> Техника, страница 80 > Силикатная промышленность
Силикатная промышленность
Силикатная промышленность обнимает производства различных видов искусственных силикатов (смотрите) и по роду изделий и продуктов разделяется на керамическую, стекольную и вяжущих веществ.
1. Керамическая промышленность включает все виды производства грубой и тонкой керамики, получаемые путем соответствующих подготовки, формовки и обжига различных глин, их смесей и нек-рых пород и минералов. Основным сырьем для изделий керамич. пром-сти являются различные глины, а для отдельных отраслей производства кварциты, магнезиты, доломиты, бокситы и тому подобное., в качестве же плавней для уплотнения применяют нек-рые из минералов, так же как и для отощения. Добыча сырья (ручная или механизированная) и его транспорт на з-д совершаются при помощи механизированных транспортных устройств и передач. Способы обработки сырья и подготовки его к обжигу построены на важнейших свойствах глины — пластичности и способности ее становиться твердой при нагревании. Способов обработки сырья и превращения его в изделие желаемой формы существует два: мокрый и сухой, а также промежуточный — полусухой. Применение каждого из способов исключительно зависит от степени пластичности перерабатываемого сырья. Каждому из указанных способов соответствует определенная аппаратура, варьируемая в зависимости от отдельных деталей производства различных отраслей керамики. Помимо того свойства готовых изделий предопределяют кроме требуемой обработки наличие в сырье необходимого его состава, что очень редко могут дать природные материалы. Для выравнивания состава сырья и для получения необходимых свойств изделий вводят соответствующие добавки к основному сырью в виде различных материалов, минералов и веществ. Отформованные изделия подвергают, сообразно характеру, обрезке и отделке. Высушивание отформованных изделий применяется в тех отраслях керамической пром-сти, в которых по роду сырья употреблен мокрый способ обработки, и стремится удалить ббльшую часть воды, введенной в сырье при образовании из него пластического теста. В процессе высушивания изделия сокращаются в объёме в силу испарения механически примешанной воды и сближения частиц вещества. Это явление усушки, начинаемое с поверхности, может вызвать появление трещин и даже деформацию изделия в случае наличия большого процента усушки. Поэтому в отдельных случаях для уменьшения этого вредного явления в обрабатываемое сырье вводят отощающие вещества, не имеющие этого недостатка и способствующие образованию как бы несжимаемого каркаса в общей массе вещества изделия. Процесс высушивания лучше всего производить искусственно в специальных аппаратах-сушилках, в виду всех его удобств и выгод по сравнению с естественной и примитивной сушкой. При сухом и полусухом способах высушивание применяется не к отформованным изделиям, а к сырым материалам с целью облегчить операцию измельчения. Обжиг керамических изделий имеет целью придать отформованным изделиям требуемые твердость и прочность, цвет, стойкость к воде; он осуществляется в соответствующих обжигательных аппаратах (печах) различных систем. В табл. 1 приведены наиболее употребительные в современной технике печи для обжига керамических изделий и расход топлива в % от веса изделий.
Таблица 1. — Печи для обжига керамических изделий.
| Наименование изделий | Род печи | Расход топлива * |
| Кольцевая Гоф- | Камен. уголь— | |
| мана | 5—7; бурый | |
| Строительный | уголь — 5—12; | |
| кирпич | Зигзаг, туннель- | дрова —14 |
| нал | ||
| Гончарные из- | Газокамерная | Кам. уг.—30 |
| делил | Газокамерная | » » 14 |
| Половые плит- | ||
| ки | Круглая с пря- | » » 35— |
| мым пламенем | 45 | |
| Газокимерная | Кам. уг.—12— | |
| 14—lti—13 | ||
| Огнеупорные | Круглая с обрат- | Кам. уг.—21— |
| изделия | ным пламенем | 30; 25—28; 11,1— |
| 1; 2,1»—30 | ||
| Туннельная | Кам. уг.—8— | |
| 8,7 | ||
| Фаянсовыеиз- J | Круглая с обратным пламенем | Кам. уг.—50— 90 |
| 1 | Туннельная Круглая с обрат- | Кам. уг.—950; |
| Фарфор j | ным пламенем | 140—200; 300 |
| Туннельная | Кам. уг.—30 |
* По данным проф. В. Штегера (в %).
