Общеинженерное оборудование керамической отрасли

4. Общеинженерное оборудование керамической отрасли

ДРОБИЛЬНО-ПОМОЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Дробилыю-помольные машины чрезвычайно разнообразны и могут быть классифицированы по следующим признакам.

По технологическому назначению: машины первичного измельче­ния, в которые материал поступает непосредственно из склада или карь­ера; машины вторичного измельчения, в которые поступает мате­риал, уже прошедший первичное измельчение.

По величине частиц конечного продукта: дробилки—машины, из­мельчающие материал до величины частиц более 0,5 мм; мельницы — машины, измельчающие материал до величины частиц менее 0,5 мм.

По принципу действия и конструктивным особенностям:

щековые дробилки с простым (рис. 1, а) и сложным (рис. 1, б) движением подвижной щеки; первые измельчают материал раздавливанием, а вторые — раздавливанием и истиранием при периодиче­ском приближении подвижной щеки к неподвижной;

конусные дробилки с подвижным валом (рис. 1, в) и с непо­движной осью (рис. 1, г); эти дробилки измельчают материал раздавли­ванием и изгибом при постоянном приближении к неподвижному кону­су поверхности подвижного конуса, который совершает поступательные движения в горизонтальной плоскости (рис. 1, г) или круговые движе­ния (рис. 1, в), эксцентричные относительно внутренней поверхности неподвижного конуса;

валковые дробилки (рис. 1, д) измельчают материал в основном раздавливанием, частично истиранием, ударом или изгибом между двумя вращающимися навстречу друг другу валками с гладкой, риф­леной, ребристой или зубчатой поверхностями;

стругачи (см. рис. 5) измельчают материал ножами, закреплен­ными на вращающемся горизонтальном или вертикальном диске;

бегуны (рис. 1, е) измельчают материал раздавливанием и истира­нием между цилиндрической поверхностью катков и плоской поверхно­стью чаши;

дезинтеграторы (рис. 1, ж) измельчают материал ударами бы­стро вращающихся жестко закрепленных молотков—бил;

молотковые дробилки (рис. 1, з) измельчают материал уда­рами и частично истиранием быстро вращающихся шарнирно или жест­ко закрепленных молотков;

струйные мельницы измельчают материал в по­мольной камере в результате ударов летящих навстречу друг другу час­тиц, поступающих в нее с большой скоростью и под большим давле­нием;

кольцевые мельницы (рис. 1, и) измельчают материал раздавливанием и истиранием между криволинейными поверхностями коль­цевой дорожкой и роликами или шарами;

барабанные вращающиеся (рис. 1, к) и вибрационные (рис. 1, л) мельницы измельчают материал ударами и истиранием свободно падающих мелющих тел, последние поднимаются во вращаю­щемся барабане под действием центробежной силы, а в вибрационных мельницах — в результате вибрации барабана.

Материал измельчается мокрым (с добавлением воды) и сухим способами, в замкнутом и открытом цикле. При замк­нутом цикле измельченный материал направляется в сортировочные устройства, откуда куски или частицы недостаточной тонкости возвра­щаются для повторного измельчения, а материал с необходимой величи­ной частиц используется по назначению. При открытом цикле измель­ченный материал направляется в машины или аппараты для дальней­шей переработки или используется как готовый продукт.

Щековые дробилки

Щековые дробилки применяют для первичного (грубого) дробления материалов твердых и средней твердости. В щековых дробилках измель­чение материалов осуществляется раздавливанием (рис. 2, а), раздавливанием и истиранием (рис. 2, б) при периодическом приближении по­движной щеки 2 к неподвижной 1.

Щековые дробилки отличаются большим разнообразием конструкций и классифицируются по следующим основным признакам:

по характеру движения подвижной щеки — с простым (рис. 3 и рис. 2, а, в, г, ж), сложным (рис. 2, б и е) и комбинированным (рис. 2, д) движением;

по подвесу подвижной щеки — с верхним (рис. 2, а, б, г, д, е, ж) и нижним подвесом (рис. 2, в);

по количеству загрузочных отверстий — с одним (рис. 2, а—е) и дву­мя—спаренная (рис. 2, ж). Установлено, что производительность спа­ренной дробилки меньше двух обычных, так как неполадка одной вызы­вает остановку другой, усложняется технологическая схема и процесс обслуживания. Некоторая экономия металла не компенсирует эксплуа­тационные недостатки;

по конструкции механизма, передающего движение подвижной ще­ке, — с эксцентриково-шатунным (рис. 2, а, б, в, д, е, ж), кулачковым (рис. 2, г) и др.

Наибольшее распространение получили щековые дробилки с простым и сложным качаниями подвижной щеки, с эксцентриково-шатунным ме­ханизмом с двумя (рис. 2, а) и одной (рис. 2, б) распорной плитой, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Дробилки с простым движением подвижной щеки имеют цельнолитую (см. рис. 3) или сборную станину. У дробилки на рис. 3 клиньями 3 крепится ребристая рабочая плита (щека) 2. Подвижная щека 6 с дробящей плитой 4 надета на ось 5.

Дробящие плиты изготовляют из марганцовистой стали (с содержа­нием 12—14% Mn) или отбеленного чугуна, в большинстве составными с криволинейной поверхностью и параллельной зоной внизу. Криволи­нейная поверхность плит способствует созданию лучших условий для разрушения материала, увеличению производительности дробилок hа 10—20% и удлинению срока службы плит, а параллельная зона повы­шает однородность продукта дробления. Рифление плит характеризует­ся отношением высоты зуба к шагу (расстоянию между вершинами греб­ней) и принимается от 1 : 4 до 1:2. Чем меньше шаг зубьев, тем мельче и однороднее продукт дробления. Зубья одной плиты должны находить­ся против впадин другой, что обеспечивает изгиб материала.

Приводной вал 8 в современной дробилке смонтирован в подшипни­ках качения. На эксцентриковую часть этого вала надеты подшипни­ки качения, охватываемые головкой шатуна 9, а на выступающие за подшипники концы — маховики 7, один из которых является и шкивом. Маховики соединены с эксцентриковым валом многодисковыми фрик­ционными муфтами. Назначение этих муфт состоит в том, чтобы, не выключая двигателя, вращающего шкив, можно было плавно включить эксцентриковый вал 8 дробилки.

Эксцентриковый вал изготовляют из специальных сталей — хромоникелевой, хромомолибденовой или ва­надиевой, а для небольших машин — из Ст5. Регулирование ширины разгрузочной щели осуществляют клиньями 12 и 15 (см. рис. 3). При подъеме клина 12 (см. рис. 3) болтами 10 разгрузочная щель уменьшается.

Шатун 9, связанный с одной стороны с подвижной щекой 6, а с про­тивоположной стороны — с клином 15 распорными плитами 16, передает движение подвижной щеке. Распорная плита 16 при попадании в загру­зочное отверстие дробилки недробимого предмета перерезает предохранительные болты рис. 3 раньше, чем другая более ответственная деталь дробилки. Чтобы распорные плиты не выпадали, подвижная щека 6 оттягивается за ось 18 тягой 17 с пружиной 14, сжимаемой гайками 13. Круп­ные дробилки оборудуют централизованной автоматической системой густой и жидкой смазок.

Валковые дробилки

Валковые дробилки применяют для тонкого, мелкого, среднего и крупного измельчения горных пород и других материалов различной твердости, брикетирования материалов, удаления из глины каменистых включений и т. д. В валковых дробилках измельчение материала осу­ществляется раздавливанием, частично истиранием, ударом или изгибом между двумя вращающимися навстречу друг другу валками с гладкой, зубчатой или рифленой поверхностями.

Достоинства валковых дробилок: простота устройства, надежность в работе, небольшой расход энергии. Недостатки: дробилка с гладкими валками может измельчать относительно небольшие куски материала, небольшая производительность, наличие вибрации и необходимость равномерного непрерывного пита­ния валков во избежание сни­жения их эффективности.

Валковые дробилки можно классифицировать по следую­щим основным признакам.

По назначению и форме рабочей поверхности: 1) для тонкого, среднего и мелкого дробления материалов, с глад­кой поверхностью валков, с продольными по­лукруглыми выемками на од­ном из валков; 2) для крупного дробления гли­нистых материалов с зубчаты­ми валками; 3) для среднего и мелкого дробления глини­стых материалов и удаления камней с одним гладким и другим риф­леным валками и с валками, имеющими винтовую поверх­ность; 4) для крупного, среднего, мелкого, тонкого дроб­ления материалов и формования брикетов с дырчатыми валками и валками, имеющими полусферические выемки на двух валках.

Валковая дробилка мелкого и среднего дробления имеет конструктивное оформление, в основном подобное дробилке, показанной на рис. 4, валки—с гладкой, рифленой или зубчатой поверхностью и раз­лично оформленным приводом. Зазор между валками устанавливается 3—30 мм. У дробилок (см. рис. 4) на станине 4 установлены корпуса подшипников 3 и 11, в которых смонтированы валы валков 6 и 10. Корпуса 11 подшипников прикреплены к станине, а корпуса 3 подшипников удерживаются предохранительными пружинами 5, которые позволяют валку 6 отойти от валка 10 в случае попадания между ними недробимых предметов. Привод валков осуществляется через ременную передачу, шкив 9, вал 12 и шестерни /, 2, 7 и 8. Шестерни 6 и 7 изготовляют с длинными зубьями.

В валковых дробилках валки, подшипники, направляющие, пружин­ные амортизаторы и привод валков отличаются разнообразием конст­рукций. Привод валков осуществляется от электродвигателя через ре­дуктор и карданные валы, которые обеспечивают передачу вращения валкам даже при значительном отходе их друг от друга.

При разной окружной скорости валков с гладкой поверхностью они дробят материал раздавливанием и истиранием, а в дробилках с зубча­тыми валками — ударом и изгибом. Если один из вал­ков имеет продольные полукруглые выемки, то валки диаметром 600 мм могут захватывать куски материала размером 60 и даже 85 мм в поперечнике.

Бегуны

Бегуны широко применяют для мелкого и тонкого дробления мате­риалов мягких и средней твердости.

Принцип действия бегунов состоит в измельчении материа­лов раздавливанием и истиранием между цилиндрической поверхностью катков и плоской поверхностью чаши. Катки при помощи кривоши­пов шарнирно соединены с закрепленным на вертикальном валу хо­мутом, благодаря этому катки всей тяжестью опираются на материал, находящейся под ними, и свободно приподнимаются при увеличении слоя материала и попадании под них недробимых предметов.

Бегуны классифицируют по следующим основным признакам.

По технологическому назначению: для мокрого, сухого и полусухого измельчения; для измельчения и перемешивания и только перемешива­ния; для брикетирования сырьевой смеси; с металлическими катками и металлическим подом; с каменными катками и каменным подом.

По способу действия: периодического и непрерывного действия.

Ножевые глинорезки

Ножевые глинорезки (стругачи) нашли широкое распространение для предварительного измельчения глинистых материалов значительной влажности, мерзлых и большей крупности, чем материалов, поступаю­щих в валковую дробилку и бегуны.

