Файл: Справочник понаилучшим доступным технологиям и т с 4 2 0 1 5.pdf

51
Для удаления воды из полуфабриката используют следующие виды сушки: кон- тактную, конвективную, радиационную (в том числе сушку ИК- и СВЧ-излучением).
В некоторых технологиях (например, в технологии электроизоляторов) используют сушку пропусканием через массивный полуфабрикат переменного электрического тока.
Наиболее распространена конвективная сушка с помощью передачи тепла по- луфабрикату теплоносителем (горячим воздухом).
В современной технологии керамики существует необходимость оптимизации сушки с точки зрения повышения скорости, термической эффективности и снижения потерь. Во всех процессах, за исключением длительных и мягких режимов сушки, необходимо тщательно контролировать скорость нагревания, режим циркуляции воз- духа, температуру и влажность в сушиле. Горячий воздух в сушила подают в основном от газовых горелок или из зоны охлаждения печей.
Керамические массы могут обладать различной чувствительностью к сушке (не- возможность высушить образец из данной массы без образования трещин), однако на подавляющее их большинство благотворно влияет предварительный прогрев в усло- виях повышенной влажности (с минимальным или полностью отсутствующим удалени- ем влаги), за которым следует основной этап сушки более горячим и сухим воздухом.
Остаточная влага из полуфабриката удаляется особенно тяжело, требуя применения наиболее сухого и горячего воздуха. Продукция различных отраслей производства ке- рамических изделий имеет значительные различия по своей природе и размерам, по- этому для удовлетворения производственных нужд были разработаны различные кон- струкции сушилок [98].
2.1.3.5.1
Сушила с горячим подом для контактной сушки
Подобное оборудование в настоящее время не имеет большого распростране- ния, поскольку практически не поддается автоматизации. Этот способ сушки удобен для крупных заготовок сложной формы, в частности некоторых видов огнеупоров.
В этих сушилах тепло подается напрямую к основанию установленных на обогревае- мый под полуфабрикатов и передается по воздуху путем конвекции. Поперечная цир- куляция воздуха минимальна, поэтому скорость удаления влаги со всех поверхностей полуфабриката мала, что позволяет избежать возникновения в нем нежелательных напряжений.

52
2.1.3.5.2
Камерные сушила периодического действия для конвективной
сушки
Эти устройства представляют собой ряд камер со шлюзовыми дверями, загрузка которых обычно осуществляется вагонетками на рельсовом ходу. На вагонетки с оди- наковым интервалом устанавливают сушильные поддоны или полки.
Керамические полуфабрикаты (кирпичи, блоки, огнеупоры) садят на полки и от- правляют загруженные вагонетки в камеры, которые после заполнения герметично за- крывают. На современных заводах эта операция полностью автоматизирована. Темпе- ратуру в камерах повышают с контролируемой скоростью либо непосредственно — пу- тем нагнетания горячего воздуха, либо опосредованно — путем передачи тепла от нагретых поверхностей. Для повышения эффективности сушки используют принуди- тельную циркуляцию воздуха. Передача тепла происходит в основном конвекцией, в малой степени — излучением от горячего воздуха и нагретых поверхностей. При сушке некоторых видов керамики применяют особые тепло-влажностные режимы, которые легче осуществить в камерных сушилах.
Камерные сушила удобны в тех случаях, когда полуфабрикаты имеют повышен- ную влажность и различную форму или производство является периодическим. Строи- тельство дополнительных камер также не представляет особой сложности.
2.1.3.5.3
Туннельные сушила непрерывного действия для конвективной
сушки
Эти устройства представляют собой длинные туннели, через которые проталки- вают цепь сушильных вагонеток с полуфабрикатами. На разгрузочном конце в туннель подают воздух, имеющий относительно высокую температуру, который при помощи одного или нескольких вентиляторов гонят в направлении погрузочного конца. В ходе перемещения по туннелю происходит передача тепла из воздуха к изделиям и повы- шение его влажности за счет удаления влаги из полуфабрикатов. Обычно устанавли- вают вентиляторы принудительной циркуляции по различным сечениям туннеля, тем самым увеличивая турбулентность теплоносителя и повышая эффективность сушки.
Длина туннеля зависит от заданной скорости прохождения изделий и влагосодержания материала. Несмотря на ограниченные возможности точного регулирования тепло- влажностного режима, туннельные сушила широко используют в высокопроизводи- тельных производствах кирпича и санитарно-технических изделий.

