Современное состояние и перспективы керамических технологий и производств

 

Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины

Донецкий национальный технический университет

 

 

                                                            Кафедра: «Прикладная экология  и

охрана окружающей среды»

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

На тему: « Современное состояние и перспективы керамических технологий и производств »

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

 

 

Проверил:                                                                                 

 

 

 

 

 

 

 

Донецк 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………………...3

1 Исторические сведения о возникновении керамических материалов……….4

2 Современное состояние технологии керамических материалов…………….5

3 Новые виды облицовочных и фасадных материалов………………………...6

   3.1 Технология производства керамического гранита……………………….7

   3.2 Современные методы производства керамического кирпича…………...10

   3.3 Черепица……………………………………………………………………..11

Выводы……………………………………………………………………………...15

Список литературы……………………………………………………………….17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью изучения строительных материалов является: получение необходимых  знаний о классификации, физической сущности свойств, основах производства, номенклатуре и характеристиках  строительных материалов.

Строительные материалы  выполняют комплекс функций, связанных  с технологией производства строительных работ, эксплуатацией, композиционным построением здания, сооружения, его  стоимостью, включающей цену, затраты  на применение и эксплуатацию. Работа с материалом предполагает учет действующих  архитектурно-строительных норм и правил, природных (география, климат) и социальных (культурологические, национально-психологические) факторов. Не менее значимы эстетические аспекты применения материалов, определенные поверхности которых, называемые лицевыми, воспринимаются визуально в процессе эксплуатации.

Виды строительных материалов и технология их изготовления изменялись вместе с развитием производственных сил и сменой производственных отношений  в человеческом обществе. Простейшие материалы и примитивные технологии заменялись более совершенными, на смену ручному изготовлению пришло машинное.

Проходили столетия, расширялся и видоизменялся ассортимент  строительных материалов. Так, вместо традиционных мелкоштучных тяжелых  материалов было организованно массовое производство относительно легких крупноразмерных  строительных деталей и конструкций  из сборного железобетона, гипса, бетонов  с легкими заполнителями, ячеистых бетонов, бесцементных силикатных автоклавных бетонов. Быстрыми темпами развивалось производство и применение в строительстве полимерных материалов различного назначения.

Крупномасштабное строительство, разнообразие конструктивных типов  зданий и сооружений требует, чтобы  сырье для производства строительных материалов было массовым, дешевым  и пригодным для изготовления широкого диапазона изделий.

1 ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ  О ВОЗНИКНОВЕНИИ КЕРАМИЧЕСКИХ  МАТЕРИАЛОВ

 

Слово «керамика» произошло  от греческого «Keramos», что означает «глина». «Керамика» обозначает изделия из смесей глин, песка и других природных материалов. После приготовления смеси придается нужная форма, после чего заготовки обжигаются при высокой температуре. Керамика - это и один из самых современных и передовых материалов, специальные керамические материалы получают все более широкое распространение в строительстве, электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике. Керамика также один из самых древних отделочных материалов.

В каждой стране, в каждой культуре существовали свои особые гончарные  массы, техники глазурования и росписи. Производство керамических изделий  из обожженной цветной глины с  крупнопористым черепком, покрытых глазурью, существовало уже несколько тысячелетий  назад в Египте, Вавилоне и других странах Древнего Востока. В средневековье  данная техника проникла из стран  Средней, Центральной и Передней Азии в Европу.

Египтяне раньше других народов  средиземного бассейна развили свою керамику. Одним из древнейших производств  в Египте было гончарное: глиняные горшки из грубой, плохо перемешенной глины.

Древнейшие египетские кирпичи, желтого цвета, найдены в пирамидах  Мемфиса; они высушены на солнце, но все-таки хорошо сохранились. Кроме  них, были черные кирпичи из смеси  глины с рубленой соломой. Обожженные кирпичи появились около 2800 лет  до нашей эры. Позднее на кирпичах для пирамид выдавливалось рельефом имя фараона посредством деревянного  штампа. Цвет керамики зависел от сорта  глины, облицовки (ангоба) и обжига. Для ее изготовления употребляли  глину в основном двух сортов: коричнево-серого цвета с довольно большим количеством  примесей (органических, железистых и  песка), которая при обжиге приобретала коричнево-красный цвет, и серую известковую почти без органических примесей, приобретающую после обжига разные оттенки серого цвета, бурую и желтоватую окраску. Первый сорт глины встречается повсюду в долине и Дельте Нила, второй - лишь в немногих местах, прежде всего в современных центрах гончарного производства - в Кенне и Белласе.

