فرایندها و تکنیک های مورد استفاده در تولید سرامیک ها (3)

تأسیسات جانبی

واحدهای استخراج گرد و خاک، واحدهای عمل آوری هوای ورودی به کوره، بخش های تصفیه ی فاضلاب و بخش ذخیره سازی انرژی، بخش های اصلی تأسیسات جانبی کارخانه های تولید محصولات سرامیکی هستند. بسته به میزان انتشار گرد و خاک، واحدهای گرد و خاک گیر با استفاده از نیروهای گریز از مرکز، فیلترهای فیبری، جداکننده های تر و رسوب دهنده های الکترواستاتیک، ساخته می شوند. با توجه به نوع گرد و خاک ایجاد شده، واحدهای تصفیه ی هوا در صنعت سرامیک مورد استفاده قرار می گیرند. برای مثال برای تصفیه ی گاز ورودی به مشعل ها، می توان از بخش های تصفیه و جاذب های خشک استفاده کرد. این بخش ها عمدتا در نزدیکی محل مورد استفاده مانند نزدیک کوره ها، نصب می شوند.
فاضلاب تولید شده از صنعت سرامیک عمدتا دارای ترکیبات معدنی مختلف است. واحدهای تصفیه ی فاضلاب اغلب به صورت بسترهای ته نشینی ساخته می شوند. ته نشینی ترکیبات معدنی غیر آلی می توان از عوامل ته نشین کننده و فلوکوله کننده، استفاده کرد.
ذخیره سازی سوخت بر اساس نوع و ویژگی های سوخت مورد استفاده، انجام می شود. زغال سنگ به صورت روباز در سیستم ذخیره سازی و آلونک ها، انبار می شود. همچنین زغال سنگ آسیاب شده در داخل سیلوها ذخیره سازی می شوند. گاز مایع در مخزن های خاص ذخیره سازی می شود. نفت کوره در تانکر ذخیره سازی می شود و گاز طبیعی از شبکه ی مرکزی تقسیم گاز دریافت می شود.
بسته به نوع فرایند، تأسیسات دیگری مانند تأسیسات ساخت قالب نیز ضروری است. این تأسیسات قالب های گچی تولید می کنند که به طور فراوان در تولید برخی محصولات سرامیکی مانند سفال های پشت بام، کاربرد دارند.

بازیافت در صنعت سرامیک

بیشتر مواد بازیافت شده در این صنعت به بخش مواد اولیه بازگشت داده می شوند. محصولات پخت شده ی با کیفیت پایین ممکن است در داخل کارخانه بازیافت شوند. این کار از طریق آسیاب کردن آنها و تبدیل شان به گرانول انجام می شود. گرانول های تولید در این روش، غیر پلاستیک هستند. مزیت استفاده از این گرانول ها در داخل بدنه، خشک کردن آسان تر بدنه های تولید با این گرانول ها و شرینکیج کمتر بدنه های تولید با آنها می باشد. حتی اگر مواد بازیافت شده از یک بخش به درد آن بخش نخورد، در بخش های دیگر می توان آن را مورد استفاده قرار داد.
محصولات دیرگدازی که از آسترکاری های فرسوده ی کوره ها بازیافت می شود، ممکن است دارای ناخالصی هایی از قبیل سرباره، نمک های مختلف، مواد شیشه ای و یا فلزات باشند. از این رو افزودن آنها در بدنه های جدید ممکن است خواص دیرگداز حاصله را کاهش دهد. به طور مشابه، همچنین برخی از مواد مورد استفاده که دارای ناخالصی های زیاد (مانند فلزات سنگین و ...) هستند نیز برای بازیافت مناسب نمی باشند. قالب های گچی که به پایان عمر مفید خود می رسند، نمی تواند دوباره مورد استفاده قرار گیرند اما در برخی موارد، آنها به عنوان ماده ی اولیه در صنعت سیمان مورد استفاده قرار می گیرند.
به هر حال، در سایر موارد ( مثلا در آجرهای نما و سفال های رسی پشت بام)، استفاده ی مجدد و بازیافت عملی است و آجرهای بازیافتی نیز تقاضاهای خاص خود را دارند. در سرتاسر اروپا، تعداد زیادی آجرهای رومی قدیمی در ساختار معماری، وجود دارند. این مسئله باید تذکر داده شود که آجرهای گرانوله و آسیاب شده را می توان در بسیاری از بخش های صنعت سرامیک استفاده کرد. همچنین باید گفت استفاده از محصولات بازیافتی صنعت سرامیک در تولید بتن نیز کاربردهایی پیدا کرده است. این مواد همچنین به عنوان پرکننده در آسفالت نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
دیاگرام عمومی نشاندهنده ی مسیرهای فرایندی مختلف است
شکل 1 فرایند های مختلف در صنعت سرامیک را نشان می دهد و مسیرهای مختلفی را نشان می دهد که بوسیله ی آنها محصولات سرامیکی تولید می شوند.

