گزارش کارآموزی كارخانه ي كاشي مريم

دسته بندي : فنی و مهندسی » سرامیک
گزارش کارآموزي كارخانه ي كاشي مريم در 165 صفحه ورد قابل ويرايش


فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه و تاريخچه........................................................................................ 1

آسيا كردن و سايش.................................................................................. 3

اسپري دراير............................................................................................. 19

پرس........................................................................................................... 40

خشك كردن.............................................................................................. 59

پخت............................................................................................................ 72

لعاب......................................................................................................... 102

درجه بندي.............................................................................................. 123

فعاليتهاي انجام شده............................................................................. 132



بنام خداوند جان و خرد

مقدمه

تمدن کهن ايران زمين سهم بزرگي در تکامل فرهنگ و تمدن بشري داشته است. سفال هاي به دست آمده از کاوش هاي باستان شناسي بر قدمت چندين هزار ساله هنر و صنعت سراميک در اين مرز و بوم گواهي مي دهند. به طوري که در بررسي تاريخ تکامل صنعت سراميک در جهان اذعان شده است که استفاده از چرخ کوزه گري در سرزمين ايران به حدود هزاره پنجم و کاربرد لعاب به هزاره دوم قبل از ميلاد باز مي گردد.

گرچه قرون ششم و هفتم هجري را دوره اوج شکوفايي و عصر طلايي هنر و صنعت سراميک در ايران ناميده اند اما تا چند قرن پس از آن و پيش از انقلاب صنعتي اروپا نيز شکوه و عظمت خود را حفظ کرد. اين صنعت همچون ديگر صنايع در ايران نتوانست دوره گذار به توليد انبوه صنعتي را به خئبي طي کند. بعنوان مثال پيش از آغاز بکار اولين کارخانه کاشي در سال 1339 توليذ به صورت دستي انجام مي گرفت و تعداد کارخانجات کاشي پيش از انقلاب از انگشتان يک دست تجاوز نمي کرد.

سابقه تاريخي، ذخائر مناسب مواد اوليه و همچنين توجه و همت دست اندرکاران اين صنعت در دو دهه اخير و به خصوص راه اندازي کارخانجات متعدد در چند سال گذشته، رشد چشمگيري در کميت و کيفيت کاشي در ايران بوجود آورده است به طوري که توليد امروز کاشي به مرز يکصد ميليون متر مربع نزديک شده و روز بروز در حال افزايش مي باشد. چنين پيشرفت هايي توجه بيش از پيش به منابع مطالعاتي و افزايش آگاهي هاي علمي و تخصصي در اين زمينه را مي طلبد.

در اين راستا شركت كاشي مريم در 5 كيلومتري شهر ميبد ، شهر كهن دژ ايران، شهر سفال هاي رنگارنگ و ماندگار ، در سال 1381 در زميني به مساحت 25 هكتار فعاليت خود را با تعهد والاي سرمايه گذاران ، مديران ، كارشناسان مجرب صنعت كاشي آغاز كرد.


آسيا کردن و سايش




1-1-تعريف و هدف از سايش ( آسيا کردن ) موادجامد

آسيا کردن و سايش مواد جامد شامل عملياتي است که هدف آن کاهش ابعاد و اندازه مواد است. اين عمل با خرد کردن اوليه ذرات درشت آغاز مي شود و با پودر کردن خاتمه مي يابد.

با اين وجود، هدف از خرد کردن تنها بدست آوردن ذرات کوچک از مواد درشت دانه نيست بلکه هدف از آن، فراهم کردن ذراتي با قطر متوسط و مشخص و با دانه بندي مناسب براي توليد محصول مي باشد.

به طور کلي، دلايل فراواني براي خرد کردن مواد جامد وجود دارد، با وجود اين مي توان گفت که گستردگي سطح ويژه مواد باعث مي شود که توده هاي هموژن و واکنش هاي شيميايي کامل تري را در زمان هاي کوتاه تر بدست آوريم.

2-1-اثرات ايجاد شده حين آسيا و انتخاب ماشين آلات

اعمال صورت گرفته در طي سايش عبارتند از:

a)فشردگي ساده ( خرد کردن )

b)کوبش و ضربه ( از اجزاء دستگاه به ماده )

c)ضربه( از ماده به دستگاه)

d)سايش

e)برش

کليه ماشين آلات به کار گرفته شده در فرايند خرد کردن بر اساس اصول گفته شده در فوق کار مي کنند.

به منظور شرح محدوده عملکرد ماشين آلاتي که به طور گسترده استفاده مي شوند و براي انتخاب مناسب ترين وسيله، طرح زير دنبال مي شود:

a)خرد کننده فکي (jaw crasher)

b)خرد کننده ژيراتوري (Giratory Crushers)

c) آسياهاي داراي لبه متحرک (Edge Runner) و آسياهاي دندانه دار گردان (Tooth Rolling)

d) آسياهاي پرداخت کننده و نرم ساب گردان

e) آسياهاي ديسکي (Disk Mills)

f) آسياهاي چکشي (Hammer Mills) به سرعت پايين

g) آسياهاي ميخي (Peg Mills)

h) دستگاه هاي با سرعت کم (Rod Mills,Ball Mills.Pebble Mills)

i) دستگاه هاي با سرعت متوسط (Rotary Pin-Mills,Ball Mills)

j) دستگاه هاي با سرعت زياد (Bowl Mills و آسياهاي چکشي با سرعت زياد)

در موردي مخصوص که ما به آن علاقه منديم يعني آسيا مواد خام براي مخلوط هاي سراميکي، عمدتاً مواد خام ارژيليتي (Argillaceous) که خصوصيات فيزيکي و مينرالي آنها اغلب غير يکنواخت است، به کار برده مي شود.

مثلاً رسهاي ماژوليکا و کاتوفورت(Majolica و Cottoforte ) ترکيبات طبيعي فيليوسيليکاتها (Phyllosilicates) هستند مانند:

- ايليت

- کائولينيت

- کلريت و . . .

( همه آنها با توزيع بسيار ريز اندازه ذرات زير 8 تا 10 ميکرون و ساختار صفحه اي که سختي کمي دارد و درصد بالاي رطوبت و آب ترکيبي که در بردارد، مشخص مي شوند).

علاوه بر مواد فوق، اين رسها داراي مينرال هاي سخت نيز مي باشند. مانند:

- سيليس

- فلدسپات

- سنگ آهک

- دولوميت

- پيريت

- مينرال هاي منگنز و . . .

( اينها مواد فشرده اي هستند که سختي متوسط تا زياد و اندازه بيش از 1mm دارند و نمي توانند آب ترکيب را به دورن شبکه جذب يا رها کنند).

به هنگام استفاده از اين مواد، شرايط خاصي بايد در نظر گرفته شود:

- انحلال تقريباً کامل انواع رس يا مخلوط اجزاء

- درجه خرد کردن متفاوت بين اجزاء برخي مخلوطهاي مينرالوژيکي

- حذف ناخالصي هاي موجود در مواد خام قبل از خرد کردن.

3-1- خرد كردن خشك و مرطوب (تر)

مواد خام تشكيل دهنده بدنه هاي سراميكي يا به صورت خشك و يا به صورت مرطوب خرد يا سايش مي شوند.

تكنيك خرد كردن تر (آسياب) عموماً به منظور بدست آوردن دانه بندي بسيار ريز و همگن نمودن بهتر پودرها به كار گرفته مي شود. از طرف ديگر، وقتي كه مواد خام بسيار خالص در اختيار داريم يا زماني كه موادي را آماده مي سازيم كه كيفيت بالايي ندارند، سايش خشك رس ترجيح داده مي شود.

در طي سايش تر، مواد خام به منظور كاهش بيشتر اندازه ذرات، در آب پخش مي‌شوند.از اين گذشته، استفاده از مواد شيميايي كه ميزان آب دوغاب را كاهش مي دهد و فوايد اقتصادي متعاقب آن، باعث مي شود كه ذراتي با قطر كمتر از 10 ميكرون بدست آورند.

انتخاب مناسب ترين تكنولوژي خرد كردن تا حدي به توزيع اندازه ذرات مورد نياز براي توليد محصول بستگي دارد ولي عوامل ديگر نيز بايد در نظر گرفته شوند.

تكنولوژي خرد كردن خشك معمولا براي آسيا كردن مخلوط هايي كه حداكثر از دو يا سه نوع رس تشكيل شده اند و خواص فيزيكي و ساختار مينرالي مشابه دارند، به كار برده مي شود.

ميزان باقي مانده هاي لايه اي، شني و يا درشت در خاك هاي رس بايد خيلي كم باشد. به اين دليل هر گاه كه مواد خام با خصوصيات فوق در دسترس باشند، پودر حاصل از خرد كردن خشك استفاده مي شود تا فراورده هاي زير توليد شوند:

- بيسكويت ماژوليكا و كاتافورت

- بيسكويت استون ور و نيمه استون ور (Semi-Stoneware , Stoneware) و محصولات تك پخت متخلخل مربوطه

- كاشي هاي كف و ديواري تك پخت متخلخل

خرد كردن تر براي مخلوط هاي طبيعي آرژيليتي كه اندازه مواد سخت به اندازه اي است كه امكان گرانول سازي مناسب از طريق سيستم هاي خرد كردن خشك وجود ندارد، به كار برده مي شود.

همچنين زماني آماده سازي بدنه به روش تر انجام مي شود كه تركيبات سراميك از چند ماده مختلف با خواص فيزيكي متفاوت (سختي، وزن مخصوص، اندازه ذرات) تشكيل شده باشند.

اين موضوع در مورد بسياري از كارخانه هاي سراميك كه مواد خام مناسب در اختيار ندارند صادق است تا بتوانند كاشي هاي ماژوليكا و كاتافورت و نيز محصولات شيشه اي شده يا ويتريفه (Vitrified) و تك پخت متخلخل با استفاده از خاك رس قرمز، ماسه، سنگ آهك و دولوميت توليد كنند.

شايد SACMI اولين كارخانه اي باشد كه اين تكنولوژي را در قسمت هاي مختلف جهان از جمله مجارستان، برزيل، كشورهاي حوزه مديترانه و شمال آفريقا و.. به كار برده است.

همچنين به منظور خارج كردن ناخالصيهايي كه قابل انحلال در آب هستند، آنها را به روش تر آسيا مي كنند. در اين مورد، ماده ابتدا حل شده و سپس از طريق غربال مناسب الك مي شود.

بالاخره، زماني كه محصولات شيشه اي شده (ويتريفه) توليد مي شوند يا سيكل پخت بسيار سريع است، تكنولوژي ترسايي ترجيح داده مي شود. در واقع، سايش تر امكان تصحيح آسان تركيب و دستيابي به پودرهاي اسپري دراير شده مناسب براي پرس را امكان پذير مي سازد.

از مطالب فوق به اين نتيجه مي رسيم كه از نقطه نظر تكنولوژيكي هيچگونه رقابت و دوگانگي بين تكنولوژي سايش خشك و تر وجود ندارد. اگر آناليز مواد خام به دقت انجام شود و خصوصيات تكنيكي فراورده چنانكه بايد و شايد به حساب آورده شوند، تنها يك انتخاب امكان پذير است.



4-1-دستگاه ها و ماشين آلت متداول خرد کردن

1-4-1- دستگاه ها و ماشين آلات خرد کردن خشک

a) خرد کردن و آسيا کردن خاک رهاي رس

خاکهاي رسي که معمولاً براي توليد کاشي به کار مي روند، داراي رطوبت ماکزيمم 4 تا 5% هستندو خرد کردن اوليه، اندازه ذرات را از حدود 20cm به ماکزيمم اندازه نهايي 6cm مي رساند.

اين عمل معمولاً بوسيله ريل ( قرقره) يا غلتک هاب استيل دوار دندانه دار (kibbler Rolls) انجام مي شود. خرد کردن بعدي خاک رس ( خرد کردن ثانويه) بوسيله خرد کننده هاي ضربه اي با صفحع آهني متحرک ( آسياي ضربه اي) صورت مي گيرد. اندازه ذرات ماده به دانه بندي Tout Venant با ماکزيمم اندازه 5mm مي رسد.

با توجه به ميزان ريزبودن مورد نياز، خرد کردن توسط Peg Mills، آسياهاي چکشي ثابت يا متحرک و يا Biwl Mills صورت مي گيرد.

b) خرد کردن و آسيا کردن شاموت ( رس نسوز کلسينه شده) يا ديگر مواد سخت

مواد مورد استفاده داراي رطوبت ماکزيمم 0/1 تا 0/1% مي باشند خرد کردن اوليه توسط خردکننده هاي فکي انجام مي شودکه مواد از ماکزيمم اندازهcm20-10 به دانه بندي Tout Venant با ماکزيمم اندازه ذرات حدود cm6-4 مي رسند. دانه بندي بعدي بوسيله خردکننده هاي ضربه اي تا رسدن به ماکزيمم اندازه cm1-5/0 صورت مي گيرزد. خرد کردن نهايي معمولاً بوسيله آسياي چرخ Rinng Mille براي بدست آوردن توزيع اندازه ذرات متوسط يا بوسيله Bowl Mille براي بدست آوردن ذرات ريزتر انجام مي شود.

2-4-1. دستگاه ها و ماشين آلات خرد کردن تر

مواد خامي که ماکزيمم رطوبت 12 تا 16% دارند، خرد و آسيا مي شوند تا به ابعاد زير برسند:

خاک هاي رس: ماکزيمم اندازه 6 تا 8 سانتيمتر

مواد سخت: ماکزيمم اندازه 4/0 تا 6/0 سانتيمتر.

اين خاک هاي رس بوسيله همزن هاي مخصوص و نيز آسياهاي غلتکي (Drum Mill) پيوسته و غير پيوسته به صورت سوسپانسيون در آورده مي شوند. در عوض مواد خام سخت معمولاً توسط آسياهاي غلتکي پيوسته و غير پيوسته خرد مي شوند. ميزان ريز بودن پودر به طور قابل توجهي، با نوع محصول مورد نظر تغيير مي کند.

اهميت دانستن خصوصيات مواد خام براي انتخاب تکنولوژي مناسب

1) مهم ترين پارامترهاي فيزيکي

براي کسب بهترين نتايج، هر نوع فراوذده بايد طبق مناسب ترين چرخه تکنولوژيکي خرد شود. اين مسأله با توجه به تعدادي از پارامترهاي پايه تعيين مي شود.

a) خواص فيزيکي مواد خام مثل اندازه، رطوبت، سختي و غيره

b) نوع دانه بندي خواسته شده براي پودرهاي پرس. اين موضوع، در محدوده مشخصي خاص فراورده مورد نظر است.

c) ناخالصي ها نوع موادي که ناخالصي هاي مواد اوليه را تشکيل مي دهند و ابعاد اوليه مربوط.

2) تشکيل دهندگان مينرالي برخي از بدنه هاي سراميکي

در صفحات آينده شرح کوتاهي در مورد مواد خام تشکيل دهنده بدنه کاشي ها بيان خواهد شد.

ترکيبات طبيعي آرژيليتي براي کاشي هاي ديواري و کف متخلخل (ماژوليکا، کاتوفورت و مونوپروزا)

مينرال هاي تشکيل دهنده اين خاک هاي رس عبارتند از:

ايليت، مونتموريلونيت، کائولينيت و کلريت: از 40 تا 60%

کلسيت و دولوميت : از 10 تا 25%

کوارتز آزاد : از 10 تا 20%

مينرال هاي آهن : از 5 تا 15%

ميکا : از 0 تا 5%

در اين مورد براي مشخص کردن تکنولوژي خرد کردن مناسب، دانستن ميزان رطوبت و اندازه مواد آرژيليتي و نيز دانه بندي کربنات و ميزان ريز بودن سيليس آزاد ضروري است.

کربنات هاي موجود در توده آسيا شده، به صورت ذراتي با قطر بيش از mm2/1-3/0 وجود دارند که باعث ايجاد عيب لخته هاي کربنات کليسم بر روي بدنه مي گردند. با سيستم هاي خرد کردن توسط ضربه، ذرات کوارتزي درشت در معرض خرد شدن بيشتر که براي بدست آوردن يک مخلوط خوب لازم است قرار نمي گيرند.

به دو دليل آسيا کردن شديد براي کاشي هاي ماژوليکا و کاتوفورت لازم نيست: بدنه هميشه لعاب زده مي شوذ، مشکلات ناشي از پرس و انقباض پس از پخت ايجاد نمي شود.

- دانسيته ظاهري

دانسيته ظاهري محصولات پرس شدهف عموماض از 95/1 تا تغيير مي کند. اگر وزن مخصوص واقعي بدنه هاي سراميکي را تقريلاً 7/2-6/2 در نظر بگيريم، نتيجه مي شود که حجم کلي فضاعاي خالي موجود در بافت کاشي پرس شده به 25% -15 مي رسد. براي توليد محصولات متخلخل ( کاشي هاي ديواري). لزومي ندارد که از پودرهاي بسيار فشرده که براي کاشي ها مقاومت مطلوبي در برابر شوک پذيري پديد مي آوردند، استفاده شود. در مورد کاشسي هاي کف با انقباض پخت زياد و هنگاني که اجزاء با تخلخل کم توليد شده اند، کاهش فضاهاي خالي توسط پرس، دماي پخت و انقباض کلي قطعات را کم مي کند.

به طور مثال براي محصولات مقاوم به يخ زدن (Anti-Freezing) که از همان بدنه تهيه شده اند، با دو برابر کردن فشار ويژه شکل دادن، ميزان انقباض (Shrinkage) 25%- 20 کاهش مي يابد در حاليکه دماي شيشه اي شدن کل، 20% -15 کاهش مي يابد.

از طرف ديگر، فشردگي بيشتر ذرات تشکيل دهنده بدنه باعث کاهش نفوذپذيري جرم پرس شده مي شود بنابراين خشک شدن کاشي ها و خروج گازهاي ايجاد شده در طي پخت مشکل مي شود.

C- مقاومت خمشي

حداقل مقدار مقاومت خمشي مطلوب براي محفوظ ماندن قطعات در برابر شکستگي هاي ناشي از جابه جايي و ضربه، براي فراورده خام تقريباً است. به طور کلي، مقادير مقاومت خمشي مربوط به انواع خاصي از محصولات در جداول 3 و 4 گزارش شده است. ميزان رطوبت پودرهاي پرس، شديداً به دانه بندي آنها بستگي دارد که تأثير چشمگيري بر روي مقاومت خام دارد.

براي بدنه هاي پخت سفيد کاشي هاي کف در دماي بالا، اين پارامتر از با ميزان پودر 5/4% تا براي ميزان رطوبت حدود 8% متغير است.

D- خشک شدن

هنگامي که کاشي ها در ماکزيمم مقدار فشار شکل دادن پرس مي شوند تا مقاومت خمشي کافي بدست آورند، بايد به اين مسأله توجه شود که در هنگام خشک شدن، کاشي در معرض شوک هاي گرمايي قرار مي گيرد که باعث مي شود قطعه هم انقباض و هم انبساط پيدا کند.

اگر مقاومت خمشي قطعه خيلي کم باشد، در برابر انبساط و انقباض مقاومت نمي کند و ممکن است ترک بردارد. رفتار خشک شدن بدنه هاي مختلف با هم متفاوت است. در اينجا، برخي از محدوده هاي نهايي را بيان مي کنيم:

- کاشي هايي که در طول کليه مراخل جرخه خشک شدن، اندازه آنها بزرگ مي شود، به سهولت و به تندي رطوبت خود را از دست مي دهند.

- کاشي هايي که به ميزان زيادي و به سرعت منقبض مي شوند و آن زماني است که رطوبت خود را به سختي از دست مي دهند.

خشک شدن کاشب بويژه در طول اولين ساعات چرخه، اهميت زيادي دارد.

روند خشک شدن از نقطه نظر انقباض ماده و کاهش وزن، قابل مشاهده است که توسط منحتي Biagiot نشان داده مي شود.

روند اين منحني و مقادير انقباض کل، در پايان فرايند خشک شدن بر روي کاشي ها مشاهده مي شود و اطلاعاتي در مورد فشارهاي شکل دادن بهينه براي اعمال روي بدنه هاي مختلف با توجه به فرايند خشک شدن نوعي آنها به ما مي دهد.

4-5-3. نتايج

پرس عمدتاً توسط ترکيب بدنه و تکنولوژي آماده سازي بدنه کنترل مي شود. ترکيب مينرالي، مشخصات شيميايي- سراميکي و شرايط فيزيکب بدنه اي که پرس مي شود، بر روي خصوصيات و عيوبي که در مراحل مختلف توليد بوجود مي آيند، اثر مي گذارند.

براي توليد کاشي هاي کف و ديواري متخلخل بدون انقباض يا با انقباض بسيار کم، پرس کردن خوب و ثابت به متظور حفظ ويژگي ها و کيفيت فراورده، عامل موثر و تعيين کننده نيست. در واقع، اگر پودر موجود در حفره قالب به طور يکنواخت پخش و پرس نشود، به علت ايجاد ترک در هنگام خشک شدن و حرارت دادن و نيز ترک هاي سرد شدن يا عيوب ديگر، ضايعاتي خواهيم داشت در حالي که پارامترهايي مانند انقباض، جذب آب، بار شکست ( مقاومت) و ضريب انبساط تغيير نمي کنند.

در نتيجه مي توان بيان کرد که در مورد توليد کاشي هاي متخلخل، اعمال خشک شدن و پخت بيش از پرس اهميت دارند. از طرف ديگر، هنگامي که کاشي هاي کف شيشه اي شده (Vitrified) با تخلخل کم توليد مي شوند، اهميت پرس اگر بيشتر از خشک شدن و پخت نباشد، کمتر هم نيست. علاوه بر اين، با اطمبنان از اينکه پودر به طور يکنواخت پر مي شود و پرس به صورت يکنواخت در تمامي نقاط کاشي انجام مي گيرد، به منظور بدست آوردن فراورده هايي با خصوصيات ويه، بايد ميزان فشردگي پودر به مقدار خاصي برسد.

از اين گذشته، عدم ثبات نيروي پرس اعمال شده بر ماده، باعث اختلافات چشمگير در پارامترهاي بسيار مهمي مانند: دماي پخت بهينه، تخلخل و بار شکست (مقاومت) و . . . مي گردد.


خشک کردن فرآورده هاي سراميکي

1-4. مقايسه خشک کن هاي تونلي با خشک کن هاي سريع افقي و عمودي

امروزه تقريباً دو نوع از خشک کن هايي که تا کنون بررسي شد، مورد استفاده قرار مي گيرند:

- خشک کن هاي تونلي

- خشک کن هاي سريع افقي/ عمودي

انتخاب نوع خشک کن با توجه به نوع محصول يا نوع پخت صورت مي گيرد. در واقع براي فراورده هاي متخلخل و دو پخت از خشک کن هاي تونلي و براي فراورده هاي تک پخت از خشک کن هاي سريع(Rapid Drier) استفاده مي شود. استثناء اين قاعده در مورد کاشي هاي سايز بزرگ ( بيش از cm25×25) ساخته شده از کاتوفورت يا ديگر مواد است که نمي توان براي خشک شدن آنها را به صورت توده اي قرار داد.

عيوبي که در طي فرايند خشک شدن که يکي از مهم ترين و بحراني تريم مراحل چرخه توليد است، بوج.د مي آيند، فراوان مي باشند و اغلب به سهولت مشاهده نمي شوند.