Туннельная печь имеет ряд преимуществ перед остальными системами: 1) экономия в расходе топлива (наиболее полное сжигание топлива при минимальном избытке воздуха); 2) ббль-шая скорость обжига; 3) равномерные высушивание, подогревание, обжиг и охлаждение;
4) централизованный источник тепла. К недо» статкам туннельной печи относятся повышенная стоимость устройства и оборудования, большой подвижной состав и соответствующий’ его ремонт и возобновление.
Об отдельных отраслях керамич. пром-сти см. Керамическое производство, Кирпичное производство, Клинкер, Изразцы, Динас.
Промышленность огнеупорных материалов производит такие изделия, которые способны выдерживать высокие t°, сопротивляться воздействиям горячих газов, твердых и расплавленных масс и оставаться механически прочными. По составу они делятся на кислые, основные и нейтральные. Кислые содержат не менее 92—97% Si02, основные имеют не менее 95% СаО или MgO (или общую их сумму) и нейтральные обнимают материалы, содержащие А1203 (не менее 22%) и Si02.
Сырьем для производства огнеупорных изделий служат соответственно природные кварциты и кварцевые породы, магнезиты, доломиты, огнеупорные глины, бокситы и прочие Сырье обрабатывается по сухому или полусухому способам, и только в отдельных случаях применяется мокрый способ. Сырье сначала подвергается грубому дроблению на дробилках разных систем, дробильных вальцах и бегунах; затем при наличии определенной влажности высушивается в барабанных сушилках и наконец попадает в измалывающие аппараты. Измельченное сухое сырье определенной крупности проходит через дозирующие аппараты в смесители и затем в прессы для уплотнения и формования. При изготовлении динасовых изделий к измельченным зернам кварца подмешивают перед прессовкой известковое молоко из расчета 2,5% сухого порошка СаО. Для связывания зерен сырого магнезита добавляют перед прессовкой 2,5% сухой мелкоразмолотой глины и 8—10% воды. Доломитовые кирпичи формуются из обожженного размолотого доломита с добавлением 7—10% смолы или же в нек-рых случаях 20—30% железной руды, что не понижает стойкости доломитовых изделий и набоек. Шамотные изделия формуются из смеси огнеупорной глины и шамота по мокрому (с 18% воды) или по сухому (с 6—8% воды) способам. Хромистый кирпич формуется по сухому способу из размолотого хромистого железняка с добавкой 2% СаО в виде известкового молока. Отпрессованный огнеупорный сырец поступает в обжиг, предварительно в некоторых случаях подвергаясь процессу высушивания. Обжиг осуществляется в печах различной системы. Такие материалы, как шамотные (обжиг при 1 300— 1 380°) и тальковые (около 1 300° и ниже), обжигают в кольцевых, многокамерных и в более совершенных печах; обжиг остальных видов огнеупорных изделий производится в круглых, многокамерных или туннельных печах при г° обжига для хромистых 1 350°, динасовых 1 400° и магнезитовых 1 700°.
Физико-химические условия производства огнеупорных изделий. Процесс обжига огнеупорных изделий согласно теории акад. А. А. Байкова, имеющий целью превратить бессвязную рыхлую массу в прочное камневидное изделие, в основном разделяется на три периода. В первый период постепенно поднимают г° до требуемой высоты. Во второй период (менее продолжительный) изделия выдерживают при достигнутой t°, причем мало связная масса отдельных зерен основного вещества пропитывается жидкой фазой, получающейся в виде эвтектики из примесей и основного вещества. Количество получаемой жидкой фазы зависит от состава, количественного соотношения компонентов и достигнутой t°. Обжигаемое изделие, представляя еще рыхлую массу, пропитавшуюся небольшим количеством жидкости, к концу второго периода обжига приобретает определенную механическую прочность в силу срастания твердых зерен в кристаллический сросток, что является результатом перекристаллизации при г° обжига зерен основного вещества в небольшом количестве жидкости, протекающей в течение определенного времени. Этот процесс образования твердых монолитных огнеупорных изделий подобен процессу затвердевания цемента, затворенного водой, поэтому огнеупорные материалы можно назвать «цементами высоких г°», а готовые огнеупорные изделия — «бетонами высоких г"» (акад. Байков). В течение третьего периода происхо дит охлаждение готового изделия до обыкновенной г° со скоростями, соответствующими тому или другому виду изделия. В процессе производства должен быть установлен непрерывный технич. контроль, начиная от сырья и кончая готовой продукцией, которая испытывается по методам, установленным стандартом.
