Химическая технология производства керамики и огнеупоров

17.12.2019


Изготовление керамики считается одной из наиболее древних отраслей производства. Но если в других направлениях, таких как металлургия, все базируется на устоявшихся четких физических и химических законах, то о получении технической керамики и огнеупоров этого в полной мере сказать нельзя. До сих пор продолжаются экспериментальные исследования, где на основе перманентного опыта и полученных на его основании результатов приобретают рецептурные знания. Завод огнеупоров АО «Поликор» с 2007 года через отдел новых разработок активно реализует новые производственные проекты по получению и применению техкерамики и огнеупоров практически во всех промышленных отраслях.

Основные этапы

Для технологии силикатных материалов свойственны общие черты, независимо от того идет ли речь о керамоизделиях, вяжущих веществах или огнеупорах. Это объясняется сходством их физико-химической основы.

Технологические схемы таких производств состоят из однотипных процессов:

  • дробление;
  • размол;
  • формирование;
  • сушка;
  • обжиг.

Первые три позиции относят к механическим операциям по подготовке сырьевой смеси. А далее наступает очередь химических и физических процессов при высоких температурах.

Приготовление сырья

Сырьевая смесь готовится таким образом, чтобы обеспечить в результате высокотемпературного обжига получение изделий и материалов с заданным составом и свойствами. Поэтому исходные твердые частицы подвергаются особо тонкому измельчению и помолу. Выполняется точный расчет и дозировка компонентов.

И если для силикатной керамики основой являются глинистые материалы – каолины и глины, то в технической, их присутствие минимальное. А для огнеупорной продукции, от которой требуются высокие эксплуатационные характеристики, на заводе «Поликор» используют такие компоненты как высокоглиноземистый корунд, цирконий и его диоксид. После тщательного перемешивания и увлажнения смеси ее брикетируют или формируют в изделия для последующей сушки.

Сушка

Этот процесс для сформованных изделий способствует сохранению однородности шихты. Он необходим, для того чтобы убрать физически связанную и свободную воду. Как следствие полуфабрикат становится более прочным. Оптимальный режим выбирают таким, чтобы не превышать безопасную скорость сушки, и одновременно достичь минимальной продолжительности процесса.

Выполняют ее в естественных условиях или проводят в камерных и туннельных печах. Для соблюдения правильности протекания физических и химических изменений температура обычно при этом не превышает 80 градусов.

Обжиг

Это завершающая стадия получения керамоизделий и огнеупоров. За счет спекания и уплотнения, которое происходит под действием высоких температур, обеспечивается постоянный объем изделия для дальнейшей эксплуатации. Попутно материал приобретает устойчивость к действию агрессивных сред и термостойкость. Как правило, обжигают керамическую продукцию в печах с нижней тягой, или в туннельных печах нагревая ее от 1300 до 1900 °С.

Температурный порог от 1800 до 2000 градусов используют для огнеупоров, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. Длительность обжига зависит от химсостава сырья, температурного режима и размеров продукции, но обычно не превышает сорока часов.

После охлаждения продукция имеет такие отличительные свойства как износоустойчивость, жаростойкость, стойкость к коррозии, а также биосовместимость. Это позволяет успешно применять ее в фасонных огнеупорах, изоляционной и конструкционной керамике, различные виды огнеупорной оснастки и прочих керамоизделиях.