Разработка технологии производства керамической черепицы на основе сырья Уральского региона
|
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 9
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 10
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 11
ВВЕДЕНИЕ 12
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 15
1.1. Свойства керамической черепицы в соответствии с ГОСТ 56688-2015 15
1.2. Сырьевые материалы 17
1.3. Технология производства керамической черепицы 21
1.3.1. Технологическая схема пластического формования 22
1.3.2. Технологическая схема полусухого формования 25
1.3.3 Обжиг изделий 30
1.4. Виды брака керамической черепицы 31
1.5. Производство керамической черепицы в мире 32
1.6. Заключение 35
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
2.1 Определения линейной воздушной и огневой усадки ГОСТ 21216-2014 36
2.2 Определения водопоглощения, открытой и общей пористости и кажущейся плотности ГОСТ-2211-65 37
2.3 Определения предела прочности при сжатии по ГОСТ 8462-85 38
2.4 Определения пластичности глин по методу Пфефферкорна-Хаазе 38
2.5 Определения числа пластичности по ГОСТ 21216-2014 40
2.6 Определения коэффициента чувствительности глин к сушке 41
2.7 Определения тонкодисперсных фракций по ГОСТ 21216-2014 41
2.8 Определения крупнозернистых включений по ГОСТ 21216-2014 42
2.9 Определение минерального состава глины по ГОСТ 21216-2014 42
2.10 Химический анализ глины 43
2.11 Определение объёма образцов до и после обжига 44
2.11 Спекаемость глины по ГОСТ 21216-2014 44
2.12 Определение коэффициента морозостойкости методом кипячения 45
2.13 Определение истинной плотности и общей пористости 45
2.14 Исследования давления на уплотнение керамических материалов при полусухом прессовании 46
2.15 Исследование минерального состава глин по данным дифференциального термического и
химического анализа 46
3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 48
3.1. Исследование свойств глины 48
3.1.1. Химический состав глины 48
3.1.2. Гранулометрический состав глин 49
3.1.3. Минеральный состав глин 49
3.1.3. Определение пластичности 52
3.1.4. Отношение глины к сушке по методу З.А. Носовой 53
3.1.5. Определение истиной плотности глины Садового месторождения по ГОСТ 2211-65 53
3.2. Определение свойств керамической черепицы производства Roben 54
3.3. Получение керамической черепицы методом пластического формования 56
3.4. . Получение керамической черепицы методом полусухого формования 58
3.4.1. Определение давления прессования 58
3.4.2. Определение температуры обжига керамической черепицы 61
3.4.3. Определение пригодности скоростных режимов обжига для производства керамической
черепицы 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 10
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 11
ВВЕДЕНИЕ 12
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 15
1.1. Свойства керамической черепицы в соответствии с ГОСТ 56688-2015 15
1.2. Сырьевые материалы 17
1.3. Технология производства керамической черепицы 21
1.3.1. Технологическая схема пластического формования 22
1.3.2. Технологическая схема полусухого формования 25
1.3.3 Обжиг изделий 30
1.4. Виды брака керамической черепицы 31
1.5. Производство керамической черепицы в мире 32
1.6. Заключение 35
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
2.1 Определения линейной воздушной и огневой усадки ГОСТ 21216-2014 36
2.2 Определения водопоглощения, открытой и общей пористости и кажущейся плотности ГОСТ-2211-65 37
2.3 Определения предела прочности при сжатии по ГОСТ 8462-85 38
2.4 Определения пластичности глин по методу Пфефферкорна-Хаазе 38
2.5 Определения числа пластичности по ГОСТ 21216-2014 40
2.6 Определения коэффициента чувствительности глин к сушке 41
2.7 Определения тонкодисперсных фракций по ГОСТ 21216-2014 41
2.8 Определения крупнозернистых включений по ГОСТ 21216-2014 42
2.9 Определение минерального состава глины по ГОСТ 21216-2014 42
2.10 Химический анализ глины 43
2.11 Определение объёма образцов до и после обжига 44
2.11 Спекаемость глины по ГОСТ 21216-2014 44
2.12 Определение коэффициента морозостойкости методом кипячения 45
2.13 Определение истинной плотности и общей пористости 45
2.14 Исследования давления на уплотнение керамических материалов при полусухом прессовании 46
2.15 Исследование минерального состава глин по данным дифференциального термического и
химического анализа 46
3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 48
3.1. Исследование свойств глины 48
3.1.1. Химический состав глины 48
3.1.2. Гранулометрический состав глин 49
3.1.3. Минеральный состав глин 49
3.1.3. Определение пластичности 52
3.1.4. Отношение глины к сушке по методу З.А. Носовой 53
3.1.5. Определение истиной плотности глины Садового месторождения по ГОСТ 2211-65 53
3.2. Определение свойств керамической черепицы производства Roben 54
3.3. Получение керамической черепицы методом пластического формования 56
3.4. . Получение керамической черепицы методом полусухого формования 58
3.4.1. Определение давления прессования 58
3.4.2. Определение температуры обжига керамической черепицы 61
3.4.3. Определение пригодности скоростных режимов обжига для производства керамической
черепицы 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
Актуальность работы
Керамическая черепица обладает значительным преимуществам перед другими видами кровли не только с точки зрения архитектурной выразительности, долговечности, но и по другим физико-механическим характеристикам. Керамическая черепица производиться с использованием натуральных материалов, поэтому она считается экологически чистым кровельным материалом, способствующим созданию благоприятного микроклимата в доме. Исходным сырьем для производства керамической черепицы является 100 % натуральный материал - глина. Безопасная добыча сырья и использование природного газа для обжига делают экологичным не только продукцию, но и процесс производства. Черепица относится к классу негорючих материалов (НГ). Глину обжигают при очень высоких температурах (не менее 1080 °С) и она становится керамикой, поэтому гореть в ней просто нечему.
