گزارش کارآموزی کارخانه ی کاشی مریم

مقدمه

تمدن کهن ایران زمین سهم بزرگی در تکامل فرهنگ و تمدن بشری داشته است. سفال های به دست آمده از کاوش های باستان شناسی بر قدمت چندین هزار ساله هنر و صنعت سرامیک در این مرز و بوم گواهی می دهند. به طوری که در بررسی تاریخ تکامل صنعت سرامیک در جهان اذعان شده است که استفاده از چرخ کوزه گری در سرزمین ایران به حدود هزاره پنجم و کاربرد لعاب به هزاره دوم قبل از میلاد باز می گردد.

گرچه قرون ششم و هفتم هجری را دوره اوج شکوفایی و عصر طلایی هنر و صنعت سرامیک در ایران نامیده اند اما تا چند قرن پس از آن و پیش از انقلاب صنعتی اروپا نیز شکوه و عظمت خود را حفظ کرد. این صنعت همچون دیگر صنایع در ایران نتوانست دوره گذار به تولید انبوه صنعتی را به خئبی طی کند. بعنوان مثال پیش از آغاز بکار اولین کارخانه کاشی در سال 1339 تولیذ به صورت دستی انجام می گرفت و تعداد کارخانجات کاشی پیش از انقلاب از انگشتان یک دست تجاوز نمی کرد.

سابقه تاریخی، ذخائر مناسب مواد اولیه و همچنین توجه و همت دست اندرکاران این صنعت در دو دهه اخیر و به خصوص راه اندازی کارخانجات متعدد در چند سال گذشته، رشد چشمگیری در کمیت و کیفیت کاشی در ایران بوجود آورده است به طوری که تولید امروز کاشی به مرز یکصد میلیون متر مربع نزدیک شده و روز بروز در حال افزایش می باشد. چنین پیشرفت هایی توجه بیش از پیش به منابع مطالعاتی و افزایش آگاهی های علمی و تخصصی در این زمینه را می طلبد.

در این راستا شرکت کاشی مریم در 5 کیلومتری شهر میبد ، شهر کهن دژ ایران، شهر سفال های رنگارنگ و ماندگار ، در سال 1381 در زمینی به مساحت 25 هکتار فعالیت خود را با تعهد والای سرمایه گذاران ، مدیران ، کارشناسان مجرب صنعت کاشی آغاز کرد.

آسیا کردن و سایش

1-1-تعریف و هدف از سایش ( آسیا کردن ) موادجامد

آسیا کردن و سایش مواد جامد شامل عملیاتی است که هدف آن کاهش ابعاد و اندازه مواد است. این عمل با خرد کردن اولیه ذرات درشت آغاز می شود و با پودر کردن خاتمه می یابد.

با این وجود، هدف از خرد کردن تنها بدست آوردن ذرات کوچک از مواد درشت دانه نیست بلکه هدف از آن، فراهم کردن ذراتی با قطر متوسط و مشخص و با دانه بندی مناسب برای تولید محصول می باشد.

به طور کلی، دلایل فراوانی برای خرد کردن مواد جامد وجود دارد، با وجود این می توان گفت که گستردگی سطح ویژه مواد باعث می شود که توده های هموژن و واکنش های شیمیایی کامل تری را در زمان های کوتاه تر بدست آوریم.

2-1-اثرات ایجاد شده حین آسیا و انتخاب ماشین آلات

اعمال صورت گرفته در طی سایش عبارتند از:

a)فشردگی ساده ( خرد کردن )

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

c)ضربه( از ماده به دستگاه)

d)سایش

e)برش

کلیه ماشین آلات به کار گرفته شده در فرایند خرد کردن بر اساس اصول گفته شده در فوق کار می کنند.

به منظور شرح محدوده عملکرد ماشین آلاتی که به طور گسترده استفاده می شوند و برای انتخاب مناسب ترین وسیله، طرح زیر دنبال می شود:

a)خرد کننده فکی (jaw crasher)

b)خرد کننده ژیراتوری (Giratory Crushers)

c) آسیاهای دارای لبه متحرک (Edge Runner) و آسیاهای دندانه دار گردان (Tooth Rolling)

d) آسیاهای پرداخت کننده و نرم ساب گردان

e) آسیاهای دیسکی (Disk Mills)

f) آسیاهای چکشی (Hammer Mills) به سرعت پایین

g) آسیاهای میخی (Peg Mills)

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

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

j) دستگاه های با سرعت زیاد (Bowl Mills و آسیاهای چکشی با سرعت زیاد)

در موردی مخصوص که ما به آن علاقه مندیم یعنی آسیا مواد خام برای مخلوط های سرامیکی، عمدتاً مواد خام ارژیلیتی (Argillaceous) که خصوصیات فیزیکی  و مینرالی آنها اغلب غیر یکنواخت است، به کار برده می شود.

