Розрахунки кількості прес-порошку та шлікеру для отримання пластичної маси із заданою вологістю

4.5.1. Особливості формування виробів з технологічних сумішей, отриманих різними способами

У технології кераміки і вогнетривів залежно від властивостей керамічних мас, їх вологості, а також розмірів і конфігурації виробів, що формуються, застосовують три основні способи формування. До них належать: напівсухе пресування із порошкоподібних мас з вологістю 4-11 % із застосуванням високого питомого тиску пресування; пластичне формування з мас із вологістю 16–25 % з використанням відносно невеликих значень питомого тиску; лиття з шлікерів вологістю 30–50 % без додавання тиску або при низькому тиску.

Так, метод напівсухого пресування широко використовується у виробництві вогнетривів і різних видів будівельної кераміки (плиток для підлоги, фасадних плиток, керамограніту, клінкерної цегли). Різновидом цього методу формування виробів тонкої кераміки є гідростатичне пресування з порошків з вологістю 2–3 % у гумових формах, яке широко використовується при виробництві якісного посуду, наприклад у Германії, Франції, Австрії та інших розвинутих європейських країнах.

У тонкокерамічних технологіях (фарфор, фаянс, тонкокам’яні вироби), а також у виробництві технічної кераміки переважно використовують шлікерне лиття. Але найбільш поширеним у виробництві більшості видів кераміки залишається найдавніший метод формування – пластичне формування. Цей метод має три основні різновиди, які відрізняються у вимогами до форми та властивостей напівфабрикату, що, в свою чергу, потребує використання різних за вологістю пластичних мас та визначає спосіб їх приготування.

На відміну від виробництва керамічних будівельних матеріалів та промисловості вогнетривів у фарфорово-фаянсових технологіях можуть використовуватися одразу декілька способів формування. Прикладом цьому служать підприємства, які випускають електроізоляційні керамічні вироби, номенклатура яких є досить широкою і включає як низьковольтні фарфорові ізолятори, що їх оформлюють методом напівсухого пресування, так і високовольтні фарфорові вироби, які отримують методами лиття та пластичного формування. Поєднання різних способів формування на одному підприємстві станоє можливим тому, що на таких підприємствах організовано мокрий (шлікерний) спосіб підготовки керамічної маси, який на першому етапі передбачає отримання керамічного шлікеру, з якого в подальшому можуть бути отримані прес-порошок чи пластична маса.

При використанні на одному підприємстві усіх трьох основних способів формування шлікер зневоднюють у баштових розпилювальних сушарках і отримують прес-порошок, який використовують для оформлення виробів методом напівсухого пресування. Для отримання пластичної маси прес-порошок і шлікер змішують у необхідних пропорціях, після чого маса підлягає обов’язковому вакуумуванню та вилежуванню.

Можливий також інший варіант приготування пластичної маси з порошку та шлікеру. Він використовується на підприємствах, які застосовують як способи формування лише пластичне формування та напівсухе пресування. Пластичну масу отримують змішуванням порошку із суспензією, яку готують шляхом розпуску у воді відходів формування та сушіння. При недостатній кількості відходів суспензію отримують з порошку у спеціальних мішалках, а потім змішують її з прес-порошком [1].

До основних розрахунків, які застосовуються у лабораторно-технологічній практиці на таких підприємствах, відносяться розрахунки, пов’язані з визначенням кількості шлікеру і прес-порошку, необхідної для отримання пластичної маси із заданою вологістю. Тільки правильний розрахунок керамічної маси забезпечить відтворюваність її властивостей і стабільність прийнятих технологічних режимів, що є основною умовою отримання виробів високої якості.

4.5.2. Розрахунок кількості прес-порошку та шлікеру для отримання пластичної маси заданої вологості

При таких розрахунках за 100 % завжди приймається кількість пластичної маси, яка складатиметься з прес-порошку і шлікеру з відомими значеннями вологості. З урахуванням вологості прес-порошку і шлікеру розрахунок кількості цих компонентів у пластичній масі здійснюється за формулами (4.9) і (4.10):

%, (4.9)

де Q _п - вміст прес-порошку в керамічній масі, мас. %; W _c – вологість суспензії (шлікеру), %; W _м– вологість керамічної маси, %; W _п – вологість прес-порошку, %.

