Введение
Современная промышленность – это не только использование новейших технологий, но и вредное производство, на котором используются агрессивные среды и материалы. От прямого контакта с ними страдают люди, поверхности стен и пола. Именно для их сохранности и увеличения срока службы используют клинкерную кислотоупорную керамику.
Кислотоупорная керамика является наиболее дешевым и устойчивым против коррозии материалом, поэтому в настоящее время из нее изготавливают самые различные детали аппаратов, предназначенных для химически активных веществ, таких, как хлор, соляная кислота, уксусная кислота и ряд других [9].
К кислотоупорным керамическим изделиям относят: кислотоупорный кирпич марок 150 – 250 кислотостойкостью не менее 92 – 96 %, водопоглощение не более 8 – 12 %, термостойкостью не менее двух теплосмен; плитки кислотоупорные и термокислотоупорные марки 300 кислотостойкостью 96 – 98 %, водопоглощением не более 6 – 9 %, теплостойкостью не менее двух – восьми теплосмен; трубы и фасонные части к ним марок 300 – 400 кослотостойкостью не ниже 97 – 98 %, водопоглощением не более 3 – 5 % [4].
Кислотоупорная плитка обладает уникальными качествами. Она способна выступать в роли надежной защиты поверхностей от их взаимодействия с химически активными агрессивными составами и дает стойкую защиту от повышенных температур. Такую плитку довольно часто используют при необходимости отделки конструкций, которые находятся в условиях постоянных температурных перепадов. Применять этот материал можно как в бытовых, так и производственных помещениях, где стены или пол могут контактировать с агрессивными средами [8].
Кислотоупорная плитка незаменима для использования в следующих областях:
- Промышленные помещения. К облицовке которых, предъявляются повышенные требования по химической стойкости, прочности, истираемости, воздействию высоких или низких температур и морозоустойчивости. Учитывая возможные механические нагрузки и большой вес установленного оборудования и механизмов, толщина применяемой плитки должна быть достаточной- на предприятиях пищевой, легкой промышленности;
- Химические лаборатории;
- Предприятия пищевой промышленности. Мясоперерабатывающие цеха, цеха по выпуску молочной продукции, кухни столовых и ресторанов эксплуатируются в довольно жёстких условиях. Агрессивная среда, большие механические нагрузки, повышенная влажность, действие высоких или низких температур, обуславливает использование при отделке помещений кислотоупорной керамики;
- Используется в помещениях электростанций (реакционные башки и абсорберы; туриллы для конденсации, абсорбции, вакуума, давления и других целей; нутчи, холодильники, сосуды, трубы кислотоупорные; змеевики, эксгаустеры, насосы, различная запорная арматура и др.), включая АЭС;
- Фармацевтическая промышленность;
- Текстильная промышленность;
- Бумажно-целлюлозная промышленность;
- В складских помещениях, на погрузо-разгрузочных площадках;
- На станциях техобслуживания, автомобильных заправках [1,5].
Помимо использования в промышленных помещениях на заводах, фабриках, незаменимой является кислотоупорная керамика при отделке жилья. Затраченные средства на облицовку помогут, сохранить отделку стен кухни, где традиционно повышенная влажность и перепад температур. Керамика, применяемая на промышленных предприятиях и производствах, отличается от плитки, используемой в быту.
Сырьевые материалы для производства кислотоупорной керамики.
В качестве исходного материала для изготовления кислотоупорных керамических изделий служат смеси неорганических веществ, состоящие из глины, шамота и флюсов. В отдельных случаях в состав исходной сырьевой смеси (шихты) дополнительно вводят некоторые оксиды, позволяющие повысить химическую и термическую стойкости, а также другие эксплуатационные свойства изделий [8].
Главной составной частью шихты является глина, представляющая собой смесь природных водных силикатов глинозема. Глина при замешивании с водой образует пластическое, поддающееся формовке тесто, которое при высыхании сохраняет приданную ему форму, а после обжига приобретает высокую прочность и твердость. Для кислотоупорной керамики применяют тугоплавкие и огнеупорные глины, имеющие большой интервал температур между спеканием и плавлением [2].