Стругачи бывают с вертикальным и с горизонтальным (наиболее распространены) режущим диском. Последние имеют диск 1 с ножами 2, закрепленными под углом 30° в радиальных прорезях. Диск свободно надет на ось 3 и опирается на подпятник 4. Снизу к дис­ку прикреплен направляющий усеченный конус 7 с тарелкой 8, жестко соединенный с конической шестерней 10. Последняя находится в зацеп­лении с шестерней 11 и приводится во вращение от двигателя через клиноременную передачу или редуктор. Над тарелкой неподвижно уста­новлен скребок 9, направляющий измельченную глину к окну, прорезан­ному в кожухе. Кожух привинчен к кольцу и охватывает разгрузочную тарелку 8. Приемная воронка 6 башмаками соединена с кольцом, опирающимся на кронштейны, прикрепленные к балкам, на которых смонтированы: опорный стакан, два подшипника приводного вала или редуктор с дви­гателем. Глина, загружаемая в воронку 6, удерживается ребрами 5 и ре­жется ножами, вращающимися вместе с диском. Глиняная стружка че­рез отверстия в диске проваливается на разгрузочную тарелку 8 и скреб­ком направляется к разгрузочному окну. Толщину стружки регулируют выдвижением ножей.

Производительность стругача зависит от диаметра режущего диска, числа ножей и величины выступающей режущей части (определяющей толщину стружки), числа оборотов диска, а также от пластичности, степени замороженности и влажности глины.

Молотковые дробилки и мельницы

Молотковые дробилки и мельницы применяют для измельчения ма­териалов средней твердости и мягких, небольшой влажности и вязкости.

Принцип действия молотковых дробилок и мельниц состоит в измель­чении материалов ударами и истиранием при наличии колосниковой ре­шетки быстро вращающимися жестко или шарнирно за­крепленными молотками .

Молотковые дробилки и мельницы могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

по количеству роторов: однороторные и двух­роторные;

с шарнирно подвешенными молотками и жестко за крепленными молотками;

дробилки с колосниковой решеткой и без нее в загрузочной и разгрузочной частях дробилки;

по конструктивному оформле­нию молотков: дробилки и мельни­цы с П-образными, плоскими, утол­щенными и другой конструкции мо­лотками.

Кроме того, молотковые дробил­ки и мельницы имеют различное оформление бронеплит, колосников, корпуса и т. д.

Достоинства молотковых дроби­лок и мельниц: простота конструк­ции, небольшие габаритные разме­ры, небольшая масса, большая сте­пень измельчения (10—200 и бо­лее), малые затраты на 1 т измель­чаемого материала.

Недостатки: быстрый износ молотков, колосни­ков и бронеплит при дроблении абразивных материалов и залипание колосниковой решетки при измельчении влажных пластичных материа­лов.

В молотковых дробилках и мельницах с шарнирно закрепленными молотками материал измельчается за счет на­капливаемой молотками кинетической энергии и истиранием при протягивании его по колосниковой решетке. Кинетическая энергия, а следовательно, и ударная сила молотков меняются от их массы и окружной скорости. В зави­симости от этих факторов молотковые машины делят на дробилки и мельницы.

Дробилками принято называть машины с небольшим количеством молотков массой 20—70 кг, вращающихся с небольшой скоростью 15—25 м/с. Продукт дробления содержит .малое количество мелких фракций.

Мельницами называют машины с большим количеством молотков массой 2—5 кг, вращающихся с большой скоростью 30— 200 м/с и более, продукт измельчения имеет большое количество мелких фракций.

Дробилки с П-образными молотками (рис. 6) широко приме­няются в установках небольшой производительности для измельчения сухих материалов мягких и средней твердости. Чугунный корпус дро­билки имеет основание и крышку 4, соединенные шарниром 3 на валу 1. Внутри корпуса, обложенного бронелистами 6 из отбеленного чугу­на, смонтирован ротор, а снаружи — шкивы. Ротор состоит из двух дис­ков 7 с отверстиями, к которым подвешены шесть молотков 5 П-образной формы со сменной рабочей поверхностью из головок узко­колейных рельсов. Расстояние между дисками фиксируется хомутом. Колосниковая решетка 10, надетая на ось 2, поддерживается амортиза­ционными пружинами 9.

Материал, измельченный в дробилке, просыпается сквозь отверстия в решетке. Через окно, закрываемое дверцей 8, осматривают и чистят колосниковую решетку. В молотковых дробилках и мельницах с жестко закрепленными мо­лотками измельчение материала осуществляется в основном ударами быстро вращающихся молотков, т. е. за счет кинетической энергии, на­капливаемой всей вращающейся системой. Молотки, нанося большой силы удары, весьма эффективно измельчают неабразивные и невязкие материалы, мягкой и средней твердости с пределом прочности до 150МПа (1500кгс/см²).

К молотковым измельчающим машинам с жестко закрепленными молотками можно отнести роторные дробилки, дезинтеграторы и аэробильные мельницы.

Дезинтеграторы

Материал через загрузочный карман подается внутрь вращающих­ся роторов, где подвергается действию двух сил: центробежной, направленной по радиусу, и силы удара, направленной тангенциально. По на­правлению равнодействующей материал отбрасывается на следующий ряд бил другого диска, вращающегося в противоположную сторону, ко­торый отбрасывает материал на третий ряд бил и т. д. Под действием встречных ударов материал измельчается. Тонкость помола в дезинтегра­торе повышается с увеличением числа рядов бил. Так, уже при четырех рядах бил получается весьма тонкий помол глины, в котором находится до 70—80% частиц материала меньше 0,54 мм.

Производительность дезинтегратора зависит от равномерности пита­ния, числа оборотов, диаметра роторов, крупности загружаемых кусков и может колебаться в широких пределах. При значительном увеличении скорости вращения роторов увеличивается тонкость помола и уменьша­ется производительность.

Для получения более тонкого помола следует применять дезинтегра­торы с большим количеством рядов пальцев.

Чтобы дезинтегратор работал нормально, необходимо материал по­давать механическим питателем, размером кусков—не более 25—35мм, влажностью—не более 8—11%.

Достоинства дезинтеграторов: возможность достижения тонкости помола, соответствующей требованиям технологического процесса про­изводства кирпича сухим способом и огнеупорных изделий; простота конструкций и ухода; возможность помола при большей, чем на других машинах, влажности глины; сравнительно малая чувствительность к изменениям влажности глины в пределах 8—11%. Недостатки: опас­ность поломки бил при попадании металлических предметов; быстрый износ пальцев-бил; сравнительно большой расход энергии; нарушение балансировки роторов при неравномерном износе бил, что вызывает быстрый износ подшипников; распушенность глины в результате домола.

Очистка дезинтегратора от глины может быть выполнена в течение 10—15 мин.

Шаровые мельницы

Шаровые мельницы широко применяют для грубого и тонкого помо­ла материалов. Принцип действия шаровых мельниц состоит в измельчении материала ударом и частично истиранием свободно падающих мелющих тел во вращающемся барабане.

Шаровые мельницы отличаются большим разнообразием конструк­ций: с коротким и длинном барабаном, без перегородок и с перегородками, с разными мелющими телами и т. д. Шаровые мельницы могут быть классифицированы по следующим основным признакам: по конструкции барабана и наличию перегородок: цилиндрические (рис. дрические (рис. 38)льницый .ащающимися роторами (установка ротора)водом8, а, б, г), конические (рис. 8, в), короткие (рис. 8, а, б) и длинные (рис. 8, г), с внутренними перегородками и без них (од­но- и многокамерные); по способу работы: периодического действия (рис. 8, а), непрерыв­ного действия — с периферической разгрузкой (рис. 8, б) и с разгрузкой через полую цапфу (рис. 8, в, г) по роду футеровки и характеру мелющих тел: с неметаллической фу­теровкой и неметаллическими мелющими телами, с металлической фу­теровкой и металлическими мелющими телами — шарами, короткими цилиндрами пли стержнями; по роду привода: с шестеренчатым приводом (рис. 8, а, в), с цен­тральным приводом (рис. 8, г).

Мельницы могут работать в открытом или замкнутом цикле. Послед­ние более современны, эффективны и перспективны. В мельницах можно измельчать материал как сухим, так и мокрым способом.

Достоинства шаровых мельниц: получение высокой и постоянной тонкости помола и регулирование ее; возможность подсушки материала в самой мельнице; простота конструкции; надежность в эксплуатации; возможность измельчения пород различной твердости.

Недостатки: зна­чительный расход энергии; большая масса и размеры; большой пусковой момент; сильный шум во время работы.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОРТИРОВКИ И КЛАССИФИКАЦИИ Сортировка и обогащение материалов оказывают существенное влияние на качество и стоимость конечного продукта.

Назначение сортировки:

до дробления — выделить куски материала, размеры которых боль­ше допускаемых для данной машины; выделить куски или частицы, размеры которых меньше, чем размеры конечного продукта;

после дробления и помола — разделить по крупности частицы ма­териала, из которых в определенной пропорции составляются массы или шихты, а при замкнутом цикле помола выделить крупные части­цы, чтобы направить их для повторного измельчения; удалить из ма­териала случайно попавшие в них металлические предметы или опил­ки; произвести обогащение материала.

Обогащением называют процесс удаления из материалов ненужных и вредных примесей с целью увеличения содержания ценного вещест­ва. Обогащение на месте добычи приводит к снижению стоимости го­товой продукции за счет транспортных перевозок, упрощению схемы технологического процесса производства, уменьшению удельного рас­хода сырья, улучшению его качества и качества готовых изделий и к рациональному использованию примесей.

Процесс обогащения основывается на использовании различных особенностей материалов: крупности, формы кусков или частиц, их цве­та и блеска, плотности и объемной массы, скорости падения в водной и воздушной среде, магнитной восприимчивости, поверхностной энергии минералов, величины заряда на поверхности, электропроводимости ма­териалов и др. Процессу обогащения в большинстве случаев сопутст­вует дробление, помол и сортировка материалов.

Сортировку и обогащение материалов осуществляют механичес­ким, гидравлическим, воздушным, магнитным, флотационным и дру­гими способами.

Механическая сортировка

Механическая сортировка, т. е. разделение частиц или кусков ма­териала, по крупности, производится при помощи машин, снабженных ситами или решетами. Такие машины называются грохотами, а про­цесс просеивания — грохочением.

Решета (листовые сита) штампуют из металлических листов на ды­ропробивных прессах. Отверстия решет (рис. 9, а) обычно выполнены круглыми, реже квадратными, овальными, шестиугольными и прямоугольными. Размер отверстий более 3 мм. Круглые отверстия (рис. 9,б) для предупреждения забивания имеют коническую форму с уг­лом при вершине 14°. Недостаток решет: небольшая площадь отвер­стий — до 50% площади всего листа. Для увеличения площади отвер­стий их размещают в шахматном порядке.

