi, dizajnirani za razvoj optimalnih rješenja, pripremaju upravljačku akciju tijekom perioda sušenja ili pečenja, a zatim je implementiraju, automatski mijenjajući položaje upravljačkih elemenata.

Kako bi se smanjilo vrijeme sušenja, kao i troškovi rada za prijenos sirovine, sušenje i pečenje proizvoda od glina koje su slabo i srednje osjetljive na sušenje često se spajaju u jednu cjelinu. U ovom slučaju postiže se ušteda u troškovima rada za 35%, ušteda goriva za 20-25%, a cijena proizvoda smanjuje se za 25-30%. Kombinirani proces sušenja i pečenja traje do 63 sata, od čega sušenje 28 sati, pečenje 21 sat (uključujući zagrijavanje 8 sati 45 minuta), hlađenje 14 sati.

Ušteda goriva i energije prilikom sušenja i pečenja keramičkih proizvoda moguća je zahvaljujući:

• korištenje otpada koji sadrži energiju zabilježenog u metastabilnim stanjima 6, 7, 9, 10 () i manje vlažnih mješavina sirovina;
• korištenje metoda velike brzine;
• kombiniranje sušenja i pečenja;
• zamjena konvencionalnog pečenja (s kombiniranim sušenjem i pečenjem proizvoda) hidrotermalnom obradom u okruženju pregrijane pare i visokog tlaka (ovom metodom pečenja temperatura se smanjuje za gotovo 200 ° C);
• razvoj i implementacija novih dizajna jedinica za sušenje i peći visoke učinkovitosti;
• korištenje aditiva (topila) u keramičkim smjesama koji smanjuju temperaturu pečenja;
• provođenje mjera za osiguranje intenzivne izmjene topline u kanalima peći i jedinica za sušenje.

Stvaranje tehnologija bez otpada pruža učinkovito rješenje problema poput zaštite okoliša. Istovremeno su predviđeni uređaji za otprašivanje i pročišćavanje ispušnih plinova, vode, sanaciju zemljišta na mjestima gdje se proizvode sirovine, ozelenjavanje oko poduzeća itd. Time se stvaraju uvjeti za učinkovitu zaštitu na radu. Time se sveobuhvatno rješavaju problemi stvaranja bezotpadnih tehnologija, zaštite rada i okoliša.

Primjenom bezotpadnih tehnologija proširuju se područja primjene keramičkih materijala. Dakle, otpad (lomljen, neispravan) nastao tijekom proizvodnje keramičkih proizvoda može se koristiti ne samo u glavnoj proizvodnji kao otpadni dodaci, već iu tehnologiji veziva kao aktivni hidraulički dodaci.

Neophodni uvjeti koji povećavaju tehničku i ekonomsku učinkovitost proizvodnje keramičkih proizvoda u industrijskoj gradnji su poboljšanje kvalitete proizvoda i smanjenje intenziteta rada u njihovoj proizvodnji i uporabi. To se postiže smanjenjem i zaustavljanjem proizvodnje sitnih proizvoda i povećanjem proizvodnje lakih (s povećanim šupljinama) prednjih keramičkih ploča i ploča velikih dimenzija, kao i proizvodnjom velikih blokova i zidnih ploča od njih u tvornicama. Dakle, pri korištenju velikih blokova troškovi rada smanjuju se za 15-20%, vrijeme izgradnje smanjuje se za 10-15%, a produktivnost rada povećava se 2-3 puta. Korištenje keramičkih ploča umjesto komadnih opeka smanjuje potrošnju opeke i cementa, smanjuje težinu i cijenu zida.

2.4.5. Keramičke pločice

Glavne sirovine za proizvodnju fasadnih pločica su lakogoreće gline i dodatni materijali - šamot, dehidrirana glina ili kvarcni pijesak. Približni sastavi kalupnih masa dati su u tablici. 2.11.

Za izradu keramičkih pločica koriste se lakogoreće vatrostalne gline i kaolini, dodaci za razrjeđivanje (kvarcni pijesak, lomljeni proizvodi, pečeni kaolin, lomljeni šamot) i topitelji (feldspat, nefelin, sijenit, perlit).

Obično se peku dva puta: prvo - dugotrajno (biskvit), drugo - izliveno, pri čemu se glazura fiksira na prethodno pečenu krhotinu. Brojne su tvornice već ovladale jednokratnim pečenjem crijepa, što ima niz prednosti u odnosu na dvostruko pečenje. Jednokratnim pečenjem prilagođavaju se sastavi keramičkih masa tako da se poveća udio pečenog kaolina, čime se povećava čvrstoća i vodootpornost pločica nakon sušenja. Okvirni sastavi masa za jednokratno pečenje dati su u tablici. 2.12.

Za plastično oblikovane pločice koriste se vijčane trake, vakuumske i vertikalne (cijevne) preše. Nakon kalupljenja, pločice se šalju u tunelske ili radijacijske sušare, gdje se suše do ostatka vlage od 3-4% uz vrijeme sušenja od oko 24 sata.

Pečenje se provodi u tunelskim ili valjkastim pećima na temperaturi ovisno o vrsti sirovine: za proizvode od vatrostalne gline - 1200-1300 °C, vatrostalne gline - 1080-1160 °C, gline s niskim talištem - 950-1000 °C. Trajanje paljenja - 40-120 sati.

Glazirane fasadne pločice mogu se proizvoditi na proizvodnim linijama koje je razvio PKB Stroykeramika (slika 2.10). Masa pripremljena slip metodom, nakon sušenja u toranjskoj raspršivaču, ulazi u lijevak sa sadržajem vlage od 6-8%. Iz lijevka se prašak za prešu kroz burat sito puni u prešu. Prešane pločice transportiraju se valjkastim transporterom u sušare, gdje se suše do vlažnosti od 2,5%. Nakon sušenja, glaziraju se pomoću raspršivača s diskovima i lutkama i vraćaju natrag u sušilicu putem valjkastog transportera na sušenje. Višak glazure se izlije u posebnu posudu i ponovno vraća na glaziranje. Nakon sekundarnog sušenja na temperaturi od 30-40 °C do zaostale vlage od 0,5%, pločice se slažu na posebne palete i ubacuju u tunelsku peć s valjcima na pečenje. Nakon pečenja se kalibriraju i transportiraju u skladište.