Производство черепицы в странах СНГ составляет около 15 млн штук в год. Потребность современного строительного комплекса Российской Федерации в керамической черепице в настоящее время не обеспечивается отечественными производителями. В связи с этим актуальной становится задача развития на основе местного регионального сырья производства черепицы, не уступающей по своим эксплуатационным качествам мировым аналогам.
Отдельными российскими предприятиями и фирмами в настоящее время уже подготовлены к внедрению и предлагаются к использованию оригинальные разработки в области производства керамической черепицы с учетом особенностей местного сырья и возможностей отечественной промышленности строительных машин.
Керамическая черепица Roben, является продуктом со средней ценовой политикой в мире, ее стоимость на рынке составляет 1200 рублей за кв.м.
Внедрение технологии производства керамической черепицы аналогична производству плитки керамогранит. Стоимость керамогранита произведенного на Урале колеблется в пределах 750-800 рублей за кв.м, себестоимость черепицы по нашей технологии будет ниже чем у керамогранита.
Глина Садового месторождения (г. Екатеринбург) использовалась в производстве кирпича на Шувакишском заводе. На сегодняшний день, завод остановил всё производство, так же была приостановлена разработка глин. По данным Российского Федерального Геологического Фонда был произведен техникоэкономический расчет, который доказал экономическую целесообразность отработки месторождения Садового что в Свердловской области.
Полное исследование свойств глины и разработка технологии их использования является актуальной задачей современных производств. Расширение сырьевой базы для получения строительных материалов является актуальной задачей современных производств.
Цель работы - разработка технологии производства керамической черепицы на основе глины Садового месторождения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Исследовать свойства глины Садового месторождения (пластичность, спекаемость, усадку)
• Определить оптимальные технологические параметры производства (давление прессования, влажность, состав, параметры обжига)
• Разработать технологическую схему производства керамической черепицы на основе глины Садового месторождения
• Получить образцы керамической черепицы и определить их физико-механические свойства.
Керамическая черепица обладает значительным преимуществам перед другими видами кровли не только с точки зрения архитектурной выразительности, долговечности, но и по другим физико-механическим характеристикам. Керамическая черепица производиться с использованием натуральных материалов, поэтому она считается экологически чистым кровельным материалом, способствующим созданию благоприятного микроклимата в доме. Исходным сырьем для производства керамической черепицы является 100 % натуральный материал - глина. Безопасная добыча сырья и использование природного газа для обжига делают экологичным не только продукцию, но и процесс производства. Черепица относится к классу негорючих материалов (НГ). Глину обжигают при очень высоких температурах (не менее 1080 °С) и она становится керамикой, поэтому гореть в ней просто нечему.
Производство черепицы в странах СНГ составляет около 15 млн штук в год. Потребность современного строительного комплекса Российской Федерации в керамической черепице в настоящее время не обеспечивается отечественными производителями. В связи с этим актуальной становится задача развития на основе местного регионального сырья производства черепицы, не уступающей по своим эксплуатационным качествам мировым аналогам.
Отдельными российскими предприятиями и фирмами в настоящее время уже подготовлены к внедрению и предлагаются к использованию оригинальные разработки в области производства керамической черепицы с учетом особенностей местного сырья и возможностей отечественной промышленности строительных машин.
Керамическая черепица Roben, является продуктом со средней ценовой политикой в мире, ее стоимость на рынке составляет 1200 рублей за кв.м.
Внедрение технологии производства керамической черепицы аналогична производству плитки керамогранит. Стоимость керамогранита произведенного на Урале колеблется в пределах 750-800 рублей за кв.м, себестоимость черепицы по нашей технологии будет ниже чем у керамогранита.
Глина Садового месторождения (г. Екатеринбург) использовалась в производстве кирпича на Шувакишском заводе. На сегодняшний день, завод остановил всё производство, так же была приостановлена разработка глин. По данным Российского Федерального Геологического Фонда был произведен техникоэкономический расчет, который доказал экономическую целесообразность отработки месторождения Садового что в Свердловской области.
Полное исследование свойств глины и разработка технологии их использования является актуальной задачей современных производств. Расширение сырьевой базы для получения строительных материалов является актуальной задачей современных производств.
