Производство керамических труб и химически стойкой керамики

Керамические трубы — изделия, применяемые в мелиоративном строительстве для осушения местности, сбора и отвода грунтовых вод (дренажные трубы), а также сооружения канализационных сетей, по которым отводятся хозяйственные и промышленные воды (канализационные трубы).

Дренажные трубы имеют длину 333 и 500 мм с внутренним диаметром 50—300 мм при толщине стенок 11—25 мм. Их наружная поверхность может быть гладкой, цилиндрической или шести-, восьмигранной. Внутренняя поверхность трубы — гладкая, керамическое тело в изломе должено иметь однородную структуру. Пористость дренажных труб 12—18%. С целью повышения водопроницаемости их изготавливают перфорированными — с узкими продольными канавками или прорезями. Морозостойкость дренажных труб должна быть не менее 15 циклов. Механическую прочность оценивают по величине внешней сжимающей нагрузки, которую выдерживает изделие, не разрушаясь. В зависимости от диаметра трубы эта величина должна быть не менее 3,5—5 кН.

Сырьем для производства дренажных труб служат пластичные глины. В качестве отощающих материалов используют шамот, песок и дегидратированную глину. Для повышения пористости в сырьевую массу добавляют 2—3% тонкомолотого угля.

Массу готовят в основном пластическим способом. Глину измельчают на бегунах и вальцах, выдерживают 8—15 сут и для гомогенизации пропускают через глинорастиратель. Формуют трубы на ленточных вакуумных прессах: трубы малого диаметра — на прессах горизонтальных, большого диаметра — на вертикальных. Резку выдавливаемого полуфабриката осуществляют в момент остановки агрегата.

Сушат дренажные трубы в горизонтальном (при малом диаметре) или вертикальном (при большом диаметре) положении в камерных или тоннельных сушилах. В тоннельном сушиле продолжительность сушки труб диаметром 50 мм — 10—22 ч, диаметром 75-100 мм — 18-30 ч, а диаметром 125-200 мм — 18-60 ч. У перфорированных труб длительность как сушки, так и обжига сокращается на 20%.

Обжиг труб производят в кольцевых или тоннельных печах при температуре 920—1000°С. Длительность обжига в тоннельных печах 22—45 ч. После обжига трубы разбраковывают и укладывают на складе в штабеля раздельно по диаметрам.

Трубы керамические канализационные — пустотелые цилиндры, глазурованные с внутренней и наружной стороны, длиной 800— 1000 мм, диаметром 150—600 мм, с раструбом с одной стороны. Внутренняя сторона раструба и наружная сторона ствола трубы имеют резьбы, обеспечивающие плотное соединение на цементном растворе. Водопоглощение канализационных труб должно быть не более 8%, кислотостойкость — не менее 93%. Трубы должны выдерживать внутреннее гидравлическое давление не менее 0,15 МПа и внешнюю сжимающую нагрузку — 20—30 кН.

Изготовляют трубы керамические канализационные из тугоплавких или огнеупорных глин с отощающими добавками (тонкомолотым шамотом или кварцевым песком) или без них. Количество шамота достигает 35—40%. Иногда часть шамота заменяют песком.

Керамическая масса для труб требует особенно тщательной подготовки. Обычно ее готовят пластическим способом. Технологическая схема представлена на рис. 5.13.

Глину освобождают от крупных камней и подвергают грубому помолу, после чего подсушивают, измельчают в дезинтеграторах и просеивают. Одновременно идет приготовление из глины шамота, т.е. измельчение и увлажнение глины, ее обжиг на шамот и дробление шамота. Отдозированные глину и шамот подают последовательно в два глиносмесителя. В первом осуществляют сухое перемешивание отдозированных глины и шамота, а во втором — влажное перемешивание до заданной формовочной влажности. Из приготовленной массы на ленточных прессах формуют валюшки, которые направляют на вылеживание в камеры. Выдержанные валюшки следуют в формовочное отделение. Формуют трубы на специальных трубных прессах, на которых одновременно с телом трубы формуется раструб. Сформованную трубу подвяливают в естественных условиях в деревянном футляре до влажности 16—17%, что позволяет в дальнейшем интенсифицировать процесс сушки, а затем подвергают оправке и отрезке. Формование канализационных труб может быть также осуществлено ме-

Технологическая схема производства керамических канализационных труб

Рис. 5.13. Технологическая схема производства керамических канализационных труб: 1 - склад сырья; 2 - бункер с решеткой; 3 - стругач измельчения глины; 4 - сушильный барабан; 5 - дезинтегратор; 6 - дозатор глины и шамота 7 - смесительный шнек; 8 - брикетирующие вальцы; 9 - шахтная печь для обжига глины на шамот; 10 - измельчитель шамота; 11 - шнек для смешения глины с шамотом и увлажнения; 12 - формовочный пресс; 13 - склад выдерживания полуфабриката; 14 - трубный пресс; 15 - тоннельная сушилка;

16 - ванна для глазурования труб; 17 - тоннельная печь

тодом гидростатического прессования в резиновых формах, для чего используют пресс-порошки с влажностью 7—11%.