Za pločice se koriste glazure različitih sastava. Na primjer, u Kharkovskoj tvornici pločica koriste se glazure na bazi frita sljedećih sastava, %:

1. Kvarcni pijesak - 10: boraks - 30; borna kiselina - 3,2; cinkov oksid - 7; kreda - 4,9; dolomit - 2,5; kvarcno-feldspatske sirovine - 20,1; stroncij karbonat - 3; cirkon - 13; barijev karbonat - 6.3.

2. Kvarcni pijesak-17; boraks - 32; natrijev nitrat - 3; kriolit-10; soda - 7; kvarcno-feldspatske sirovine - 31.

Proizvodnja glaziranih fasadnih pločica moguća je i metodom lijevanja. Pločice proizvedene ovom metodom imaju debljinu (ovisno o standardnoj veličini) od 1 do 3,5 mm (GOST 18623-82).

Tehnološki proces izrade proizvoda od lijevane keramike traje 2-2,5 sata umjesto 48-50 sati kod izrade pločica polusuhom metodom.

Za izradu keramičkih pločica metodom lijevanja potrebni su vam noževi (stalci), sloj za razdvajanje, sloj pločica i glazura.

Flake su keramički stalci od šamotne mase, namijenjeni za postavljanje pločica na njih i upijanje vlage iz istih. Podložni su brojnim zahtjevima: precizne dimenzije, ravna glatka površina, visok kapacitet filtriranja, nizak koeficijent toplinskog širenja, dovoljna mehanička čvrstoća, niska abrazija, minimalna promjena u stopi upijanja vlage iz slip-a tijekom višekratne uporabe.

Na platforme se nanosi razdjelni sloj debljine do 0,25 mm, obično izrađen od mješavine vapnenca (90%) i bentonita (10%), koji na njima drži pločice. Sirovine za sloj za odvajanje se mokro melju do ostatka od 0,5-2% na situ od 10 000 otvora/cm 2 (0,063 mm). Vlažnost smjese je 68-95%, prosječna gustoća dobivene kliznice je 1100-1300 kg/m3. Višak vlage apsorbira oštrica.

Glavni sloj pločica je popločan. Priprema se od nemasne mase i nanosi u dva koraka nakon nestanka vlage iz prethodnog sloja. Debljina slojeva je 1,5-2 mm.

Približan sastav sloja pločica,%:

• Chasov-Yarskaya glina - 4-8
• Šamot - 30-42
• Nefelinski sijenit - 20-35
• Razbijeno staklo - 18-34
• Natrijev pirofosfat (preko 100%) - 0,02-0,1

Glazura se priprema od frite (tablica 2.14) uz dodatak 9% kaolina tijekom mljevenja. Primjenjuje se zalijevanjem ili prskanjem. Višak vlage apsorbira oštrica. Debljina glazure 0,25 mm.

Vrijeme formiranja razdjelnog sloja je 25-30 s, sloja pločica je 180-270 s, sloja glazure je 180-240 s.

Kao rezultat sekvencijalnog nanošenja slojeva, formira se niz, koji se prije sušenja izrezuje na pločice potrebnih veličina pomoću noževa.

Pločice se suše u sušarama opremljenim mrežastim transporterom i višemlaznim plinskim plamenicima za ubrizgavanje. Vrijeme sušenja 14-35 minuta, preostala vlaga 0,2-2%.

Pločice se peku u višekanalnim utornim pećima na temperaturi od 930-1080°C tijekom 2 sata. Temperatura lopatica i pločica nakon izlaska iz peći je 35-40°C.

Glazirane keramičke pločice proizvode se na transportnoj traci SM-725A ili KPL-4 (slika 2.11).

Cijena pločica proizvedenih lijevanjem je 20-40% manja od proizvodnje konvencionalnih pločica, troškovi rada su 2 puta manji, potrošnja goriva je 3,8 kg/m2 umjesto 11,4 kg/m2, potrošnja sirovina je 4 kg/m2 2 umjesto 8-10 kg/m2.

Male pločice obično se sastavljaju u tepihe pomoću posebnih strojeva. Pločice se postavljaju prema zadanom uzorku sa stražnjom stranom prema dolje. Kraft papir se lijepi na dobiveni uzorak pločica pomoću Galerta stolarskog (koštanog) ljepila ili ljepila od brašna. Glavni zahtjevi za ljepilo su niska otpornost na vodu, dobro prianjanje na pločice i papir, vrijeme upotrebe od najmanje 4 sata, niska cijena. Dobiveni tepisi dimenzija 400x560 ili 615x407 mm šalju se na sušenje na temperaturi od 50-60 °C 8-12 sati.

Obložne pločice od fajanse izrađuju se od prešanih prahova dobivenih mokrim (slip) ili suhim postupkom.

Slip metoda za pripremu sirovina je najraširenija.

Sa suhom metodom pripreme sirovina, vrši se odvojeno i zajedničko mljevenje komponenti. Na sl. Na slici 2.12 prikazana je osnovna tehnološka shema suhe pripreme sirovina s odvojenim mljevenjem.

Svojstva press prahova dobivenih suhom ili kliznom metodom su različita. Kvaliteta praha dobivenog slip metodom pomoću sušila za raspršivanje veća je od one praha dobivenog suhom metodom. U prvom slučaju, glavnina praha, u kojoj nema funkcije prašine, sadrži zrnca veličine 0,2-0,5 mm. Dobiveni granulometrijski sastav osigurava visoku protočnost u širokom rasponu vlažnosti. Kako bi se izbjeglo lijepljenje praha za kalup, mora se držati u lijevcima 8-18 sati prije prešanja.

Pločice se prešaju pri sadržaju vlage u prahu od 6,5-9,5%, a zatim se šalju ili u sušare s pokretnim policama ili u tunelske sušare. Vrijeme sušenja je 28-40 sati Nakon sušenja pločice se glaziraju ili dekoriraju.

Pojedinačno pečenje obično se provodi u tunelskim pećima na temperaturi od 1140-1160°C i trajanju do 29 sati.

Podne pločice izrađuju se na bazi jednokomponentnih ili višekomponentnih sastava. Ovisno o tome, sirovina se priprema suhom metodom, ako se koristi samo glina, ili metodom klizanja, ako se koriste višekomponentni sastavi.

