Производство керамической плитки - особенности выбора сырья и необходимого оборудования

Издревле люди стремились украсить свои жилища и сделать их удобными для проживания и обслуживания. Мозаику, один из видов керамической плитки, археологи обнаружили при раскопках в Междуречье. Этими плитками в древности отделывали храмы и дома знатных горожан. Примечательно, что каждая плитка была украшена с обратной стороны особым узором, символизирующим гармонию существования человека и природы.

Со временем керамика не потеряла своей популярности, ее изготавливали по новым, более сложным технологиям. В разных странах возникали свои, очень своеобразные методы покрытия плитки глазурью, производились интересные краски для росписи, и названия она имела в каждой стране свое. В современном производстве керамической плитки, отвечающем требованиям потребителей, применяются технологии, позволяющие выпускать ее в большом объеме и ассортименте для удовлетворения спроса покупателей.

Выбор материалов для отделки помещений всегда основывался на простом принципе доступности. Глина служит основой для производства плитки изначально, поскольку человек обнаружил, что после термической обработки она приобретает новые свойства: сохраняет заданную форму и твердеет.

Качественное сырье имеет особое значение

Сырье для производства керамической плитки разделяют на виды по свойствам, которые оно приобретает в процессе обработки. Легкоплавкая глина используется для производства кирпича, черепицы. Огнеупорная глина нужна для изготовления керамических вставок в печи обжига и кирпича, выдерживающего высокие температуры. Тугоплавкая глина нашла применение в производстве материалов, устойчивых к химическому воздействию – керамическая плитка входит в этот обширный список.

Карьерная добыча глины и завод по производству керамической плитки, как правило, связанны между собой в одно производство. Сырье по химическому составу проходит сортировку. Выпуск отдельного вида плитки возможен из глины с добавлением определенного количества минеральных веществ. Они применяются для получения изделий с разными качественными характеристиками. Например, наличие в глине повышенного содержания силикатов (SiO2), не связанного с оксидами алюминия, снижает прочность готовых изделий, поскольку они получаются пористыми и ломкими.

Каолины - чистые глины, требуют добавления в свой состав плавней – силикатов и соединений железа, но переизбыток оксидов железа в первоначальном сырье снизит огнеупорность изделия.

Избыточное содержание углекислых солей кальция уменьшит время спекания сформированной глинистой массы, но при этом керамика получится пористой, хрупкой, не устойчивой к отрицательным температурам, изделия при обжиге дадут существенную усадку.

Технология производства плитки и необходимое оборудование

На первоначальном этапе технология производства керамической плитки предусматривает процесс очистки тугоплавкой глины от примесей из растительных остатков, мелких камней и других чужеродных фракций. В данном случае все зависит от технических особенностей линии по производству керамической плитки и способа подготовки смеси для формирования и обжига.

При использовании пластичных чистых глин к ним добавляют необходимое количество минеральных веществ для улучшения структуры готового изделия и снижения температуры плавкости. Делается это на производственной линии путем смешения высушенных масс, прошедших предварительное измельчение и просеивание с добавлением воды. Готовое глиняное тесто имеет 25% влажность.

Затем пластический способ подготовки смеси предполагает формирование глиняного бруса в формующем прессе. Он может быть ленточным или с вакуумной камерой. На этапе прессования важным является удаление воздуха их теста, это способствует формированию плотного однородного «бисквита» или сырца. В дальнейшем глиняный брус при выходе из-под пресса разрезается на заготовки – сырцовые изделия, и отправляется в печи для обжига.

Подготовка керамической массы полусухим способом используется при обработке засоренного сырья (камни, большие растительные включения, избыток крупных минеральных агрегатов (скоплений). В начале предполагается удаление каменистых включений на камневыделительных вальцах, подсушивание сырья в сушильном барабане, его дробление, смачивание до 8% влажности и вылеживание массы. Сухой способ подготовки смеси с влажностью массы 4-6% предполагает меньшее увлажнение.

Недостатком этих способов является быстрый износ оборудования для производства керамической плитки, особенно помольного оборудования, а также обязательное применение аппаратов высокого давления, специальных автоматических прессов (15 – 40 МПа) при формировании сырцовых изделий. При этом качество готовой продукции не всегда отвечает требованиям ГОСТ по ударопрочности и прочности на изгиб. Полусухим способом, как правило, изготавливают керамическую облицовочную плитку, сухим – плотные керамические плитки для полов и тротуарную.

У этого способа есть и преимущества перед другими: можно использовать малопластичное глиняное сырье, что существенно расширяет сырьевые возможности для производства керамической плитки. Сырцовые изделия сразу же могут отправляться в печи для обжига – это дополнительная экономия времени, и дают малую усадку.

При производстве облицовочной плитки высокого качества на предприятиях по производству керамической плитки используют шликерный способ подготовки глиняной смеси. Для этого глину перемалывают до определенного размера и просеивают. При этом отделяются крупные вкрапления кварцевого песка, камни, полевой шпат, другие составляющие природной смеси.

Для отделения соединений железа сухая, грубо размолотая смесь проходит этап электромагнитной очистки на конвейерной линии (над ней монтируются электромагниты). После удаления ненужных субстанций, глина проходит тонкий роспуск в специальных мельницах, оснащенных шарообразными жерновами из прочных пород камня. При измельчении в барабаны мельницы подается вода, смесь увлажняется до 60-70%, более тяжелые взвеси отделяются от тех, которые содержат большей частью только воду.

Очищенная от посторонних примесей глина поступает в полужидком однородном состоянии (шликере) в емкости, где к ней добавляются все нужные для конкретного вида плитки добавки замеса. Затем керамическая смесь проходит процеживание и обезвоживание, а также сушку в специальных барабанах и распылительных сушилках до необходимого уровня влажности. После этого готовая смесь подается для формовки сырцовых изделий на конвейер.

На некоторых производствах процесс электромагнитной очистки смеси от примесей железа, существенно повышающего плавкость глины, но снижающего прочность готового изделия, происходит с уже сформированной шликерной смесью, а не с сухой глиной. Для этого смесь перед подачей в сушильные барабаны подвергается процеживанию, а затем магнитной сепарации (очистке).

При открытии предприятия по производству керамической плитки в бизнес плане нужно учесть затраты на печи для обжига. После подготовки смеси и формовки сырцовых изделий, обжиг является следующим важным этапом в изготовлении плитки. Для разных изделий обжиг может проводиться в один или два этапа. Важным здесь является соблюдение температурного режима.

После сушки сформированные изделия поступают в печи, где температура должна достигать 900-1200 градусов в зависимости от выбранной формы способа подготовки керамической смеси. Нагреваясь, изделия твердеют и проходят дальше в камеры, где происходит остывание плитки. Если предприятие выпускает глазурованную плитку, то дальнейший этапом является нанесение глазури, специального состава из красящих пигментов и смеси минеральных веществ (часто силикатов).

Глазурь придает плитке цвет, рисунок становится ярким. При попадании в печь для обжига глазурь под воздействием высокой температуры плавится и растекается по плитке, а затем, остывая, создает дополнительное защитное покрытие для основы. При выпуске некоторых изделий глазурование происходит до первоначального обжига (например, при формировании сырцовых изделий сухим и полусухим способом). Поскольку изделия в процессе обжига дают усадку, то на окончательном этапе плитка проходит калибровку, и только потом отправляется в продажу.