Сушку труб во избежание деформации ведут в вертикальном положении раструбом вверх в тоннельных сушилах при температуре теплоносителя на входе 140— 180°С. Длительность подвяли- вания 18—20 ч, сушки 24—26 ч. Высушенные до влажности 4—5% трубы направляют на глазурование, которое производят погружением или поливом, реже пульверизацией. Трубы покрывают глазурью снаружи и изнутри после чего их обжигают в тоннельных печах при температуре 1150— 1200°С. Длительность обжига труб диаметром 250—600 мм в тоннельных печах 5—50 ч.

Керамические материалы относятся к группе кислотостойких материалов, поскольку они способны длительно противостоять воздействию различных химических реагентов — кислот, щелочей и др. При определении кислотостойкое™ в качестве реагента используют H2S04 с плотностью 1,84 г/см или 24%-ный раствор HCI, а при определении щелочестойкости — 35%-ный раствор NaOH. Оценивают кислото- и щелочестойкость материала по потерям массы после обработки его кислотой (щелочью), выраженным в % к массе до обработки.

По структуре и свойствам химически стойкие керамические материалы делят на две группы: а) грубозернистые и пористые, к которым относятся химически стойкие кирпич и плитки для кладки фундаментов, футеровки химической аппаратуры, а также насадочные изделия для заполнения различных колонн и теплообменников; б) тонкозернистые, плотные, спекшиеся и полуспекшиеся, к которым относят некоторые виды химической аппаратуры. Наиболее распространены из этого вида керамических изделий кислотоупорный кирпич и плитки, а также насадочные кольца.

Кислотоупорный кирпич выпускают трех видов: прямой — размерами 230x113x65 мм, клиновой и радиальный. Кислотостойкое™ изделий должна быть не менее 95%, водопоглощение не более 8—10%, прочность при сжатии 30—40 МПа, термостойкость не менее двух теплосмен.

Термокислотоупорные плитки с гладкой лицевой или рифленой обратной поверхностью выпускают квадратной, прямоугольной или трапециевидной формы. Общее число типоразмеров этих изделий превышает 40. Кислотостойкость плиток должна быть не менее 97%, водопоглощение не более 6—8%, прочность при сжатии 40, при изгибе 10 МПа, термостойкость не менее двух теплосмен.

Насадочные кольца выпускают с внутренним диаметром от 15 до 150, толщиной стенки 3—15, высотой от 15 до 150 мм. Кислотостойкое™ изделий не менее 97%, водопоглощение не более 5%, прочность при сжатии не менее 60 МПа, термостойкость не менее двух теплосмен.

Основное сырье для производства химически стойкой керамики — низкоспекающиеся тугоплавкие и огнеупорные глины (огнеупорность — 1580— 1710°С, температура спекания — 1100— 1200°С). Их количество в составе сырьевой шихты — 40—70%. В качестве отощающего материала обычно водят 28—50% мелкозернистого шамота или бой каменно-керамических изделий. Для улучшения спекания иногда в массу вводят до 10% пегматита. Повышению химической и термической стойкости изделий способствует также введение в массы до 10% магнийсодержащих материалов (тальк, дунит).

Готовят массы в основном пластическим способом, обращая особое внимание на тщательность перемешивания. Тонкозернистые массы, особенно для ответственных изделий, рекомендуется подвергать вылеживанию от 2 до 20 суток. Кирпич и плитку формуют главным образом пластическим способом на шнековых вакуумных прессах (выдавливанием). Возможно также формование изделий методом допрессовки (штемпельного прессования) с использованием заготовок массы, предварительно сформованных на шнековых вакуумных прессах. Иногда кислотоупорный кирпич и плитки формуют методом полусухого прессования.

Сушку изделий обычно производят в тоннельных сушилах, а насадочных изделий — в конвейерных сушилах с сетчатым конвейером. Обжиг изделий проводят при 1150— 1250°С в камерных или тоннельных печах.

Химическая стойкость изделий обеспечивается преобладанием в материале образующегося при обжиге муллита 3Л1203 ? 2Si02; термостойкость повышается с увеличением содержания кордие- рита 2MgO ? 2А1203 ? 5Si02, имеющего очень низкий коэффициент термического расширения.

Химическая аппаратура — группа керамических изделий, применяемых в химической промышленности в виде сосудов и емкостей различной формы, деталей насосов, корпусов и пробок кранов, теплообменников и др.

Основное сырье для их производства — хорошо спекающиеся глины с широким (не менее 100°С) интервалом спекания, имеющие после обжига водопоглощение не более 3%. В массы вводят (%—масс.): 45 глины, 40 шамота, 15 пегматита. Для повышения термостойкости иногда часть шамота (2—30%) заменяют на карбид кремния или электрокорунд.

Массы готовят шликерным способом. Формуют полуфабрикат пластическим способом или шликерным литьем. Учитывая сложность формы изделий, сушку осуществляют по мягким щадящим режимам. Крупные изделия сушат на месте формования с помощью электроламп с отражателями, мелкие — в различных сушилах. Высушенный полуфабрикат покрывают специальными химически стойкими глазурями. Обжиг проводят в камерных печах при 1250, а при введении добавок карбид кремния или электрокорунда при 1300-1350°С.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >