Клинкер керамический

Клинкером называют каменный материал, полученный из гли­ны путем обжига до полного спекания без оплавления поверхно­сти, с характерным металлическим звуком при ударе. Клинкер употребляют в различных областях строительства: для устройства дорожных покрытий и покрытий на тротуарах, полов, фундаментов, гидротехнических, облицовочных и других работ. В зависимости от назначения к клинкеру предъявляют различные требования в отношении формы, размеров и свойств.

По назначению различают две группы клинкерных изделий, пишет Топметод: изделия, подвергающиеся в элементах сооружений главным обра­зом механическим нагрузкам (дорожный и тротуарный клинкер); изделия, противостоящие в основном химическим воздействиям (кислотоупорный клинкер). Некоторые клинкерные изделия долж­ны удовлетворять одновременно обоим условиям.

Клинкер дорожный представляет собой искусственный камень, имеющий обычно форму кирпича, изготовленный из глины путем обжига до полного спекания массы без остеклования поверхности и без деформаций. Дорожный клинкер обладает высокой проч­ностью, погодоустойчивостью и вязкостью; при ударе молотком из­ дает металлический звук.

Производство клинкера

Подготовка глины. Глины, пригодные для изготовления дорож­ного клинкера, должны обладать тонкоземлистым сложением, хо­рошо формоваться и обладать связностью в сухом состоянии. Клин­керные глины спекают при температуре не выше 1200—1300° С.
Интервал плавкости глин должен быть возможно большим, что обеспечивает получение при обжиге хорошо спекшегося, плотного и прочного изделия.

Клинкер-сырец изготовляют двумя способами: способом полусухого прессования, заключающимся в том, что сырец изготовляют на прессах из глины при влажности, несколько большей пленочной влагоемкости (8—12%);
способом пластичного (или мокрого) прессования, состоящим в
том, что сырец формуют из глиняной массы, увлажненной до пла­- стичного рабочего состояния (влажность около 18—24%).

При способе полусухого прессования глину подвергают ряду последовательных подготовительных операций для придания ей не­ обходимых свойств. От качества сырья и принятого технологическо-­ го процесса производства на заводе зависят и способы подготовки глины, состоящие из следующих основных операций: сушки, из­мельчения, удаления камневидных примесей, смешения, увлажне­ния и прессования.

Сушка карьерной глины является необходимой операцией для получения однородной рабочей массы.

Измельчение глины-сырца

В зависимости от свойств глины применя­ют различное измельчающее оборудование и приспособления. Для предварительного размола глинистых масс применяют вальцы с гладкой (рис. 1, а) или рифленой поверхностью, зубчатые вальцы (рис. 1, б) и др.  Для глин, содержащих в своем составе валунчики, конкреции солей, применяют вначале камнеотделительные вальцы, которые имеют на валах винтообразную нарезку.

Рисунок-1. Машины для измельчения глин:

а — гладкие вальцы; б — зубчатые валь­цы; в — бегуны для мокрого помола; г — дезинтегратор; д — шаровая мельница; 1-чаша с решетчатым дном; 2 — вальцы; 3 — привод и питатель барабанного типа; 4 — люк; 5 — загрузочная цапфа; 6 — люк; 7 — барабан; 8 — винтовая шестерня; 9 — выгрузочная цапфа

При вра­щении в противоположные стороны двух цилиндров камни попада­ют в бороздку и постепенно выталкиваются в одну сторону по на­ резке. Лучшая степень дробления и измельчения глины достигает­ся  применением нескольких пар вальцев, расположенных один под другим с постепенным уменьшением зазора, например первая пара имеет зазор 5—3 мм, а вторая 3—0,5 мм.

Кроме вальцев, иногда применяют бегуны (рис. 33, в), которые состоят обычно из двух металлических вальцев, насаженных на го­- ризонтальную ось и катящихся по металлической чаше. Плотные глины размалывают на специальных машинах, которые называют дезинтеграторами (рис. 1, а). Для тонкого помола глины при­ меняют шаровые мельницы (рис. 1, д).

Смешение и увлажнение.

В технологическом процессе производ­ства клинкера способом полусухого прессования большое внима­ние уделяется получению однородной глиняной массы. Если в основную массу глины вводят добавки (песок, шамот, флюсы и др.),смешение массы до однородного состояния — особо важная операция.

Для перемешивания сухой массы служат мешалки, в боль­шинстве случаев представляю­щие собой металлический ящик, в котором вращается бесконечный винт. При враще­нии винта глина, постепенно пе­ремешиваясь, передвигается к выходному концу мешалки.

Для изготовления сырца по­лусухим прессованием необхо­димо, чтобы глина была равно­ мерно увлажнена до влажности несколько выше пленочной влагоемкости. Простейшим устрой­ством для этой цели служит шнековая мешалка, в которой глину в процессе перемешивания увлажняют водой с помощью специаль­ных распылителей или струей мокрого пара.

Формовка сырца. Подготовленная для прессования глина содер­жит 8—12% воды и представляет собой систему глина+ вода+ воз­дух. Для получения прочного сырца необходимо, чтобы в процессе формования частицы глины расположились возможно плотнее друг к другу, а промежутки между ними были заняты связующим кол-­ лоидным глинистым веществом.