توصیف تکنیک های مورد استفاده در تولید محصولات سرامیکی

آجرها و سفال های پشت بام

در هر دو بخش، تولید آجر و سفال های پشت بام از مرحله ی معدنکاری و استخراج مواد اولیه شروع می شود. بعد از آن، فرایند ذخیره سازی مواد اولیه، آماده سازی مواد اولیه، شکل دهی، خشک کردن، پخت و عملیات های ثانویه انجام می شود. ملزومات مربوط به سطح بدنه ها و رنگ آنها با استفاده از عملیات های سطحی لعاب زنی، انگوب کردن و برش کاری، فراهم می آید. شکل 2 شماتیکی از تولید سفال های پشت بام را نشان می دهد که به روش پرس تولید می شوند.
شکل 8 شماتیکی از فرایند تولید آجرهای بنایی را نشان می دهد.

مواد اولیه

هندسه ی آجرها و سفال های پشت بام مورد استفاده در صنعت سرامیک اروپا بسیار گسترده است. علت این موضوع وجود انواع مختلف از ساختارها در این زمینه می باشد. بیشتر آجرهای تولید از خاک هایی است که از منشع رسوبی، آبرفتی، دریایی و ... بدست آمده اند. محیط های رسوبی این خاک ها بر روی ترکیب شیمیایی و معدنی آنها اثر می گذارد. ترکیب شیمیایی و معدنی رس های مورد استفاده در صنعت سرامیک در اروپا، از کشوری به کشور دیگر متفاوت است. همچنین در یک کشور نیز نوع خاک های مورد استفاده متفاوت است. جدول 1 گستره ی ترکیب شیمیایی و معدنی مواد رسی را که در کشورهای اروپایی مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، نشان داده است.
توزیع اندازه ی ذرات، مینرال های موجود و اندازه ی و نسبت این مینرال ها بر روی خواص رس ها اثر می گذارد.
ترکیب شیمیایی و معدنی مواد اولیه مختلف موجب می شود تا گستره ی وسیعی از خواص در محصولات سرامیکی پخت شده، ایجاد گردد و همچنین گازهای انتشار یافته از این مواد در طی پخت نیز متفاوت باشد. هر کدام از این رس ها یا مخلوط آنها برای تولید سفال های پشت بام، آجرهای نما و بلوک های اکسترودری مورد استفاده قرار می گیرد. بیشتر کارخانه ها دارای معادن رس مخصوص به خود می باشند. از این رو، خواص تولید در هر کدام از این کارخانه ها خاص خود می باشد.
بر روی رس ها، یک آنالیز برای اندازه گیری ترکیبات فلئور دار و سولفوردار انجام می شود تا بواسطه ی این کار، نوع گازهای انتشار یافته بوسیله ی این رس ها در طی فرایند پخت، تخمین زده شود. فلورین موجود در ساختار مواد معدنی رسی در اروپا، در حدود 1600 پی پی ام است و در هر کشور تغییر می کند. به عنوان مثال، شکل 3 یک توزیع نرمال از مواد فلئور دار از 312 نمونه ی رسی را نشان می دهد که از نواحی جغرافیایی مختلف ایتالیا، جمع آوری شده اند.
بیشتر این رس ها دارای میزان اندکی مواد کلردار هستند. شکل 4 مثالی از توزیع مواد کلردار در رس های ایتالیایی را نشان می دهد.
تغییرات قابل توجه در درصد مواد گوگرد دار موجود در مواد اولیه مورد استفاده، نه تنها در کشورهای اروپایی متغییر است، بلکه همچنین در یک کشور نیز متفاوت است. این مسئله موجب می شود تا گازهای انتشار یافته از فرایند پخت، متفاوت باشد. گوگرد عمدتا به صورت سولفید (پیریت) در مواد اولیه وجود دارد. بر اساس تحقیقات ایتالیایی ها، گوگرد دارای توزیع لگاریتمی نرمال است. این توزیع در شکل 5 نشان داده شده است. تغییرات زیاد نه تنها در میزان گوگرد مشاهده می شود، بلکه همچنین این تغییر در توزیع میزان گوگرد نیز مشاهده می شود. این مسئله به طور مشابه در آلمان، انگلیس، بلژیک نیز مشاهده می شود (شکل 6). بیشتر از 80 % از رس های آلمانی دارای مقدار متوسطی از مواد گوگرد دار هستند در حالی که در بلژیک و انگلیس، بیشتر از 75 % از رس ها دارای مقادیر متوسط و بالایی از مواد گوگرد دار هستند.
یکی دیگر از مواد مهمی موجود در رس ها که دارای تغییر زیادی است، کلسیم اکسید است. این ماده به صورت کلسیت و یا در ساختار مینرال رسی وجود دارد. حضور کربنات کلسیم به عنوان یک عامل بازکننده عمل می کند زیرا در حین پخت، این ماده تجزیه می شود. آزاد سازی HCl، SO_x و مواد فلئوردار ممکن است بواسطه ی حضور اکسید کلسیم در داخل بدنه، تحت تأثیر قرار گیرد. علت این موضوع تشکیل سولفات کلسیم و کلسیم فلئورید است. به هر حال، غلظت فلئورید (SO_x) و HCl در گازهای خروجی از کوره ضرورتا به میزان اکسید کلسیم موجود در مواد اولیه، بستگی ندارد و همچنین به دمای پخت و حضوربخار آب در حین فرایند پخت، بستگی دارد.
ترکیبات آلی ( مانند فسفات ها و مواد قلیایی) به عنوان پلاستیسایزر در مواد اولیه رسی مورد استفاده قرار می گیرد. فوم پلی استیرن، عوامل بایندری کاغذی، خاک اره و مواد غیر آلی مانند سنک چخماق و پرلیت به عنوان عوامل تخلخل زا مورد استفاده قرار می گیرند. انگوب ها که برای اصلاح سطحی مورد استفاده قرار می گیرد، اغلب از رس های با رنگ پخت سفید، عوامل فلاکس یا اکسیدهای رنگی، تشکیل شده اند. لعاب از مخلوط از مواد (مانند آلومینا، پودر کوارتز، گل سفید، کربنات منیزیم) به همراه عوامل فلاکس، رس و اکسید های رنگی یا فریت ها تشکیل شده اند.
مواد خام در بخش های سرباز، بخش های سرپوشیده، فیدرهای با حجم بزرگ، سیلوهای همگن سازی، تأسیسات پیرسازی و زمان دهی یا سیلوهای مواد خشک، ذخیره سازی می شوند. در بسیاری موارد، آجرپزخانه ها در نزدیکی منابع خاک رس، ایجاد می شوند.

آماده سازی مواد اولیه

در تولید کاشی و سرامیک، آماده سازی خشک و نیمه تر مورد استفاده قرار می گیرد. روش آماده سازی با توجه به مواد موجود، مشخصه های کیفیتی محصول نهایی، روش شکل دهی و جوانب اقتصادی، انجام می شود.
آماده سازی خشک عمدتا در جاهایی مورد استفاده قرار می گیرد که مواد اولیه ی با پلاستیسیته ی کم مورد استفاده قرار گیرد. هدف از آماده سازی خشک، کاهش اندازه ی ذرات با استفاده از آسیاب های چکشی و غلطکی است. افزودنی های ضروری نیز به این مرحله افزوده می شود. یکی از این افزودنی ها عبارتند از آهک هیدراته. این افزودنی برای تنظیم و ثابت کردن درصد آب مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از آن موجب می شود تا پلاستیسیته ی خوبی در ماده ی اولیه ایجاد شود. با تنظیم پلاستیسیته، برش مواد اولیه به خوبی انجام می شود. آماده سازی خشک در تولید آجرهای مهندسی و آجر نما، ترجیح داده می شود. زیرا مواد اولیه ی آجر نما مانند رس های متورق دارای میزان رطوبت اندکی هستند و این مسئله موجب می شود تا این مواد، با این روش آماده سازی تطابق داشته باشند.
یک روش آماده سازی ثانویه در تولید آجر و سفال های پشت بام، فرایند نیمه تر می باشد. آماده سازی و تنظیم رطوبت در فیدرهای با حجم بزرگ، انجام می شود. فیدرهای حجمی اجازه می دهند تا یک حجم بزرگ از مواد اولیه آماده سازی شوند. در بسیاری موارد، آب مورد نیاز از انتهای فیدر اضافه می شود تا جایی که درصد آب به 20 درصد برسد. خردایش مرحله به مرحله مواد سخت موجب می شود تا اندازه ذراتی کمتر از 1.8 میلی متر ایجاد شود. در سرامیک های ظریف مانند سفال های پشت بام، این اندازه ی ذره در گستره ی 0.5 تا 0.8 میلی متر است. بسته به ویژگی های مواد اولیه، خردکن های رس، خردکن های چاقویی، خردکن های دو غلطکی یا آسیاب های کفه ای مورد استفاده قرار می گیرد. برخی اوقات، ماسه می تواند به طور مجزا آسیاب گردد و به طور مجزا به مخلوط مواد اولیه اضافه شود. برای خردایش ماسه از سنگ شکن های فکی، سنگ شکن های ضربه ای، سنگ شکن های ضربه ای عمودی و الک ها مورد استفاده قرار می گیرند. در برخی موارد، ماسه و رس به طور مجزا آماده سازی و قبل از شکل دهی، مخلوط می شوند.
فرایندهای ترکیب کردن شامل مخلوط کردن و آمیختن می باشد. این فرایندها موجب ایجاد یک توده ی هموژن و با پلاستیسیته ی خوب می شود. یک دستگاه پاره پاره کننده ی گل، یک میکسر دو محوره، خمیرگیر تیغه ای و میکسر فیلتردار برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. عوامل تخلخل زای آلی و غیر آلی برای تولید آجرهای با رسانایی حرارتی پایین، مورد استفاده قرار می گیرد. در این مرحله از فرایند، میزان نهایی آب که به توده ی سرامیکی می رسد، در حدود 20 تا 22 % است. برای حل کردن و باز کردن ذرات کوچک در این فرایند، از آب داغ استفاده می شود.
توده های آماده در فیدرهای با حجم بزرگ، سیلوهای مخصوص خاک و سیلوهای آرامش، انبار می شوند. این انبار کردن موجب می شود تا خیس خوردن گل و میزان هموژنیزاسیون آن افزایش یابد.

شکل دهی

روش های شکل دهی مختلف مانند پرس کردن، اکستروژن و قالب گیری دستی، در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد. نوع روش انتخابی، به نوع گل تولیدی، میزان آب و کیفیت مد نظر برای محصول، بستگی دارد.
در عمل، مواد آماده سازی شده با روش نیمه تر، بوسیله ی فرانید پرس، شکل دهی می شود. توده گل تحت فشار 0.6 تا 1.5 مگاپاسکال پرس می شود. این کار در یک پرس اکسترودری انجام می شود که ممکن است به محفظه ی خلأ مجهز باشد یا نباشد. قالب توده ی گل را به صورت ستونی در می آورد. این ستون بریده می شود و به قطعه تبدیل می شود. عمل برش با استفاده از سیم انجام می شود. این روش نمونه وار برای تولید آجرهای ساختمانی و سفال های سقفی است.
سفال های پشت بام پرسی در مرحله ی ابتدایی با استفاده از شکل دهی تکه های گل آماده می شوند. سپس این تکه ها در داخل یک پرس دیگر قرار داده می شوند تا هندسه و ابعاد آنها دقیق تر شود. برای انجام این کار، از پرس های مکانیکی و هیدرولیک چرخشی، پرس های کوبشی، پرس های نوردی چرخشی و پرس های قابل تنظیم استفاده می شود. پرس های تکی و چند تایی برای این کار مورد استفاده قرار می گیرد. در پرس های چرخشی، یک غلطک چرخنده بطور متناوب می چرخد. این غلطک دارای شکل منشور مانند و 5 یا 6 گوش است. بر روی هر سمت آن یک پرس وجود دارد. هر زمان غلطک ایستاده است، پیستون عمودی که قالب بالایی را حمل می کند، بر روی قالب پایینی فرود می آید و تکه گل موجود در آن را شکل دهی می کند. بعد از این مرحله، بدنه بر روی حامل خاصی قرار می گیرد. انواع مختلفی از قالب های باز مانند قالب های گچی، قالب های چدنی، قالب های با بستر رابری، یا قالب های فلزی با آسترکاری رابر ولکانیزه شده، مورد استفاده قرار می گیرد.
بر روی سطوح قابل رویت سفال، انگوب کاری یا لعاب کاری انجام می شود. آجرها و آجرهای نما بوسیله ی برش، برس زنی و یا ماسه پاشی، تحت عملیات قرار داده می شوند و بر روی آنها بافت ایجاد می شود.

خشک کردن، لعاب زنی و انگوب کردن

انواع مختلفی از خشک کن ها در فرایند خشک کردن مورد استفاده قرار می گیرند. نوع خشک کن مورد استفاده، به میزان کار، میزان مکانیزه بودن فرایند و حساسیت ماده به فرایند خشک کردن، بستگی دارد. در تولید آجر، خشک کن های تونلی یا محفظه ای مورد استفاده قرار می گیرند. در تولید سفال پشت بام نیز از خشک کن های محفظه ای و خشک کن های تونلی استفاده می شود. در خشک کن های تونلی و خشک کن های سریع، شرایط برای خشک کردن آجر به گونه ای است که خشک کردن در زمان 8 تا 72 ساعت و در دمای 75 تا 90 درجه ی سانتیگراد انجام می شود. خشک کن های سریع مورد استفاده برای خشک کردن آجر، زمانی کمتر از 8 ساعت نیاز دارند. البته در مورد تولید برخی از آجرهای نما، نیاز به زمان خشک کردن 72 ساعت می باشد. در خشک کن های محفظه ای، دوره ی خشک کردن برای آجرها تا 40 ساعت و در دمای متوسط 90 درجه ی سانتیگراد، انجام می شود. سفال های پشت بام در خشک کن های تونلی یا محفظه ای و در دمایی در گستره ی 60 تا 90 درجه ی سانتیگراد، خشک می شوند. زمان خشک کردن در این نوع از بدنه ها در کستره ی 12 تا 48 ساعت است. درصد آب بدنه قبل از فرایند پخت در کوره ی تونلی کمتر از 3 % است. خشک کن ها عمدتا با استفاده از حرارتی گرم می شوند که از کوره ایجاد می شود و در برخی موارد، این گرمایش با استفاده از گاز طبیعی یا نفت کوره انجام می شود.
آجر و سفال های پشت بام برخی اوقات لعاب زنی یا انگوب زنی می شوند. این کار بر روی سطح قابل مشاهده ی آنها انجام می شود. همچنین امکان دارد که لعاب زنی بر روی کل بدنه و بعد از فرایند خشک کردن، انجام شود. در برخی موارد، لعاب زنی و انگوب زنی، بعد از انجام فرایند شکل دهی انجام می شود. انگوب یک ترکیب ساخته شده از رس، عوامل گداز آور، مواد پرکننده و رنگ هستند. بهترین فرایند برای اعمال این انگوب بر روی بدنه های بزرگ، فرایند اسپری کردن است.
عوامل بایندر آلی به انگوب اضافه می شود تا بدین صورت اتصال بهتری میان مواد تشکیل دهنده ی انگوب و سطح مورد نظر، ایجاد شود. لعاب معمولا با استفاده از اسپری کردن در محفظه های اسپری، اعمال می شود.

