Файл: Справочник понаилучшим доступным технологиям и т с 4 2 0 1 5.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 348
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
74 также кольцевые печи со съемным сводом. В качестве топлива подавляющее боль- шинство заводов использует природный газ. Обжиг организован методом противотока в окислительной среде. Это позволяет наиболее полно использовать тепло отходящих газов и обеспечивает полное сгорание топлива. Как правило, в производстве кирпича используют легкоплавкие глины с температурой обжига 950 °C — 1000 °C. При произ- водстве кирпича светлых тонов и клинкера температура обжига обычно выше 1000 °C.
Воздух из зоны охлаждения печи полностью используется для сушки кирпича-сырца.
Температура отходящих газов составляет обычно 100 °C — 140 °C для предотвраще- ния конденсации паров в дымоходе печи.
Обожженный кирпич, как правило, не нуждается в дополнительной обработке после обжига. Но в некоторых случаях, например, для нейтрализации карбонатов, вы- зывающих отколы, обожженный и упакованный на поддоны кирпич погружают на не- сколько минут в воду. В случае производства крупноформатных блоков для кладки на тонкий слой раствора постельные поверхности таких блоков шлифуют.
2.2.6
Меры по сокращению воздействия на окружающую среду и
повышению ресурсоэффективности производства керамического кирпича
и поризованного камня
Несмотря на простоту технологической схемы производства кирпича, способов ее реализации много. Выбор способа диктуется в первую очередь требованиями к го- товой продукции, а также свойствами сырья. В свою очередь, требования к готовой продукции определяются областью ее применения. При этом будут существенно отли- чаться как нормативы расходов сырья и энергоносителей для производства для того или иного вида кирпича, так и количество и состав выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Основными решениями, направленными на сокращение негативного воздей- ствия на окружающую среду и повышение ресурсоэффективности производства кирпи- ча и камня керамического, являются:
- оптимизация состава сырья с целью уменьшения температуры обжига и сокра- щения его цикла;
- совершенствование систем непрерывного контроля температуры и влажности при сушке;
- повышение эффективности системы пылеулавливания с применением совре- менных рукавных фильтров;
75
- интерактивное компьютерное управление режимом обжига с целью снижения затрат энергии при обжиге;
- снижение уровня шума и вибрации путем улучшения изоляции источников, а также (если необходимо) улучшение звукоизоляции производственных зданий.
2.3
Керамическая плитка
Данный раздел подготовлен специалистами в химической технологии керамики с использованием отечественных и зарубежных источников информации, основными из которых являются учебник по химической технологии керамики [84], справочник ЕС [80] и энциклопедия [91].
Технология производства керамической плитки (КП) включает в себя следующие переделы:
- приемка и хранение сырьевых материалов;
- подготовка сырья;
- формование полуфабриката;
- сушка полуфабриката;
- нанесение глазури, декорирование;
- обжиг;
- послеобжиговая обработка;
- сортировка и упаковка готовых изделий.
Общая технологическая схема представлена на рисунке 2.7 и содержит различ- ные варианты последовательности технологических операций, использующиеся при производстве разных видов керамической плитки (плитки для внутренней облицовки стен однократного или двукратного обжига, глазурованной и неглазурованной плитки для облицовки пола, керамогранита).
Особенностью технологии керамической плитки является высокая степень авто- матизации основных технологических стадий, связанная со скоростным обжигом на конвейерных (роликовых) печах.
Декоративные элементы КП (вставки, бордюры) изготавливают из основных пли- ток на специальных участках, проводя резку и (для бордюров) нанося до 3 слоев до- полнительных декорирующих препаратов.
76
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 17
2.3.1
Приемка и хранение сырьевых материалов
Сырьем для производства КП служат глины и каолины, а также непластичные материалы (кварцевый песок, полевые шпаты, нефелины, доломиты и т. д.). Виды глин и их количество в сырьевой смеси зависят от разновидности производимой плитки: для выпуска керамогранита используют огнеупорные глины и каолины, плитки для обли- цовки пола выпускают с использованием каолинов, огнеупорных и тугоплавких глин, плитки для внутренней облицовки стен — с использованием тугоплавких, легкоплавких глин и, иногда, каолинов. Часто в качестве шамота используют брак обожженных изде- лий.
Для декорирования керамической плитки используют большое количество деко- рирующих средств: ангобов, глазури, пигментов и фритт. Фритты, в которых все компо- ненты уже смешаны, сплавлены и подвергнуты измельчению, используют как при при- готовлении глазури, так и отдельных видов декоров, наносимых на поверхность плитки.
Компоненты сырья для производства КП хранятся в крытых складских помеще- ниях с постоянной температурой и влажностью.