, (4.10)

де Q _с - вміст суспензії (шлікеру) в керамічній масі, мас. %; W _п– вологість прес-порошку, %; W _c– вологість суспензії, %; W _м– вологість керамічної маси, %.

Такі ж самі розрахунки можна здійснювати графічним способом за допомогою номограми Х.О. Мартінеса, побудованої за наведеними вище формулами (рис. 4.1, [1]).

Для користування номограмою спочатку необхідно визначити допоміжну величину Z = W _c - W _п. Потім за заданим значенням W _c необхідно провести горизонталь до її перетину з однією з ліній (С, %), яка відповідає заданій вологості маси. З отриманої точки проводиться вертикальна лінія до її перетину з прямою, що відповідає розрахованому значенню величини Z. Горизонталь, проведена через останню точку перетину, відсікатиме на шкалах Y та Х значення, що відповідають процентному вмісту в масі відповідно суспензії та порошку.

Розглянемо наведений на рис. 4.1 приклад графічного вирішення такої задачі.

Рис. 4. 1 - Номограма для визначення процентної кількості прес-порошку та шлікеру для отримання керамічної маси із заданою вологістю

Припустимо, що необхідно отримати пластичну масу з вологістю 20 % із шлікеру з вологістю 56 % та прес-порошку з вологістю 8 %. При цьому за допомогою номограми необхідно визначити процентну кількість означених компонентів маси.

Спочатку розраховується значення допоміжної величини:

Z = W_c - W_п = 56 – 8 = 48 %.

З точки, що відповідає вологості суспензії 56 % за шкалою, розташованою ліворуч, проводимо горизонталь до її перетину з лінією, що відповідає значенню С (тобто заданому значенню вологості маси 20 %). Отримуємо точку М. З цієї точки проводимо вертикаль до перетину з прямою лінією, яка відповідає розрахованому значенню допоміжної величини Z. Отримуємо точку N. З цієї точки проводимо горизонтальну лінію до перетину зі шкалами У та Х та отримуємо необхідні значення. Отже, для отримання пластичної маси з вологістю 20 % зі шлікеру з вологістю 56 % і порошку з вологістю 8 % необхідно мати 25 % суспензії і 75 % порошку.

Маючи можливість розраховувати процентний вміст прес-порошку та шлікеру в керамічній масі із заданою вологістю, завжди можна визначити вагову кількість цих компонентів для отримання необхідної кількості керамічної маси.

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКІВ

Приклад 1. Яку кількість порошку з вологістю 10 % і суспензії з вологістю 50 % необхідно взяти для одержання керамічної маси з вологістю 18 %?

Скориставшись формулою (4.9), визначимо процентний вміст прес-порошку у складі керамічної маси:

% = %.

Тоді процентний вміст суспензії становитиме:

100 – 80 = 20%.

Отже, для отримання керамічної маси з вологістю 18 % необхідно змішати 80 % прес-порошку з вологістю 10 % і 20 % шлікеру з вологістю 50 %.

Приклад 2. Розрахувати вагову кількість шлікеру з вологістю 48 % та порошку з вологістю 6 % для отримання пластичної маси з вологістю 22 % у кількості 500 кг.

Скориставшись формулою (4.10), визначимо процентний вміст шлікеру у складі керамічної маси:

% = %.

Процентний вміст порошку становитиме:

100 – 38 = 62 %,

а його вагова кількість у 500 кг маси:

500 ∙ 0,62 = 310кг.

Вагова кількість суспензії:

500 – 310 = 190кг.

Отже, для отримання пластичної маси з вологістю 22 % необхідно змішати 310 кг порошку з вологістю 6 % і 190 кг шлікеру з вологістю 48 %.

Приклад 3. Визначте вагову кількість шлікеру з вологістю 50 % для отримання пластичної маси з вологістю 25 %, виходячи з наявності 100 кг порошку з вологістю 4 %. Яким буде вихід пластичної маси?

За формулою (4.10) визначимо процентний вміст шлікеру у складі керамічної маси з вологістю 25 %:

%= %.

Тоді процентний вміст порошку становитиме:

100 – 45,65 = 54,35%.

Далі визначаємо вагову кількість порошку у складі пластичної маси, склавши таку пропорцію:

100 кг порошку становить 54,35%

Х кг суспензії становить 45,65%.

