Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ТЕХНОЛОГИЯ ГЛАЗУРОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА МЕТОДОМ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

Бессмертный В.С. Бахмутская О.Н. Выскребенец Л.Н. Зимовина Н.Н.
Введение

Керамические стеновые материалы в настоящее время являются одними из востребованных как при индустриальном строительстве, так и при индивидуальном жилищном строительстве. Это объясняется многими объективными факторами. Во-первых, стеновая керамика превосходит по многим показателям такие традиционные строительные материалы, как силикатный кирпич, керамзитобетон, железобетон и др. Во-вторых, стеновая керамика является наиболее долговечной за счет своей высокой водостойкости, вкислотостойкости и щелочестойкости. В-третьих, стеновая керамика обладает высокими теплозащитными и теплоизоляционными характеристиками. В-четвертых, лицевую сторону стеновой керамики покрывают различными декоративными покрытиями, что значительно удешевляет отделочные работы за счет устранения технологических операций облицовки дорогостоящей керамической плиткой, отделки различными недолговечными водоэмульсионными и силикатными красками, полицементными и гипсо полицементными пастами.

В связи с вышеизложенным в настоящее время разработаны различные технологии глазурования керамического кирпича, которые обладают как преимуществами, так и недостатками.

Традиционная технология глазурования керамического кирпича предусматривает длительную во времени технологическую операцию подготовки глазурного шликера, его нанесения дисковыми распылителями и последующую сушку.

Глазурование и ангибирование керамического кирпича методом газопламенного оплавления является достаточно энергоемким механическим процессом, требующим специального оборудования для приготовления глазури или ангоба, его нанесения и сушки. При этом качество покрытия существенно зависит от влажности керамического черепка.

Наиболее высокоэффективными и высокопроизводительными являются технологии глазурования керамического кирпича с использованием плазменного факела.

Технология глазурования керамического кирпича методом плазменного оплавления является высокопроизводительной по сравнению с традиционными технологиями глазурования керамического кирпича с использованием экранных и щелевых печей.

Однако, данная технология обладает рядом недостатков, основным из которых является значительный термоудар, снижающий прочность сцепления глазурного слоя с основой за счет образования микротрещин в керамическом черепке.

Технология глазурования керамического кирпича методом плазменного напыления различных стеклопорошков также является эффективной и высокопроизводительной по сравнению с традиционными технологиями глазурования с использованием газопламенного факела, а также экранных, туннельных и щелевых печей. Однако, данная технология также обладает недостатками, основным из которых является низкая морозостойкость и прочность сцепления глазури с керамическим черепком.

Таким образом, существует проблема разработки высокоэффективной ресурсо - и энергосберегающей технологии нанесения глазури на керамический кирпич.

В качестве исходных материалов для глазурования использовали отходы обогащения железистых кварцитов КМА Лебединского ГОКа Белгородской области, пылеунос керамзитового производства ЖБИ - 3 г. Белгорода и отходы и бой производства санитарно-строительной керамики КСМ г. Старый Оскол Белгородской области.

Химический состав исходных материалов для глазурования представлен в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав материалов для глазурования керамического кирпича

№ п/п

Наименование материала

Содержание оксидов, масс, %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

CaO

MqO

K2O

Na2O

SO3

P2O3

п.п.п.

1

Отходы обогащения железистых кварцитов КМА

66,19

9,51

9,06

6,11

3,70

4,08

0,69

0,51

0,16

0,11

5,19

2

Отходы керамзитового производства

70,51

12,23

4,03

1,20

6,13

0,70

0,25

1,14

0,05

-

4,12

3

Отходы производства санитарно-строительной керамики

65,15

25,98

0,3

-

0,53

0,36

1,05

0,6

0,03

-

6,92

Показатели качества глазурованного керамического кирпича определяли по стандартным методикам в соответствии с требованиями ГОСТ 8462 - 85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе» и ГОСТ 7025 - 91 «Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглащения, плотности и контроля морозостойкости».

  • Цель

Разработать технологию нанесения глазури на керамический кирпич методом плазменной обработки.

Задачи

  • Исследование влияния технологических факторов на прочность сцепления глазурного слоя с основой и морозостойкость керамического кирпича.
  • Исследование влияния расхода материала для глазурования на качество глазурования.
  • Разработка и оптимизация технологического процесса глазурования керамического кирпича.

 Методы

В качестве основного технологического оборудования для глазурования керамического кирпича использовали электродуговой плазмотрон УПУ-8М. Мощность работы плазмотрона 18кВт. Плазмообразующим газом служил аргон, расход которого составил 2.5 м3/час.

Результаты

Разработанная технология представлена на рисунке 1 и включает следующие технологические операции.

Для глазурования использовали керамический эффективный кирпич производства КСМ г. Старый Оскол Белгородской области.