پخت

امروزه، آجرها و سفال های پشت بام در کوره های تونلی پخت می شوند. این کار در اتمسفر اکسیدی انجام می شود. یک بخش کاهش در بخش پخت نهایی، موجب می شود تا اثرات رنگی خاصی ایجاد شود. از این رو می توان از این کار در زمان های ضروری استفاده کرد. در بخش کاهشی کوره، سوخت به بخش اعمال می شود تا بدین صورت، فقدان اکسیژن ایجاد شود. در این روش، مواد اولیه ی مناسبی به آجر افزوده می شود تا بدین صورت، اثرات رنگی مناسب بر روی آنها ایجاد شود.
با عبور بدنه از میان کوره و بر روی یک سری از واگن ها، بدنه پخته می شود. بدنه های خام به صورت مستقیم بر روی واگن های کوره تونلی قرار داده می شوند، در حالی که سفال های پشت بام بر روی کاست های خاصی چیده می شوند و از کوره ی تونلی عبور می کنند. قرارگیری کاست ها به گونه ای است که جریان مناسبی از گازهای گرم در حول بدنه ها ایجاد شود و پختی مناسب ایجاد شود. این پخت در دمایی در حدود 800 تا 1300℃ انجام می شود.
زمان تشکیل مناسب بدنه در دمایی بین 2 تا 5 ساعت می باشد و بدنه ها بعد از پخت با توجه به برنامه ی پخت، تا دمای 50 درجه ی سانتیگراد سرد می شوند.
زمان پخت سفال های پشت بام در کوره های تونلی برابر با 10 تا 40 ساعت می باشد. آجرهای کف به مدت 45 تا 60 ساعت و آجرهای رسی به مدت 17 تا 25 ساعت، پخت می شوند. دمای گاز خروجی از دودکش به نقطه ی شبنم گاز خروجی وابسته اند. برای مثال، برای رس های دارای درصد گوگرد بالا، نقطه ی شبنم بزرگتر است و بنابراین دمای گاز خروجی بالاتر می رود. جدول 2 داده های عملیاتی کوره های تونلی را نشان می دهد.
روش پخت سریع در کوره های با بستر غلطکی یک روش جایگزین برای پخت متداول با روش کوره ی تونلی است. با ورود روش پخت مسطح تک چارچوب برای تولید سفال های پشت بام، زمان پخت کاهش می یابد و میزان کمک پخت های مورد استفاده در بدنه نیز کاهش می یابد. این روش تا حدی به ما اجازه ی کاهش انرژی مصرف شده در فرایند پخت می شود.
روش پخت سریع در کوره های کوچکتر انجام می شود. کوره های کوچکتر اجازه می دهد تا انعطاف پذیری بیشتری در پارامترهای پخت ایجاد گردد. جدول 3 برخی داده ها در مورد سفال های پشت بام، کوره های تونلی کلاسیک و روش پخت سریع را نشان می دهد.
کاربردپذیری روش پخت سریع در تولید آجر و سفال های پشت بام اساسا به سطح ویژه ی محصول و امکان تزریق گازهای گرم بستگی دارد. نه تنها سفال های پشت بام، بلکه همچنین آجرهای رسی مانند آجرهای لانه زنبوری می تواند با استفاده از روش پخت سریع، تولید شوند. جدول 4 ، داده های عملیاتی مربوط به کوره های پخت سریع را نشان می دهد.
برای تولید محصولات خاص مانند آجرهای نمای رنگی و آجرهای نمای شکل دهی شده با دست، کوره های هافمن مورد استفاده قرار می گیرند. این کوره ها شامل یک سری محفظه های به هم متصل هستند که به طور متناوب با آجر پر می شوند. هر محفظه ی پر شده، آب بندی می شوند و به طور مجزا فرایند پخت در داخل آن انجام می شود. در این ساختار، گاز گرم حاصل از پخت از یک محفظه، به محفظه ی بعدی انتقال پیدا می کند. با استفاده از این ساختار، امکان پیش گرم کردن و سرد کردن بدنه ها با استفاده از جریان های هوای ایجاد شده در این ساختار، وجود دارد. یک سیکل پخت معمولا بین سه روز تا دو هفته طول می کشد و می توان در این کوره ها، دانسیته ی چیدمانی بیش از 300 کیلوگرم در متر مربع، افزایش یابد. این کوره ها هم اکنون به طور گسترده با گاز طبیعی گرم می شوند اما امکان استفاده از سوخت های دیگر مانند نفت و زغال سنگ در آن نیز عملی است.
کوره های متناوب نیز می تواند برای تولید سفال های پشت بام، آجر ها یا بست ها مورد استفاده قرار گیرد. یک چنین کوره هایی به صورت غیر پیوسته کار می کنند و زمان پخت آنها در بین 20 تا 45 ساعت است و دمای پخت در آنها بین 1000 تا 1100 درجه ی سانتیگراد می باشد.
کوره های تونلی کلاسیک عمدتا با استفاده از گاز طبیعی یا نفت گاز گرم می شوند و کوره های پخت سریع بوسیله ی گاز طبیعی. در برخی موارد، زغال سنگ، کک نفتی و زغال کک نیز قابل استفاده می باشد.

عملیات های ثانویه

بسته به نتایج حاصله از فرایند پخت، محصولات بعد از خارج شدن از کوره به صورت دستی یا اتوماتیک، طبقه بندی می شوند. محصولاتی مانند آجرهای با اندازه ی معین، با استفاده از ماشین آلات سایش، ساییده می شوند.
برخی اوقات، عملیات های انجام شده بر روی آجرهای نمای رسی، سفال های پشت بام یا بخش های ثابت کننده، با استفاده از عوامل آب دوست یا آب گریز انجام می شود. با استفاده از این عوامل، عملکرد بدنه در هنگام برخورد با آب تغییر می کند.
سفال های پشت بام بسته بندی می شوند و برای انتقال آماده می شوند. یک لایه کاغذ یا روکش چوبی در میان کاشی ها قرار داده می شود. بسته های کاشی بر روی پالت ها قرار داده می شوند و در پوشش های ضد آب، شرینک می شوند. انتقال این بسته ها با استفاده از بالابر یا لیفتراک انجام می شود.
کارهای اصلی انجام شده در فرایند تولید کاشی و سفال های پشت بام در شکل 7 نشان داده شده است.

لوله های رسی زجاجی

لوله های رسی زجاجی با استفاده از مراحل زیر تولید می شوند. این فرایندها عبارتند از ذخیره سازی مواد اولیه، آماده سازی مواد اولیه، شکل دهی، خشک کردن، لعاب زنی، پخت و عملیات های ثانویه. شکل 8 به طور شماتیک فرایند تولید لوله های رسی زجاجی را نشان می دهد.

مواد اولیه

رس، شاموت و لعاب به عنوان ماده ی اولیه در تولید لوله های رسی زجاجی مورد استفاده قرار می گیرند. لعاب نیز شامل مخلوطی از رس سنی، رس، گل سفید، دولومیت، کوارتز و اکسیدهای فلزی هستند. مواد اولیه شاموتی نیز عمدتا شامل مواد بازیافتی ایجاد شده از فرایند تولید می باشند. در این فرایند رس شنی در زیر یک سقف انبار می شود. بسته به فرایند آماده سازی، اجزاری رسی در بخش های باز و یا در جعبه هایی ذخیره سازی می شوند. جدول 5 و 6 ترکیب شیمیایی و مینرالی رس های مورد استفاده در تولید لوله های رسی زجاجی را نشان می دهد.

آماده سازی مواد اولیه

فرایندهای مختلفی برای آماده سازی رس ها مورد استفاده قرار می گیرند (مانند فرایند دوغابی). مقادیر مورد نیاز از رس در داخل فیدرهای جعبه ای قرار داده می شوند و وارد فرایند آماده سازی می شوند. سایش ریز با استفاده از آسیاب های مختلف (مانند آسیاب های استوانه ای و غلطکی) انجام می شود. آسیاب های استوانه ای همچنین برای سایش اجزای رس شنی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. این اجزا به حدی ریز می شوند که اندازه ی آنها کمتر از 0.06 می شود. بعد از این مرحله، ذرات درشت تر با استفاده از الک، جداسازی می شود. اجزای ریز در آب معلق می مانند و در تانک های مجهز به همزن، ذخیره سازی می شوند.
شاموت خام خردایش می یابد و در آسیاب های فکی، مخروطی و آسیاب های گلوله ای، سایش می یابد. کسر ذراتی که اندازه ی آنها کمتر از 2.5 میلی متر است، جداسازی و ذخیره می شود. شاموت به عنوان بازکننده مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از آن، موجب می شود تا حین پخت، استحکام و پایداری حفظ گردد. کسرهای مناسبی از رس و شاموت در واحد مخلوط کننده، وارد می شوند و با هم مخلوط می شوند.
در واحد مخلوط کننده، اجزا مخلوط می شوند و با افزودن 15 تا 20 % آب به آنها، رطوبت دهی می شوند. عوامل آلی و غیر آلی کمک کننده به فرایند پرس و پلاستیسایزر نیز در صورت نیاز، اضافه می شود. مخلوط حاصله ذخیره سازی می شود تا هموژن گردد.