 

2 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ  ТЕХНОЛОГИИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

 

Керамические изделия  находят большое применение в  строительстве. Неограниченные запасы широко распространенного сырья (глин), простота технологии и многовековый опыт производства, а также высокая  долговечность их способствовали многообразному применению.

Некоторые виды керамических материалов до сего времени являются незаменимыми и наиболее распространенными в строительстве. Так, несмотря на гигантское развитие в последний период стеновых материалов, особенно железобетонных, выпуск глиняного кирпича составляет очень большую долю в производстве всех стеновых материалов. Керамические облицовочные плитки, несмотря на развитие производства облицовочных плиток на основе полимеров, все еще остаются основным материалом для отделки санитарных узлов и других помещений с режимом повышенной влажности, химической агрессивности и высоких гигиенических требований. Для облицовки зданий керамические материалы также не потеряли своего значения, хотя появилось много новых видов облицовочных материалов. Особенно велик рост выпуска таких керамических материалов, как керамзит. Штучный не индустриальный кирпич пока остается основным стеновым материалом, составляя половину всех стеновых материалов, применяемых в настоящее время.

Представляется целесообразным резко увеличивать производство пустотелой стеновой керамики (пустотелый кирпич, камни и блоки из них). Производство этих материалов можно  легко организовать на действующих  кирпичных заводах при небольших  капитальных затратах в основном на перестройку и переоборудование массозаготовительных и формовочных участков производства. Уже за последние годы производство пустотелой керамики составило около 4% общего объема выпуска кирпича и достигло  
1 млрд. шт. условного кирпича. В зарубежных странах пустотелая керамика по сравнению с обыкновенным кирпичом заняла ведущее положение.

В настоящее время развитие нашей машиностроительной промышленности дает возможность непрерывно совершенствовать механическое оборудование заводов  строительной керамики. Широко применяются  новые виды дробильно-помольных, смесительных и формовочных машин. Предприятия  оснащаются новейшим подъемно-транспортным оборудованием, особенно важным для  керамического производства, нуждающегося в заготовке и перемещении  больших масс сырья и тяжеловесной продукции. Перевод керамических предприятий  на природный газ в качестве топлива  не только повышает производительность труда и снижает себестоимость  изделий, но и повышает качество вырабатываемой продукции. В ближайшее время  помимо мероприятий общего технического прогресса — механизации и  автоматизации, совершенствования  технологии и улучшения организации  труда — необходимо добиваться снижения себестоимости изделий и обратить особое внимание на организацию выпуска  новых, высокоэффективных керамических строительных материалов и изделий.

 

3 НОВЫЕ ВИДЫ ОБЛИЦОВОЧНЫХ  И ФАСАДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

В настоящее время на рынке  строительных материалов все чаще применяются  передовые технологии и современные  виды облицовочных и фасадных материалов. Разумеется, современные здания должны быть долговечными и красивыми, уютными  и теплыми, пожаробезопасными и экологичными, прочными и оригинальными.

Этим условиям отвечает большое  количество современных облицовочных и фасадных материалов. Некоторые из них представлены ниже.

 

 

3.1 Технология производства керамического гранита

Керамический гранит (GRES porcellanato (ит.)) — одна из современных технологий в керамическом производстве. Керамический гранит относится к области высоких технологий и представляет собой новое поколение керамики, имитирующей природный камень. При этом керамический гранит устойчив к воздействию слабоагрессивных сред и по некоторым эксплуатационным и потребительским характеристикам превосходит натуральный камень.

Разработку технологии производства керамического гранита можно  назвать крупнейшим достижением  керамической отрасли. Создан материал, который по своим техническим  и эстетическим характеристикам  не только не уступает, но и превосходит  натуральный камень. Процессы, протекающие  в природе в течение миллионов  лет, в промышленных условиях занимают несколько часов.