53
2.1.3.5.4
Вертикальные корзинные сушила для конвективной сушки
Вертикальные сушила, как правило, используют на плиточном производстве. От- прессованные полуфабрикаты загружают в корзины, состоящие из нескольких ярусов роликов. Корзины движутся в сушилке вертикально вверх, навстречу горячим газам, за- тем спускаются для подачи в печь. Температура в таких сушилках обычно не превышает 200 °C, продолжительность сушки составляет 35–50 мин.
2.1.3.5.5
Горизонтальные многоярусные роликовые сушила для
конвективной сушки
Подобные сушила также широко распространены в производстве керамической плитки. Горизонтальные сушила устроены по тому же принципу, что и роликовые печи.
Отдельные прессованные полуфабрикаты загружают на различные ярусы в сушиле и перемещают в горизонтальной плоскости при помощи вращающихся роликов. Горячий воздух для сушки поступает от расположенных по периферии сушила газовых горелок и движется в противотоке к садке.
Предельная температура в таких сушилах обычно выше, чем в вертикальных
(около 350 °C), а процесс сушки короче и занимает от 15 до 25 мин.
Технологический участок сушки характеризуется прежде всего выбросами неор- ганических газообразных веществ, образующихся в процессе сгорания топлива (CO,
NO
x
, SO
2
).
Также сушила являются малозначимым организованным источником пыли.
Твердые производственные отходы, образующиеся на данном участке, включают пыль и брак изделий, которые возвращают в начало технологического процесса.
2.1.3.6
Обработка поверхности и декорирование
2.1.3.6.1
Текстурирование поверхности изделий
Нанесение текстуры на поверхность керамических изделий может иметь практи- ческое значение, например, при выпуске керамической плитки для полов или лицевого кирпича.
Также поверхность изделий текстурируют для улучшения их внешнего вида. Так, на изделия пластического формования (кирпич) текстуру наносят рустикацией глиняно- го бруса либо при помощи резиновых лент с рельефом.
Сырец прессованного кирпича, как правило, отличается значительной прочно- стью, поэтому после сборки паллеты на ленте конвейера поверхность такого кирпича
«огрубляют» дисковыми пилами или текстурируют иным способом [88], [85].

54
2.1.3.6.2
Нанесение покрытий
В ряде случаев кирпич и керамические камни, полученные прессованием или пластическим формованием, покрывают песком или иными измельченными минерала- ми с лицевой и изнаночной стороны при помощи распылительных пистолетов. Для по- вышения эстетических качеств изделий в песок вводят пигменты.
2.1.3.6.3
Ангобирование, глазурование и другие техники декорирования
Ангобирование применяют в основном при изготовлении облицовочной и напольной плитки, иногда ангобируют кирпичи и декоративные изделия. Ангоб — не- прозрачное покрытие из белой или окрашенной тонкозернистой глинистой суспензии, обычно наносят на сырые или высушенные полуфабрикаты. В ходе ангобирования по- крывают всю или только видимую поверхность полуфабриката методом полива, рас- пыления или окунания. Также ангобом покрывают огнеприпас (полки обжиговых ваго- неток) во избежание прилипания к ним изделий в обжиге.
Глазурование наиболее широко применяют при производстве облицовочной и напольной плитки, санитарно-технических изделий, посуды, изоляторов, ограниченных партий кирпича. Компоненты глазури — в случае керамической плитки это, как прави- ло, фритты, пигменты, каолин, глины — тонко измельчают и распускают в воде для по- лучения глазурной суспензии. Вязкость и другие параметры суспензии подбирают в со- ответствии со способом нанесения глазури (распылением, поливом, окунанием, сухим глазурованием). На эту стадию заготовки подают после упрочнения путем предвари- тельного (утельного) обжига (за исключением санитарно-технических изделий, изоля- торов и некоторых видов керамической плитки) и в ходе глазурования наносят на их поверхность сплошное гладкое прозрачное или непрозрачное (глухое), в зависимости от состава глазури, покрытие, при растекании которого по поверхности изделия фор- мируется стеклообразный слой.
Традиционным приемом декорирования керамической плитки, благодаря просто- те применения в технологическом процессе, является шелкография. Этот способ пред- ставляет собой печать рисунка при помощи одного или нескольких трафаретов (туго натянутая сетка с определенной ячеистостью). Поверхность трафарета покрыта плен- кой, кроме отверстий, соответствующих рисунку. Для продавливания краски через эти отверстия служит специальный ракель. В современных производствах плитки шелко- графию применяют в основном для получения надглазурных рельефных декоров на участке 3-го (декорирующего) обжига.

55
Общераспространенными способами декорирования керамической плитки сего- дня являются шелкография, способ ротационной печати (ротоколор) и, реже, флексо- графия.
При этих способах рисунок формируют непосредственно на поверхности одного или нескольких роликов, которыми наносят краску на изделие.
Вторым по распространению в настоящее время и занимающим все большее место в технологии декорирования керамической плитки является способ цифровой компьютерной печати. За последние два года практически все предприятия по выпуску плитки в России перешли частично или полностью на данную технологию.
Посуду часто декорируют вручную (росписью) или с использованием деколей
[84], [91].
Ключевым фактором воздействия на окружающую среду на участке декорирова- ния оказывается образование производственных сточных вод, содержащих значитель- ное количество взвешенных веществ. Возврат производственных отходов (брак полу- фабриката и изделий, высушенный шлам ангоба, глазури) с данной стадии технологи- ческого процесса в производство возможен не всегда, в большинстве случаев требу- ются иные решения. Производственные отходы в виде отработанных роликов, сеток и др. (образующиеся периодически и в незначительных количествах), как правило, под- лежат размещению на полигонах.

56
(кальцита, доломита), сопровождаемое выделением CO
2
,
— при температуре 750 °C —
900
°C. При температуре 573 °C происходит полиморфное превращение кварца.
На высокотемпературной стадии обжига керамических изделий в пористом по- луфабрикате происходит процесс спекания, чаще всего протекающий с активным уча- стием жидкой фазы. Жидкая фаза в материале образуется в результате плавления специально введенных в сырьевую шихту плавней — веществ с относительно низкой температурой плавления (например, полевых шпатов) либо образования легкоплавких эвтектик (например, при введении в шихту карбонатов). Образующийся расплав смачи- вает зерна кристаллических фаз и под действием сил поверхностного натяжения стя- гивает их друг к другу.
Высокотемпературная выдержка способствует полноте процесса спекания, кото- рый сопровождается образованием прочных контактов между зернами (упрочнением изделия) и уменьшением размеров изделия (усадкой) за счет уменьшения пористости.
Линейная усадка изделий варьирует в широких пределах, обычно составляет 10 % —
15 %.
На стадии охлаждения изделий жидкая фаза может кристаллизоваться или пе- реходить в стеклообразное состояние.
Жидкофазное спекание характерно для процессов обжига строительной керами- ки, санитарно-технических изделий, посуды, изоляторов.
Многие виды изделий технической керамики и огнеупоров спекаются по меха- низму твердофазного спекания. В этих случаях для облегчения диффузионных процес- сов в сырьевую шихту вводят добавки-активаторы спекания, способствующие образо- ванию твердых растворов [84].
Ниже представлены типичные интервалы температур обжига различных видов керамических изделий (см. таблицу 2.1) [84].
Таблица 2.1 — Типичные температуры обжига некоторых керамических изделий
Температурный интервал обжига, °C
Основное сырье
Изделия
Область применения
900
–1050
Глины
Кирпич
Строительная керамика
950
–1050
Глины
Майоликовая посуда
Хозяйственно- бытовая керамика
980
–1080
Глины
Плитка
Строительная керамика