ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК

Полезная модель относится к области производства строительных материалов, более конкретно, к линии для изготовления керамических плиток, являющихся продуктом обжига алюмосиликатного сырья, и может найти применение при производстве из местного сырья сравнительно дешевых конструкционных, облицовочных и санитарно-технических изделий для внутренней отделки и строительства объектов гражданского и промышленного назначения.
Известно устройство для изготовления облицовочных плит, содержащее оборудование для подготовки шихты, включающей глинистый компонент, кварцевый песок, плиточный бой и отходы тальковых карьеров, линию формовки полуфабриката и обжиговую печь (см. авт.свид. СССР №1211241, 1983 г.).
К недостаткам известного устройства можно отнести сравнительно малую производительность и низкие теплофизические свойства производимых изделий, связанные, в том числе, с большой огневой усадкой обжигаемых изделий, что может привести к уменьшению их прочности при эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является линия для изготовления керамических плиток, содержащая средства для подготовки шихты на основе пирофиллитового сырья и каолина, оборудование для формовки полуфабрикатов плиток и их термической обработки (см. Шаяхметов У.Ш., Мустафин А.Г., Амиров Р.А. Пирофиллит и материалы на его основе. М., Наука, 2007 г., с.50 - прототип).
Недостатком известной линии для производства керамических плиток является использование многокомпонентной шихты, включающей масс.%:
пирофиллит - 40, каолин - 18, глину - 18, кварц - 10, тальк - 12, мрамор - 2. При эксплуатации линии возникают технологические сложности, связанные с поддержанием указанного состава шихты и использования дополнительного оборудования для измельчения, фракционирования и дозирования. Кроме того, необходимо учитывать потери, связанные с доставкой указанных компонентов шихты от удаленных поставщиков.
Решаемой задачей предложенной полезной модели является создание эффективной линии для масштабного производства широкой номенклатуры высококачественных керамических плиток из доступного и дешевого сырья нри низких капитальных вложениях в производство,
Указанная задача решается тем, что в линии для изготовления керамических плиток, содержащей средства для подготовки шихты на основе пирофиллитового сырья и каолина, оборудование для формовки полуфабрикатов плиток и их термической обработки, согласно полезной модели, она содержит первую обжиговую печь для технологического обжига концентрата кварц-пирофиллитового сырья при температуре 1100-1200°С, вторую обжиговую печь туннельного типа для обжига полуфабрикатов плиток при температуре 1200-1300°С и автоматизированный участок подготовки шихты и формовки указанных полуфабрикатов, содержащий оборудование для грубого помола ингредиентов до фракции 5-0,5 мм, их тонкого помола до фракции 50-5 мкм и оборудование для смешивания указанных ингредиентов при соотношении, % масс.: кварц-пирофиллит 35-50, каолин - остальное, причем агрегаты полусухого формования, снабжены сменной оснасткой для получения полуфабрикатов плиток различной номенклатуры.
Технологический обжиг кварц-пирофиллитового сырья в первой обжиговой печи необходимо проводить при указанном уровне рабочих температур поскольку, согласно опытным данным, дегидратация и рекристаллизация кварцевой составляющей концентрата сырья обеспечивается именно в указанном диапазоне температур 1100-1200°С. Многочисленные исследования и эксперименты, проведенные в последние годы в ГУП «БашНИПИстром» и ряде других организаций по обжигу полуфабрикатов указанного и близкого состава в обжиговой печи туннельного типа, выявили оптимальный диапазон температур обжига изделий такого рода 1200-1300°С.
При этом показано, что смешивание ингредиентов шихты в виде обожженного кварц-пирофиллитового сырья и каолина указанного фракционного состава (при соотношении, % масс.: кварц-пирофиллит 35-50, обожженный каолин - остальное) обеспечивает достижение высоких физико-технических характеристик, предъявляемых к изделиям такого рода (предел прочности при сжатии - более 70 МПа, величина линейной усадки -около нуля, сравнительно высокая стойкость изделий к агрессивным средам).
Грубый помол указанных ингредиентов до фракции более 5 мм непригоден для тонкостенных изделий типа плиток из-за снижения прочностных характеристик, а помол менее 0,5 мм нецелесообразен по технологическим и экономическим причинам. Последующий тонкий помол ингредиентов до фракции не более 50 мкм обеспечивает необходимые технические Характеристики плиток после обжига, а менее 5 мкм нецелесообразен по соображениям затрат.
Применение в предложенной линии автоматизированного участка для подготовки шихты и формовки указанных полуфабрикатов, включающих оборудование для помола и агрегаты полусухого формования, снабженные сменной оснасткой для получения полуфабрикатов плиток различной номенклатуры позволяют, в совокупности с другими элементами предложенной линии, решить поставленную задачу. При этом особенно существенным является использование сравнительно дешевых видов кварц-пирофиллитового природного сырья, в частности, из богатого месторождения Куль-Юрт-Тау. Подобное сырье обладает набором уникальных технологических и физико-химических свойств, обеспечивающих после формовки и обжига совместно с каолином высокое качество керамических плиток различного назначения. При прочих равных условиях, упрощается технология производства плиток и снижается стоимость установленного оборудования.
Совместное применение кварц-пирофиллита в составе шихты и автоматизированного участка при изготовлении керамических плиток позволяет сократить сроки обжига изделий, увеличить температурный интервал между спеканием и плавлением керамики, уменьшить усадку обжигаемых плиток, повысить их прочностные свойства и устойчивость к агрессивным средам. При этом выполнение обжиговой печи в виде туннельной роликовой печи щелевого типа позволяет создать более равномерное температурное поле по сечению рабочего объема и минимальные энергетические потери при производстве керамических плиток.
Предложенное выполнение линии, таким образом, позволяет решить поставленную задачу повышения ее эффективности за счет использования сравнительно дешевого кварц-пирофиллитового сырья и современного легко налаживаемого автоматизированного участка подготовки и формовки полуфабрикатов изделий из указанных компонентов шихты. Такая линия позволяет получать огнеупорные керамические плитки различной номенклатуры с гарантированными структурными, геометрическими, механическими и теплофизическими свойствами.
На фиг.1 представлена блок-схема линии для изготовления керамических плиток.
Линия для изготовления керамических плиток содержит участок 1, включающий первую обжиговую печь 2 на рабочую температуру 1100 -1200°С для технологического обжига концентрата кварц-пирофиллитового сырья. Автоматизированный участок 3 содержит средства для грубой и финишной подготовки шихты необходимого состава на основе кварц-зпирофиллитового сырья и каолина.
Участок 3 включает оборудование в виде дистанционно управляемых щековых дробилок 4, 5, расположенных на площадке 6 для сухого грубого помола указанных компонентов до фракции 5-1 мм. Для сухого и мокрого тонкого помола этих ингредиентов до фракции 40-8 мкм используются автоматически управляемые шаровые мельницы 7, 8, размещенные на площадке 9. Дозаторы 10 обеспечивают требуемое по технологии соотношение ингредиентов в устройстве 11 для автоматического смешивания шихты в виде однородной смеси. Устройство 11 размещено на площадке 12, на выходе которой установлены дозаторы 13. На площадке 14 размещены автоматически управляемые агрегаты 15 полусухого формования для формовки с помощью прессового оборудования полуфабрикатов керамических плиток. Агрегаты 15 снабжены сменной оснасткой 16 для получения изделий различной номенклатуры. Весь автоматизированный участок 3 оснащен управляемыми транспортерами (не показаны) для обеспечения функционировании линии по изготовлению керамических плиток заданных фасонов.
Полуфабрикаты плиток обжигаются при указанной температуре в газопламенной туннельной обжиговой печи 17 щелевого типа с роликовым транспортером. Общая длина туннельной обжиговой печи щелевого типа составляет в предложенной линии, в зависимости от типа обжигаемой керамической плитки, температурных режимов обработки и скорости обжига от 10 до 30 м. Туннельная обжиговая печь для производства керамических плиток имеет особенности в конструкции роликового транспортера, в расположении горелок и в системе корректировки уровня обжига материала плиток в реальном масштабе времени.
Линия для изготовления керамических плиток функционирует следующим образом.
Из складских помещений (не показаны) концентрат кварц-пирофиллитового сырья в необходимых количествах с произвольным фракционным составом транспортируют на участок 1, Поступающий концентрат кварц-пирофиллитового сырья направляют в обжиговую печь 2 для предварительной термической обработки при температуре 1150°С перед подачей на участок 3, одновременно на вход площадки 6 участка 3 подают каолин.
На площадке 6 участка 3 с помощью оборудования 4, 5 осуществляют независимый грубый сухой помол компонентов шихты сначала в щековой дробилке до фракции 50-10 мм и затем в виброситовом устройстве до фракции 5-0,5 мм. После этого на площадке 9 участка 3 выполняют тонкий сухой и затем мокрый помол каждого из компонентов шихты на шаровых мельницах 7, 8 до фракции 50-5 мкм.
Подготовленные компоненты шихты требуемого процентного и фракционного состава через соответствующие дозаторы 10 направляют на вход площадки 12 участка 3 для смешивания в устройстве 11 и получения шихты в виде однородной суспензии. На выходе устройства 11 возможно получение одного или нескольких видов шихты в виде однородной смеси различного состава для последующей формовки нескольких типов полуфабрикатов изделий методами полусухого формования. При этом шихта параллельными потоками поступает через дозаторы 13 на вход площадки 14 для полусухого формования полуфабрикатов изделий с помощью нескольких агрегатов 15, которые снабжены сменной оснасткой 16 для получения плиток различной номенклатуры и фасона в диапазоне размеров в плане до 30 и более см, а в сечении - до 20 мм и более.
3
Полученные полуфабрикаты плиток направляют в обжиговую печь 17 для их нагрева до температуры в диапазоне 1200-1300°С со скоростью 20-100°С/час. Следует отметить, что основные технические характеристики огнеупорных плиток, изготовленных с использованием предложенной линии, при прочих равных условиях, соответствуют лучшим образцам огнеупорных изделий такого рода, выпускаемых современными керамическими предприятиями. Температура применения получаемых огнеупорных плиток находится в диапазоне от 1000 до 1400°С и выше, предел прочности при сжатии находится в пределах до нескольких десятков МПа, линейная усадка - менее 1%, объемная масса - в диапазоне 0,5-2,5 г/см, количество теплосмен в рабочем режиме - более 100. В каждом конкретном случае реализации линии ингредиенты шихты могут выбираться в различных количественных соотношениях (% масс.).
Вариант 1. Компоненты: кварц - пирофиллит - 35, остальное - каолин;
разбивка указанных компонентов по грубым фракциям 5 - 1 мм и тонким фракциям 45-10 мкм. Формовка полуфабриката осуществляется методом полусухого прессования в виде прямоугольных в плане плиток нескольких типоразмеров в диапазоне размеров 100×200×10 мм при наличии соответствующей сменной оснастки с использованием стандартного прессового оборудования на рабочее давление 8 МПа. Обжиг концентрата кварц-пирофиллитового сырья осуществляется при температуре 1150°С, обжиг плиток в туннельной печи - при температуре 1250°С.
Вариант 2. Компоненты: кварц - пирофиллит - 50, остальное - каолин;
разбивка указанных компонентов по грубым фракциям 5-0,5 мм и тонким фракциям 50-5 мкм. Формовка полуфабриката осуществляется методом полусухого прессования в агрегатах 15 в виде прямоугольных в плане плиток нескольких типоразмеров в диапазоне размеров 200×200×14 мм при наличии соответствующей сменной оснастки с использованием указанного стандартного прессового оборудования.
Обжиг концентрата кварц-пирофиллитового сырья осуществляется в первой печи 2 при температуре около 1100°С, а обжиг полуфабрикатов плиток в туннельной печи 17 - при температуре до 1300°С.
На оборудовании предложенной линии для изготовления керамических плиток можно вырабатывать современные огнеупорные изделия, отличающиеся широкой номенклатурой и высокими потребительскими характеристиками при реализации возможности полной автоматизации и механизации производства. Предложенная система производства керамических плиток является перспективной по многим технологическим и экономическим показателям, в том числе, по комплексу характеристик и номенклатуре возможной продукции, которая может оказаться вне конкуренции на современном рынке строительных материалов.
При этом предложенная система может быть внедрена на предприятии, оснащенном стандартным оборудованием керамического производства и необходимым количеством сменных формообразующих элементов, что в значительной степени снижает затраты на производство керамических плиток различного назначения по сравнению с их производством на аналогичных предприятиях, ориентированных на выпуск однотипной продукции.
Основные технологические принципы создания предложенной системы производства изделий из алюмосиликатного и кварц-пирофиллитового сырья основаны на результатах экспериментальных и проектно-конструкторских разработок, выполненных в разное время в Уфимском ГУЛ «БашНИПИстром» с участием ИПМ НАН Украины, ИПСМ РАН РБ, ИВТ РАН и других организаций. Основные технологические схемы производства указанной продукции были опробованы на ряде промышленных предприятий, в том числе, на ОАО «Стеклонит», Уфимском заводе «ВИТА», ОАО АК «Башстром» и ряде кирпичных и опытно-керамических заводах РФ.