Изделия кислотоупорной промышленности имеют плотную спекшуюся массу и должны сопротивляться воздействию различных к-т как в холодном, так и в нагретом состоянии. Сырьем для них служат низкоспекающиеся, среднепластичные, огнеупорные глины с добавкой определенного количества тонко измельченного шамота (10—30%), а иногда кварца, полевого шпата и специальных глин. Способов подготовки сырья к обжигу существует четыре: сухой, мокрый, литой и пневматич. трамбования. Каждый из способов зависит от характера сырья и назначения готовых изделий. Сушка отформованных изделий должна быть очень осторожной, в особенности для сложных по форме изделий, и выполняется в специальных сушильных устройствах. Источником тепла помимо отдельных топок может служить отходящее тепло обжигательных печей, паровых котлов и прочих заводских теп-лоустановок. Обжиг высушенных изделий производится весьма постепенно и осторожно в газовых многокамерных печах сист. Мендгейма непрерывного действия при i° 1 250—1 280° или в некоторых случаях несколько ниже. Охлаждение обожженных изделий должно выполняться медленно и постепенно.
Промышленность тонкой к е·? р а м и к и обнимает предприятия, производящие фаянсовые и фарфоровые изделия. Сырьем для фаянсовых изделий, в зависимости от их назначения, служат или огнеупорные спекающиеся глины с добавками или же каолин в смеси с огнеупорной глиной и целым рядом минеральных добавок. В качестве сырья для фарфоровых изделий применяют каолин, кварц, полевой шпат и др. Производство тонкой керамики см. Фарфоровое и фаянсовое производство. Количество предприятий в керамич. пром-сти и их мощность приведены в таблице 2.
Таблица 2.— Предприятия в керамической промышленности.
| Производство | Число заводов | Производи тельность |
| Красного кирпича. | 416 * | 4 613,6 млн. шт. |
| Силикатного кирпича. | 30* | 1094 » » |
| Огнеупорных изделий. | 16 | — |
| Фарфорово-фаянсов. | 26 | — |
| Керамико-канализацион- | ||
| ных труб. | 4 * | 64 тыс. т |
* На 1932 г. находящихся в ведении НКТП.
2.Стекольная промышленность обнимает все предприятия, производящие различные стеклянные хозяйственные изделия, изделия, применяемые в химической пром-сти, и строительные материалы. Сырьем для приготовления стекла служат кремнекислота, а также все ее разновидности, соли щелочных металлов, породы, содержащие СаС03. Помимо того вводят в качестве обесцвечивающих или окрашивающих веществ ряд минеральных веществ определенного химического состава. Сырые материалы, взятые в требуемой пропорции и тщательно перемешанные, загружают в печь для расплавления и получения стекла. Для плавки и получения стекла служат газовые печи — горшковые или ванные. В первых плавка происходит в специальных горшках из огнеупорной массы, а во вторых — на поду печи. Продолжительность процесса плавки — около 11 час. и 2—3 часа на разогрев и остывание печи. В отдельных случаях при плавке стекла продолжительность плавки длится 18 и даже 24 часа. Полученное при помощи плавки стекло в зависимости от характера изделий формуется посредством выдувания, прессования, вытягивания или литья вручную или при помощи специальных машин. Все указанные операции производятся еще тогда, когда стекло или тягуче и принимает придаваемую ему форму или находится еще в жидком состоянии. Дальнейшее остывание стекла должно происходить постепенно, чтобы изделие сохранило и в твердом состоянии стеклообразное состояние жидкости. Для достижения такого состояния изделия помещают в соответствующие вспомогательные печи, в которых и осуществляется медленное их охлаждение. В настоящее время в СССР находится 140 стекольных заводов, из которых механизировано 17. Производительность механизированных заводов 342 тыс. т изделий.