Примерные рецептуры массы представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 — Примерный состав массы для производства керамической плитки
Компонент сырья
Влажность, %
Содержание в массе для производства, % плитки для внутренней об- лицовки стен плитки для об- лицовки пола керамогранита
Каолин
3
–5 0
–25 5
–10
<25
Глина
15
–17 25
–50 25
–70 35
–40
Полевошпатное сырье
1 10
–30 13
–25 35
–40
Кварцевый песок
1 10
–30 10
–15 10
–15
Карбонатное сырье
15 10
–30 0
–10
—
Бой изделий
—
5
–20 5
–10
< 5
2.3.2
Подготовка сырья
Плитку преимущественно производят методом полусухого прессования, исполь- зуя для подготовки сырьевых материалов мокрый способ. Крупные куски глин предва- рительно дробят в валковых мельницах или бегунах. Сырьевые компоненты (глину, пе- сок, плавни) измельчают совместно в шаровых мельницах в воде до получения одно-
77 родной суспензии (шликера) с размером частиц менее 0,1 мм и влажностью 35 % —
50 %.
При более экономичном раздельном способе подготовке пластичных и отощаю- щих компонентов (см. рисунок 2.7) глинистые материалы предварительно распускают в воде. Для тонкого мокрого помола сырьевой смеси широкое распространение получили шаровые многокамерные трубные мельницы непрерывного действия.
Суспензию из бассейнов насосами подают в башенные распылительные сушил- ки. Сушку осуществляют при температуре 350 °C — 550 °C (в зависимости от характе- ристик используемого сырья) до остаточного влагосодержания 5 % — 7 %. Полученные гранулы вылеживают в силосах не менее 24 ч.
При производстве керамогранита для окрашивания массы вводят небольшие ко- личества (5 % — 10 %) пигментов путем смешивания полученных на отдельных ба- шенных распылительных сушилках цветных гранул с базовым пресс-порошком.
2.3.3
Формование полуфабриката
Керамическую плитку в основном формуют способом полусухого прессования на гидравлических или, реже, на ударных коленно-рычажных прессах под давлением 30–
45
МПа. Как правило, применяют многоштамповые прессы, которые позволяют изго- тавливать несколько плиток в одном цикле. Наблюдается тенденция к увеличению га- баритов плиток и, соответственно, к увеличению мощности используемых прессов.
Некоторые виды плиток (в общем объеме не более 5 %) изготавливают спосо- бом пластического формования (экструзии). Такие плитки отличаются большей толщи- ной. Для подготовки массы в этом случае используют способы подготовки пластичной массы (см. 2.1.3).
2.3.4
Сушка, декорирование и обжиг
Сушку, декорирование (ангобирование, глазурование) и обжиг плиток осуществ- ляют на автоматизированных линиях, представляющих собой роликовый конвейер, ко- торый объединяет прессы, сушилки, печи для обжига плитки, систему автоматизиро- ванной сортировки и упаковки.
Прессованные заготовки зачищают и сушат преимущественно в вертикальных роликовых сушилках. Температура сушки колеблется в зависимости от применяемой технологии от 120 °C до 350 °C. Остаточное влагосодержание полуфабриката не должно превышать 1 %.
Нанесение ангоба и глазури осуществляют способами полива или распыления в кабинах, установленных на автоматизированной линии. Порядок операций глазурова-
78 ния и обжига может меняться в зависимости от того, покрывают ли изделия глазурью и проводят ли обжиг в одну или две стадии.
В процессе движения полуфабриката по конвейеру на его поверхность могут наносить рисунок, для чего применяют шелкографию (станки трафаретной печати), де- корирование штампом (печать гравированным силиконовым валиком), цифровую пе- чать (при помощи струйных принтеров).
Декорирование керамогранита в основном осуществляют, создавая рисунок смешиванием окрашенных пресс-порошков во всем объеме заготовки или их распре- делением в поверхностном слое заготовки в пресс-форме непосредственно перед прессованием. Современное декорирование поверхности осуществляется с примене- нием технологии цифровой печати, которая обеспечивает достоверное воспроизведе- ние природных материалов: натурального мрамора, оникса, сланца и редких пород древесины.
Обжиг плиток, в зависимости от их вида, может быть одно- и двукратным. Для производства декорированных вставок и бордюров используют отдельный, обычно третий по порядку, обжиг.
При технологии двукратного обжига сначала производят утельный обжиг в роли- ковой печи и глазуруют методом распыления или полива. Для маскировки цвета и с целью избежать дефектов глазурования на поверхность плитки перед глазурованием наносят слой ангоба. Обжиг плиток ведут в течение краткого времени (0,5–1 ч) при температурах 950 °C — 1200 °C, после чего их сортируют и упаковывают. Температура обжига зависит от области применения (вида) плиток и определяется их сырьевым со- ставом. Типичные температуры обжига указаны в таблице 2.3.
