Приложение А (справочное). Основные стадии производства керамической плитки

Приложение А
(справочное)

Основные стадии производства керамической плитки

А.1 Технология облицовочной и напольной плитки включает в себя ряд последовательных стадий, которые можно кратко описать следующим образом [6], [13]:

- хранение сырья;

- подготовка сырья (пресс-порошка сухим или мокрым способом либо массы для пластического формования);

- формование;

- сушка заготовок;

- приготовление и нанесение глазури, декорирование;

- обжиг (с глазурью или без);

- полировка (керамогранита);

- сортировка и упаковка.

А.2 Сырьем для производства плиток служат глины и каолины, а также непластичные материалы (кварцевый песок, полевые шпаты, нефелины, доломиты и т.д.). Часто в качестве шамота используют брак обожженных изделий. В технологии керамической плитки используют большое количество декорирующих средств: ангобов, глазури, пигментов и фритт. Фритты, в которых все компоненты уже смешаны, сплавлены и подвергнуты измельчению, используют при приготовлении как глазури, так и отдельных видов декоров, наносимых на поверхность плитки. Такие вредные вещества, как свинец, во фритте связаны на молекулярном уровне, поэтому в водных суспензиях их вымывания не происходит.

А.3 Плитку производят методами полусухого прессования или пластического формования (протяжки). Подготовку сырьевых материалов для керамической плитки ведут мокрым или сухим способом. Крупные куски материалов предварительно дробят в валковых мельницах или бегунах. По мокрому способу сырьевые компоненты (глину, песок, плавни) измельчают совместно в шаровых мельницах в воде до получения однородной суспензии (шликера) с размером частиц менее 0,1 мм и влажностью 35 %-40 %, которую накапливают в шликероприемных бассейнах. При производстве керамогранита для окрашивания массы вводят небольшие количества пигментов (оксидов металлов).

А.4 Суспензию из бассейнов насосами подают в башенные распылительные сушилки. Сушку осуществляют при температуре 350 °С-550 °С (в зависимости от характеристик используемого сырья) до остаточного влагосодержания 5 %-9 %. Обогрев сушилок ведут сжиганием природного газа.

А.5 При сухом способе подготовки пресс-порошка сырье измельчают в конусных и молотковых дробилках и кольцевых мельницах и затворяют порошок водой до средней влажности 5 %-7 %.

А.6 Для подготовки пластической массы суспензию обезвоживают на фильтр-прессах до влажности 20 %-25 % или готовят сухим способом, увлажняя массу, полученную смешиванием предварительно измельченных материалов в лопастных смесителях.

Пластичную массу формуют в прессах-экструдерах протяжкой в виде ленты, которую нарезают на отдельные заготовки.

А.7 Плитки полусухого прессования изготавливают на автоматизированных линиях, которые объединяют прессы, сушила, печи для обжига плитки, систему автоматизированной сортировки и упаковки. Изделия прессуют в гидравлических или ударных коленно-рычажных прессах под давлением 30-35 МПа, для чего применяют многоштамповые прессы, которые позволяют изготавливать 2-8 плиток в одном цикле (с учетом тенденции к увеличению размера изделий в ряде случаев речь может идти и об изготовлении одной плитки).

А.8 Прессованные заготовки зачищают и сушат в роликовых сушилах (горизонтальных или вертикальных). Температура сушки колеблется в зависимости от применяемой технологии от 200 °С до 350 °С. Продолжительность сушки определяется влажностью заготовок, во избежание растрескивания и образования дефектов глазури при обжиге остаточное влагосодержание не должно превышать 1 %. Возможность рекуперации тепла ограничивается составом сырья (присутствием, например, соединений серы).

А.9 Изделия подвергают обжигу, который может быть одно- и многократным. При технологии двукратного обжига сначала производят утильный обжиг в роликовой печи и глазуруют методом распыления или полива. В ряде случаев на поверхность плитки перед глазурованием наносят слой ангоба. Для нанесения на поверхность плитки рисунка применяют шелкографию (трафаретную печать), декорирование штампом (гравированным силиконовым валиком), флексографию (резиновым штампом, наклеенным на жесткий валик), цифровую печать (с помощью струйных принтеров) и др. Декор на основную часть плиток (фоновую плитку) наносят непосредственно на автоматизированной линии.

А.10 Обжиг плиток ведут в течение краткого периода времени (0,5-1 ч) при температуре 950 °С-1200 °С, после чего их сортируют и упаковывают. Из части обожженных плиток с глазурью изготавливают вставки и бордюры, декорируя специальными средствами и снова подвергая обжигу при температуре 800 °С-1050 °С. Политой обжиг, в зависимости от вида изготавливаемой продукции, может быть одно- и многократным, его температура может быть выше, чем для утильного. Для производства декорированных вставок и бордюров используют отдельный, обычно третий, обжиг. Порядок операций глазурования и обжига может меняться в зависимости оттого, покрывают ли изделия глазурью и проводится ли обжиг в одну, две или три стадии.

А.11 Декорирование керамогранита осуществляют, создавая рисунок смешиванием окрашенных пресс-порошков во всем объеме заготовки или в ее поверхностном слое в пресс-форме перед прессованием.

А.12 Обжиг керамогранита ведут при повышенной температуре (свыше 1200 °С), продолжительность обжига может достигать 2 ч. После обжига керамогранит подвергают шлифовке и иногда полировке; затем сортируют и упаковывают.

А.13 После каждого этапа проводят контроль качества изделий, брак возвращается обратно в технологический процесс. В отличие от неглазурованной плитки при производстве глазурованных изделий возможность повторного использования брака изделий ограничена стадией утильного обжига, брак после декорирования в технологический процесс, как правило, не возвращают. По сведениям российских производителей, возможность повторного использования брака после декорирования и политого обжига существует; такая добавка (до 10 %) не оказывает существенного влияния на качество продукции.

А.14 Производство керамической плитки является высокоэнергоемким процессом и может сопровождаться значительным количеством выбросов вредных веществ. Энергоемкость производства определяется ассортиментом выпускаемой продукции и зависит от количества обжигов. При производстве керамической плитки используют два типа энергии: тепловую и электрическую.

А.15 Основная доля электроэнергии расходуется на измельчение сырьевых материалов и формование изделий, а также на перемещение материальных потоков между участками производства. Тепловая энергия в производстве керамической плитки расходуется на подготовку пресс-порошка путем распылительной сушки, сушку полуфабриката и обжиг изделий. Уровень энергопотребления определяется свойствами исходного сырья, характеристиками производственного процесса, видом выпускаемой продукции, а также принятым способом обжига. Существуют методы обжига с меньшим расходом энергии, но они могут быть непригодными для изготовления конкретного вида продукции.

А.16 Расход энергии на распылительную сушку при производстве облицовочной и напольной плитки находится в диапазоне 980-2500 кДж/кг. Для обогрева сушил всех видов целесообразно применять избыточное тепло печи, но существуют ограничения, обусловленные содержащимися в сырье примесями (например, соединениями серы). Возможности энергосбережения варьируют в широких пределах; есть сведения об экономии порядка 25 %-30 % за счет предварительного подогрева воздуха, подаваемого на сушку. Типичные значения потребления тепловой энергии на сушку облицовочной и напольной плитки равны 300-1000 кДж/кг, для плитки с водопоглощением ниже 3 % энергопотребление может превышать 1400 кДж/кг. Энергопотребление при обжиге определяется типом печи и числом обжигов и колеблется от 5920-7300 кДж/кг (роликовая печь, трехкратный обжиг) до 2000-5500 кДж/кг (роликовая печь, однократный обжиг).

А.17 Усредненные показатели энергетической эффективности и экологической результативности зависят от типа печи, вида керамической плитки, кратности обжига, применения глазурей и пр.

А.18 Удельное энергопотребление при производстве керамической плитки на различных стадиях технологического процесса приведено в таблице 3.8 [9].

А.19 Основная доля потребления электрической энергии приходится на двигатели и приводы, устройства транспортировки (насосы, транспортеры), нагреватели, вытяжные вентиляторы, дымососы и системы освещения, которые все вместе потребляют более 90 % электрической энергии. Доля электрической энергии может достигать 30 % общего потребления. Потребление электрической энергии находится на уровне 170 .

А.20 Расход электроэнергии обусловлен природой измельчаемого материала и особенностями процесса его измельчения, а также применяемым формовочным оборудованием. Минимизация энергопотребления может быть достигнута заменой мельниц и прессов на новые, более совершенной конструкции, а также применением систем плавного пуска, инверторных схем и др. Возможность таких решений зависит от применения соответствующей технологии с учетом экономических аспектов.

А.21 Схема входных и выходных потоков в производстве керамической плитки в России (количественная оценка) представлена на рис. 3.9 [9].