Prešanje podnih pločica ima svoju osobitost, a to je da stupanj zbijanja treba biti 1,9-2,2. Pritisak za utiskivanje zraka i sprječavanje njegovog utiskivanja, kao i za sprječavanje raslojavanja pločica, primjenjuje se samo u koracima. Prvo držanje vrši se na tlaku od 3-6 MPa, a zatim daljnje prešanje na 20-30 MPa. Trajanje primjene pritiska ovisi o granulometrijskom sastavu smjese: za krupna zrna - 2-3 s, za fina zrna - do 4 s.

Prešane pločice se suše i peku.

2.4.6. Oblaganje opeke i kamena

Kako bi se eliminiralo iscvjetavanje na površini proizvoda, u punjenje se dodatno uvodi barijev karbonat, koji topive spojeve poput natrijevog sulfata i kalcija pretvara u netopljivi barijev sulfat. Još jedan aktivni dodatak koji eliminira eflorescenciju je amorfni silicij, koji pri visokim temperaturama stvara kalcijev ili magnezijev silikat uz oslobađanje sulfatnog plina.

Kod plastičnog oblikovanja opeke i kamena koriste se vakuumske mase s vakuumom od najmanje 93,5 Pa. Sadržaj vlage u masi tijekom kalupljenja ne smije biti veći od 20%.

Način sušenja plastičnih proizvoda mora spriječiti kondenzaciju vlage na površini. U tu se svrhu rashladna tekućina recirkulira. Sadržaj vlage u opeci nakon sušenja ne smije biti veći od 8%.

Korištenje polusuhog prešanja smjesa s udjelom vlage od 6-9% omogućuje dobivanje proizvoda najviše kvalitete.

Kako bi se poboljšao izgled obložene opeke i kamena, često se engobira. Takvi proizvodi pripadaju dvoslojnoj keramici, u kojoj se teksturirani (angobični) sloj nanosi plastičnim kalupom.

Ekonomska opravdanost proizvodnje dvoslojne keramike leži u proizvodnji visoko dekorativnih materijala koji se sastoje od više od 90% neoskudnih sirovina. Skupe sirovine, koje tvore tanki teksturirani sloj, čine 8% ukupne mase proizvoda.

Na engobirane proizvode postavlja se niz posebnih zahtjeva: jako prianjanje prednjeg sloja nanesenog na strane žlice i stražnjice; identična boja i ujednačena debljina sloja engobe; blizina indikatora skupljanja vatre i zraka prednjeg sloja i glavne mase opeke; dopuštena razlika u skupljanju između različitih slojeva nije veća od 1,5%.

Osnovni sloj sadrži gline s niskim talištem koje ne sadrže štetne inkluzije. Sloj engoba sadrži svjetlogoreću glinu, kvarc i bojila (oksidi kobalta, željeza, kroma).

Dvoslojno oblikovanje temelji se na dodavanju dviju masa u prijelaznu glavu s oblikovanim okvirom u obliku slova L, koji osigurava raspodjelu teksturiranog sloja debljine 3...3,5 mm duž žlice i stražnje strane. U glavi prese masa se zbija i dobiva se dvoslojna greda. Za bolje prianjanje slojeva, na gornji sloj se nanose brazde posebnim oblogama u obliku češlja.

Tlak kalupljenja na strani žlice i stražnjice nije isti i varira od 1 do 0,55 MPa s udaljenošću od mjesta umetanja engobe. Ako je pritisak nedovoljan, sloj teksture se može pomaknuti. Ako je pritisak dovoljan, tada teksturirani sloj difundira do dubine od 0,2-0,3 mm i dolazi do snažnog prianjanja na glavni sloj.

Engobni sloj može se nanijeti na glinenu gredu prskanjem odmah nakon oblikovanja.

Engobe proizvodi suše se rashladnim sredstvom vlažnosti 85-90% i temperature do 90 °C 35-40 sati.

2.4.7. Materijali za oblaganje za agresivna okruženja

Postoje dvije vrste materijala otpornih na kiseline: metalni i nemetalni.

Metalne legure uključuju legure željeza, kao i obojene metale (nikal, bakar, titan, zlato) i njihove legure (nikl-silicij, silumin).

Nemetalni materijali otporni na kiseline obično uključuju materijale na bazi soli silikatnih kiselina, čija je povećana otpornost na kiseline uzrokovana prisutnošću značajne količine kiselinskog oksida. To su kameni odljevci od dijabaza i bazalta, taljenog kvarca, staklastog ugljika, stakla, kiselootpornih emajla i kitova, kiselootpornog betona, keramičkih materijala, troske, granita, azbesta itd.

Materijali otporni na alkalije također se dijele na metalne i nemetalne. Metalni materijali otporni na alkalije uključuju mnoge metale i legure (čelik, lijevano željezo, nikal, mjed), a nemetalni materijali uključuju materijale koji sadrže značajnu količinu bazičnih oksida. Takvi materijali su: vapnenac, magnezit, portland cement, trosko-alkalijski cementi itd. Tu također spadaju staklasti ugljik, emajli, silikatna stakla s dodatkom bora itd. Organski polimerni materijali također imaju visoku otpornost na alkalije.

Keramički proizvodi koji imaju približan sastav: 20-40% Al 2 O 3; 01-0,8% CaO; 0,3-1,4% MgO; 50-75% SiO2; 0,5-3% Na20+K20; 0,3-1,6% F 2 O 3, stabilan u alkalijama niskih i srednjih koncentracija.

Od materijala otpornih na koroziju zahtijeva se ne samo da ne ulaze u kemijsku interakciju s vanjskim okolišem, već i da se ne uništavaju kao rezultat fizičkih, fizikalno-kemijskih, bioloških i drugih vrsta vanjskih utjecaja.

Fizikalni čimbenici utjecaja uključuju procese izmjene topline i mase s okolinom, fazne i druge transformacije.

Fizikalno-kemijski čimbenici su elektrokemijski procesi, utjecaj temperature i vlage u prisutnosti kemijskih reagensa itd.

Biološka korozija je da agresivno okruženje, koje nastaje kao rezultat vitalne aktivnosti organizama, dovodi do fizičkog uništenja materijala.

Nemetalni materijali otporni na koroziju, osim što su otporni na kiseline ili lužine, moraju imati veliku gustoću i glatke površine proizvoda.