Цель работы - разработка технологии производства керамической черепицы на основе глины Садового месторождения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Исследовать свойства глины Садового месторождения (пластичность, спекаемость, усадку)
• Определить оптимальные технологические параметры производства (давление прессования, влажность, состав, параметры обжига)
• Разработать технологическую схему производства керамической черепицы на основе глины Садового месторождения
• Получить образцы керамической черепицы и определить их физико-механические свойства.
При исследовании свойств глины Садового месторождения с целью применения ее в производстве керамической черепицы.
Глина Садового месторождения по содержанию Al2O3 (14,98 %) в
прокаленном состоянии относится к полукислому сырью. В зависимости от содержания красящих оксидов (7,68 %) в прокаленном состоянии глина является сырьем с высоким содержанием красящих оксидов. Потери при прокаливании составляют- 3,65 %. По данным дисперсного анализа глина Садового месторождения является грубодисперсной. Глинистое сырье Садового месторождения относится к группе сырья с высоким содержанием крупнозернистых включений (40,4 мас. %). Так же глина Садового месторождения является малопластичной, хорошосохнущей, малочувствительной к сушке, сильно запесоченной.
На основе глины Садового месторождения возможно получение керамической черепицы методом пластического формования. Температура обжига изделий при этом способе производства должна находиться в интервале 1150-1200 °С. Необходимо отметить, что образцы, изготовленные из глины Садового месторождения будут более плотные (2,22 г/см3) в сравнении с образцами черепицы фирмы ROBEN (менее 2,17 г/см3), что будет сказываться на конечной конструкционной нагрузки строительного сооружения, водопоглощение таких образцов черепицы составило в интервале 17,9-6,9 %
Производство керамической черепицы на оенове глины Садового месторождения методом полусухого прессования . Влажность при полусухом формовании должны быть 6-10 %. Для последующих испытаний образцы формовали при относительной влажности 10 %. Таким образом, рекомендуемое давление для формования образцов составляет от 175 кг/см2. Таким образом, предварительные испытания показали, что на основе глины Садового месторождения получение образцов керамической черепицы со свойствами подобными производству «Roben» возможно при температуре обжига
1200 °С. Такие образцы обладают следующими свойствами: водопоглощение составило 3,3 % , пористость 13,1% ,кажущая плотность 2,31 г/см3.
Применения скоростных режимов обжига при производстве черепицы является актуальной задачей в связи с возможным увеличением производительности за счет сокращения времени обжига изделий от 36 ч до нескольких часов или даже минут.
Введение Бускульской светложгущейся глины в состав масс керамической черепицы позволяет получить образцы светлых тонов. Однако, оценка морозостойкости черепицы косвенным методом показывает, что полученные изделий имеют высокий коэффициент, что говорит о низкой морозостойкости.
Глина Садового месторождения по содержанию Al2O3 (14,98 %) в
прокаленном состоянии относится к полукислому сырью. В зависимости от содержания красящих оксидов (7,68 %) в прокаленном состоянии глина является сырьем с высоким содержанием красящих оксидов. Потери при прокаливании составляют- 3,65 %. По данным дисперсного анализа глина Садового месторождения является грубодисперсной. Глинистое сырье Садового месторождения относится к группе сырья с высоким содержанием крупнозернистых включений (40,4 мас. %). Так же глина Садового месторождения является малопластичной, хорошосохнущей, малочувствительной к сушке, сильно запесоченной.
На основе глины Садового месторождения возможно получение керамической черепицы методом пластического формования. Температура обжига изделий при этом способе производства должна находиться в интервале 1150-1200 °С. Необходимо отметить, что образцы, изготовленные из глины Садового месторождения будут более плотные (2,22 г/см3) в сравнении с образцами черепицы фирмы ROBEN (менее 2,17 г/см3), что будет сказываться на конечной конструкционной нагрузки строительного сооружения, водопоглощение таких образцов черепицы составило в интервале 17,9-6,9 %
Производство керамической черепицы на оенове глины Садового месторождения методом полусухого прессования . Влажность при полусухом формовании должны быть 6-10 %. Для последующих испытаний образцы формовали при относительной влажности 10 %. Таким образом, рекомендуемое давление для формования образцов составляет от 175 кг/см2. Таким образом, предварительные испытания показали, что на основе глины Садового месторождения получение образцов керамической черепицы со свойствами подобными производству «Roben» возможно при температуре обжига
1200 °С. Такие образцы обладают следующими свойствами: водопоглощение составило 3,3 % , пористость 13,1% ,кажущая плотность 2,31 г/см3.
Применения скоростных режимов обжига при производстве черепицы является актуальной задачей в связи с возможным увеличением производительности за счет сокращения времени обжига изделий от 36 ч до нескольких часов или даже минут.
Введение Бускульской светложгущейся глины в состав масс керамической черепицы позволяет получить образцы светлых тонов. Однако, оценка морозостойкости черепицы косвенным методом показывает, что полученные изделий имеют высокий коэффициент, что говорит о низкой морозостойкости.
Подобные работы
- МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ КОМПЛЕКС РТ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Дипломные работы, ВКР, география. Язык работы: Русский. Цена: 4375 р. Год сдачи: 2018