Технологическая схема производства фарфоровфх изделий

5.4 Технологическая схема производства фарфоровфх изделий

5.4.1 Первичная обработка сырья

Первичная обработка сырьевых материалов на заводах осу­ществляется в разных помещениях. Рациональнее всего эту ра­боту организовать на складе сырья или в помещении, примы­кающем к складу. Тогда будут сокращены лишние перевалки и облегчено удаление отходов; станет более возможной механиза­ция транспортировки материалов в массозаготовительный цех (МЗЦ).

Складское хозяйство должно быть поставлено так, чтобы были предотвращены малейшие возможности смешения и за­грязнения поступивших сырьевых материалов. В связи с этим на заводах должны быть соответствующие складские помеще­ния с таким количеством отсеков, которые позволяли бы раз­дельно хранить каждый вид сырья и вспомогательных материа­лов. Кроме того, склад должен быть оснащен соответствую­щими механизмами для выгрузки сырья, его первичной обработки и транспортировки в МЗЦ.

Сортировку глинистых материалов производят вручную. В результате из материала удаляют куски, содержащие скопле­ния красящих окислов.

Тщательно отсортированные глинистые материалы дробят на мелкие куски . Здесь чаще всего применяют зубчатые валки и ножевые глинорезки (стругачи). Зубчатые валки со­стоят из двух валков снабженных зубьями . Валки вра­щаются навстречу один другому с разными скоростями. Вслед­ствие разницы в скоростях, один из валков, вращающийся мед­леннее, задерживает куски глины, в то время как другой увле­кает их с большой скоростью. Таким образом, куски в процессе дробления поворачиваются, отчего производительность машины повышается.

Ножевая глинорезка (используется на минском фарфоровом заводе), в отличие от зубчатых валков, не дро­бит, а режет глину; в этом ее важное преимущество. На глинорезке можно измельчить как сухие, так и мерзлые и влажные глины; зубчатые же валки в процессе работы забиваются влаж­ной глиной. Различают стругачи вертикальные и горизонталь­ные. Более производительными являются последние. Производительность зубчатых валков, в зависимости от их размеров и характера глин, достигает 4—15 т/ч, а стругача — 2,5—18 т/ч.

Параллельно с обработкой глинистых материалов произво­дят также обработку и каменистых материалов. Первичную об­работку таких материалов, как жильный (кусковой) кварц, полевой шпат или пегматит, начинают либо с грубого дробле­ния, либо с предварительного обжига. Практически эти две операции друг друга исключают: обожженные материалы часто подают на тонкое измельчение без бегунного дробления. Грубое дробление каменистых материалов производят на щековой дробилке. Величина кусков материала, по­даваемых на дробление, зависит от габарита дробилки. На дро­билках, применяющихся в тонкокерамической промышленности, материал подают в виде кусков (200—250 мм в поперечнике). Куски, превышающие этот размер, до подачи на дробление дол­жны быть расколоты кувалдой вручную.

Каменистые материалы сортируют, чтобы уда­лить из них вредные минеральные примеси, чаще всего слюды, хлориты, афиболы и другие железо-магнезиальные силикаты, а также окислы железа. Эти примеси при обжиге фарфора рас­плавляются с образованием шлаковых выплавок, понижающих декоративное качество художественного фарфора. Сортировку сырьевых материалов обычно производят вручную на складе..

Все каменистые материалы после сортировки, а также череп фарфоровый после мойки подвергают бегунному измельчению (среднему дроблению). На бегунах материал измельчается под парой катков из гранита или кварцита, катящихся по поду. Материал подают на бегуны механизированным способом. Размер кусков загружаемого материала не должен превышать 75—100 мм.

На Минском фарфоровом заводе сырьё доставляется автотранспортом. Каолин поступает после мокрого обогащения и содержит электролиты и коагулянты, которые могут негативно отозваться на качестве фарфоровых изделий, поэтому он предварительно подвергается отмывке в мешалках, а затем фильтруется на рамных фильтр прессах до влажности 20-23 %. Кварцевый песок проходит просев, а при влажность более 5% и сушку в сушильном барабане, а затем загружается в бункера. Пегматиты поступают на Минский фарфоровый завод обогащенными и сразу загружаются в бункера. Фарфоровый череп дробится в щековых дробилках, а затем поступает в бункер запаса.

5.4.2 Приготовление формовочных масс и литейного шликера

На Минском фарфоровом заводе приготовление формовочных масс, литейного шликера и глазури ведется в соответствии со следующей рецептурой:

В таблице рецептура приведена в массовых процентах в расчете на сухое вещество.

Дозировка осуществляется с помощью электро-весовой тележки. После дозировки материалы загружаются в шаровые мельницы. Помол производится мокрым способом. В качестве мелющих тел используют обычно цилиндрики из уралитового материала.

Шаровая мельница представляет собой сварной или клепаный цилиндрический барабан из котельного железа, закрытый с торцов чугунным днищем . К днищу прикреплены полуоси , на которых в подшипниках вращается барабан. Под­шипники закреплены в опорах , выполненных из железобе­тона или металлоконструкций. Для предохранения металличе­ского кожуха мельницы от быстрого износа и во избежание загрязнения размалываемых материалов железистыми части­цами мельницу футеруют изнутри фарфоровыми кирпичами. Футеровку закрепляют в барабане на растворе, состоящем из цемента (40%) и кварцевого песка (60%). Чтобы футеровку можно было ремонтировать, на цилиндрической части мельницы сделан люк. Тонкость помола материалов массы должна быть такова, чтобы остаток на сите № 0063 (10000 отв/см2) не превышал 2%. На некоторых заводах для ускорения помола и повы­шения механической прочности сухого полуфабриката в мате­риал при помоле добавляют 0,3—0,7% сульфитно-спиртовой барды. Большое значение имеет скорость вращения шаровых мель­ниц. Именно скоростью определяется характер движения крем­невых шаров в мельнице, и следовательно, интенсивность по­мола. Максимальная производительность наблюдается, когда кремневые шары измельчают материал трением и ударами. А такое действие шаров обеспечивается вращением мельницы, при котором шары вследствие центробежной силы поднима­ются вверх до момента, когда вес шаров преодолевает центро­бежную силу.

Помол длится 6-8 часов при этом необходим контроль степени измельчения так как перемол как и недомол нежелателен. Размолотую фарфоровую массу из шаровой мельницы сливают в сборник-смеситель. Во избежание осаждения жидкую массу в смесителе все время надо перемешивать (шликерные мас­сы в покое имеют склонность к осаж­дению и расслаиванию). Для этой цели используют пропеллерные мешалки. Пропеллерная представляет собой бетонный бассейн со вставленным в него вертикальным валом, имею­щим специальный привод. К нижнему концу вала прикреплен винтовой пропеллер. Вал приводится во вращательное движение от электродвигателя через зубчатую, коническую или другую передачу. С целью удаления крупных частиц красящих окислов, отдельных недомолотых зерен отощающих материалов, легких органических веществ (угля, волокон и ще­пок), фарфоровую суспензию процеживают через сито. Для процеживания жидких керамических масс используются вибра­ционные сита разных конструкций. Главной особенностью этих сит является высокая вибрация, обеспечивающая большую производительность. Перекачка жидкой фарфо­ровой массы на сито осуществляется с помо­щью мембранного насоса.

Процеженная через сито фар­форовая суспензия поступает в сборные мешалки. На пути движения массы в желобах ус­танавливают обычные подково­образные магниты, ферромагниты или электромагниты, с помощью которых улавли­вают из суспензии частицы же­леза и его магнитные соединения.

После этого полученная суспензия смешивается с каолиновой суспензией. Процеженная через сито фарфоровая суспензия имеет влаж­ность свыше 60%, в то время как для пластичного формования и оформления изделий другими способами требуется масса в виде теста с влажностью 22—32,5%. Для удаления избыточной воды жидкую массу фильтруют, применяя фильтрпрессы.