Među keramičkim materijalima najveću otpornost na koroziju i kemikalije ima tanka keramika, uključujući porculan, poluporculan i fajansu, karakterizirana gustoćom i niskom poroznošću. Upijanje vode porculana je 0,2-0,5%, poluporculana - ne više od 5, a neglazirane keramike - do 12%.

Sirovine za proizvodnju fine keramike su plastične vatrostalne bijelogoreće gline i kaolini, topitelji i otpadni dodaci - feldspat, pegmatit, kvarcni pijesak.

Priprema sirovina vrši se metodom kliznog lijevanja, a kalupljenje metodom kliznog lijevanja. Nakon sušenja sirovine, na njegovu se površinu nanosi sastav glazure. Pečenje se provodi na temperaturama: 1160-1280°C - za fajansu, 1270-1280°C - za proizvode od šamota, 1230-1250°C - za poluporculan i 1170-1280°C - za porculan. Tijekom pečenja nastaje tekuća faza i mulit (Al 2 O) u značajnim količinama, što osigurava visoku gustoću, čvrstoću i otpornost na koroziju proizvoda.

Ekonomska učinkovitost materijala za oblaganje za agresivna okruženja leži u zaštiti konstrukcijskih materijala od uništenja, produljenju vijeka trajanja opreme kemijske tehnologije, kao i mogućnosti korištenja industrijskih metoda izgradnje i popravka kemijske i toplinske opreme.

PEČENI KAMENI MATERIJALI

Očuvanje kamenih materijala od uništenja

Glavni razlozi uništavanja prirodnih kamenih materijala u strukturama: smrzavanje vode u porama i pukotinama, što uzrokuje unutarnje naprezanja; česte promjene temperature i vlažnosti, uzrokujući pojavu mikropukotina u materijalu; učinak vode na otapanje i smanjenje čvrstoće nakon zasićenja vodom; kemijska korozija koja nastaje pod utjecajem plinova sadržanih u atmosferi (SO 2, CO 2 i dr.) i tvari otopljenih u podzemnoj ili morskoj vodi.

Konstruktivna zaštita otvoreni dijelovi konstrukcija (postolja, vijenci, pojasevi, stupovi, parapeti) svode se na davanje oblika koji olakšava odvod vode. Ovo je također olakšano glatkom poliranom površinom obloge i profiliranih dijelova.

Za porozne kamene materijale koji se ne mogu polirati, koristite kemijska zaštita, na primjer, impregniranjem površinskog sloja masama za brtvljenje i nanošenjem hidrofobizirajućih (vodoodbojnih) masa na prednju površinu. Silikofluoridacija(ili kanelura) koriste se za povećanje trajnosti vanjskih obloga i drugih materijala dobivenih od karbonatnih stijena. Kad se vapnenac impregnira otopinom fluata (sol fluorosilicijeve kiseline), dolazi do kemijske reakcije

2CaCO 3 + MgSiF6 = 2CaF 2 + MgF 2 + SiO 2 + 2CO 2

Nastale u vodi netopljive tvari CaF 2, MgF 2 i SiO 2 talože se u porama i zbijaju vanjski sloj kamena. Kao rezultat toga, smanjuje se njegova apsorpcija vode i povećava otpornost na smrzavanje; kamena obloga manje je onečišćena prašinom.

Nekarbonatni porozni kameni materijali prethodno se tretiraju vodenim otopinama kalcijevih soli (na primjer, CaCl 2), a zatim impregniraju fluatom.

Hidrofobizacija, tj. impregnacija hidrofobnim spojevima (na primjer, organosilikonske tekućine) smanjuje prodiranje vlage u porozni kamen, posebno tijekom kapilarnog usisavanja. Za zaštitu kamena od korozije koriste se polimerni materijali koji stvaraju film - prozirni i obojeni. Površina kamena također je impregnirana monomerom, nakon čega slijedi njegova polimerizacija.

Keramika (od grčkog "keramos" - glina) su umjetni kameni materijali i proizvodi dobiveni visokotemperaturnim pečenjem gline s mineralnim dodacima.

Klasifikacija keramičkih proizvoda. Prema strukturi krhotine razlikuju se: a) gusta proizvodi sa sinteriranim krhotinama (materijal od kojeg se izrađuju keramički proizvodi nakon pečenja u tehnici keramike nazivamo keramička krhotina) i upijanjem vode manjim od 5% (pločice za podne i fasadne obloge, klinker opeka); b) porozan proizvodi s upijanjem vode većim od 5% (zidovi, pločice za unutarnje oblaganje zidova).

Keramičke proizvode razlikujemo prema namjeni: za zidove (cigla i keramički kamen); fasadna obloga (obložena opeka i kamenje); pločice za unutarnje oblaganje zidova i podova; krovište (pločice); sanitarna oprema (proizvodi od fajanse); ceste i podzemne komunikacije (cestovne opeke, cijevi itd.); toplinska izolacija (svjetla opeka, oblikovani proizvodi); proizvodi otporni na kiseline (cigle, pločice, cijevi itd.); vatrostalni materijali; punila za lagani beton (ekspandirana glina, agloporit).

Sirovine za proizvodnju keramičkih proizvoda. Glavna sirovina za proizvodnju građevinskih keramičkih proizvoda je glinena sirovina, koja se koristi u čistom obliku, a češće u mješavini s dodacima - za naleganje, plastificiranje, poreformiranje, topilo itd.

Osnovna svojstva gline kao sirovine za proizvodnju keramike: plastičnost i kohezivnost glinenog tijesta, sposobnost stvrdnjavanja kada se osuši i postaje nepovratno poput kamena nakon pečenja.

Plastični glina je osigurana sadržajem lamelarnih čestica gline veličine 0,005 mm ili manje. Prisutnost tankih slojeva vode između ovih čestica, zbog djelovanja molekularnih i kapilarnih sila, osigurava koheziju čestica i njihovu sposobnost međusobnog klizanja bez gubitka kohezije.