3. Промышленность вяжущих веществ охватывает все предприятия, производящие различные эти вещества. Сырьем для вяжущих веществ служат многочисленные породы, легко находимые в поверхностных частях земной коры, почти всегда обнаженные и добываемые открытыми горными работами. К ним относятся различные разновидности известняков, мергеля, гипса, глины. Способы подготовки сырья к обжигу просты для всех воздушных вяжущих веществ, применяющих для обжига природное сырье в его естественном виде, и сложны для высококачественных гидравлических вяжущих веществ, требующих приготовления искусственной смеси и изменения физич. состояния данного сырья. Обжиг подготовленного сырья производится в печах различных систем. Воздушные вяжущие вещества обжигаются в шахтных или специальных печах. Обжиг упрощенных вяжущих веществ (гидравлическая известь, роман-цемент) совершается в шахтных печах. Более сложные гидравлич. вяжущие вещества (как портланд-цемент) обжигаются в шахтных печах обыкновенных и автоматических и во вращательных печах. И наконец глиноземистый цемент обжигается и плавится в плавильных шахтных печах или в электродных электропечах. Переработка обожженного полуфабриката в готовый продукт осуществляется для всех почти вяжущих веществ путем перемола его в порошок требуемой тонины с соответствующими добавками или без таковых. Только воздушная известь и в известной части гидравлич. известь для такого превращения в порошок подвергаются процессу гашения путем добавки воды (реже паром) и действия ее на обожженный материал.
Вяжущие вещества служат для получения строительных растворов, необходимых при возведении различных зданий и сооружений из естественных или искусственных каменных строительных материалов, соединяемых вышеуказанными растворами. Высокогидравлич. вяжущие вещества, как портланд-цемент и глиноземистый цемент, играют первостепенную роль при устройстве современных монолитных сооружений из бетона и железобетона. Количество заводов в СССР и их мощность указаны в таблице 3.
Таблица 3.—Производство вяжущих веществ в СССР.
| Наименование производств, заводы | Число заводов | Производи тельность |
| Цементные. | 40 * | 38 млп. боч. |
| Известковые. | 65 * | 2023,1 тыс. т |
| Алебастровые. ·. | 2г * | 737 тыс. т |
| Роман-цементные. | 4 * | 77 тыс. боч. |
| Каустич. магнезии. | 2 | |
| * На 1932 г. находящихся в ведении НКТП. | ||
Лит.: Будников П., Керамическая технология,
2 изд., Харьков, 1927; ДраллеР.и Кеипелер Г., Производство стекла, пер. с нем., М., 1929; Орлов Е., Глазури, эмали и керамические краски, Харьков, 1926; Л и г и н с к и и Л., Шамоты и силикаты, пер. с нем., Берлин, 1927; Шур И., Стеклотехпика, Харьков, 1927; Наске К., Цементное производство, М., 1928; Ост I., Строительные вяжущие материалы, стекло, керамика, нер. с нем., вып. 3, Л., 1925; Петухов С., Стеклоделие, СПБ, 1898; Пономарев И., Огпеупор-ные материалы, Томск, 1931; Качалов Н., Фарфор и его изготовление, М.—Л., 1927; Швецов В., Огнеупорные материалы в металлургии, М.—Л., 1932; Байков А., Физико-химические условия производства огнеупорных изделий, Μ., 193i; Будников П., Силикатная проысть США, Харьков, 1931; Л и ф га и ц Л., Туннельные печи для обжига огнеупорных, фарфоровых изделий, М., 1929; Будников П. и Певзнер К., Производство огнеупорного шамотного кирпича, М. — Л., 1932; Hecht Н., Letirbiich d. Keramik, 2 Auli., W.— Lpz., 1930; D ii m m 1 e r K. u. Loeser, Handbuch d. Ziegelfabrikation, 3 Aufl., Halle a/S., 1926; S i g n e г E., Die Keramik in Dienste von Industrie u. VolkswirtschaCt, Brschw., 1923; P u k a 1 1 W., GrundzUged. Keramik, Ko-burg, 1922; В er del E., Einfaches chemisches Fraktikum lur Keramiker, T. 1—4, Koburg, 1926; Wend ler A., Maschlnelle Glasverarbeitung, Leipzig, 1929; Scbnur-p f e i 1 P., Die Glasfabrikation, 6 Aufl., Leipzig, 1923; S c b о c h K., Die Mortelbindcstoffe, B., 1928; W e c k e P., Zement»B., 1930; Жури.: «Tonindustrie-Zeitung», B.; «Sprechsaal», Koburg; «British Clayworker“, London; «The Clayworker», Indianopolis; «Transactions of the American Ceramic Society», Ohio; «Вестник силикатной пром-сти», М.; «Керамика и стекло», Ы.; «Строительные материалы», М. В. Тарарии.