Для придания керамике плотности и механической прочности в состав сырья добавляют связующие вещества, в качестве которых применяют полевые шпаты, дунит, ортоклаз, альбит и др.
Понижение пластичности глиняной массы, а тем самым уменьшение усадки при обжиге, достигается путем введения в сырье шамота, представляющего собой глину, отожженную при высоких температурах (1250-1280° С) и затем измельченную до порошкообразного состояния [4].
При производстве кислотоупорных изделий должны быть исключены примеси карбонатов, серного колчедана и гипса, которые понижают химическую стойкость, а соответственно и кислотоупорность.
В тоже время, чтобы плитка лучше спекалась вводится специальная добавка-плавень [6, 10]. Такая добавка вызывает сложные процессы плавления от изменения концентрации вакансии в анионно-катионной подрешетке кристалла, до образования эвтектического расплава, что в свою очередь и вызывает быстрое спекание «пирога».
Изготавливается кислотоупорная керамика по ГОСТ 961-89, который предъявляет особые требования к кислотоупорным и термокислотоупорным материалам.
Технология производства кислотоупорных керамических изделий.
Процесс изготовления кислотоупорных керамических изделий в основном состоит из следующих операций:
- Добыча сырьевых материалов, изучение их состава и свойств, очистка от примесей и подготовка к производству. Подготовка к производству заключается в дроблении, помоле, просеивании, подсушке и т.д. в зависимости от принятой технологической схемы производства изделий;
- Составление керамических масс. Этому предшествует лабораторное опробирование сырьевых материалов, расчет или подбор состава масс и лабораторное испытание их для изготовления изделий. Составление производственных масс состоит из весовой дозировки сырьевых материалов, смешивания их, домола, увлажнения, тщательного перемешивания для придания массе полной однородности;
- Формование керамических изделий. Основными способами формования керамических изделий являются: метод пластического формования; литье, полусухое прессование.
При формовании изделий пластическим способом используют керамическую массу влажностью 22-24%, формирование производится на станках-автоматах или полуавтоматах. При этом способе керамическую массу помещают на дно формы и раскатывают шаблоном, в зазоре между формой и шаблоном образуется изделие.
Способ литья предполагает применение керамической массы (шликера) влажностью 32-36% (сметанообразная консистенция), которая заливается в пористые гипсовые или поливинилхлоридные формы [7].
Для плоских изделий несложной формы используют способ полусухого прессования. Керамическая масса при этом имеет остаточную влажность 2-3%, прессование проводят в металлических формах. Преимуществами данного способа являются увеличение скорости выработки и сокращение затрат энергоносителей (исключаются процессы сушки и правки), но используют его для ограниченного числа видов изделий: тарелки мелкие, блюдца и т. п.;
- Сушка полуфабриката и дополнительная отделка изделий в сухом состоянии;
- Окончательно керамика образуется в процессе обжига. Различают два вида обжига: утельный и политой. Утельный обжиг предшествует глазурованию, при этом формируется черепок, устойчивый к размоканию. Политой обжиг проводят после глазурования с целью формирование структуры глазури [3].
Заключение
Таким образом, кислотоупорная керамика отличается своими преимуществами и недостатками, которые определяют области ее применения.
К достоинствам кислотоупорной керамики относятся:
- высокие прочностные характеристики и долговечность даже под постоянным воздействием кислот и щелочей;
- высокий уровень влагостойкости, кислотоупорная керамика не боится воды любой температуры;
- экологичность, в состав материала не входят вредные добавки, поэтому не редко кислотоупорную плитку можно встретить в медицинских, учебных заведениях;
- матовое покрытие плитки увеличивает степень безопасности, это еще один повод использовать ее на промышленных предприятиях и в химических лабораториях;
- способность выдерживать большие весовые, механические нагрузки;
- морозостойкость;
- пожароустойчивость;
- простота обслуживания, плитка не требует особого ухода.
При всех положительных свойствах у кислотоупорной керамики есть такие недостатки как:
- высокая цена;
- следует также отметить ограниченный выбор дизайнерских решений и узкую цветовую гамму изделий, но для промышленных предприятий это не является решающим фактором [5].