79
Рисунок 2.7 — Основная технологическая схема производства различных видов керамических плиток
80
Таблица 2.3 — Типичные температуры обжига керамических плиток
Вид плитки
Область применения
Максимальная температура обжига, °C
Плитка для внутренней об- лицовки стен
Облицовка стен внутри зда- ний
980
–1050
Плитка для облицовки полов Облицовка полов внутри зданий
1020
–1080 1040
–1180
Керамогранит
Облицовка стен и полов, в том числе фасадов и мосто- вых
1180
–1220
Обжиг плиток керамогранита ведут при повышенных температурах (свыше
1200
°C), продолжительность обжига может достигать 2 ч.
Из части обожженных глазурованных плиток изготавливают вставки и бордюры, декорируя специальными средствами и снова подвергая обжигу при температурах
800
°C — 1050 °C.
2.3.5
Послеобжиговая обработка
После обжига плитки подвергают шлифовке и, иногда, полировке. Механическая обработка (шлифовка, полировка) плитки после ее обжига производится в основном для плотных водонепроницаемых плиток керамогранита, широко используемых прежде всего в качестве напольного покрытия.
2.3.6
Сортировка и упаковка готовых изделий
Сортировка и упаковка плиток осуществялется автоматически на конвейерной линии. Прежде всего контролируются размерные характеристики плиток. Плитки упако- вывают в картонные коробки, обычно в количестве, соответствующем 1 м
2
2.3.7
Меры по сокращению воздействия на окружающую среду и
повышению ресурсоэффективности производства керамической плитки
Основными решениями, направленными на сокращение негативного воздей- ствия на окружающую среду и повышение ресурсоэффективности производства кера- мической плитки, являются:
- увеличение размера и уменьшение толщины плитки;
81
- оптимизация состава сырья с целью снижения температуры обжига и сокраще- ния его цикла;
- использование мельниц непрерывного действия для подготовки сырьевых ком- понентов;
- автоматизация сушилок с целью непрерывного контроля температуры и влаж- ности;
- интерактивное компьютерное управление режимом обжига с целью снижения затрат энергии при обжиге;
- повышение эффективности системы пылеулавливания с применением рукав- ных фильтров или циклонов;
- перемещение пылящего сырья от башенной распылительной сушилки при по- мощи закрытых конвейеров;
- организация сбора отходов глазури и отходов шлифовки в местах их образова- ния;
- повторное использование шлама в составе формовочной массы;
- использование производственных сточных вод в замкнутом цикле (с очисткой в соответствии с технологическими требованиями);
- снижение уровня шума и вибрации путем улучшения изоляции источников, а также улучшение (если необходимо) звукоизоляции производственных зданий.
Переход на сухой способ подготовки сырья в производстве КП позволяет суще- ственно снизить энергопотребление, но может быть оправдан при использовании ком- понентов сырья невысокой влажности.
2.4
Огнеупорные изделия
Данный раздел подготовлен производителями огнеупоров совместно со специа- листами в химической технологии керамики с использованием отечественных и зару- бежных источников информации, основными из которых являются учебник по химиче- ской технологии керамики [84], справочник ЕС [80], справочник по огнеупорам для про- мышленных агрегатов и топок [106], [107] и энциклопедия по огнеупорным материалам
[100].
82
Огнеупорные изделия классифицируют по основному входящему в их состав компоненту. Типы и группы огнеупоров приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 — Типы и группы огнеупоров по [108] и [109]
Тип
Группа
Содержание определяющих химических компонентов, %
Кремнеземистые
Кварцевые
SiO
2
≥ 97
Динасовые
SiO
2
≥ 93
Динасовые с добавками
80
≥ SiO
2
< 93
Кварцевые (бетонные и безобжи- говые)
SiO
2
≥ 85
Алюмосиликатные
Полукислые
SiO
2
< 85, Al
2
O
3
< 28
Шамотные
28
≤ Al
2
O
3
≤ 45
Муллитокремнеземистые
45
≤ Al
2
O
3
≤ 62
Муллитовые
62
≤ Al
2
O
3
≤ 72
Муллитокорундовые
72
≤ Al
2
O
3
≤ 90
Из глиноземокремнеземистого стекла (волокнистые)
40
≤ Al
2
O
3
≤ 90
Глиноземистые
Корундовые
Al
2
O
3
> 90
Глиноземисто- известковые
Алюминаткальциевые
Al
2
O
3
> 60, 10 < CaO < 35
Магнезиальные
Периклазовые
MgO
≥ 85
Магнезиально- известковые
Периклазоизвестковые
50 < MgO < 85, 10 < CaO < 45
Периклазоизвестковые стабили- зированные
35 < MgO
≤ 75, 15 < CaO ≤ 45
Известковопериклазовые (доло- митовые)
10 < MgO
≤ 50, 45 ≤ CaO ≤ 85
Известковые
Известковые
CaO
≥ 85
Магнезиально- силикатные
Периклазофорстеритовые
65 < MgO < 85, SiO
2
≥ 7
Форстеритовые
50
≤ MgO ≤ 65, 25 ≤ SiO
2
≤ 40
Форстеритохромитовые
45
≤ MgO ≤ 60, 20 ≤ SiO
2
≤ 30,
5 < Cr
2
O
3
< 15