Sušenjem glineno tijesto gubi vodu i smanjuje se volumen. Ovaj proces se zove skupljanje zraka(2-12% volumena). U tom slučaju glina se stvrdne, ali kada se doda voda vraća se u plastično stanje. Pečenjem na temperaturi od oko 1000 °C keramička masa nepovratno gubi svoja plastična svojstva te stvaranjem novih minerala poprima kameno stanje, vodootpornost i čvrstoću. Istodobno dolazi do daljnjeg zbijanja i skupljanja materijala, što se naziva požarno skupljanje(2-8%). Sposobnost gline da se zbije tijekom pečenja i formira krhotinu nalik kamenu naziva se sinterabilnost glina. Ovisno o temperaturi pečenja dobiva se porozna (oko 1000 °C) ili sinterirana (više od 1100 °C) krhotina.

Glavne vrste keramičkih proizvoda– to su zidni proizvodi, obložni materijali i proizvodi, keramički materijali i proizvodi posebne namjene.

Zidni proizvodi. Skupina keramičkih zidnih materijala uključuje opeke (pojedinačne, zadebljane, modularne veličine) i kamenje proizvedeno polusuhim prešanjem ili plastičnim prešanjem, kao i blokove i ploče velikih dimenzija. Jednostruka keramička opeka ima oblik pravokutnog paralelopipeda s glatkim rubovima, ravnim rubovima i uglovima dimenzija 250´120´65 mm; zadebljana – dimenzije 250´120´88 mm. Opeka se može proizvoditi čvrsta (bez šupljina i s tehnološkim šupljinama u količini ne većoj od 13%) i šuplja (s okomitim ili vodoravnim rasporedom šupljina), a kamenje - samo šuplje. Gustoća opeke i kamena, ovisno o prisutnosti i broju šupljina, kreće se od 1400 do
1900 kg / m 3, toplinska vodljivost - od 0,4 do 0,8 W / (m × ºS). Prema ovim pokazateljima šuplja opeka i kamen, kao i porozno-šuplja opeka (u keramičku masu dodaju se gorljivi aditivi) spadaju u skupinu učinkovitih zidnih keramičkih proizvoda. Štoviše, ove vrste opeke i kamena dijele se na uvjetno učinkovite, koje poboljšavaju toplinska svojstva zidova, i učinkovite, što omogućuje značajno smanjenje debljine zidova.

Marka kamenja snaga određuju se ovisno o vrijednostima tlačne čvrstoće, a za opeke - također uzimajući u obzir čvrstoću na savijanje. Ocjene čvrstoće pune opeke, kao i šuplje opeke i kamena s vertikalnim prazninama su 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250 i 300, a s horizontalnim šupljinama - 25, 35, 50, 100. Ocjene opeke i kamenje po otpornost na mraz – F 15, F 25, F 35, F 50. Upijanje vode Ne smije biti manji od 8% za pune opeke, a manji od 6% za šuplje proizvode. Težina sušene opeke ne smiju težiti više od 4,3 kg, kamenje - ne više od 16 kg.

Ovi proizvodi se koriste za postavljanje vanjskih i unutarnjih zidova, postavljanje temelja (od pune opeke).

Materijali i proizvodi za oblaganje. Razlikuju se: proizvodi za oblaganje fasada - opeka i keramičko kamenje za oblaganje (postavljeni su u zid zgrade u oblogu s običnim, od potonjih se razlikuju po povećanim fizičkim i mehaničkim svojstvima i poboljšanom izgledu); keramički proizvodi za unutarnje oblaganje - pločice za unutarnje oblaganje zidova (koriste se u kupaonicama, kuhinjama, kupaonicama, praonicama, metro stanicama itd.); podne pločice. Veličina glavnog, pored veličina i izgled, standardizirani pokazatelj za keramičke pločice – upijanje vode– važno je pri odabiru materijala za oblaganje prostorija s vlažnim uvjetima i pločica za podove. U normalnim radnim uvjetima (u zatvorenom), ovaj parametar nema primjetan učinak na potrošačka svojstva keramičkih pločica. Potpuno drugačija situacija nastaje kada se pločice koriste na otvorenom: otpornost na mraz keramičkih proizvoda izravno ovisi o upijanju vode. Smatra se da su pločice s upijanjem vode manjim od 3% prikladne za vanjsku upotrebu (veranda, balkon, itd.) ili u negrijanim prostorijama. Prekrivač od keramičkih pločica poboljšava izgled i pruža dodatnu zaštitu glazura.

Keramički granit pripada istoj klasi završnih materijala kao i keramičke pločice, ali se od nje razlikuje po povećanim mehaničkim svojstvima (čvrstoća, tvrdoća i otpornost na habanje), kao i teksturi koja oponaša prirodni kamen. Ovaj skup svojstava postiže se korištenjem mješavine gline i mineralnih dodataka, sličnog sastava porculanskoj masi. Pločice oblikovane iz ove smjese pod visokim (do 50 MPa) tlakom podvrgavaju se visokotemperaturnom pečenju (više od 1200 °C), što dovodi do sinteriranja mase i osigurava iznimno tvrdu i gustu krhotinu, praktički bez pora i praznine. To vam omogućuje da izbjegnete nanošenje zaštitnog sloja glazure na površinu pločice.

Keramičke pločice i porculanska keramika proizvode se u dimenzijama: od 15´15 do 40´40 i 30´60 cm Debljina obložnih pločica je obično 5; 6 mm; podne pločice i porculanski kamen – 8,5; 12; 15 mm.

Keramički materijali i proizvodi posebne namjene. Proizvode opeku i keramički kamen za zidanje i oblaganje industrijskih dimnjaka i peći; trapezoidno kamenje za izgradnju podzemnih kolektora; cestovne klinker opeke za popločavanje ulica i cesta, podove, oblaganje nasipa i dr.; glinene pločice - najstarija vrsta krovnih materijala; keramičke cijevi: kanalizacijske cijevi (s gustim komadom) i drenažne cijevi (s poroznim komadom); toplinski izolacijski keramički proizvodi – celularna keramika, ekspandirana glina; vatrostalni materijali (proizvedeni u obliku opeke, blokova, ploča od raznih sirovina koristeći tehnologiju blisku keramici).

) i njihove mješavine s mineralnim dodacima, proizvedene na visokoj temperaturi nakon čega slijedi hlađenje.

