Приготовление порошкообразной массы в производстве фарфоровых и фаянсовых изделий

Приготовление порошкообразной массы в производстве фарфоровых и фаянсовых изделий

Порошкообразные керамические массы представляют собой высококонцентрированные дисперсные системы, состоящие из твердой, жидкой и газообразной фаз. Характерные особенности таких масс — незначительное содержание жидкой фазы, влажность всего 6—12%, малая связность и высокая сыпучесть. Используют порошкообразные массы для изготовления изделий способом полусухого и гидростатического прессования или приготовления пластичной массы при централизованном приготовлении массы.

Пресс-порошки должны удовлетворять требованиям, определяемым особенностями полусухого способа изготовления изделий.

Зерна порошков представляют собой агрегаты из частиц глинистых минералов или компонентов массы. От их формы, размера и соотношения зерен различных фракций зависит плотность упаковки при прессовании, определяющая важнейшие свойства готовых изделий — пористость, прочность, морозостойкость.

Правильный подбор зернового состава обеспечивает минимальное содержание воздуха в порошке — обычно до 30%, наименьшую среднюю плотность изделий при наивысшей их прочности и достаточной морозостойкости.

Сыпучесть (подвижность) порошков определяет способность их быстро заполнять формы различной конфигурации. Она зависит от зернового состава, формы зерна, средней плотности, наличия в порошке пластифицирующих добавок, влажности, содержания пыли, шероховатости поверхности зерен и сил сцепления. При повышенном содержании крупных зерен, наличии зерен шамота или песка порошок становится более сыпучим, из него легче удаляется воздух при прессовании, порошок уплотняется более равномерно, но при этом требуется повышенное давление. Тонкие фракции увеличивают вязкость и уменьшают подвижность порошков, затрудняют прессование ввиду медленного удаления воздуха, увеличивают неравномерность уплотнения и среднюю плотность, а также возможность расслоения изделий — появление трещин. Окатанные зерна подвижнее острогранных. С повышением плотности зерен подвижность порошка увеличивается. Угол естественного откоса для керамических порошков 25—45°, но он достигает чаще 30—40°.

Влага снижает подвижность порошка. Влажность порошка обычно варьируется от 6 до 12%. Создавая водные пленки на поверхности зерен, влага в наибольшей мере проявляет роль связки при условии равномерного распределения ее в массе порошка. Влага

уменьшает силы внутреннего трения при прессований, способствует большему сцеплению частиц и уплотнению порошка, снижает прессовое давление, повышает каче-ство прессовок и готовых изделий.

При прессовании изделий из неравномерно увлажненного порошка создается рыхлая, неоднородная структура и на поверхности изделий возникают мелкие трещины. Объясняется это прежде всего тем, что процессы набухания различных по величине зерен не совпадают во времени. В крупных зернах эти процессы, как правило, заканчиваются с опозданием в отпрессованных изделиях, что приводит к возникновению внутренних напряжений, образованию трещин и рыхлой структуры. Завершению процессов набухания способствует прогрев пресс-порошка паром до 70—90° С. Считается, что нагрев массы при прессовании на каждые 10° С равноценен повышению её влажности на 1%. Каждому значению оптимальной влажности пресс-порошка должна соответствовать определенная величина прессового давления.

При шликерной подготовке массы пресс-порошок получают путем обезвоживания суспензии в распылительной сушилке (рис. 28).

В зависимости от конструкции распыляющих устройств распылительные сушилки разделяются на три типа: с центробежной форсункой (диском), струйнораспылительные (с соплами) и фонтанные. По направлению движения теплоносителя и высушиваемого материала сушилки бывают прямоточные, противоточные и комбинированные.

В сушилках первого типа суспензия распыляется бы-стровращающимся распылительным диском. Теплоноситель— горячий воздух подается в башню сверху или снизу, или и сверху и снизу. Порошок скапливается в нижней конусной части башни. В сушилках второго типа суспензия распыляется в верхней части башни гидравлической форсункой, работающей под давлением. Теплоноситель проходит через сушилку сверху вниз в одном направлении с высушенным материалом. В сушилках третьего типа суспензия распыляется гидравлической форсункой в нижней части башни, образуя «фонтан». Теплоноситель подается сверху.

В противоточных сушилках получают более крупнозернистые порошки, чем в прямоточных, и с меньшим

содержанием пыли. Наиболее крупнозернистый порошок получают в фонтанных сушилках.

На Заводах строительной керамики используют распылительные сушилки с нижней подачей шликера конструкции Минского комбината строительных материалов (рис. (29), ПКБ НИИСтройкерамики и Гипроетрой-материалов. Высота и диаметр башни распылительной сушилки Минского стройкомбината составляют 16 и
8 ш, сушилки ПКБ НИИСтройкерамики 8 и 4,5 м. В сушилке Минского етройкомбината суспензия распыляется при помощи одной механической форсунки диаметром 7,5 мм, в сушилке ПКБ НИИСтройкерамики — 6—
9 форсунок диаметром 2—3 мм, расположенных в перекрытии башни.

Влажность суспензии, подаваемой на сушку, обычно 43—48%. Давление распыления в сушилке Минского

комбината достигает 2,8 МПа, в сушилке ПКБ НИИ-Стройкерамики 1—1,5 МПа, в сушилке Гипростройма-териалов 1,2—1,4 МПа.

Удельная затрата электроэнергии при пневматическом способе распыления суспензии в 2,5—3 раза больше, чем при распылении диском, однако он обеспечивает более узкий регулируемый факел распыления по сравнению с распылением диском, что является его несомненным достоинством. При распылении суспензии в рабочей камере сушилки осаждается 98—99,5% высушенного порошка и лишь 2—0,5% частиц размером менее 60 мкм уносится и улавливается в пылеуловителях. Температура теплоносителя, подаваемого в камеру, 400—800° С, продолжительность сушки до 30 с. Производительность распылительных сушилок колеблется от

1,5 до 12 т/ч порошка. Температура порошка на выходе из сушилки равна 50—60° С, влажность 6—8,5%.

Экономичность работы распылительных сушилок зависит главным образом-от содержания сухого вещества в водной суспензии. Зависимость количества испаренной воды от содержания сухого вещества в суспензии показана на рис. 30.

Расход воздуха на сушку зависит от его температуры и относительной влажности на выходе из сушилки. Зависимость удельного расхода воздуха (кг) на 1 кг испаренной воды от температуры воздуха, подаваемого в сушилку, и удельный расход теплоты показаны на рис. 31. Расход условного топлива равен 3—3,3 кг/кг испаренной влаги, электроэнергии 10—20 кВт-ч на 1 кг порошка при конечной влажности порошка 6%.

Успешное использование распылительных сушилок в производстве строительной керамики создало условия для организации централизованного приготовления фарфоровых масс в производстве изделий бытового назначения.

Рис. 28. Получение пресс-порошка при шликерной подготовке массы

Рис. 29. Схема башенной распылительной сушилки
1 — корпус; 2—форсунка подачи шликера; 3— взрывной клапан; 4— топка; 5 — батарейный циклон; 6 — вентилятор; 7 — конвейер

содержание .. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ..