книги / Технология строительной керамики

Использование в массах бентонита (1,5—2,5%) улучшило её литье­ вые свойства и качество изделий.

Наиболее вредными примесями в глинистых материалах являются соединения железа и титана, действие которых особенно проявляется при использовании их в фарфоровых массах. В зависимости от соот­ ношения оксидов, температуры, восстановительной среды при обжиге в фарфоре могут образовываться: титанат железа Fe20 3 ТЮ2 темно­

которые придают серый и желтоватый оттенки изделиям, снижая их белизну.

В качестве отстающих материалов используют кварцевый песок или кварцевый мытый песок — отходы от обогащения каолинов Глу-

изделий. При недостаточном количестве обожженных отходов произ­ водят обжиг брикетов или боя сырого полуфабриката при темпера­

доломит, нефелин-сиенит, перлит и др. Полевой шпат первого сорта должен иметь свободного кварца не более 8%, оксидов железа не бо­ лее 0,3%, а также не должен содержать примесей слюды, турмалина и др.

Пегматит как заменитель полевого шпата не должен содержать свободного кварца более 30%, оксидов железа более 0,3%. Перлит,

сверх 100%, используют: кальцинированную соду техническую, жидкое стекло, сульфат или нитрат кобальта, гидрооксид бария, известь.

Для приготовления сырых и фриттованных глазурей прозрачных, заглушенных и цветных, кроме глинистых материалов, полевого шпа­ та и кварца, также используют: тальк онотский молотый I сорта, содержащий оксидов железа не более 0,5%, мел сепарированный или комовый, кроме того, используют белила цинковые сухие, обезжелезенный циркон I сорта, карбонат бария и др.

Составы и приготовления масс. Составы масс предусматривают: получение необходимых литейных свойств шликера и физико-меха­ нических свойств черепка; достаточную прочность изделий (сырца); соответствие коэффициентов расширения черепка и глазури; допусти­ мую усадку изделий при литье. Общая усадка составляет: массы фаян­ совой 9— 11%, полуфарфоровой 10— 12%, фарфоровой 12— 14%.

Примерные составы (в % по сухой массе) приведены в табл. 32. Масса фарфоровая № 5 является типовой для заводов, работающих на традиционном сырье. Массы фаянсовые № 1, 2, 3 пригодны для конвейерной и стендовой отливки. Масса фаянсовая № 5 предназначе­ на для отливки ванн для купанья, для гальванопластики, напольных

унитазов, лабораторных моек и др. Массы шамотизированного фаянса (файертоновые) содержат шамота до 50%. Шамот делится на две фракции (по 50%) —до 0,5 и от 0,5 до 1 мм.

Использование менее пластичных глин, частичная замена глуховецкого каолина мокрого обогащения на каолин сухого обогащения также способствуют ускорению набора черепка изделий. Приготов­ ляя шликер, используют отходы литейного цеха в количестве 10— 30% объема шликера.

Ввод в массу нефелин-сиенита (отходы апатитового производства) или перлита взамен полевого шпата или пегматита дает возможность снизить температуру обжига полуфарфоровых изделий до 1050° С. Перлит в фаянсовых массах частично заменяет песок и снижает температуру обжига до 950— 1050° С. При снижении содержания в массе глинистых компонентов и повышении отощающих (за счет ввода обожженной глины) повышается фильтрующая способность массы. Литейные свойства шликеров, особенно при отливе изделий на конвейере, улучшают частичной заменой глуховецкого каолина новоселецким (вторичным) каолином.

Переход на полуфарфоровые и фарфоровые массы характеризуется изменением их состава. Количество кварца, вводимого в фаянсовые массы, составляет 28,5—30%, а полуфарфоровые— 12—28%. Со­ держание пегматита (в пересчете на полевой шпат) в полуфарфоровых массах 9— 13%, фаянсовых — 4—9%. Сумма щелочных оксидов уве­ личивается с 0,8—0,9% до 2,2—2,3%. В фарфоровых массах еще боль­ ше повышают содержание полевошпатовых материалов и увеличи­ вают тонину помола массы. Содержание пластичных материалов (глин, каолинов) в фарфоровой массе составляет 48—50%, непластичных 50—52%. В зависимости от температуры обжига плавней вводят в

массу 18—25% (в пересчете на чистый полевой шпат), что соответ­ ствует содержанию щелочей (сумма Na30 и К30) 3,5—4% для фарфора с температурой обжига 1230—1250° С и 5—6% для фарфора, обжигаемого при температуре 1170—1180° С.

При подборе состава масс таклее учитывают следующие факторы: 1) повышение содержания в массе отощающих материалов улуч­ шает, а повышение дисперсности пластичных материалов (содержа­ ние фракции с размером зерен менее 0,5 мкм) ухудшает фильтрацион­

и ухудшает податливость отливки при ее обработке (возникновение заусенцев);

4) повышение влажности шликера при соответствующем уменьше­ нии добавки электролита повышает пластичность отливки и податли­ вость ее при обработке.

Способ производства изделий (конвейерный, стендовый) также учитывается при выборе составоа масс.. Рациональный состав масо

д'ля конвейерной и стендовой отливки регламентируется содержанием следующих материалов, %:

Лучше в массу вводить 2—3 вида глин и не менее двух каолинов. Расход сырьевых материалов на 1 т изделий 1500— 1540 кг.

Подготовка масс в производстве санитарно-строительных изде­ лий сводится к получению линейных шликеров. Их приготовляют двумя способами: прессовым и беспрессовым с совместным или раз-

Таблица 33. Характеристика шликеров

дельным помолом компонентов массы. Прессовый способ обеспечи­ вает более высокое качество шликера, однако он трудоемкий и сложный.

Литейные шликеры характеризуются следующими данными, табл. 33.

* Прессовый способ. При приготовлении шликера прессовым спо­ собом и совместном помоле глинистых и непластичных материалов все компоненты массы перемалывают в шаровых мельницах мокрого помола.

Для ускорения размола, снижения влажности шликера, повышения текучести и лучшего обезвоживания шликера на фильтр-прессах рекомендуется вводить при помоле поверхностно-активные добавки — сульфитно-спиртовую барду,- дубильный экстракт и др. При исполь­ зовании глинистого сырья с высоким нестабильным содержанием растворимых солей (глина новоселовская и новорайская) для стаби­ лизации литейных свойств шликеров и связывания сульфатов реко­ мендуется вводить в массу гидроксид бария. Компоненты фаянсовой массы (см. массу № 1 табл. 32) загружают в два приема (завеса).

П е р в ы й з а в е с : кварцевый песок, полевой шпат или пегматит, бой, уралитовые шары (для компенсации износа) и глина (от 3 до 5%), которая вводится для предупреждения расслоения суспензии в шаровой мельнице.

Коэффициент заполнителя шаровой мельницы — 0,75—0,95. При коэффициенте заполнения шаровой мельницы на 0,75—0,8' время помола завеса сокращается почти в 1,5 раза по сравнению с временем помола при заполнении мельницы до степени 0,96.

Соотношение материала, шаров и воды равно 0,9:1,0:0,3. Продол­ жительность помола 4—5 ч. Готовность помола завеса определяется по остатку на сите 6400 отв/см2 (не более 18,5%).

В т о р о й з а в е с : глина, каолин, вода — до влажности 60%. Продолжительность помола 30—45 мин. Влажность суспензии 34%.

Шликер сливают по лоткам, в которых вмонтированы магниты, пропускают через вибросито и направляют в приемную пропеллер­ ную мешалку. Суспензия мембранным насосом подается в сборную ме­ шалку, подогревается до 40—45° С и подается на обезвоживание в фильтр-прессах. Далее фильтр-прессные коржи с влажностью 21— 22% загружают в горизонтальную мешалку или шаровую мельницу для распускания. Добавляют воду из расчета влажности шликера (30—32%) и электролиты. При использовании каолина мокрого обо­ гащения добавляют кальцинированную соду (0,1—0,15%), жидкое стекло (0,1—0,6%), гидроксид бария (до 0,02%). Как разжижитель масс используют танин (0,01—0,02%) совместно с содой и жидким стеклом.