U užem smislu riječ keramika označava glinu koja je pečena. Međutim, moderna uporaba pojma proširuje njegovo značenje na sve anorganske nemetalne materijale. Keramički materijali mogu imati prozirnu ili djelomično prozirnu strukturu i mogu biti izrađeni od stakla (vidi staklokeramika). Najranija keramika korištena je kao posuđe od gline ili njezine mješavine s drugim materijalima. Danas se keramika koristi kao industrijski materijal (strojarstvo, izrada instrumenata, zrakoplovna industrija itd.), kao građevinski materijal, umjetnički materijal te kao materijal široke primjene u medicini i znanosti. U 20. stoljeću stvoreni su novi keramički materijali za upotrebu u industriji poluvodiča i drugim područjima.

Riječ "keramika" također dolazi od indoeuropskog Kerry, što znači toplina. Gdje se "Keramika" može koristiti kao pridjev za opisivanje materijala, proizvoda ili procesa; ili čim množina imenice "keramika".

Priča

Povijesno gledano, keramika je bila tvrda, porozna i lomljiva. Proučavanje keramike dovodi do razvoja sve više i više novih metoda za rješavanje ovih problema, obraćajući posebnu pozornost na snagu materijala, kao i njihovu neobičnu upotrebu.

Keramika je poznata od davnina i možda je prvi materijal koji je stvorio čovjek. Pojava keramike seže u doba mezolitika i neolitika. Različite vrste keramike su terakota, majolika, fajansa, kamenina, porculan, staklokeramika.

Prema podrijetlu riječi keramika, podrazumijevamo one proizvode za koje kao glavna sirovina služi glina (u slučaju kaolina), pomiješana s glinencem, kvarcom ili vapnom. Ove sirovine se miješaju i prerađuju u masu koja se ručno ili na okretnoj ploči oblikuje i peče.

Pojedine vrste keramike nastajale su postupno unaprjeđenjem procesa proizvodnje, a razlikovale su se ovisno o obrazovnim svojstvima krhotine i toplini žarenja. Većina ih se i danas održava. Najstariji tip je čest keramički proizvod sa zemljanim, obojenim i poroznim ulomkom. Riječ je o tipičnoj keramici za kućanstvo ili proizvodima oplemenjenim na razne načine - žigosanjem i graviranjem (primjerice Bucchero nero), tankim obložnim slojem (grčka keramika i rimska terra-sigillata), glazurom u boji (renesansna Haffnerkeramika). U početku se keramika oblikovala ručno. Izum lončarskog kola u trećem tisućljeću prije Krista bio je veliki napredak, koji je omogućio proizvodnju posuđa s tanjim stijenkama.

Do kraja 16. stoljeća keramika je u Europi prešla na majoliku. Posjeduje poroznu krhotinu gline ili gline koja sadrži željezo i vapno, a prekrivena je dvjema glazurama: neprozirnom glazurom koja sadrži kositar i prozirnom, sjajnom olovnom glazurom. Majolika, porijeklom iz transalpskih zemalja, naziva se fajansa. Dekor je naslikan na majolici mokrom glazurom prije pečenja proizvoda na temperaturi od oko 1000 °C. Boje za slikanje uzimane su istog kemijskog sastava kao i glazura, ali značajan dio njih bili su metalni oksidi koji su mogli izdržati visoke temperature (tzv. vatrootporne boje - plava, zelena, žuta i ljubičasta). Počevši od 18. stoljeća, počeli su koristiti takozvane mufle boje, koje su se nanosile na već pečenu glazuru. Uz njihovu pomoć, posebno na porculanu, postižu se dobri rezultati.

U 16. stoljeću proizvodnja kamenine proširila se u Njemačkoj. Bijela (na primjer, u Siegburgu) ili obojena (na primjer, u Rehrenu), vrlo gusta krhotina sastoji se od gline pomiješane s glinencem i drugim tvarima. Kad se peče na temperaturi od 1200-1280 °C, kamenina je vrlo tvrda i praktički neporozna. U Nizozemskoj su je, po uzoru na kinesku keramiku, počeli proizvoditi crvenu boju, a istu značajku otkriva i Böttgerova kamenina.

Kameninu je također izrađivao Wedgwood u Engleskoj. Fina fajansa kao posebna vrsta keramike rođena je u Engleskoj u prvoj polovici 18. stoljeća s bijelom poroznom krhotinom prekrivenom bijelom glazurom. Ovisno o snazi ​​krhotine, dijeli se na meku, tanku fajansu s visokim sadržajem vapna, srednju - s nižim sadržajem i tvrdu - bez vapna. Ova potonja krhotina često podsjeća na kameninu ili porculan po sastavu i snazi.

Cement se široko koristi u građevinarstvu - jedna od vrsta keramike, čija su sirovina glina i vapnenac pomiješani s vodom.

Povijest pojave keramike u Rusiji

Keramika u Rusiji

Keramika je poznata od davnina i možda je prvi materijal koji je stvorio čovjek. Rusija dostojno zauzima vodeće mjesto u svijetu na području keramike, unatoč činjenici da se u međunarodnoj literaturi često omalovažava pitanje nastanka proizvodnje porculana i keramike. Na primjeru pojave crne keramike arheološki je dokazano da je već u 3. tisućljeću pr. e. crno glačana keramika služila je u ritualne i ceremonijalne svrhe. Značajnu štetu razvoju keramike u Rusiji uzrokovala je samo jedna mongolsko-tatarska invazija, koja je uništila velik dio postignuća ruskih lončara 9.-12. stoljeća. Na primjer, nestali su amforni lonci s dvije drške i okomite svjetiljke, ornament, umjetnost cloisonné emajla i glazura postali su jednostavniji (najjednostavniji je bio žut, a preživio je samo u Novgorodu).

Tek u 15. stoljeću nastavlja se razvoj keramike u Rusiji. U Rusiji i danas, posebno u ruralnim područjima, svaka keramička posuda je nezamjenjiva. Hrana u keramičkim posudama je najukusnija i ima dugi rok trajanja.

Posebno je zanimljiva bila i ostaje proizvodnja keramičkog posuđa na lončarskom kolu. Takozvani kvas (posude za juhu od kiselog kupusa, kašu, pivo, kvas ili voćni kvas) pojavio se u Moskvi u 19. stoljeću.

Prozirna keramika

Povijesno gledano, keramički materijali su neprozirni zbog prirode svoje strukture. Međutim, sinteriranje čestica nanometarske veličine omogućilo je stvaranje prozirnih keramičkih materijala sa svojstvima (raspon radnih valnih duljina, disperzija, indeks loma) koja su izvan standardnog raspona vrijednosti za optička stakla.

vidi također

• Varena keramika

Linkovi

Zaklada Wikimedia. 2010.

