Вся электронная библиотека >>>

 Стройматериалы >>>

  

 

 Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций


Раздел: Строительство

 

4.4.5. Обжиг изделий

  

Обжиг керамических изделий — завершающая стадия их изготовления, при которой формируются основные свойства изделий: плотность, прочность, водостойкость, морозостойкость и др. При обжиге происходят сложные физико-химические процессы в глинообразую- щих минералах, примесях, содержащихся в глинах, и добавках.

При нагревании до 200 °С происходит досушка изделия и удаление физически связанной воды. При дальнейшем повышении температуры до 300—400 °С происходит окисление органических примесей или добавок, выделение летучих и их сгорание. Выгорание коксового остатка происходит при 700—800 °С. Оно должно завершиться в период, когда керамический черепок еще остается пористым и газопроницаемым, иначе могут произойти деформации и растрескивание изделий.

При нагревании глинистых минералов до 500—600 °С (для каолинита) и до 700 °С и выше (для других минералов) происходит их дегидратация с разрушением кристаллической решетки и потерей глиной пластичности. При более высоких температурах (до 830—850 °С) происходит распад глинистых минералов на первичные оксиды с образованием -у-глинозема и кремнезема. В интервале 920—980 °С v-глинозем переходит в а-глинозем п начинает образовываться новый минерал — муллит

ЗА120З-2Si02. Интенсивность этого процесса увеличивается в интервале 1000—1200 °С.

Муллит является наиболее ценным кристаллическим новообразованием в керамических материалах, оказывающим решающее влияние на прочность, термостойкость и другие свойства изделий. В гидрослюдистых и монт- мориллонитовых глинах наряду с муллитом в интервале 850—1200 °С образуются шпинели, которые при 1300 °С расплавляются в стекле. При 1200—1240 °С происходит кристаллизация кристобалита из аморфного кремнезема. Кристобалит препятствует спеканию глины, снижает термостойкость изделий, разрыхляет образующийся при обжиге черепок и увеличивает его водопоглощение. Вредное действие кристобалита может быть ослаблено введением тонкомолотого нефелинового сиенита и поле- вошпатных добавок, интенсифицирующих процесс образования стеклофазы, растворяющей кристобалит.

В примесях, содержащихся в глинах, и добавках при обжиге изделий тоже происходят физико-химические процессы. Песчаные примеси, представленные в основном p-кварцем, претерпевают модификационные превращения с объемными изменениями, наиболее значительными при 573 °С (переход в а-кварц) и 1050 °С (переход в а-кристобалит). Образовавшиеся при обжиге модификации кварца в процессе охлаждения изделия переходят в p-форму тоже с объемными изменениями, которые могут привести к растрескиванию черепка. Кроме того, при охлаждении изделий в них могут возникнуть напряжения в результате перехода материала из пиро- пластического состояния в хрупкое и наличия перепада температур по объему изделия. В связи с этим при обжиге керамических изделий, особенно в период охлаждения в определенных температурных интервалах (800—780 °С, 650—500 °С, 300—200 °С), необходимо уменьшить скорость изменения температуры для локализации напряжений от модификационных превращений кварца, от перепада температур и перехода материала в камнеподобное состояние.

Карбонатные примеси при нагревании разлагаются с выделением С02, а оставшийся СаО, вступая в реакцию с компонентами глины, образует легкоплавкие стекла, снижающие температурный интервал ее спекания, что ухудшает условия обжига и может привести к деформациям изделий. Железистые примеси при обжиге в окислительной среде не оказывают существенного влияния на качество изделий, а при обжиге в восстановительной среде при температуре ниже 1000 °С восстанавливаются в закисные формы, образуя легкоплавкие железистые стекла и способствуя уплотнению керамического черепка.

Все рассмотренные процессы, происходящие в глинистых минералах, добавках и примесях, в значительной мере взаимосвязаны. В результате взаимодействия различных компонентов шихты происходит спекание керамических масс. Спекание происходит за счет сил поверхностного натяжения образующейся жидкой фазы (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований. Спекание сопровождается огневой усадкой изделий. Чем выше температура, тем больше образуется жидкой фазы и тем в большей степени химически активный расплав растворяет твердые компоненты массы с образованием новых соединений, а следовательно, интенсивнее происходит спекание. Однако избыток расплава может привести к деформации изделий.

Спеканию способствует дисперсность исходных компонентов массы: чем выше дисперсность, тем больше поверхность контакта частиц и выше их реакционная способность. Восстановительная газовая среда расширяет интервал спекания, интенсифицирует процесс спекания и снижает его температуру на 100—150 °С. Однако при этом наблюдается недожог топлива и очень интенсивно происходят усадочные процессы, которые могут привести к деформациям изделий. Для повышения прочности и морозостойкости изделий рекомендуется проводить комбинированный обжиг: при низких температурах (до 500—600 °С) в окислительной среде, при высоких температурах (600—900 °С)—в восстановительной и в зоне выдержки при максимальной температуре — снова в окислительной.

Процесс обжига условно может быть разделен иа три этапа: нагрев до максимальной температуры, изотермическая выдержка, охлаждение. Для каждого температурного интервала и вида изделий расчетно-экспе- риментальным путем определяют режим обжига.

Для обжига изделий строительной керамики чаще всего применяют туннельные печи. В таких печах обжигают строительный кирпич, саиитарно-техническую керамику, канализационные и дренажные трубы, шамотные и огнеупорные изделия, плитки.

В настоящее время строительство кольцевых печей для обжига кирпича из-за тяжелых условий труда при садке сырца и выгрузке готовой продукции прекращено*. Однако еще большая доля кирпича в нашей стране выпускается в кольцевых печах, поэтому вопросу их реконструкции уделяется большое внимание. Освоение пакетной садки сырца и запрессовка основной части топлива в сырец способствуют улучшению условий труда.

За рубежом для обжига плиток, санитарно-техничес- ких изделий наряду с печами открытого пламени применяют муфельные и электрические туннельные печи. Недостаток многорядного обжига изделий в туннельных печах — неравномерность обжига из-за больших перепадов температур, особенно в зонах подогрева (до 420 °С). Для повышения равномерности обжига и выравнивания температуры по высоте канала применяют передвижные вентиляторы из жароупорной стали.

В нашей стране и за рубежом созданы туннельные печи щелевого типа с однорядным обжигом изделий. Для однорядного обжига керамических плиток по скоростному режиму в нашей стране НИИстройкерамикой разработаны туннельные щелевые печи с роликовыми и сетчатыми конвейерами, в которых сроки обжига сокращены до 17—50 мин по сравнению с 40—80 ч при обжиге плиток в стопках или капселях в обычных туннельных печах. При этом разработаны конструкции печей открытого пламени с газовым отоплением, муфельных печей на газообразном и жидком топливе и электрических печей с нагревателями типа «зигзаг».

На ряде заводов для политого обжига облицовочных плиток используют роликовые печи итальянской фирмы «Сити». Обжиг в этих печах осуществляется на лещад- ках, перемещаемых роликовым конвейером. Укладка и съем плиток с лещадок, загрузка в печь и их возврат выполняются с помощью специальных механизмов.

Применение однорядного обжига кирпича в щелевых печах позволяет сокращать продолжительность процесса до 10 ч, внедрять автоматизацию садки и выгрузки изделий из печи и повышает качество продукции.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций

 

Смотрите также:

 

СТРОИТЕЛЬНАЯ КЕРАМИКА. Обжиг керамических изделий

Для обжига изделий строительной керамики применяются печи различных типов и конструкций, в основном
Скоростной обжиг позволяет легко изменять время нахождения изделий в печи в...

 

Обжиг изделий.

Изделия после прессования иногда можно сразу обжигать без предварительной сушки, что ведет к
Обжиг изделий из них обычно ведут при температуре 900—1000 °С. Огнеупорные и...

 

...СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ. Строительные...

сушка отформованных изделий; обжиг предварительно высушенных изделий.
Длина туннеля в зависимости от рода обжигаемых изделий составляет 60—150 м, поперечное сечение в свету...

 

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ керамика....

Такое же влияние на обжиг изделий оказывает и окись магния, находящаяся в глинах в виде карбоната MgCO3 и доломита MgCO3-CaCO3. В незначительных количествах в глинах...

 

Керамические материалы. обожженый и необожженный кирпич, керамзит

Обжиг изделий — наиболее ответственный и завершающий этап в производстве керамических изделий.
После обжига их покрывают глазурью и обжигают вторично.

 

Общая технология производства огнеупорных изделий. Огнеупоры...

Завершающей стадией производства обожженных изделий является обжиг, который
обжигу и про *" Предел прочности при изгибе шпинелидных изделий составляет 4,5—7,0 МПа Условное...

 

Глина шамот. Шамотные огнеупорные изделия ГОСТ 390—69

...100—120° С для изделий, изготовленных из пластических масс, и-120—200° С для изделий
Влажность сырца после сушки составляет 2—4%. Обжиг шамотных изделий производят в...