Электролиты не только способствуют разжижению шликера, но и повышают прочность отливок, хотя несколько снижают скорость на­ бора черепка.

Беспрессовый способ приготовления шликера предусматривает раз­ дельный и совместный помол сырьевых материалов.

Схема подготовки шликера при раздельном помоле материалов приведена ниже.

При приготовлении фарфорового шликера предварительно измель­ ченный на щековой дробилке и бегунах фарфоровый череп загружают в шаровую мельницу вместе с кварцевым песком, молотым пегмати­ том, содой и 20% глины от общей массы (первый завес). Во втором завесе загружают остальные 80% глины и 60% жидкого стекла (плот­ ность 1,36 г/см3). Общее количество электролитов, вводимых в состав шликера, %: 0,1—0,2 соды; 0,12—0,29 жидкого стекла. Соотно­ шение загружаемых в мельницу материалов и уралитовых шаров составляет 1,0— 1,3. После каждого цикла помола в мельницу добав­ ляется около 1% уралитовых шаров от массы загруженных мелющих тел. Помол отощающих материалов осуществляется до остатка на сите № 006 (10 000 отв/см2) 1,8—2,2%.

Суспензию в сборную мешалку сливают через сито 144—193 отв/см3, магнитный сепаратор и электромагнитную плиту. Каолин загружают непосредственно в. сборную мешалку, где он смешивается с осталь­ ными компонентами шихты.-Туда же вводят остальные 40% жидкого стекла.

Для фаянсовых масс при отливке изделий сливным способом части­ чек меньше 1 мкм должно быть 28—37%, для полуфарфоровых 28— 32% и фарфоровых 37—38%. Для масс с большим содержанием гли­ нистых (стендовое литье) частичек меньше 1 мкм должно быть 36— 40%. Величина удельной поверхности составляет для конвейерных масс 20—22 м2/г, для стендовых — 25—27 м2/г. При большем содержа­ нии фракций размером менее 1 мкм время набора черепка увеличи­ вается.

Электролиты при раздельном помоле вводят ступенчато: каль­ цинированную соду при первом завесе; жидкое стекло ( R 20 • mSi02)

в два приема: с первым завесом — 40% и со вторым завесой — 60%. Иногда жидкое стекло (40%) вводят при загрузке глины (второй завес), а остальное количество (60%) после гомогенизации суспензии в сбор­ ной мешалке.

Ступенчатый ввод электролитов дает лучшие результаты, чем обычный. При этом в пропеллерную мешалку первым загружают као­ лин сухого и мокрого обогащения, что позволяет использовать электро­ литы, содержащиеся в каолине мокрого обогащения. При использо­ вании пластичных глин вводится жидкое стекло в количестве 0,15— 0,25%. По окончании роспуска глинистых при необходимости вво­ дят еще 0,03—0,05% электролита.

При вводе гидроксида бария и жидкого стекла (в два приема) до­ стигают того, что сульфаты, содержащиеся в воде, под влиянием гидро­ ксида бария переходят в труднорастворимое состояние и осаждаются. Полимеризация жидкого стекла, вводимого вслед за вводом гидро­ ксида бария, предотвращается, и шликер получает нужную теку­ честь и влагоотдачу (40—60%).

Каолины мокрого обогащения характеризуются большим поглоще­ нием кальция (для коагуляции при обогащении вводят 0,4—0,6% извести), что снижает текучесть шликера и ухудшает разжижение его растворимым стеклом. Чтобы не допустить этого, увеличивают количество вводимых щелочных электролитов, что, в свою очередь, при неточном дозировании может явиться причиной образования трещин и посечек на изделиях. Выдерживание каолина на складе

в течение 2—3 месяцев способствует переходу"1 активной извести Са(ОН)2 в карбонат кальция СаС03 и резкому снижению ее отрица­ тельного влияния.