Звідси вагова кількість суспензії становить Х = 84 кг. Додавши до відомої кількості порошку кількість суспензії, отримаємо вихід пластичної маси, який становитиме:

100 кг + 84 кг = 184кг.

Отже, вагова кількість шлікеру з вологістю 50 % для отримання пластичної маси з вологістю 25 % має становити 84 кг. З такої кількості шлікеру і 100 кг порошку з вологістю 4 % можна отримати 184 кг пластичної маси.

Приклад 4. Визначити за допомогою номограми кількість порошку та суспензії для одержання фарфорової маси з вологістю 22 %, якщо вологість порошку становить 6 %, а вологість суспензії - 52 %.

Скористаймося номограмою, наведеною на рис. 4.1.

Обчислюємо значення допоміжної величини:

Z = W_c - W_п = 52 - 6 = 46 %.

З точки, що відповідає вологості суспензії 52 %, проводимо горизонталь до її перетину з лінією, що відповідає значенню С = 22 % (задане значення вологості маси). З отриманої точки проводимо вертикаль до перетину з прямою лінією, яка відповідає розрахованому значенню допоміжної величини Z = 46 %. З останньої точки проводимо горизонтальну лінію до перетину зі шкалами У та Х, які позначають відсоткову кількість суспензії і порошку відповідно. На рис. 4.1 графічні визначення вологості суспензії для даного прикладу вказані пунктирною лінією.

Отже, для отримання пластичної маси з вологістю 22 % зі шлікеру з вологістю 52 % і порошку з вологістю 6 % необхідно мати 34 % суспензії і 66 % порошку.

ЗАДАЧІ ДЛЯ ПРАКТИКИ

1. Визначте процентне співвідношення порошку з вологістю 4 % і суспензії з вологістю 49 % для одержання пластичної маси з вологістю 19 %.

2. Яку кількість порошку та суспензії необхідно взяти для одержання 200 кг маси з вологістю 17 % (вологість порошку 6 %, вологість суспензії 47 %)?

3. Необхідно одержати порцелянову масу з вологістю 20 % із суспензії з вологістю 55 % і порошку з вологістю 7 %. Який процентний вміст суспензії і порошку буде міститися у складі маси?

4. Для приготування керамічної маси будуть використані такі матеріали: прес-порошок з вологістю 5 % і шлікер з вологістю 45 %. Визначити кількість прес-порошку та шлікеру, необхідну для отримання маси з вологістю 20 %.

5. За допомогою номограми встановити співвідношення суспензії та порошку для одержання маси з вологістю 18 %, якщо відомо, що порошок має вологість 7 %, а суспензія - 52 %. Яка кількість цих компонентів є необхідною для виготовлення 100 штук напівфабрикатів, якщо одного напівфабрикату становить 20 кг)?

6. Визначте вагову кількість прес-порошку з вологістю 6 % для отримання пластичної маси з вологістю 22 %, виходячи з наявності 120 кг шлікеру з вологістю 50 %. Обчисліть вихід пластичної маси.

7. Для виготовлення 100 фарфорових тарілок пластичним способом необхідно взяти керамічну масу з вологістю 22 % у кількості 50 кг. Визначте, яку кількість суспензії з вологістю 49 % і порошку з вологістю 7 % необхідно взяти для отримання означеної кількості керамічної маси.

8. На підприємстві, що виготовляє господарчі керамічні вироби, отримують прес-порошок з вологістю 7 % та шлікер з вологістю 44 %. Розрахувати необхідну вагову кількість шлікеру та прес-порошку для одержання 20 т керамічної маси з вологістю 19 %.

9. Скільки сухого порошку необхідно взяти для того, щоби отримати 10 т пластичної маси з вологістю 21 % із шлікеру з вологістю 48 %?

10. Скільки сухого порошку необхідно взяти для того, щоби отримати пластичну масу з вологістю 22 % із 25 т шлікеру з вологістю 45 %?

11. Визначте вихід керамічної маси з вологістю 20 %, яку отримують змішуванням сухого порошку з 8 т шлікеру з вологістю 55 %. Скільки одиниць виробів може бути сформовано з керамічної маси, якщо вага одного виробу становить 15 кг?