Перед глазурованием керамического кирпича производили подготовку сырьевых материалов, в частности отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов керамзитового производства и отходов санитарно-строительной керамики.

Материалы для глазурования по отдельности помещались в бункера с пластинчатыми дозаторами. Из бункеров с помощью пластинчатых дозаторов материалы для глазурования поступали в шаровые мельницы с уралитовыми шарами, где производился их сухой помол. После помола материалы для декорирования рассевались на соответствующие фракции. Для глазурования методом плазменной обработки, как показала практика, пригодны порошки фракционным составом 60 - 250 мкм.

После рассева более крупные фракции порошков, согласно разработанной технологии, направлялись обратно в шаровые мельницы на помол. Материалы для глазурования фракционного состава 60 - 250 мкм помещались в соответствующие бункера, откуда предусмотрено их расходывание по мере надобности получения соответствующего цвета или композиции цветов.

Отходы обогащения железистых кварцитов КМА при глазуровании превращаются в глазурь черного цвета, отходы керамзитового производства - в оттенки зеленых цветов, отходы санитарно-строительной керамики - в оттенки от цвета слоновой кости до персикового.

Перед глазурованием керамического кирпича выбранный для глазурования материал поступает в порошковый питатель, который включается автоматически с одновременным включением электродугового плазмотрона и зажиганием электрической дуги в плазменной горелке.

Керамические кирпичи размером 60 120 250 мм, соответствующие требованиям ГОСТ 530-95, перед глазурованием укладывались на вагонетки и транспортировались к пластинчатому конвейеру.

В автоматическом режиме укладчик укладывал кирпичи на пластинчатый конвейер. С целью оптимизации технологических режимов глазурования керамического кирпича скорость пластинчатый конвейера регулировали в пределах 0,025 - 0,250 м/с. В центре пластинчатого конвейера , длина которого составляла 10,8 м, устанавливали камеру с вытяжной вентиляцией. В камеру с вытяжной вентиляцией стационарно устанавливали плазменную горелку. Однако, разработанная технология, при необходимости, предусматривает возвратно-поступательное движение в автоматическом режиме плазменной горелки с регулированием скорости ее движения для глазурования других стеновых материалов, в частности керамических камней, блоков, а также фасонных изделий.

Рис. 1. Технология глазурования керамического кирпича методом плазменной обработки

Установленные на пластинчатый конвейер керамические кирпичи транспортировались к плазменной горелке. Факел плазменной горелки с температурой 8800 К оплавлял поверхностный слой стеновых керамических материалов и одновременно напылял материал для глазурования на лицевую поверхность керамического кирпича. После глазурования керамический кирпич подавался пластинчатым конвейером к автоматическому укладчику, который укладывал изделия в пакеты, которые транспортировались в склад готовой продукции.

На разработанной технологической линии были проведены исследования по влиянию технологических факторов на прочность сцепления и морозостойкость глазурного слоя. Установлено, что с увеличением толщины глазурного слоя на основе отходов санитарно-строительной керамики с 200 до 1200 мкм прочность сцепления снижалась с 3,8 до 1,3 МПа, а морозостойкость - с 41 до 15 циклов замораживания-оттаивания.

В процессе проведения стендовых испытаний разработанной технологи исследовано влияние расхода материала для глазурования на толщину глазурного слоя. Оптимальными параметрами глазурования керамического кирпича является скорость плазменной обработки 0,025-0,50 м /с. При данных технологических режимах плазменной обработки толщина глазурного слоя составляла 200 - 400 мкм.

Выводы

  • Разработана технология нанесения глазури на керамический кирпич методом плазменной обработки.
  • Исследовано влияние технологических факторов на прочность сцепления глазури с керамическим черепком и морозостойкость.
  • Установлено влияние расхода материала для глазурования керамического кирпича на качество глазурного слоя.
  • Оптимизированы основные технологические параметры глазурования керамического кирпича методом плазменной обработки.
  • Экспериментально определено, что при скорости обработки керамического кирпича 0,025 - 0,50 м/с образуется глазурный слой толщиной 200-400 мкм с высокими физико-механическими и эстетико-потребительскими свойствами.
  • При расходе материала для глазурования керамического кирпича 0,813-1,625 г/с и скорости плазменной обработки 0,025 - 0,50 м/с толщина глазурного слоя составляет 200± 25 мкм.

Библиографическая ссылка

Бессмертный В.С., Бахмутская О.Н., Выскребенец Л.Н., Зимовина Н.Н. ТЕХНОЛОГИЯ ГЛАЗУРОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА МЕТОДОМ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ // Современные наукоемкие технологии. – 2008. – № 4. – С. 65-68;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23747 (дата обращения: 27.05.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074