Сита (сетки) плетут или ткут из стальной, медной, бронзовой и дру­гой проволоки, конского волоса, шелковых или других нитей (рис. 9, в, г). Отверстия сеток бывают квадратные или прямоугольные. Пло­щадь живого сечения сит составляет до 70%. Сита с прямоугольными — щелевидными отверстиями повышают в 1,5—2 раза производительность грохотов, лучше самоочищаются. Однако при большом количестве уд­линенных зерен (лещадок) невозможно получить необходимый зерно­вой состав сортируемых материалов. Недостатки проволочных сит: не­ровная поверхность, что приводит к быстрому их засорению и износу и возможность раздвигания проволок в ситах.

В последнее время начали применять резиновые сита и сита из син­тетических волокон.

Резиновые сита бывают: 1). струнные (рис. 9, к) с натянутыми в поперечном направлении резиновыми шнурами; шнуры поддерживаются продольными планками и крепятся к угольникам (без завязывания узлов), пропуская их через отверстия размером меньше на 1,5—2 мм; 2) штампованные, (рис. 9, и) из износостойкой резины, секции сит соединяются стержнями, пропускаемыми через проушины; в случае износа сито может быть перевернуто; 3) колосниковые (рис. 9, м) из резиновых колосников, собранных на несущих тросах в полот­но толщиной 45 мм с ячейками 70x70 мм; 4) листовые армированные, предварительно напряженные, свободно подвешенные (рис. 9, д) толщиной 20—25 мм с размером ячеек 40—160 мм. Достоинства рези­новых сит по сравнению с металлическими: не забиваются благодаря мембранному пружинящему эффекту, возрастает производительность в 2—2,5 раза, повышается износоустойчивость в 15—25 раз, легче в 1,5— 2 раза, незначительно изменяются размеры ячеек, самоочищаются, уменьшаются расходы на ремонт и эксплуатацию, уменьшается запы­ленность воздуха и производственный шум.

Сита из синтетических материалов — полиамидов, полиэфирных смол, полипропилена, полиэтилена и других изготовляют из нитей раз­личной толщины. Точность размеров ячеек у них примерно такая, как у металлических, но эти сита отличаются более высокой износоустойчи­востью, способностью к повышенным резонансным колебаниям, что уве­личивает их пропускную способность, они просты в обслуживании, во­достойки, устойчивы к высоким температурам (ткани из тефлона вы­держивают температуру до 300°С), истиранию и химическим вещест­вам. В новых полимерных ситах закладывается арматура, фиксирую­щая размер ячеек и увеличивающая грузоподъемность.

Неподвижные колосниковые грохоты устанавливают перед дробил­ками первичного дробления, над бункерами, смесителями, ящичными питателями и т. д. Грохот состоит из колосников (стержней) прямо­угольного, клиновидного, трапециевидного или круглого сечений. Ко­лосники устанавливают на гребенках или соединяют болтами с муфта­ми, обеспечивающими постоянство зазора между колосниками. Досто­инством грохотов является простота и прочность конструкции. Недос­татками—низкая производительность, и необходимость проталкивания материала вручную даже при наклоне грохота 30—50°.

Подвижные колосниковые грохоты применяют для тех же целей, что и неподвижные. Одновременно с грохочением они выполняют функции питателен. Грохот (рис. 10) имеет две подвижные колосниковые решет­ки 1 и 2, подвешенные на подвесках 3 и 4 под углом 14—16° к горизон­ту. Каждая решетка соединена с эксцентриками 5 и 6, закрепленными на валу 7, которые смещены на 180°, поэтому когда одна решетка дви­жется вперед, другая движется назад. Вал приводится в движение от электродвигателя 8 через клиноременную передачу и две пары цилинд­рических шестерен. Решетки 1 и 2, совершая возвратно-поступательные движения в противоположные стороны, то опускаются, то поднимаются, а материал, находящийся на них, перемещается по уклону к выход­ному концу грохота и куски меньше 40 мм проваливаются через щели между колосниками. При ширине грохота 1,5—2 м и длине 3—3.5 м его производительность составляет более 150 т/ч, а расход энергии— 0,037—0,052 кВт/ч на 1 т материала.

Плоские качающиеся грохоты принцип действия плоских качающихся грохотов основан на взаимо­действии сил тяжести с силами инерции и трения. Сортировка возмож­на при обеспечении относительного перемещения материала по гро­хоту.

Вибрационные грохоты применяют для сортировки сухих материалов и жидких масс. В них вибрация решета вызывается полностью или час­тично динамическими причинами, незначительной амплитудой и большой частотой колебаний (800—3000 кол/мин). Материал при грохочении расслаивается — тонкие частицы оказываются под крупными, что ускоряет и делает более качественным процесс грохоче­ния, грохоты характеризуются высокой производительностью; неболь­шим удельным расходом энергии, высоким к. п. д. (>90%). Различают две основные группы вибрационных грохотов: .механические и электри­ческие (электромагнитные).

Барабанные грохоты применяют для сортирования порошкообраз­ных глиняных масс, кварца, шамота и других материалов. Грохот пред­ставляет собой слегка наклонный цилиндр, иногда усеченный конус или многогранную усеченную призму со стенками из решет или сит. Многогранные барабанные грохоты называются буратами.

Достоинства барабанных грохотов: медленное и равномерное враще­ние без толчков и сотрясений, что позволяет устанавливать их в верх­них этажах зданий и над бункерами; простота конструкции.

Недостатки: низкий к. п. д. (0,45—0,6) в результате использования лишь части поверхности сита; значительные габаритные размеры и большая масса конст­рукции; сложность изготовления барабанных решеток.

Барабанные многогранные грохоты, так называемые бураты, применяют для сорти­ровки сухих материалов с ве­личиной частиц 1,3—3,5 мм и более. На горизонтальном валу грохота (рис. 11), смонтированном в подшипниках 2, за­креплены втулки 6 с крестови­нами, которые с угольниками образуют каркас. К каркасу барашками 7 крепятся рамки 5 с сетками 4 разных разме­ров. Материал поступает через воронку 3. Вначале отсеиваются самые мелкие фракции, затем средние и, наконец, наиболее крупные и каждая направляется в свой бункерный отсек.

ПИТАТЕЛИ И ДОЗАТОРЫ

Питатели и дозаторы применяют для получения шихт и масс в строгом соответствии с рецептом и, следовательно, они оказы­вают влияние на качество конечных продуктов. Питатели служат для непрерывной и равномерной подачи материалов в количестве, необхо­димом для обеспечения производительности машины соответственно процентному содержанию материалов в шихте или массе. Дозаторы предназначены для отмеривания по объему или массе необходимых доз материалов соответственно их процентному содержанию в шихте или массе. Питатели в большинстве случаев выполняют и роль дозаторов. Питатели и дозаторы подразделяют на объемные и весовые.

Виды питателей объемных: дозатор а — пластинчатый; б — цепной; в —лотковый; г — барабанный; д - секторный: е — цилиндрический; ж — тарельчатый; з — винтовой; и — качающая воронка; к — лопастной.

МАШИНЫ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И НАСОСЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКИХ МАСС

Основной целью смешивания является получение однородной массы (или шихты), состоящей из разных материалов. При смешивании мате­риалов стремятся получить массу, легко поддающуюся формованию, в которой зерна отощающих материалов равномерно покрыты пластич­ными или связующими материалами и смочены водой. Процесс смеши­вания является весьма ответственной операцией, оказывающей суще­ственное влияние на качество конечного продукта.

Смешивающие машины отличаются большим разнообразием конст­рукций, их можно подразделить на: машины для смешивания сухих и пластичных материалов; машины и устройства для перемешивания жидких масс и поддержания их во взвешенном состоянии; машины не­прерывного и периодического действия.

Машины для смешивания

Лопастные смесители являются смесителями непрерывного действия с принудительным перемешиванием, отличаются простотой конструк­ции, большой производительностью и легкостью обслуживания.

Недостатки лопастных смесителей: не обеспечивается тщательное смешение компонентов и лопасти смесителя вгоняют воздух в смеши­ваемую массу, что ухудшает ее пластичность. Смесители бывают одно- и двухвальные (более совершенные).

Двухвальные лопастные смесители при меньшей длине лучше сме­шивают материалы, чем одновальные. Они бывают с одинаковым и раз­ным числом оборотов лопастных валов, прямоточные и противоточные, для перемешивания сухих и увлажненных материалов, с водяным и паровым увлажнением, с протирочной решеткой и без нее, без нако­пителя и с накопителем.

Двухвальный лопастной прямоточный смеситель без пароувлажнения с одинаковым числом оборотов лопастных валов (рис. 13) широко распространен в производстве кирпича и огнеупоров для смешивания как сухих, так и влажных пластичных материалов. Смеситель имеет широкое корыто 9, закрытое с двух сторон стенками, на кронштейнах 7 которых установлены подшипники 6 валов 5 и 11. Внутри корыта к каждому валу по прерывистой винтовой линии под углом 14—18° при­креплены по восемнадцать лопаток 4 и 12. Лопатки 12 образуют пра­вую прерывистую винтовую линию, а лопатки 4 — левую и лопатки одного вала находятся между лопатками другого вала. Такое расположение лопастей обеспечивает более тщательное перемешивание. Вал 1 мешалки приводится во вращение от электродвигателя 1 через фрик­ционную муфту 10, редуктор 2 (РМ-650), а вал 5 —от вала 1 через пару цилиндрических зубчатых колес. В смеситель вода подается через трубу с рядом небольших отверстий.

Материалы, непрерывно загружаемые в смеситель, разрушаются, смешиваются вращающимися навстречу друг другу лопастями и про­двигаются ими к разгрузочному отверстию 8.

Применение сжатого воздуха для перемешивания жидких масс и под­держания их во взвешенном состоянии получило широкое распростране­ние. При пневматическом способе перемешивания сжатый воздух давле­нием 0,2—0,4 МПа (2—4 ат) пропускается через жидкую массу, силой упругости вспучивает ее и приводит в сильное движение, сопровождаю­щееся энергичным перемешиванием. Перемешивание и поддержание во взвешенном состоянии больших объемов цементного шлама с помощью сжатого воздуха происходит в шлам-бассейнах. Сжатый воздух подает­ся в бассейны через большую трубу диаметром 125 мм, которую верти­кально опускают в центральную часть. Расстояние от конца трубы до дна бассейна — 400—600мм.

Учитывая простоту устройства и хорошее качество смешения, способ пневматического перемешивания должен найти широкое распростране­ние в керамической промышленности

Машины для перекачивания

Для перекачивания жидких масс в промышленности получили рас­пространение центробежные, мембранные и камерные насосы.

Мембранные насосы применяют в керамической промышленности для перекачивания жидких масс с влажностью 40%, а также для нагне­тания этих масс в фильтр-прессы или распылительные сушилки. Мем­бранный насос (рис. 14) имеет цилиндр 7, плунжер 3, соединенный с кри­вошипным валом 1 шатуном 2. Цилиндр в нижней части несколько рас­ширен, а в верхней закрыт сальниковой буксой 4 с сальниковой набивкой 5, предотвращающей просачивание воды. С уширенной полостью цилинд­ра с одной стороны трубкой 6 соединена коробка 19 пружинного регуля­тора давления, а с противоположной стороны — камера 8 с резиновой мембраной 9 и клапанной коробкой 11. Последняя имеет всасывающий 10 и нагнетательный 12 клапаны. Над коробкой расположен воздушный колпак 14, смягчающий толчкообразное движение жидкости, обуслов­ленное периодическим движением плунжера.

Регулятор давления представляет собой чугунную цилиндрическую коробку, в которой имеется два клапана — предохранительный 20 и вса­сывающий 21. Плотность прижатия клапанов к гнездам обеспечивается пружинами, на которые оказывают воздействие регулирующие винты 18 и 17. Коробка регулятора заполняется водой. При движении плунжера вверх под ним создается разрежение, в результате чего открывается всасывающий клапан 21 и в уширенную полость цилиндра до мембраны поступает вода. В случае возникновения избыточного давления в цилинд­ре клапан 20 приподнимается и выпускает воду в коробку регулятора. Таким образом, клапан 20 предохраняет насос от возникновения избы­точного давления, а двигатель — от перегрузки. Манометр на воздушном колпаке показывает величину давления, с которым масса выталкивает­ся в массопровод.

Кривошипный вал 1 насоса приводится во вращение от электродвига­теля 16 через редуктор и передает движение шатуну 2 и связанному с ним плунжеру 3. При этом последний то поднимается, то опускается. При подъеме плунжера 3 в цилиндре 7 создается разрежение, в резуль­тате чего мембрана 9 оттягивается в сторону цилиндра; в клапанной коробке 11 также создается разрежение, а жидкая масса под атмосферным давлением поступает во вса­сывающий трубопровод, поднимает клапан 10 и заполняет короб­ку до мембраны, заставляя ее еще больше отклоняться вправо. Благодаря разрежению клапан 21 клапанной коробки 19 опус­кается и из нее в полость цилинд­ра (поступает вода. При движе­нии вниз плунжер давит на воду, которая передает давление на мембрану, заставляя ее изгибать­ся влево. Масса, находящаяся в клапанной коробке 11, прижима­ет всасывающий клапан 10 к сед­лу, приподнимает нагнетатель­ный .клапан 12 и через открытое отверстие в седле выходит в на­гнетательный трубопровод через патрубок 13 (или 13 и 15). При последующих подъемах и опуска­ниях плунжера описанный цикл повторяется.

Необходимо, чтобы во время работы насос своевременно пополнялся водой. При уменьшении количества воды в полости цилиндра плунжер часть своего пути будет проходить вхолостую и количество нагнетаемой массы, а следовательно, и производительность насоса уменьшаются.

Мембранные насосы бывают с одним или двумя цилиндрами. Послед­ние создают более равномерное давление в трубопроводе и обеспечивают более спокойную работу двигателя.

МАШИНЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ

Обезвоживание широко применяется на керамических заводах для частичного удаления из сырьевых материалов или жидких суспензий механически связанной воды, с целью получения материала с влажно­стью, при которой возможна их дальнейшая обработка или формование из них изделий определенным способом.

Обезвоживание можно осуществлять следующими способами: меха­ническим в фильтр-прессах с тканевыми фильтрами, электрокинетиче­ским — наложением внешнего электрического поля, вызывающего пе­ремещение положительно заряженных частиц (ионов) с молекулами воды к катоду, и термическое обезвоживание испарением воды в распылительных сушилках и сушильных барабанах. В фарфоро-фаянсовой промышленности при производстве хозяйственных изделий и изоляторов для обезвоживания суспензий наибольшее распространение получили фильтр-прессы, в производстве облицовочных плиток и плиток для по­лов — распылительные сушилки. Электрическое обезвоживание распро­странения не получило вследствие низкой производительности, большого расхода энергии и сложного оборудования.

Фильтр-прессы, применяемые в керамической промышленности, от­носятся к фильтрующим аппаратам с тканевыми фильтрами, работаю­щими под относительно высоким давлением. Масса с содержанием ~ 40% воды подается насосом в фильтр-прессы, где под давлением 0,6 - 0,8 - 1,0 - 1,2 МПа (6 - 8 – 10 - 12 ат) происходит ее фильтрация и удаление фильтрата через фильтры. Образующиеся при этом в камерах между тканевыми фильтрами тестообразные коржи с влажностью 20— 25% периодически удаляются из фильтр-пресса и используются в про­цессе производства. Различают фильтр-прессы рамные и камерные, ручные и автоматиче­ские.

Распылительные сушилки значительно упростили, механизировали и облегчили процесс производства пресс-порошков, высвободили боль­шое количество оборудования, площадей и рабочих от тяжелого ручного труда .по обслуживанию фильтр-прессов (с ручной разгрузкой) и дру­гого оборудования. При этом значительно возросла производительность завода, длительность приготовления пресс-порошков сократилась до 1 — 2 мин вместо 8 — 12 ч, улучшилось качество, снизилась стоимость готовых изделий и уменьшилось в 3 — 4 раза количество рабочих. При выпуске 1000000 м² облицовочных плиток в год применение распыли­тельных сушилок по сравнению с фильтр-прессовым способом уменьшает затраты на каждую тонну пресс-порошка, увеличивает про­изводительность труда и сокращает количество оборудования в 4 — 5 раз, улучшает использование площадей в 10 раз, сокращает потери массы и дает пресс-порошок (с незначительным количеством пыли) с шарооб­разной формой гранул, обеспечивающих равномерное заполнение пресс-форм и высокое качество изделий.

Значительный вклад в создание и внедрение распылительных суши­лок на отечественных керамических заводах внесли: ВНИИСтройкерамика и Минский комбинат строительных материалов (МКСМ). Этими организациями были проведены теоретические и экспериментальные ис­следования с целью получения оптимальных параметров для создания рациональных конструкций. Было установлено, что в распылительных сушилках, в зависимости от сообщаемых им конструктивных и техноло­гических параметров, можно получать порошок или пластическую мас­су, которые могут применяться не только при производстве плиток, но и для изготовления изделий радиокерамики, керамики на основе чистых окислов, труб, санстройизделий и электрофарфора, формуемого методом гидростатического прессования, а также грубой керамики, формуемой полусухим и пластическим методами.

Существующие отечественные и зарубежные распылительные су­шилки в основном отличаются устройствами для распыления суспензий, направлением ее подачи снизу вверх или сверху вниз, особенностями создаваемого теплового режима и т. д. В результате проведенных ис­следований установлено, что в сушилках с верхней подачей суспензии получаются гранулы со значительной разницей размеров поперечника и влажности. Так, гранулы размером 0,105 — 0,225 мм, выпадающие в центре, полностью высыхают, а гранулы размером 0,283 мм, выпадаю­щие у стенок, имеют влажность более 20%, т. е. примерно в 3 раза больше средней влажности (7 — 8%) порошка.

Сушилка НИИСтройкерамики в комплексе с машинами для приго­товления фаянсовой суспензии показана на рис. 15. Распылительная сушилка состоит из теплоизолированной башни 23, сваренной из сталь­ных листов, крыша 24 которой выполнена в виде пологого теплоизолиро­ванного корпуса с отверстием в центре диаметром 1,6 м, закрытым плоской крышкой 25. В крыше имеется еще два отверстия, над которы­ми крепятся трубы 26 со взрывобезопасными клапанами, выполненными в виде асбестовых прокладок 27. Крыша своим кольцевым ребром 28 вставлена в песочный затвор 29 и скреплена с башней болтами 30.

К нижней части башни приварен усеченный конус с поясом. Через этот пояс проходят двенадцать отростков — трубок 8, которые одним концом приварены к кольцевому массопроводу 6, а на другом конце имеют распылительные форсунки 5 с выходными отверстиями диаметром 2,1 мм. Форсунки внутри сушилки расположены на расстоянии 5430 мм от потолка по окружностям диаметром 600 мм (восемь форсунок) и диаметром 320 мм (четыре форсунки). Над форсунками в стенках баш­ни по окружности смонтировано двенадцать инжекционных газовых го­релок 31 (ИКГ-25М) производительностью 14—16 м³/ч. В горелки по­дается природный газ. Сушилка оборудована газорегулирующей аппа­ратурой. При работе горелок пространство внутри сушилки нагревается до 560° С под потолком, в середине — 350 — 400 и внизу — до 160° С.

Суспензию, приготовленную при совместном помоле глинистых и отощающих материалов в шаровых мельницах 18, сливают в сборник 16, оборудованный пропеллерной мешалкой 15. Перед подачей в сборник суспензию два раза пропускают через вибрационные грохоты с натяну­тыми на них тонкими сетками № 0355 и 02.

Из сборника 16 суспензия, поддерживаемая во взвешенном состоя­нии мембранным двухплунжерным насосом 17 (СМ-938), под давлением до 1,2 МПа (12 ат) подается в систему питания сушила через отростки к форсункам 5. Система питания обеспечивает постоянную циркуляцию суспензии в кольцевом массопроводе 6 и исключает возможность его за­купоривания. Оптимальное давление распыления — 1 — 1,2 МПа (10 — 12 ат). При давлении большем 1,4 МПа (14 ат) порошок будет нали­пать на потолок, а при 0,8 МПа (8 ат) размер гранул увеличивается. Давление в массопроводе обеспечивается подпорным краном, через ко­торый суспензия возвращается в сборник. Предусмотрена также подача суспензии по тупиковой схеме. Для этого перекрывается кран на возврат­ном массопроводе.

Для дополнительной очистки суспензии на подающем массопроводе смонтирован фильтр 19, в котором суспензия проходит через сетчатый стакан 20 и по массопроводу 22 поступает в кольцевой массопровод 6 и далее по отросткам в форсунки. Частицы массы или посторонние предметы, имеющие размеры больше, чем отверстия в сетке стакана, задерживаются на ней и удаляются через сливную трубу 21. Стакан периодически вынимают и промывают.

Выбрасываемая через форсунки суспензия с влажностью 40—50%, пролетая вверх, а затем вниз между факелами огня, за время нахожде­ния в сушильной камере образует разнообразные по величине и подоб­ные по форме гранулы, составляющие порошок с влажностью примерно 7%. Порошок с температурой 76° С через центральное отверстие в ниж­нем конусе 9, имеющем затвор, высыпается на транспортер 4, который доставляет его к элеватору 3. Элеватор подает порошок в бурат 2, уста­новленный над бункерами 1, в которых порошок вылеживается и в нем равномерно распределяется влага. Из бункеров порошок с влажностью 7% подается в бункера прессов, предварительно пройдя магнитную сепарацию.

ПРЕССЫ ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИИ

Прессы пластического формования характерны тем, что их конструк­тивные особенности и работа основаны на использовании пластических свойств керамических масс без разрывов и трещин сохранять получен­ную форму после прекращения действия усилий. Для пластического формования применяют ленточные лопастные, трубные, салазочные, ре­вольверные и другие прессы из масс с влажностью 14—25%. Ленточные лопастные прессы бывают безвакуумные и вакуумные.

Вакуумирование («обезвоздушивание») керамических масс для при­дания им однородности и пластичности широко применяют в производ­стве фарфора, фаянса, шамотных изделий, канализационных труб; гли­няного кирпича, черепицы и т. п.

В результате вакуумирования керамических масс они приобретают новые свойства, благодаря которым: 1) малопригодные тощие кера­мические массы широко применяют для формования труб, черепицы, дырчатого кирпича и других тонкостенных керамических изделий; 2) для их формования с успехом используют мундштуки, не пригодные для формования невакуумированных масс; 3) меньше деформируется резательная проволока, причем изделия получаются с острыми граня­ми; 4) устраняется пузырчатость, являющаяся весьма существенным де­фектом при формовании тонкостенных керамических изделий; 5) проч­ность, плотность и однородность обожженных изделий значительно по­вышаются.

Вакуумирование керамических масс обычно происходит в гермети­чески закрытой камере, являющейся составной частью пресса и про­ходит успешно, если в вакуум-камеру масса поступает в виде тонких полосок или прутков. При этом воздушные пузырьки, заключенные в массе, находятся близко к поверхности и легко удаляются. Разре­жение в вакуум-камере в зависимости от свойств массы меняется в ши­роких пределах — от 60 до 95% абсолютного вакуума (60—96 кПа или 450—720 мм рт. ст.).

Несмотря на повышенный расход энергии в вакуум-прессах (на 5— 6% больше, чем в обыкновенных ленточных), они получают все боль­шее распространение в керамической промышленности благодаря высо­кому качеству вырабатываемых изделий.

Существующие вакуумные прессы по конструктивному оформлению могут быть подразделены на две основные группы: с дырчатой (перфо­рированной) перегородкой и с перегородкой в виде мундштука для фор­мования труб.

В вакуум-прессе с дырчатой перегородкой 7 (рис. 16, а) и камере 3 предварительного прессования, находящейся в одном цилиндре, дырча­тая перегородка делит корпус пресса на две части. За перегородкой имеется вакуум-камера 4, внутри которой помещен валик 5. Последний препятствует поступлению массы в вакуум-камеру. Привод валика осу­ществляется через цепную передачу от вдавливающего валка 2 (п=450 об/мин). Последний и шнек 6 (n=26 об/мин) приводится во вращение от электродвигателя 1 (N=30 кВт, n=1400 об/мин) через редуктор и зубчатые колеса. Отсос воздуха осуществляется через спе­циальный трубопровод, который соединяет вакуум-камеру 4 с вакуум-насосом. Шнек 6 перемещает и проталкивает массу в вакуум-камеру через дырчатую перегородку 7 в виде отдельных полосок. Здесь проис­ходит отсасывание воздуха. Недостатком пресса этого типа является то, что в нем хорошо вакуумируются только верхние слои массы.

В вакуум-прессе с дырчатой перегородкой и камерой вакуумирова­ния, вынесенной наверх (рис. 16, б), под давлением лопастного винта 1 масса продавливается сквозь отверстия решетки 2 и поступает в ва­куум-камеру 3, из которой воздух отсасывается насосом через трубу 4. Тонкие полоски массы, прошедшие сквозь решетку, вакуумируются при своем падении в пресс. Масса, разбитая крыльчаткой 5, закреплен­ной на валу 6, поступает на вращающиеся лопасти 7, которые захваты­вают ее и продвигают через корпус 8, головку 9 и мундштук 10. Подсос воздуха в корпус пресса предупреждается сальником 11. Максималь­ный вакуум в прессе можно довести до 90 кПа (700 мм рт. ст.). Общим недостатком этих прессов является то, что перегородки забиваются и приходится останавливать пресс для их очистки.

Вакуум-прессы с перегородкой в виде мундштука для формования
труб (наиболее совершенные) представляют собой сочетание пресса
с одно- или двухвальной мешалкой, работающие от общего привода,
а в последних конструкциях от самостоятельных приводов. Такие
прессы называются агрегатными.

ПРЕССЫ ДЛЯ ПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ И ОГНЕУПОРНЫХ МАСС

Прессы для полусухого прессования керамических и огнеупорных по­рошковых масс с влажностью 3—12% нашли широкое распространение в производстве изделий строительной керамики и огнеупоров. При плас­тическом способе формования изделий из керамических масс удельное давление прессования в зависимости от влажности массы составляет 0,15 — 1,8 МПа (1,5 —18 кгс/см²), тогда как при полусухом способе прес­сования оно достигает 100 МПа (1000 кгс/см² )и более. Ниже рассмот­рено влияние этого и других наиболее существенных факторов на про­цесс формования и качество готовых изделий, получаемых методом полусухого прессования.

Процесс прессования изделий из порошковых масс протекает в такой последовательности. В форму засыпают порошок, в котором наряду с твердыми частицами имеются водные пленки и воздух. Затем в форму входят с одной или двух противоположных сторон штампы, оказываю­щие давление на порошок, из которого отпрессовываются изделия необ­ходимой формы и размеров.

В начале прессования имеет место перемещение частиц пресс-порош­ка в вертикальной и горизонтальной плоскостях без существенных де­формаций. По мере возрастания давления на порошок увеличивается сопротивление частиц перемещению, происходит уплотнение порошка, которое сопровождается пластической, хрупкой и упругой деформация­ми частиц. Когда давление на контактах превысит критическое напря­жение проис­ходит пластическая или хрупкая деформация частиц и при этом достига­ется необходимое уплотнение порошка.

Качество готовых изделий, как показала практика и эксперименталь­ные данные, зависит от состава и физико-химических свойств порошков, величины и формы зерен, пористости, влажности, количества воздуха, запрессованного в порошок, развиваемого давления, продолжительно­сти приложения усилия прессования и других факторов.

Процесс уплотнения, зависящий от столь многих факторов, пока еще не удалось выразить при помощи строгих научно обоснованных уравне­ний. Однако работы советских ученых в этой области позволили выяс­нить сущность ряда явлений, происходящих при прессовании порошков, и установить зависимость между некоторыми из перечисленных фак­торов.

РЕЗАТЕЛЬНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СТАНКИ И УКЛАДЧИКИ

Резательные станки, конструкция которых постоянно совершенству­ется, предназначены для разрезания движущейся глиняной ленты (бру­са), непрерывно выходящей из мундштука пресса, на отдельные кирпи­чи, блоки, черепицы, плиты и другие изделия (заготовки) необходимой ширины или длины. На кирпичных заводах широко применяются одно­струнные и многострунные резательные автоматы, которые часто рабо­тают с автоматами укладчиками сырца на рамки (рейки) или непосред­ственно на печные вагонетки.

Автоматический однострунный резательный станок имеет сварную станину к которой крепится коробка со смонтированными в ней механизмами: приводного и смычкового вала, гильзы с салазками и приемного транспортера, лента ко­торого охватывает натяжной и приводной (регулировочный) бара­баны. Для обслуживания механизмов верхняя и одна боковая стенки коробки выполнены откидными. К передней стенке коробки крепится ко­жух смычка. К кожуху прикреплена подвеска, поддерживающая прикрепленные к гильзе салазки, на которых происходит разреза­ние бруса на кирпичи сырцы. Салазки передают кирпичи сырцы на пере­даточный транспортер. Последний имеет несколько большую скорость приемного транспортера, благодаря чему между кирпичами сырцами образуются промежутки. У стенки коробки на кронштейне смонтирован двигатель.

В конструкции станка имеется три основных кинематических узла: 1) для создания возвратно-поступательного движения смычка; 2) для сообщения вращательного движения приводному и смычковому валу; 3) для синхронизации возвратно-поступательного движения смычка и вращательного движения смычкового вала со смычком.

Ввиду того что разрезание глиняного бруса осуществляется во время его движения, все кинематические узлы станка синхронно связаны с движением бруса.

Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Шульгович			Введение	Лит.			Лист	Листов
Пров.
Н. Контр.
Утв.

ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ УП «НИИСМ»

Государственное предприятие «Научно-исследовательский институт строительных материалов (ГП «НИИСМ») создан в сентябре 1939 года. Его первое название – Научно-исследовательский институт строительных материалов Беларуссии.

До этого времени в БССР с 1929 года функционировал комплексный Научно-исследовательский институт промышленности. В составе этого института работал отдел минеральной технологии с секторами вяжущих материалов, минеральных удобрений, стекла и строительной керамики. Еще в 1927 году была создана химико-аналитическая лаборатория, которая занималась испытанием местного сырья для промышленности Республики. Эти подразделения стали основой Научно-исследовательского института строительных материалов.

Создание института было обусловлено необходимостью повышения технического уровня производства строительных материалов с целью обеспечения потребностей народного хозяйства БССР, развивавшегося в 30-х годах довольно высокими темпами.

С начала Великой Отечественной войны до освобождения Белоруссии от немецко-фашистских захватчиков институт не функционировал. Он вновь был воссоздан в 1944 году.

Конец 40-х и начало 50-х годов было трудными годами становления института в условиях разрушенного войной хозяйства. Он не имел необходимой лабораторной базы был плохо оснащен оборудованием, отсутствовала экспериментально-производственная база.

Основой структуры института всегда были научно-исследовательские лаборатории. Количество лабораторий и отделов, направленность их работы отражали задачи, которые ставило перед институтом развитие промышленности строительных материалов.

Научные подразделения в структуре института в 1946 году были представлены пятью лабораториями: керамики, стекла, теплотехники, вяжущих веществ и химико-аналитической лабораторией.

На этом этапе развития института главной задачей, помимо оказания научно-технической помощи по восстановлению и началу функционирования разрушенных войной предприятий по производству стройматериалов, было создание условий для проведения научно-исследовательских работ. Наряду с созданием экспериментально-производственной базы целенаправлено проводилась работа по оснащению лабораторий института исследовательским оборудованием. Уже к 1955 году институт располагал современным оборудованием для проведения исследований с использованием ренгноструктурного, электронно-микроскопического, спектрального, термографического, петрографического и микроскопического методов.

В 1954 году в связи с ростом производства изделий из бетона в институте была создана лаборатория железобетонных конструкций.

В 1959 году из лаборатории керамики выделялась лаборатория легких вспученных заполнителей, в задачу которой входили вопросы разработки технологии производства ячеистых материалов, испытания сырья для производства керамзита, совершенствование технологии производства аглопорита.

В 1962 году из состава лаборатории сушки и обжига керамических изделий выделилась в самостоятельное подразделение лаборатория теплофизических исследований. Это было связано с расширением номенклатуры производства стеновых материалов и необходимостью исследования их теплофизических характеристик.

В 1963 году создан патентный отдел.

В 1967 году была создана лаборатория контрольно-измерительных приборов и аппаратов,

ее предшественник – отдел механизации и автоматизации был ликвидирован.

В 1967 году создана научно исследовательская лаборатория распылительной сушки.

В 1977 году созданы две научно-технические лаборатории технологического оборудования:

НИЛТО – 1 работавшая по обеспечению НИР керамического производства.

НИЛТО – 2 по обеспечению работ в области вяжущих, бетонов и теплоизоляции. В 1988 году создана лаборатория ячеистых бетонов

В 1992 году на базе ведомственного испытательного центра МПСМ БССР в институте создан испытательный центр, аккредитованный в марте 1994 года на проведение сертификационных испытаний по 28 видам строительных материалов и 159 видам испытаний.

Важнейшими задачами стоящими перед институтом в настоящее время являются:

Выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и экспериментальных работ в области керамических, автоклавных, термоизоляционных, стеновых и др. изделий и материалов в основном с использованием местных сырьевых ресурсов, а также в области промышленой теплоэнергетики.

Разработка нормативной документации на новые виды стройматериалов, испытание стройматериалов на соответствие их стандартам, контроль их качества.

Оказание научно-технической помощи предприятиям в совершенствовании технологии, пуско-наладочных работах новых производств.

Изготовление опытных образцов оборудования, опытно-промышленных установок и технологических линий и оснастки.

Осуществление экспертно-консультативной, информационно учебной, рекламно-издательской и коммерческо-посреднической деятельности.

В структуре института в 1999 году функционировало 8 научно–исследовательских лабораторий (НИЛ) и 2 научно-исследовательских сектора (НИС):

НИЛ керамических материалов. НИЛ осуществляет изучение сырья для производства изделий строительной керамики, производит испытание образцов продукции предприятий, осуществляет научные исследования в данной области.

НИЛ вяжущих материалов

НИЛ бетонов и испытаний цемента. НИЛ осуществляет испытание образцов продукции, ведет научные исследовния в области ячеистых бетонов, основных огнеупоров.

НИЛ силикатных материалов и отделки

НИЛ теплоизоляционных материалов

НИЛ электрофизических методов исследований

НИЛ теплоизоляционных полимерных материалов. НИЛ производит исследование и испытание изделий на основе полимерных теплоизоляционных материалов.

НИЛ физхимии силикатов. НИЛ занимается определением строения и физико-химических свойств материалов, осуществляет радиационный контроль продукции производимой в Республике.

НИС теплофизических исследований, НИС метрологии и сектор научно-технической информации, изобретательской и патентно-лицензионной работы

Кроме того в структуре института функционируют самостоятельные производственные участки: по производству изделий из полистирольного пенопласта, механосборочный участок, ремстройучасток, служба механика и энергетика, гараж.

Общая численность работающих составляла 186 человек в т.ч. научных сотрудников 89 человек, из них докторов наук – 2 человека, кандидатов наук 12 человек.

В настоящее время в институте работают около 150 человек.

Глазурование, его дефекты и способы их устранения.

Обычно глазурь наносят в виде суспензии, содержащей воды до 60 % от объема. Черепок глазуруемого изделия всасывает воду, твердое вещество глазури образует покрытие.

Глазуруют черенок методами окунания, полива, распыления. Пульверизатором распыляют специальные глазури и преимущественно на крупные изделия.

К подготовительным работам относится отсортировка дефектных и поврежденных изделий, а также устранение мелких дефектов. Для предотвращения скатывания глазури и образования плешин перед глазурованием изделия очищают от пыли' преимущественно сжатым воздухом.

Следующий этап — контроль для выявления трещин. Мелкие трещины можно обнаружить, смочив изделия водой, окрашенной анилиновой краской. Если товарный знак наносят под-глазурно, то после обдувания изделия маркируют.

На поверхности, не подлежащие глазурованию, наносят парафин, который препятствует всасыванию глазури. Если на эти поверхности опираются обжигаемые вместе с изделиями крышки, то к парафину добавляют глинозем.

Несмотря на широкую механизацию, ручное глазурование все еще имеет большое значение, особенно на мелких предприятиях и в производстве художественной керамики. Чтобы получить равномерную толщину глазури по всей поверхности, необходимо:

поддерживать заданное содержание твердого вещества в глазури (плотность должна быть 1,32—1,39 г/см³) и оптимальную температуру первого обжига, которая должна обеспечить достаточную прочность изделий при глазуроваинии всасывающую способность черепка;

не допускать пребывания изделий в глазури до полного насыщения пористого черепка. Если удлиняется время глазурования или имеется пережог черепка, то глазурованная поверхность долго остается влажной и не поддастся сразу дальнейшей обработке;

хорошо размешивать или полностью убирать остатки глазури, чтобы предотвратить появление ее натеков.

При ручном глазуровании изделия рекомендуется по возможности держать за ножку, так как в местах касания глазурь не пристает. Конвейеры и поверхности, на которые ставят глазурованные изделия, надо периодически очищать. Их можно делать из сетки с крупными отверстиями, тогда излишки глазури свободно стекают.

Конструкции машин для глазурования разрабатывают в основном для методов полива и окунания.

В ГДР сконструированы машину для глазурования плоских изделий методом полива. Тарелки или блюдца ставят на подающий конвейер, который проходит ч(.'рсз обдувочную кабину. Стопорное устройство сталкивает изделия первым поводком точно на середину вращающейся туристки непрерывно движущегося карусельного стола. Полуфабрикат со всех сторон омывается глазурью, вытекающей из нескольких сопел. Избыток глазури разбрасывается при вращении турнетки. Возврат собирается в бачок и снова подводится насосом к системе сопел. После глазурования вращение турнеток затормаживается и

тарелка сталкивается вторым поводком на разгрузочный конвейер. Машина для глазурования мелких изделий и чашек сконструирована по такому же принципу. Чашки при этом ставят ножкой вверх.

В машинах для глазурования окунанием изделия закрепляют на подставках обычно одним или несколькими проволочными тросиками. Машина представляет собой вращающийся карусельный стол, на котором на равных расстояниях размещаются держатели. Глазуруемое изделие насаживают на фиксирующую крестовину вручную или механически. При вращении стола прижим с проволочным тросиком опускается и зажимает насаженное изделие. Все вместе погружается в глазурь. После возврата в исходное положение прижим поднимается и полуфабрикат освобождается.

В машинах новых конструкций для прижимания изделий к подставкам используют усилие сопротивления жидкости. Проводят также эксперименты по комбинированию методов окунания и полива. Наряду с поточными линиями для глазурования плоских изделий в эксплуатации находятся машины для глазурования чашек. При этом чашки вручную ставят в приемные гнезда подающего конвейера (последний может быть соединен с машиной для подглазурного нанесения марки завода). Скорость конвейера плавно регулируется от 6 до 20 м/мин.

Для получения слоя глазури достаточной толщины чашки проходят под тремя глазурующими соплами. Последнее сопло обеспечивает глазурование чашки внутри. Форма струи может быть отрегулирована в соответствии с конфигурацией чашки. После нанесения глазури чашки проходят между двумя боковыми соплами, которые заглаживают поверхность и снимают натеки. Одновременно воздушное сопло, включаемое фотоэлементом, сдувает остатки глазури с ножки, предотвращая образование капель. После этого чашка попадает на ленту из пористой резины, которая впитывает избыток глазури с края чашки. На последней позиции находится машина для зачистки глазури (рис. 53). С нее чашки поступают на склеивание попарно или устанавливаются на бомзы. На этих же машинах можно глазуровать крышки для чайников, кофейников и другие изделия. Допустимая величина глазуруемого изделия зависит от шиоины потока глазури и расстояния по вертикали от последнего сопла до поверхности конвейера.

Снятие глазури с опорных и контактных поверхностей — трудоемкий процесс, осуществляемый или путем смещения изделия по влажной пористой движущейся ленте конвейера для зачистки ножки, или на двух движущихся параллельно с разной скоростью лентах или на виброконвейере.

После глазурования становятся хорошо заметными трещины в черепке и другие дефекты(табл. 16).

Министерство образования Республики Беларусь

учреждение образования

Белорусский государственный технологический университет

Факультет химической технологии и техники

Кафедра технологии стекла и керамики

Индивидуальное задание

Назначение утильного и политого обжига фарфоровых изделий, режимы, тепловые агрегаты.

Студента 3-его курса 9 группы Шульговича Александра Геннадьевича

Минск

2002

ОГЛАВЛЕНИЕ

Первый обжиг (утильный) 3

Политой обжиг 4

ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА ТОНКОЙ КЕРАМИКИ 7

Список использованных источников 10

Первый обжиг (утильный)

Назначение первого обжига — прежде всего упрочнить полуфабрикат. Относительно тонкий черепок необожженных изделий при глазуровании размокает и не выдерживает механического воздействия. Кроме того, в процессе первого обжига должно произойти очищение черепка, т. е. выгорание органических примесей, разложение выделяющих газ веществ. (Этого же можно достичь в зоне подогрева печей политого обжига.) Во время первого обжига в массе происходят следующие процессы:

испаряется не удалившаяся при сушке остаточная вода затворения и гигроскопическая влага (1—870);

в области температур 500—600 °С выделяется кристаллическая вода каолинита, масса обжигается «намертво» (необратимо), после чего ее нельзя больше пластифицировать водой; при более высоких температурах начинается спекание массы, прокаленный черепок приобретает прочность, которая зависит от температуры и длительности ее воздействия;

при температуре от 900 до 1000 °С расщепляются газообразные составляющие (N₂, CO₂).

Для политого обжига фарфора в туннельных печах, продолжительность процесса в которых в отличие от камерных печей поддерживается постоянной, особенно важно правильно проводить первый обжиг. Чтобы обеспечить дальнейшее превращение метакаолинита, возникшего при обезвоживании каолинита, для фарфоровых масс необходимо поддерживать высокую температуру первого обжига (950—1050°С). Этим предотвращаются такие дефекты политого обжига, как прыщ и пузырь.

Однако с усовершенствованием конструкции туннельных печей для политого обжига фарфора развивается противоположное, более экономичное направление в технологии обжига: с целью снижения расхода топлива первый обжиг проводят при низкой температуре (700—850°С), а очистку и дегазацию черепка обеспечивают во время политого обжига. Естественно, механическая прочность полуфабриката снижается, впрочем для глазурования она остается достаточной. Преимуществом более низкой температуры первого обжига является также быстрое охлаждение изделий, благодаря чему можно значительно повысить производительность печей.

При современном уровне развития техники первый обжиг можно проводить в щелевых печах, в которых чашки и установленные поодиночке тарелки обжигают за 30—60 мин, стопки тарелок по 10 шт. и более — за 6 ч. Предпосылкой скоростного первого обжига является хорошая сушка. Содержание остаточной влаги в полуфабрикате не должно превышать 2%. С повышением влажности массы сильно снижается прочность необожженного черепка. На это необходимо обращать особое внимание при транспортировании полуфабриката например установленных в стопки тарелок.

Особенно тщательно надо проводить охлаждение, так как большая часть трещин во время первого обжига образуется при охлаждении. Рекомендуется замедление процесса охлаждения в области температуры превращения кварца 575 °С, связанного со скачкообразным изменением объема материала.. Толстостенные изделия, такие как фарфоровая посуда для общественного питания, можно обжигать однократно, минуя первый обжиг.

Печи для первого обжига работают с высокой производительностью, так как для них надо мало огнеприпаса и на вагонетке можно разместить много изделий. При использовании печей одинакового размера одна печь для первого обжига может обеспечить загрузку четырех-пяти печей политого обжига. Вследствие высокой плотности садки необходимо тщательно регулировать режим обжига. В первой зоне нагревание изделий должно проходить равномерно и непрерывно. Из-за того что горячие газы под воздействием термического напора направляются преимущественно в верхнюю часть печного канала, нижняя часть садки обычно нагревается медленнее, чем верхняя.