Фильтрпресс (рис. 17.) состоит из комплекта в 35—80 штук чугунных рам 6 квадратной или круглой формы, подвешенных параллельно друг другу на ручках 5 на двух горизонтальных металлических штангах 8, закрепленных в двух прочных опо­рах 7. Края рамы 6 по окружности несколько утолщены, имеют канавки, в которые запрессовывается до половины своего диа­метра круглая резина. В центре рам имеются отверстия 13, в которые ввинчиваются полые медные гайки, плотно соеди­няющие эти отверстия с отверстиями в центре фильтрпрессных полотен 11, надетых на рамы. Между фильтрпрессным полот­ном и рамой вкладывается перфорированная круглая пластинка из антикоррозийного металла или оцинкованной стали 12. Чугунные рамы с закрепленными на них фильтрпрессными полотнами плотно прижимаются друг к другу, в результате чего между ними образуются замкнутые линзовидные камеры, ко­торые сообщаются между собой каналом, образовавшимся по оси фильтпресса за счет центральных отверстий рам. Этот ка­нал одним своим концом соединяется с трубопроводом, идущим от мембранного насоса, который подает в фильтрпресс суспен­зию. Сжатие рам фильтрпресса производится с помощью гид­равлического затвора. Герметичность соединения рам обеспечи­вается резиновой прокладкой, которая одновременно предохра­няет фильтрпрессные полотна от быстрого износа на стыках соединений рам. Гидравлический затвор состоит из цилиндра 1, заключен­ного в нем поршня и уплотнений в виде кожаных манжет. Спе­циальным насосом 9 через трубу, перекрываемую краном 2, в цилиндр нагнетают масло, под давлением которого поршень выдвигается из цилиндра и плотно сжимает щиты фильтр-пресса. Первоначальное сжатие щитов происходит при пово­роте колеса 4. Дожимают рамы гидравлическим насосом. При сжатых рамах положение поршня фиксируется навинчиванием на цилиндр упорного колеса 3.

Для ускорения фильтрации жидкая масса в сборниках по­догревается до 35—40° С. На процесс фильтрации положительно сказывается также чистота полотен (с этой целью полотна пе­риодически моют), равномерная подача массы и др.

После того как из фильтрпресса вытечет вода, включают насос, раздвигают рамы и выбирают из них частично обезво­женную и уплотненную массу в виде коржей.

Подготовка формовочной массы. Фарфоровая масса в виде коржей имеет неоднородный характер, выражающийся в нерав­номерном распределении в ней как воды, так и твердых со­ставляющих компонентов и содержит много воздуха. Из такой массы еще нельзя изготовлять фарфоровые изделия. Для уда­ления воздуха, придания однородности, пластичности и других формовочных свойств массу специально обрабатывают, пропускают через вакуум-прессы для обезвоздушивания и дальнейшей гомогени­зации по влажности и составу. Воздух в массе играет роль отощающего компонента, ибо он разобщает глинистые ча­стицы, поэтому вакуумирование повышает пластичность массы. В тонкой керамике для вакуумирования массы в настоящее время наибольшее распространение имеют шнековые вакуум­ные прессы, дающие вакуум не менее 97—98%. Име­ются два типа шнековых вакуум-прессов: одновальные и двухвальные (комбинированные). У одновальных вакуум-прессов питающий и прессующий шнеки имеют один общий вал, а у двухзальных— каждый из этих шнеков имеет свой индиви­дуальный вал. Так, чтобы обеспечить полную гидратацию (набухание) глинистых частиц водой и разложение органического перегноя («гние­ние»), коржи массы вылеживают в подвалах с влажной атмо­сферой в течение суток. В практических условиях для полной гарантии в нормаль­ном качестве выпускаемой из вакуум-пресса массы, наряду с показанием манометра степени разрежения, периодически не­обходимо отрезать от ленты тонкие пластинки и путем рас­тяжки ее проверять отсутствие в ней структурных разрывов, означающих наличие воздушных скоплений.

Приготовление литьевого шликера. По способу приготовле­ния различают шликер прессовый и беспрессовый. Прессовый шликер приготовляют путем роспуска в мешалке с водой и электролитами коржей фильтрпрессованной массы. В каче­стве электролитов или разжижателей здесь обычно применяют соду, жидкое стекло, таннин и др. Назначение этих веществ заключается в повышении текучести шликера при минималь­ной влажности. Они вводятся в небольших дозах— от 0,02 до 0,5%. Без электролитов шликер с необходимой текучестью для литья можно было бы получить лишь при влажности 50—60%. Такое количество влаги в массе сильно удлинило бы срок на­бора черепка, сушку сырца и вызвало бы быстрое разрушение гипсовых форм.

Для нормальной работы шликерная масса должна иметь определенные литейные свойства. Важнейшими из них являются влажность, текучесть и загустеваемость. Текучесть шли­кера характеризуется его подвижностью, а загустеваемость — потерей этой способности в покое.

Влажность шликера определяют высушиванием или пикно-метрическим способом. Текучесть и загустеваемость опреде­ляют на вискозиметре. После роспуска шликер подвергается сепарации и затем поступает на хранение в бункера.

Приготовление глазури. В отличие от массы все составляющие материалы глазури загружают в шаровую мельницу обычно совместно. Толщина помола материалов должна быть такой, чтобы на сите 0.063 остались лишь 0.4-0.5 массы глазури. Такой тонкий помол достигается в течении длительной работы мельницы.