Целью разработки технологии производства керамогранита было создание материала, пригодного для облицовки полов в помещениях промышленных предприятий. Материал должен был быть способным выдерживать высокое давление, быть устойчивым к абразивным повреждениям, термическому воздействию и едким химическим средам. Эксплуатационные характеристики материала, изготовленного по изобретенной итальянскими инженерами технологии, оказались столь впечатляющими, что керамогранит получил в настоящее время широчайшее распространение для облицовки самых разных поверхностей в жилых и нежилых помещениях.

Керамический гранит производится на основе высококачественных огнеупорных  глин с добавлением кварцевого песка, полевого шпата, каолина, красящих пигментов  и др. Смесь прессуют под более  высоким давлением (400–500 кг/см²), чем облицовочную плитку, и обжигают при температуре 1200 °C. В результате получается чрезвычайно прочный материал с развитой кристаллической структурой и насыщенной стекловидной фазой, с практически нулевым водопоглощением.

Керамогранит — морозостойкий материал. Для того, чтобы плитка считалась морозостойкой, она должна быть внутри абсолютно плотной и не содержать никаких трещин и пор. В поры обычной плитки очень легко набирается влага, которая при минусовой температуре замерзает и, по законам физики, рвет плитку изнутри. Следовательно, чем ниже водопоглощение плитки, тем выше её морозостойкость. Так вот, водопоглощение керамического гранита меньше одного процента (чаще всего десятая или сотая процента.) Именно поэтому он чрезвычайно устойчив к низким температурам. То есть мороз до — 50 °С он выдержит стойко и мужественно, без ущерба для своего внешнего вида, (впрочем, так же, как и жару до + 50 °С), что и позволяет использовать его для наружной отделки даже на Севере!

Данный продукт обладает высокими физическими свойствами, устойчив к истиранию, морозоустойчив. Поэтому  керамический гранит идеально подходит для использования в местах с  интенсивной пешеходной нагрузкой, для отделки жилых помещений, для внешней облицовки зданий (для навесных вентилируемых фасадов).

Керамический гранит производится по технологии однократного обжига из высококачественных природных сырьевых материалов огнеупорных украинских глин, каолина, полевого шпата, кварцевого песка и испанских объемных красителей. Основное требование, предъявляемое  к сырью — минимальное содержание красящих оксидов, оксидов железа и  титана. Все сырьевые материалы подвергаются входному контролю.

Лаборатории оснащены современным  компьютеризированным оборудованием, позволяющим оперативно производить  сложные анализы с высокой  точностью, только после заключительного  положения отдела технического контроля о качестве сырья, оно поступает  в производство. Весь процесс производства керамогранита от дозировки сырьевых материалов до упаковки готовой продукции, осуществляется на высокопроизводительном итальянском оборудовании SACMI, управляемым и контролируемым компьютерными системами.

Дозированные, согласно рецепту, сырьевые материалы подвергаются мокрому  помолу, который осуществляется в  шаровых мельницах непрерывного, либо периодического действия, цель данного  процесса повышение реакционной способности массы при обжиге и качественное перемешивание сырьевых материалов. Базовый шликер перекачивают в емкости запаса. Превращение шликера в пресс-порошок осуществляется в башенной распылительной сушилке «атомизаторе». Шликер, распыленный под высоким давлением в башне атомизатора до капельного состояния, при контакте с теплоносителем отдает влагу, и превращается в сыпучий порошок заданного гранулометрического состояния.

Для производства керамического  гранита СОЛЬ и ПЕРЕЦ, кроме базового неокрашенного шликера, готовятся и цветные. Процесс дозировки контролируется компьютерной системой. Высушенные базовые и цветные порошки проходят лабораторный контроль и поступают в емкости запаса. Получение заданного базового и цветных пресс-порошков, осуществляется непосредственно перед их подачей в бункер пресса. Прессование плитки осуществляется в гидравлических прессах. Механическую прочность достаточную для транспортировки, плитка приобретает, благодаря высокому удельному прессованию, порядка 400 кг/см². Роль связки выполняет влага, содержащая в исходном пресс порошке. Отпрессованная плитка направляется в вертикальную сушилку, в процессе интенсивной сушки, влажность плитки снижается с 5,5 % до 0,5 %.