Для улучшения условий обжига рекомендуют следующие мероприятия:

отвод продуктов горения через вытяжные отверстия, расположенные в боковых стенках печи на уровне пода вагонеток, при этом будет омываться и нагреваться нижняя часть садки; вдувание воздуха под свод непосредственно в начале печи (рис. 1.) навстречу потоку продуктов горения;

закручивание продуктов горения в зоне подогрева поперек сечения печи для их равномерного распределения. Это достигается с помощью инжекторов или циркуляционных горелок. Особенно важно обеспечить равномерность работы горелок в зоне обжига. Следует избегать температурных пиков, которые приводят к местным пережогам продукции. Кроме того, для получения полуфабриката равномерной прочности и пористости необходимо выдерживать заданную температуру обжига.

После обжига изделия, установленные в плотные стопки, надо очень осторожно охлаждать, в то время как редко расставленные изделия охлаждаются легко и быстро. При плотной садке важно плавно снижать температуру, особенно в средней части зоны охлаждения.

Политой обжиг

При обжиге фарфора большое значение имеет процесс нагревания полуфабриката от температуры 1050 до 1080°С. В этот период нужно обеспечить избыток воздуха и полное сгорание топлива без образования сажи. С одной стороны, это необходимо для дегазации черепка, особенно если он недостаточно прокален в первом обжиге, с другой, — для предотвращения оседания частиц сажи, которые очень плохо выгорают вторично. Опыт показывает, что неправильное нагревание способствует образованию пятен и наколов на поверхности глазури. Поэтому рекомендуется делать окислительную выдержку 30— 60 мин при температуре 1050—1080 °С до перехода к восстановительному периоду. В отличие от фаянса и витриес-чайна для обжига фарфора необходим восстановительный период, который оказывает решающее влияние на качество полуфабриката и во время которого могут образоваться многие огневые дефекты.

Почти во всех сырьевых материалах в качестве примесей содержатся Fe₂O₃ и сульфаты. Так, в фарфоровой массе содержится около 0,5% Fe₂O₃ , который при температуре 1300°С отщепляет кислород:

3Fe₂O₃ = 2Fe₃O₄ + 0,5O₂, или 2Fe₂O₃ = 4FeO + O₂.

При температуре выше 1300°С черепок в значительной степени уплотнен, глазурь расплавлена, поэтому кислород не может выделиться и содействует образованию пузырей. Следовательно, дегазация должна быть смещена в область таких температур, при которых черепок еще пористый и кислород может улетучиваться. Для этого необходимы восстановительные газы (СО или Н₂). Горение должно осуществляться при недостатке воздуха. Процесс восстановления должен произойти до плотного спекания черепка и растекания глазури. Восстановление Fe₂O₃ происходит согласно уравнению

Fe₂O₃ + СО = 2FеО + CO₂.

В период восстановления, пока черепок еще пористый, СО или H₂ отнимает у Fe₂O₃ кислород, который в противном случае позднее отщепляется сам и становится причиной образования прыщей и пузырей. Во время этого этапа обжига в дымовых газах должно содержаться от 2 до 5 % СО и H₂. Для надежности восстановительную среду поддерживают немного дольше, чем нужно теоретически; таким образом, обжиг проводят при недостатке воздуха в области температур от 1050 до 1300 °С.

Необходимость, восстановления Fe₂O₃ обусловлена также следующими причинами.

Разложение Fe₂O₃ на FeО и О₂ может осуществляться без восстановительной среды при температурах выше 1300 °С, однако оно происходит не полностью. Fe₂O₃ окрашивает невосстановленный черепок в желтоватый цвет. Чтобы получить белую окраску, весь имеющийся Fe₂O₃ надо перевести в FeО. Последний, соединяясь с SiO₂, образует силикат железа, имеющий зеленовато-голубой оттенок, который почти незаметен и не снижает качества изделия.

Образующийся при восстановлении FeO значительно улучшает условия спекания черепка и ускоряет его уплотнение. Аналогичное явление происходит с CaSO₄ В присутствии СО или Н₂ он разлагается быстрее, чем в окислительной среде, с отщеплением SO₃.

Восстановления не требуется для керамических масс, спекающихся при более низких температурах (1300 °С), при которых выделения газов не происходит, так же как и для масс, не достигающих плотного спекания, из которых газы могут выделиться в любое время.

В последний период политого обжига черепок должен созреть, благодаря чему фарфор приобретает высокую прочность, становится просвечивающим и плотным. Глазурь равномерно растекается и создает красивую блестящую поверхность фарфора.

Качество политого обжига зависит от максимальной температуры обжига, длительности выдержки и состава газовой среды. Состав дымовых газов в этот период обжига должен быть близким к нейтральному. Избыток воздуха может привести к повторному окислению Fe0, а восстановительная среда ухудшает экономические показатели обжига, белизну и качество поверхности фарфора.

В последний период обжига подъем температуры замедляется, расход топлива увеличивается. Окончательная температура обжига, °С, составляет:

Фарфоровые массы 1340—1380 (в щелевых печах до 1430)

Витриес-чайна 1220—1280

Известковый фаянс 1060—1150

Полевошпатовый фаянс 1200—1280

Максимальная температура обжига зависит от состава массы и равномерности распределения температур по сечению садки изделий.

Политой обжиг фарфора проходит четыре периода: 1) нагревание и дегазация до температуры 1050—1080 °С в окислительной среде;

2) восстановление в области температур (1050—1080) — 1300 ⁰С;

3) максимальная выдержка в нейтральной среде до температуры 1340—1380°С;

4) охлаждение от максимальной до комнатной температуры.

Продолжительность обжига фарфоровых изделий в туннельных печах составляет 27—35 ч, фаянсовой посуды — 18— 27 ч.

Для большинства видов изделий продолжительность нагревания и охлаждения теоретически можно значительно сократить, однако огнеприпас, которым мы распологаем при современном уровне знаний, не позволяет этого сделать.

В щелевых печах, в которых огнеприпас практически не используется, обжиг посуды сокращен до 2 – 5 ч.

В туннельных печах обжигаемые изделия в конце зоны подогрева достигают температуры 400—800 °С, а затем попадают на первый участок зоны обжига (рис. 2.), образуемый первой группой горелок, настроенных на сильное окисление. Эта группа горелок обеспечивает нагревание изделий до температуры 1050—1080 °С, после чего изделия поступают на второй участок зоны обжига, где горелки работают при недостатке воздуха. Здесь в фарфоровой массе происходит восстановление Fe₂О₃.

В связи с тем что продукты горения в туннельной печи перемещаются навстречу изделиям, т. е. к входной двери, восстановительные газы попадают на первый окислительный участок зоны обжига. Для сохранения окислительной среды на первом участке восстановительные составляющие продуктов горения на границе между двумя участками дожигаются благодаря вдуванию воздуха через воздушную завесу.

Важно, чтобы на втором участке зоны обжига в канал печи не подсасывался побочный воздух, который может нарушить восстановительную среду. Поэтому печи для политого обжига на участках, начиная с перехода к восстановительной фазе, работают с избыточным давлением. Это необходимо, так как уплотнение печного пространства никогда не бывает полным.

Следовательно, при обжиге наряду с температурой и газовой средой большое внимание следует уделять давлению в объеме печи.

На последнем участке зоны обжига происходит созревание фарфора. Здесь также нежелательно проникание побочного воздуха, так как необходима стабильная, равномерная газовая среда, приближающаяся к нейтральной.

Процесс охлаждения в туннельных печах в значительной степени определяется устойчивостью огнеприпаса к сменам температур. Тонкостенные фарфоровые изделия можно охладить за несколько минут. Однако такой процесс сопровождается быстрым выходом из строя дорогостоящего огнеприпаса. Для повышения качества изделий важно, чтобы охлаждение проходило в газовой среде, не содержащей продуктов горения. Зона обжига находится под давлением, поэтому продукты горения стремятся в зону охлаждения. Чтобы препятствовать этому, в конце печи вдувают воздух для получения противодавления в зоне охлаждения. Кроме того, для предотвращения перемещения дымовых газов в начале зоны охлаждения размещают отсасывающие отверстия.

Режим работы печей политого обжига обусловливается теплопроизводительностью групп или отдельных горелок, газовой средой, аэрогидродинамическим режимом в объеме печи, количеством вдуваемого воздуха, эффективностью рекуператоров в зоне охлаждения.

Процесс спекания — самый энергоемкий в керамической промышленности, поэтому особо важное значение имеет рациональное использование энергии. Для экономии энергии необходимо:

оптимально загружать объем печи, соблюдать установленные плотность садки и длительность процесса;

максимально использовать тепло продуктов горения в зоне подогрева за счет поперечной циркуляции,

снижать поглощение тепла плитами вагонеток за счет футеровки вагонеток легковесными огнеупорными материалами;

подогревать воздух, подаваемый для горения, с помощью рекуператоров оптимальной конструкции, действующих в зоне охлаждения (температура воздуха до 600 ° С);

использовать в сушилках воздух, отбираемый из зоны охлаждения печей;

избегать потерь от боя при транспортировании полуфабриката и огнеприпаса;

снижать массу огнеприпаса.

Распределение температур в туннельной печи в значительной степени зависит от аэрогидродинамического режима в канале, который в свою очередь обусловлен плотностью садки. Изделия, которые не омываются продуктами горения, нагреваются недостаточно. Для отсасывания продуктов горения

в плотно загруженной туннельной печи необходимо большое разрежение в зоне подогрева, что способствует подсасыванию побочного воздуха и снижению тем самым коэффициента полезного действия.

Садка вагонетки образуется столбами капселей с плоскими изделиями или загруженными продукцией этажерками. Перемещающиеся вдоль и частично поперек печи продукты горения должны насколько возможно равномерно омывать изделия. Для этого необходимо, чтобы столбы капселей стояли не плотно, а с зазорами. Потеря производительности может быть компенсирована повышением скорости перемещения вагонеток.

К элементам садки относятся также опорные стойки, образующие канализированный под вагонетки, через который продукты горения подводятся к нижней части садки. Излишня плотная садка вынуждает поддерживать большое разрежение в начале печи, что повышает опасность появления таких дефектов, как задувка, засорка. Кроме того, с увеличением плотности садки повышается опасность недожога середины ее нижней части и пережога внешней части.

Следует учесть, что при пережоге изделий, находящихся вблизи горелок, повреждается огнеприпас, особенно кордиеритовый капсель.

Большое значение для режима обжига имеет соблюдение свободных проходов для потоков тепла в канализированном поду и в разрывах садки.