• Keramin-Minsk
• Kerar

Pogledajte što su "keramički materijali" u drugim rječnicima:

Keramički materijali- nemetalni materijali od vatrostalnih anorganskih spojeva, dobiveni sinteriranjem, plazma-kemijskim i drugim metodama. K. m. imaju otpornost na visoke temperature, otpornost na toplinu, tvrdoću, električnu izolaciju i druge vrijedne... ... Enciklopedija tehnike

keramičkih materijala Enciklopedija "Zrakoplovstvo"

keramičkih materijala- keramički materijali nemetalni materijali od vatrostalnih anorganskih spojeva dobiveni sinteriranjem, plazmokemijskim i drugim metodama. K. m. imaju otpornost na visoke temperature, otpornost na toplinu, tvrdoću,... ... Enciklopedija "Zrakoplovstvo"

Prozirni keramički materijali- Glavni članak: Optički materijali Valovod temeljen na prozirnoj keramici Prozirni keramički materijali materijali prozirni za elektromagnetsko ... Wikipedia

Abrazivni keramički materijali- (abrazivi) – tvari povećane tvrdoće, koje se u masivnom ili zdrobljenom stanju koriste za mehaničku obradu (brušenje, rezanje, abraziju, oštrenje, poliranje i dr.) drugih materijala. Prirodni abrazivni materijali –……

Super tvrdi keramički materijali- – kompozitni keramički materijali dobiveni uvođenjem raznih aditiva za legiranje i punila u izvorni borov nitrid. Strukturu takvih materijala tvore čvrsto povezani sićušni kristaliti i stoga su... ... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Keramičke pločice i ploče- – proizvodi tankih stijenki od keramičke mase i/ili drugih anorganskih materijala. Napomena 1. Keramičke pločice i ploče koriste se uglavnom za podove i zidne obloge. U pravilu se formiraju pomoću... ... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Keramički građevinski materijali- - dobivaju se u procesu tehnološke prerade mineralnih sirovina (uglavnom gline), sposobne miješanjem s vodom oblikovati plastično tijesto, koje osušenim ima malu čvrstoću, a nakon pečenja poprima... ... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Keramički proizvodi za oblaganje- – proizvode se glazirane i neglazirane. To uključuje opeke za oblaganje i pločice za oblaganje tepiha. Keramičke opeke i kamenje imaju stupnjeve čvrstoće 75,100,125,150; upijanje vode 6...14%. [Rječnik građevinskih materijala i... ... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Keramika (keramički materijali) - polikristalni materijali dobiveni sinterovanjem glina i njihovih mješavina s mineralnim dodacima, kao i metalnim oksidima i drugim vatrostalnim spojevima. Ljudi su počeli koristiti keramičke materijale od 5. tisućljeća pr. e.

Tehnička keramika obuhvaća umjetno sintetizirane keramičke materijale različitih sastava (kemijskih i faznih). Glavni sastojci tehničke keramike su oksidi, metalni spojevi bez kisika i gline.

Treba napomenuti da je svaki keramički materijal višefazni sustav. Keramika može sadržavati kristalnu, staklenu i plinovitu fazu.

Kristalna faza predstavlja određene kemijske spojeve ili čvrste otopine. Ova faza čini osnovu keramike i određuje vrijednosti njezine mehaničke čvrstoće, toplinske otpornosti i drugih osnovnih svojstava.

Staklastu fazu nalazimo u keramici u obliku staklenih slojeva koji povezuju kristalnu fazu. Tipično, keramika sadrži 1...10% staklaste faze, što smanjuje mehaničku čvrstoću i pogoršava toplinsku izvedbu materijala. Međutim, komponente koje tvore staklo (glinene tvari) olakšavaju tehnologiju proizvodnje proizvoda.

Plinsku fazu čine plinovi koji se nalaze u porama keramike. Na temelju ove faze keramika se dijeli na gustu, bez otvorenih pora i poroznu. Prisutnost čak i zatvorenih pora je nepoželjna, jer to smanjuje mehaničku čvrstoću materijala.

Tehničku keramiku karakteriziraju različiti sastavi i svojstva. Budući da se različite vrste keramike razlikuju po sirovinama, sastavu, strukturi i svojstvima, tehnologija njihove proizvodnje (miješanje, oblikovanje i pečenje) može se smatrati jedinstvenom značajkom ovih materijala.

Keramičke materijale karakteriziraju zajednička svojstva (visoko talište, visoka tvrdoća i modul elastičnosti, kemijska inertnost). Štoviše, ti se materijali odlikuju širokim rasponom električnih i toplinskih svojstava (od supravodičnih do dielektrika, od toplinskih izolatora do materijala koji visoko odvode toplinu), te imaju specifična svojstva (emisiona, optička, nuklearna, katalitička). Keramika se koristi za izradu nakita, građevinskih materijala (uključujući obložne pločice i cigle), posuđa (porculana i gline), obloga peći, alata za rezanje, dijelova kemijske i metalurške opreme, brtvila za pumpe koje rade u uvjetima abrazivnog trošenja, dijelova motora ( unutarnje izgaranje i plinske turbine) i rakete itd.

Većina keramičkih materijala su spojevi koji sadrže kisik. To uključuje silikatne spojeve (na bazi glina i drugih silikata) i od čistih vatrostalnih metalnih oksida (oksidi berilija, magnezija, aluminija, cirkonija, hafnija itd.).

Spojevi bez kisika uključuju keramičke materijale koji se sastoje od karbida, nitrida, borida, silicida itd.

Postoje porozni i gusti keramički materijali (kamena keramika); grube (heterogene strukture) i fine (finokristalne strukture).

Keramika od aluminij oksida A1 2 O 3 (korund) ima visoku čvrstoću, koja se održava na visokim temperaturama. Korund keramika je kemijski otporna i odličan je dielektrik. Proizvodi izrađeni od ovog materijala koriste se u mnogim područjima tehnologije (rezne ploče koje se koriste pri velikim brzinama rezanja, mjerači, matrice za izvlačenje čelične žice, mlaznice, dijelovi visokotemperaturnih peći, ležajevi transportera peći, dijelovi pumpi, svjećice u internim motori s unutarnjim izgaranjem). Kao vakuumski materijal koristi se keramika na bazi aluminijevog oksida guste strukture, a kao termoizolacijski materijal porozna keramika. Različiti metali, oksidi i troske tale se u korundnim loncima.

Značajke cirkonijev oksid(ZrO 2) su slabo kisele ili inertne prirode i imaju nisku toplinsku vodljivost. Preporučene temperature primjene za ZrO 2 keramiku 2.000…2.200 °C; koristi se za izradu vatrostalnih lonaca za taljenje metala i legura, kao toplinska izolacija peći, aparata i reaktora, kao premaz na metalima za zaštitu potonjih od temperatura.

Keramika na bazi magnezijevih i kalcijevih oksida Otporan je na djelovanje bazične troske raznih metala, uključujući i alkalne. Ali toplinska otpornost takvih materijala je niska. Magnezijev oksid je hlapljiv na visokim temperaturama, a kalcijev oksid je sposoban hidratizirati čak i na zraku (koriste se za izradu lonaca). Osim toga, MgO se koristi za oblaganje peći, pirometrijske opreme itd.

Keramika od berilij oksida Ima visoku toplinsku vodljivost, što ovom materijalu daje visoku otpornost na toplinu, ali njegova svojstva čvrstoće su niska. Berilijev oksid ima sposobnost raspršivanja ionizirajućeg zračenja visoke energije, ima visok koeficijent moderacije toplinskih neutrona i koristi se za izradu lonaca za taljenje nekih čistih metala, kao i kao vakuumska keramika u nuklearnim reaktorima.

Treba napomenuti da su razvijeni i koriste se keramički materijali na bazi oksida titana, torija, urana itd.

Keramika bez kisika stvorena je na bazi spojeva koji ne sadrže kisik. Tu spadaju spojevi elemenata s ugljikom (MeC) - karbidi, s dušikom (MeN) - nitridi, s borom (MeV) - boridi, sa silicijem (MeSi) - silicidi i sa sumporom (MeS) - sulfidi. Ovi se spojevi odlikuju visokom vatrootpornošću (2500...3500 °C), tvrdoćom (ponekad poput dijamanta) i otpornošću na habanje (s obzirom na agresivna okruženja). U isto vrijeme, materijali su vrlo krti. Otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama (otpornost na kamenac) karbida i borida je 900...1000 °C, za nitride je nešto niža. Silicidi mogu izdržati temperature od 1300...1700 °C (na površini se stvara silikatni film).

Široko se koriste karbidi silicija, kroma, titana, volframa i drugi. Silicijev karbid se koristi za izradu vatrostalnih materijala, konstrukcijskih materijala, abrazivnih materijala, električnih materijala itd. Titan karbid se koristi za izradu dijelova za pumpe kemijske industrije, lopatice plinskih turbina, elektroda, tvrdih legura itd. Volframov karbid koristi se uglavnom za proizvodnju tvrdih legura za rezače, glodala i druge alate.

Nitridi su spojevi dušika s više elektropozitivnih elemenata, uglavnom metala. Vatrostalni spojevi visoke tvrdoće, dobre otpornosti na trošenje i otpornosti na kemikalije su nitridi aluminija, bora, silicija i titana.

Aluminijev nitrid također ima dobra električna izolacijska svojstva. Koristi se kao elektroizolacijski materijal, vatrostalni materijal (lonci, obloge peći), a od njega se izrađuju brkovi (za armiranje kompozitnih materijala). Mehanička svojstva supertvrdih modifikacija borovog nitrida bliska su svojstvima dijamanta. Koriste se za izradu alatnih materijala i supertvrdih materijala kao što su "borazon", "heksanit", "elbor". Silicijev nitrid koristi se kao materijal za alate, konstrukcijski materijal, tarni materijal, vatrostalni materijal. Titanijev nitrid koristi se za premazivanje površina kalupa i kao dekorativni premaz zlatne boje. Molibden i niobij nitridi su supravodiči pri određenim temperaturama.

Boridi imaju metalna svojstva. Otporni su na habanje, tvrdi, otporni na oksidaciju, a električna vodljivost borida je vrlo visoka. U tehnici se koriste diboridi vatrostalnih metala (TiB 2, ZrB 2 i dr.). Dopirani su silicijem ili disilicidima, što ih čini stabilnima do tališta. Cirkonijev diborid je stabilan u talinama aluminija, bakra, lijevanog željeza, čelika itd. Koristi se za proizvodnju termoparova koji rade na temperaturama iznad 2000 °C u agresivnim okruženjima, kao i cijevi, spremnika i lonaca. Zbog visoke razine mehaničkih svojstava, otpornosti na toplinu i otpornosti na toplinu, boridi se široko koriste kao konstrukcijski materijali za komponente i dijelove plinskih turbina, mlaznih motora, za metalne raspršivače, poklopce termoelementa itd.

Silicidi se razlikuju od karbida i borida po svojim poluvodičkim svojstvima, otpornosti na kamenac i otpornosti na kiseline i lužine. Ovi se materijali mogu koristiti na temperaturama od 1300 do 1700 °C; na temperaturama od 1000 °C ne stupaju u interakciju s rastaljenim olovom, kositrom i natrijem. Molibden disilicid (MoSi2) najviše se koristi kao stabilan električni grijač u pećima na temperaturama od 1700°C tijekom nekoliko tisuća sati. Lopatice plinske turbine i obloge mlaznica motora izrađene su od sinteriranog MoSi 2. U radio i elektrotehnici silicidi se koriste kao visokotemperaturni poluvodički materijali.

Sulfidi (ovisno o omjeru sumpora i metala u spoju) su obični poluvodiči, poluvodiči s uskim procjepom ili imaju metalna svojstva. Ovi se materijali koriste u elektrotehnici i elektronici. Sulfide karakterizira visoka kemijska otpornost na rastaljene metale i soli na visokim temperaturama. Sulfidi se koriste kao vatrostalni materijali za lonce i druge proizvode u preciznoj metalurgiji, au kemijskoj industriji kao katalizatori.

Treba napomenuti da se razvijaju novi sastavi keramičkih materijala, poboljšavaju tehnologije za proizvodnju proizvoda od ovih materijala, a opseg njihove primjene se stalno širi.