Рисунок-2. Механический пресс

Для достижения этих условий не­обходимы прессы значительной мощности с давлением до 300— 400 кгс/см² (рис. 2) или, что более прогрессивно, вакуум-прессы. Способ полусухого прессования сырца имеет ряд существенных преимуществ перед пластичным способом: сырец, изготовляемый полусухим способом, почти не требует сушки, а это связано с умень­шением площадей и сокращением времени на подготовку сырца;

обработка сухой массы проще и дешевле, чем пластичной глины; в процессе сушки сырец получает незначительную усадку, почти без деформаций и трещин; этот способ позволяет механизировать производство, наконец, при полусухом способе можно получать больший съем клинкера высокого качества.

На механизированных заводах большой производительности, работающих круглый год, подготовку глины ведут при помощи различных машин, которыми ее измельчают, перемешивают и т. д.
Глина, подаваемая на завод из бунтов (специальных хранилищ) или непосредственно из карьера, попадает в питатель, который слу­жит для равномерной подачи, а также для предварительного раз­ рыхления и перемешивания ее.

Если глина из карьера поступает на завод в виде плотных ком­ков, она из питателя направляется для измельчения на вальцы.
Для отделения камневидных включений глину предварительно про­ пускают через камнеотделительные вальцы.

Рисунок-3. Двухвальная глиномялка:

1 —патрубок для переработанной глины; 2 — ведомый вал; 3 — лопасть; 4 — большая шестерня; 5 — рабочий шкив; 6 — холостой шкив; 7 — приводной вал; 8 — малая ше­ стерня; 9 — зубчатая передача; 10— ведущий вал; 11 — корыто

Достаточно измельченная и подготовленная глина поступает в глиномялку, в которой ее перемешивают и увлажняют до потреб­ной консистенции. При механизированном способе производства обычно применяют горизонтальные глиномялки разных типов (рис. 3). Из глиномялки глина поступает в ленточные прессы, ко­торые используют при изготовлении клинкера пластичным спосо­бом.

Рисунок-4. Ленточный вакуумный пресс:

1-станина;2-приводной вал;3-привод;4-вал глиномялки;5-редуктор;6-шнековый вал;7-глиномешалка;8-вакуумная камера;9-питательный валок;10-цилиндр с головкой;11-рычаг фрикциона;

При изготовлении кирпича-сырца обычно применяют винтовые или шнековые ленточные вакуумные прессы (рис. 4), которые со­стоят из горизонтального металлического барабана с вращающим­ся внутри шнеком (вал с винтообразно насаженной лопастью).

При помощи шнека глиняная масса разрезается, перемешивается и про­талкивается в мундштук, из которого она выходит в виде сплош-­ ной ленты. Мундштук выходного отверстия имеет размеры, несколь­ ко большие, чем размеры изготовляемого сырца (учитывая воздуш­ ную и огневую усадку). Чтобы уменьшить трение выходящей из мундштука глины, стенки выходного отверстия слегка увлажняют с помощью специального приспособления.

Рисунок-5. Автоматический резательный станок:

1 — первый стол и механизм для подачи рамок; 2 — второй стол и механизм резательного аппарата; 3 — третий стол и механизм ступенчатого автомата; 4 — ступенчатый транспортер; S — подъемник; 6 — отрезанный кирпич-сырец; 7 — резательный полуавтомат; 8 — брус гли­ няной массы

Спрессованная лента глины поступает на автоматический реза­ тельный станок (рис. 5), на котором при помощи стальных про­ волок, натянутых на раму, брус глины разрезается на отдельные кирпичи.

Сушка глины-сырца.

Свежесформованный пластичным способом сы­рец содержит до 24% воды; влажность же сырца, который поступа­ет в печь для обжига, должна быть не больше 10%. Скорость суш­ки зависит от свойств глины, формы и размеров изделия, темпера­ туры и влажности окружающего воздуха.

Пластичные глины требуют медленной сушки вначале влажным воздухом. На заводах с небольшой производитель­ностью применяют естествен­ную сушку сырца в сушильных сараях.
На керамических заводах сушильные сараи устраивают обычно стеллажного типа.

Между стеллажами оставляют проходы для транспортирова­ния сырца. Естественная суш­ ка сырца зависит от погоды, и поэтому не может обеспечить бесперебойную работу завода. Поэтому на заводах с большой производительностью применяют искусственную сушку. В качестве источника тепла используют отходящие газы обжигательных печей или горячий воздух, полученный в специальных топках.

Рисунок-6. Схема сушки сырца над печью

Иногда су­шилки устраивают по типу стеллажных и располагают над печами в один или несколько этажей (рис. 6). Сушилки для искусственной сушки бывают двух видов: перио­дического и непрерывного действия. Из сушильных устройств пе­риодического действия наибольшим распространением пользуются камерные сушилки (рис. 7), которые представляют собой отдель­ные камеры длиной от 8 до 15 м.

Рисунок-7. Камерная сушилка