شکل دهی

لوله های رسی خام در اکسترودرهای افقی یا عمودی شکل دهی می شوند. توده ی ماده ی اولیه ی فشرده، در داخل یک بخش هواگیری، هواگیری شده و از اکسترودری با شکل لوله، عبور می کند.
لوله های خام با استفاده از وسایل خاصی مانند روبوت های خاص، انتقال می یابند. روبات لوله را بر روی واگن های خشک کن قرار می دهد. ویژگی این روش شکل دهی، سفتی و استحکام بالای توده ای اکسترود شده می باشد. همچنین توانایی تولید لوله هایی با ابعاد مختلف یکی دیگر از مزیت های این روش است.

خشک کردن و لعاب زنی

خشک کردن بدنه ی خام بدون ایجاد ترک در داخل آن، فرایندی است که در خشک کن های محفظه ای یا تونلی انجام می شود. دمای خشک کردن این قطعات تا حدود 100 درجه ی سانتیگراد نیز می رسد و رطوبت باقی مانده در این بدنه ها بعد از خشک کردن در حدود 2 % است. زمان خشک کردن لوله های با قطر کوچک30 و برای لوله های با قطر بزرگ برابر با 9 ساعت طول می کشد. این زمان برای بست ها در حدود 70 تا 100 ساعت می باشد. کنترل عوامل محیطی از جمله دما و رطوبت باید به گونه ای باشد تا از ایجاد اعوجاج در لوله ها و پدید آمدن شرینکیج در آنها جلوگیری گردد.
ربات های و چنگک های خاصی، بدنه های خام را به داخل تانک لعاب زنی وارد می کنند و تا بواسطه ی این کار یک لایه از لعاب بر روی بدنه ایجاد گردد. این کار با استفاده از اسپری کردن لعاب برروی بدنه نیز قابل انجام است. در فرایند پخت، لعاب با سطح ادغام می شود و سطح را می پوشاند. این کار موجب نرم شدن سطح می شود. اگر بخش هایی از سطح نباید لعاب زده شوند، قبل از اعمال لعاب، با پارافین پوشیده می شوند.
بدنه های خام لعاب زده شده بر روی واگن های کوره ی تونلی قرار داده می شوند. بعد از آن، رطوبت آنها خارج می شوند به نحوی که میزان رطوبت آنها کمتر از 1 % می شود. بعد از آن، بدنه ها در داخل کوره ی تونلی، پخت می شوند.

پخت

پخت در کوره های تونلی گاز سوز عمدتا در محیط اکسیدی انجام می شود. بدنه ی خام در حالت عمودی بر روی بستر کوره قرار داده می شود و پخت می گردد. دمای پخت معمولی بین 1150 تا 1250 می باشد. زمان پخت نیز بین 30 تا 80 ساعت می باشد. جدول 7 داده های عملیاتی کوره های تونلی را برای تولید لوله های رسی زجاجی نشان می دهد.
یک راه جایگزین برای فرایند پخت معمولی، روش پخت سریع لوله های رسی زجاجی می باشد. لوله های رسی زجاجی در این روش، در مدت 10 ساعت پخت می شوند و لعاب آنها با استفاده از روش اسپری، اعمال می شود. سپس این بدنه ها از میان کوره و به مدت 8 ساعت عبور می کنند. این لوله ها پخت می شوند در حالی که از روی غلطک های افقی عبور داده می شوند. قطعات اتصال دهنده مانند سه راهی ها و زانویی ها نیز با استفاده از فرایند پخت سریع، تولید می شوند. مشابه با لوله های پخت سریع شده، این سه راهی و زانویی ها نیز از میان کوره های با بستر غلطکی و در دوره ی زمانی 8 تا 12 ساعت عبور می کنند. انتقال این بخش های اتصالی در داخل کوره از طریق استفاده از قطعاتی خاص انجام می شود.

عملیات های ثانویه

بعد از اتمام فرایند پخت، تمام محصولات مورد بررسی قرار می گیرند. در صورت نیاز نیز المان های آب بندی یا آب بندهای پیش ساخته بر روی بست ها و توپی ها قرار داده می شود. بعد از این مرحله، لوله ها و اتصال ها بسته بندی می شوند.
قبل از اتصال بخش های آب بندی، ابعاد بر اساس استاندارد هایی همچون DN 250 و DN 600 تنظیم می شود. این تنظیم با استفاده از ساییدن انجام می شود.
بخش های اصلی فرایند تولید لوله های رسی زجاجی در شکل 9 نشان داده شده است.
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.
ادامه دارد...