Наличие в шликере повышенного содержания электролитов может также вызвать зыбкость, ухудшить отливки изделий и снизить их качество.

При использовании в производстве каолина мокрого обогащения, коагулированного полиакриламидом, для получения шликера с необ­ ходимыми литейными свойствами вводят 0,015—0,04% известкового молока от массы каолина (в пересчете на сухое вещество). Известковое молоко вводят в мешалку для роспуска глины.

До подачи шликера на отливку изделий он должен 2—3 суток выстояться в мешалке при периодическом перемешивании. Выстаива­ ние шликера способствует более полной гидрации частичек, снижению загустеваемости, лучшему разжижению, более полному катионному обмену, диспергированию глинистых частичек. Корректируют литей­ ные свойства шликера за 2 ч до подачи в литейный цех добавкой воды и жидкого стекла. При отливке изделий сливным или комбинирован­ ным способами повышают влажность шликера на 0,5— 1,0% и соот­ ветственно коэффициент загустеваемости.

Изготовление изделий на конвейерных линиях предъявляет но­ вые требования к шликерам:

сокращение периода набора черепка,- что позволяет сократить длину конвейера;

повышенная токситропия для предупреждения возможности раз­ жижения черепка от вибрации;

повышенная плотность с тем, чтобы гипсовые формы отсасывали из него как можно меньше воды;

стабилизация' оптимальных параметров шликера, что обуславли­ вает ритмичную работу конвейера.

Быстрофильтрующийся шликер (набор черепка в гипсовой форме за 6,5—8 ч) имеет текучесть (через 30 с) 8— 10, коэффициент загусте­ ваемости 1,9—2,1 при влажности 31,2—31,6%, остаток на сите (10.000 отв/см2) 10— 12%. Его получают частичной заменой в составе массы высокопластичных глин на шамот, получаемый из этих глин предварительным обжигом при 1000° С, а также вводом гидроксида бария.

Составы и приготовление глазурей и ангобов. Глазури для сани­ тарно-строительных изделий должны обладать химической стойкостью и твердостью не ниже 6 единиц по минеральной шкале Мооса. При­ меняют белые и цветные глазури, прозрачные или глухие. Качество глазурного покрова зависит от свойств глазурного шликера и способов глазурования.

Свойства глазурных суспензий регулируют добавкой коагулянтов (хлорид натрия, соляная кислота и др.) или разжижителей (жидкое стекло, сода). Расслоению глазурных суспензий препятствуют добав­ ляемые глины и каолины.

Для глазурования санитарно-строительных изделий используют, нефриттованные (сырые), фриттованные и полуфриттованные глазури.

Нефриттованные полевошпатовые глазури используют для глазу­ рования изделий из полуфарфоровых и фарфоровых масс. Фриттован­ ными глазурями покрывают изделия из фаянсовых масс. Ангобы ис­ пользуют для покрытия крупных изделий из шамотированных фаян­ совых масс, а также, если необходимо скрыть нежелательную окраску черепка изделий.

Составы глазурей и ангобов приведены в табл. 34, а составы фритт —

Использование в полуфриттовых глазурях фритт без полевого шпата исключает затраты на предварительный обжиг, дробление и помол полевого шпата, а замена оксида олова в глазурях на циркон повышает белизну изделий, снижает стоимость их. Фарфоровая глазурь № 1 имеет температуру разлива 1230— 1250° С.

Сотрудниками НИИСтройкерамики также разработаны глазури для фарфоровых изделий, обжигаемых при 1160— 1180° С.

Добавки в глазури глицерина (0,5— 1%) или КМЦ (0,1—0,2%) повышают кроющую способность глазури, уменьшают склонность к