Необходимо также следить за устойчивостью столбов капселей и этажерок, иначе в печи может произойти завал и повреждение вагонеток. Это случается чаще всего из-за обвала садки, которая заклинивается между вагонеткой и стенкой печи. В таких случаях приходится останавливать печь. Работы по ликвидации аварии проводятся в тяжелых условиях. При загрузке изделий в капсель и на вагонетку необходимо придерживаться разработанных схем садки. Фарфоровые чашки и кружки легко деформируются в процессе обжига, поэтому их склеивают попарно или устанавливают на бомзы. При склеивании двух кружек их края смазывают специальным составом и соединяют отверстиями, препятствуя таким образом искривлению. Кружки с фигурным краем обжигают на бомзах, представляющих собой своеобразный огнеприпас, который, будучи отформованным из той же массы, что и кружка, в процессе обжига претерпевает одинаковую с ней усадку, тем самым, предотвращая деформацию.

Особого внимания требует установка для обжига фигурной керамики. В зависимости от вида изделий иногда приходится использовать специальный огнеприпас. Изделия с широко расставленными деталями надо установить так, чтобы эти детали при обжиге не отвалились. При загрузке вагонеток следует неукоснительно соблюдать профиль садки.

ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА ТОНКОЙ КЕРАМИКИ

В технике обжига наряду с режимами имеет значение организация производства. Расход топлива и капитальные затраты на сооружение печей должны быть по возможности низкими, срок службы и надежность в работе высокими. Раньше самыми целесообразными были камерные печи (горны) с многодневным режимом обжига, которые не соответствуют современному уровню развития теплотехники.

Современные типы печей — непрерывнодействующие туннельные и камерные периодического действия с выкатным подом. Разновидностью туннельных печей являются щелевые, разновидностью камерных печей с выкатным подом — колпаковые.

Туннельные печи. Недостаточно широкое распространение туннельных печей в керамической промышленности в предшествующий период объясняется их особенностями. Туннельные печи не отличаются такой гибкостью изменения режима обжига, как например горны. Это значит, что для туннельной печи нужен приблизительно одинаковый ассортимент и достаточно большое количество изделий, подаваемых на загрузку постоянно. Поэтому туннельные печи стали применять только с развитием концентрации производства на больших предприятиях. Годовая производительность средней туннельной печи длиной 85 м, высотой и шириной садки по 1 м 1500— 1800 т.

Туннельную печь делят на три зоны: подогрева — от входа в печь до первых горелок; обжига — средняя часть, в которой находятся горелки; охлаждения — от конца зоны обжига до выхода из печи.

В первой зоне изделия нагреваются поступающими из зоны обжига продуктами горения, которые перемещаются навстречу движению печной вагонетки. Продукты горения отсасываются из туннеля через расположенные в боковых стенках каналы и выводятся к дымовой трубе или вытяжному вентилятору. В оснащенной горелками (до 90 шт.) зоне обжига изделия нагреваются до температуры спекания.

В зоне охлаждения вагонетка и садка должны отдать тепло, что осуществляется с помощью рекуператоров, представляющих собой систему труб или каналов, через которые продувается воздух. Полученный таким образом нагретый воздух передается для других технологических процессов, например для сушки, или возвращается в туннельную печь (вдувание нагретого воздуха в зону подогрева, нагревание воздуха, подаваемого для горения в зону обжига). При выходе из печи садка должна быть охлаждена до температуры 100—150 °С.

Во всех трех зонах туннельной печи требуется равномерное распределение температур и газовой среды по всему сечению. Новейшие туннельные печи для этой цели оснащены системами циркуляции, нагнетания и вытяжки.

В настоящее время для улучшения равномерности распределения температур во всех зонах печей как при нагревании, так и при охлаждении применяется принцип поперечной циркуляции теплоносителя. При этом используется преимущественно естественный термический напор (нагретые газы легче, они сами поднимаются). Однако эффективность циркуляции зависит от наличия продольных разрывов в садке.

Благодаря многочисленным техническим усовершенствованиям (вентиляторы, трубопроводы, горелки, шиберы, контрольно-измерительные и регулирующие приборы) туннельная печь стала сложным агрегатом, для правильного обслуживания которого необходимы рабочие высокой квалификации.

Контроль обжига осуществляется с помощью обширной измерительной системы.

Канал обжига должен быть хорошо закрыт от влияния внешней среды. Снизу это обеспечивается плотным смыканием платформ вагонеток (в поперечном направлении), а у стен (в продольном направлении) специальными устройствами — лабиринтами, песочным уплотнением. В начале печи для уплотнения раньше часто устанавливали жалюзи. Теперь их заменили воздушными завесами.

Печные вагонетки перемещаются по рельсам. Вагонетка состоит из огнеупорной платформы, металлического основания и ходовой части. На платформе обычно устанавливают канализированный под, который воспринимает садку и выполняет важнейшую технологическую функцию, обусловливая аэрогидродинамические параметры обжига. В связи с тем что механическая прочность платформы невелика, основание ее должно быть жестким, чтобы оградить огнеупорный материал от повреждений.

Различают две основные системы туннельных печей — открытого пламени и муфельные. Так как для обжига все в большей степени применяется чистый природный газ, в промышленности преобладают печи открытого пламени. Муфельные печи устарели. Для исключения влияния дымовых газов на качество полуфабриката все чаще используют электрические туннельные печи.

Туннельные печи открытого пламени можно применять там, где используют чистое топливо, или где изделия при соприкосновении с дымовыми газами не портятся. Для некоторых изделий такой контакт даже необходим, например при обжиге

фарфора, когда необходимы химические реакции между продуктами горения и изделиями.

В печах открытого пламени горячие дымовые газы поступают прямо в туннель. Они омывают обжигаемые изделия и должны при этом равномерно распределиться по сечению садки, обеспечив непрерывное нагревание. Следует избегать непосредственного соприкосновения изделий с пламенем, чтобы предотвратить их пережог. Поэтому горение происходит в топках или в разрывах садки (импульсные или высокоскоростные горелки), откуда продукты горения поступают к обжигаемым изделиям. Благодаря такой прямой теплопередаче печь открытого пламени достаточно экономична, отличается высокой производительностью. В промышленности тонкой керамики наиболее распространены печи с сечением канала 1—1,2 м³. В печах, имеющих более крупное сечение, труднее обеспечить необходимый аэрогидродинамический режим обжига. При большой высоте садки очень сильно возрастают нагрузки на огпеприпас, в результате чего существенно увеличиваются расходы на обжиг.

Электрические туннельные печи обеспечивают абсолютно чистую газовую среду, поэтому их применяют преимущественно для обжига декорированных изделий. В качестве нагревателей используют канталовые (Кантал — сплав для электронагревательных элементов — сталь, содержащая Fe, Сг. А1, Со, с максимальной температурой использования 1150— 1375 °С, разработан в Швеции) стержни. Электронагреватели обеспечивают температуру обжига до 1200 °С. Благодаря использованию системы рециркуляции, отводу горячего воздуха из зоны обжига в зону подогрева, где тепло передастся изделиям, достигается низкий удельный расход энергии (0,06— 0,1 кВт/кг), отнесенный к загружаемой продукции, включая вспомогательные материалы,

Широкому распространению электрических туннельных печей препятствует в настоящее время повышенный спрос на электроэнергию. Однако по мере истощения мировых запасов органического топлива и совершенствования атомных электростанций значение электрических печей возрастает.

Но туннельные печи имеют некоторые недостатки. С одной стороны, из-за высокой производительности печи все производство (неуправляемо) сосредоточивается в процессе обжига, с другой стороны, загрузка изделий в печь — процесс трудоемкий, необходим дорогой огнеприпас, возникают большие расходы на загрузку и выгрузку печей. Трудно оптимизировать процесс обжига из-за инертности крупногабаритной туннельной печи и длительного обжига, составляющего для фарфора (политой обжиг) 25—35 ч.

Щелевые печи. По принципу действия и конструкции щелевые печи (рис. 3) аналогичны туннельным, но в щелевойпечи изделия устанавливают не ярусами, а преимущественно в один ряд. При этом частично или полностью можно отказаться от огнеприпаса и становится возможным более короткий обжиг (1—7 ч). Вместо массивных вагонеток используют более легкие транспортные средства. Печи ниже и короче. Загрузка специализирована, для каждой группы ассортимента используют собственные печи, в связи с чем требуются печи меньшей производительности. Большое число печей и их облегченная конструкция позволяют использовать секционный (модульный) принцип сооружения.

Цикл передвижения транспортных средств полностью механизирован, имеются предпосылки для механизации загрузки и разгрузки печей.

Благодаря уменьшению сечения печного канала по сравнению с каналом туннельных печей возможны технологические упрощения: устройство для регулирования режима настраивают на короткий цикл обжига, при этом должна быстро происходить теплопередача; используются высокоскоростные горелки, а в некоторых случаях повышается температура обжига.

Так же как и для туннельных печей, в качестве топлива используются природный газ и электроэнергия.

Значительного технического развития достигли щелевые печи с роликовым подом, сетчатым или решетчатым конвейером, подвижными плитами, с салазками, шагающим подом, мини-вагонетками.

В промышленности тонкой керамики большое значение имеют салазочные печи. Под печи (аналогично поду туннельных печей) образован огнеупорными платформами, каждая из которых закреплена на основании. Под быстро перемещается в печи, в результате чего испытывает относительно кратковременное тепловое воздействие. Благодаря этому плиты могут иметь облегченную конструкцию. В свою очередь снижение массы плит позволяет отказаться от дорогостоящей ходовой части, плиты скользят в печи на полозьях по рельсам в виде салазок. Перемещение в обратном направлении по обгонному пути происходит так же. Чтобы снизить силы трения плит по рельсам и уменьшить износ, на салазки наносят смазку. Такая транспортная система прочна и надежна.

В зависимости от огнеупорности плит, которые наряду с хорошими теплоизоляционными свойствами должны обладать низкой способностью к аккумуляции тепла, салазки можно использовать до температуры 1500 °С. Благодаря электронной системе управления передвижение салазок полностью автоматизировано.В особых случаях салазки вместо полозьев оснащают облегченной ходовой частью — получают минивагонетки (см. рис. 3). При этом уменьшается усилие проталкивания вагонетки через печь, что имеет значение для длинных печей или печей с тяжелой загрузкой.

Список использованных источников

Ахъян А. М. Технология фарфоровых изделий бытового назначения. — М.: Лёгкая индустрия, 1986. — 311 с.

Мороз И. И., Комская М. С., Олейников Л. Л. Справочник по фарфоро-фаянсовой промышленности. — М.: Лёгкая индустрия, 1990. — 349 с.

Технология тонкой керамики. Лангер Ф., Лейб Э., Майер П., Мухе К., Шрот З., Шулер Р. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1995. — 183 с.

Министерство образования РБ

УО «Белорусский государственный технологический университет»

Кафедра технологии стекла и керамики

ОТЧЁТ

О ПРОХОЖДЕНИИ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ

в УП «НИИСМ» и на ОАО «Минский фарфоровый завод»

в период с «......» ……………… по «......» ………………2002 г.

Студента 3 курса 9 группы факультета ХТиТ А. Г. Шульговича

Руководители практики

от УП «НИИСМ» от университета:

Вед. науч. сотр. Г. Я. Миненкова доц. Е. М. Дятлова

от ОАО «МФЗ» асс. В. А. Бирюк

Минск 2002