مثلاً رسهای ماژولیکا و کاتوفورت(Majolica و Cottoforte ) ترکیبات طبیعی فیلیوسیلیکاتها (Phyllosilicates) هستند مانند:

ایلیت

کائولینیت

کلریت و . . .

( همه آنها با توزیع بسیار ریز اندازه ذرات زیر 8 تا 10 میکرون و ساختار صفحه ای که سختی کمی دارد و درصد بالای رطوبت و آب ترکیبی که در بردارد، مشخص می شوند).

علاوه بر مواد فوق، این رسها دارای مینرال های سخت نیز می باشند. مانند:

سیلیس

فلدسپات

سنگ آهک

دولومیت

پیریت

مینرال های منگنز و . . .

( اینها مواد فشرده ای هستند که سختی متوسط تا زیاد و اندازه بیش از 1mm دارند و نمی توانند آب ترکیب را به دورن شبکه جذب یا رها کنند).

به هنگام استفاده از این مواد، شرایط خاصی باید در نظر گرفته شود:

انحلال تقریباً کامل انواع رس یا مخلوط اجزاء

درجه خرد کردن متفاوت بین اجزاء برخی مخلوطهای مینرالوژیکی

حذف ناخالصی های موجود در مواد خام قبل از خرد کردن.

3-1- خرد کردن خشک و مرطوب (تر)

مواد خام تشکیل دهنده بدنه های سرامیکی یا به صورت خشک و یا به صورت مرطوب خرد یا سایش می شوند.

تکنیک خرد کردن تر (آسیاب) عموماً به منظور بدست آوردن دانه بندی بسیار ریز و همگن نمودن بهتر پودرها به کار گرفته می شود. از طرف دیگر، وقتی که مواد خام بسیار خالص در اختیار داریم یا زمانی که موادی را آماده می سازیم که کیفیت بالایی ندارند، سایش خشک رس ترجیح داده می شود.

در طی سایش تر، مواد خام به منظور کاهش بیشتر اندازه ذرات، در آب پخش می‌شوند.از این گذشته، استفاده از مواد شیمیایی که میزان آب دوغاب را کاهش می دهد و فواید اقتصادی متعاقب آن، باعث می شود که ذراتی با قطر کمتر از 10 میکرون بدست آورند.

انتخاب مناسب ترین تکنولوژی خرد کردن تا حدی به توزیع اندازه ذرات مورد نیاز برای تولید محصول بستگی دارد ولی عوامل دیگر نیز باید در نظر گرفته شوند.

تکنولوژی خرد کردن خشک معمولا برای آسیا کردن مخلوط هایی که حداکثر از دو یا سه نوع رس تشکیل شده اند و خواص فیزیکی و ساختار مینرالی مشابه دارند، به کار برده می شود.

میزان باقی مانده های لایه ای، شنی و یا درشت در خاک های رس باید خیلی کم باشد. به این دلیل هر گاه که مواد خام با خصوصیات فوق در دسترس باشند، پودر حاصل از خرد کردن خشک استفاده می شود تا فراورده های زیر تولید شوند:

- بیسکویت ماژولیکا و کاتافورت

- بیسکویت استون ور و نیمه استون ور (Semi-Stoneware , Stoneware) و محصولات تک پخت متخلخل مربوطه

- کاشی های کف و دیواری تک پخت متخلخل

خرد کردن تر برای مخلوط های طبیعی آرژیلیتی که اندازه مواد سخت به اندازه ای است که امکان گرانول سازی مناسب از طریق سیستم های خرد کردن خشک وجود ندارد، به کار برده می شود.

همچنین زمانی آماده سازی بدنه به روش تر انجام می شود که ترکیبات سرامیک از چند ماده مختلف با خواص فیزیکی متفاوت (سختی، وزن مخصوص، اندازه ذرات) تشکیل شده باشند.

این موضوع در مورد بسیاری از کارخانه های سرامیک که مواد خام مناسب در اختیار ندارند صادق است تا بتوانند کاشی های ماژولیکا و کاتافورت و نیز محصولات شیشه ای شده یا ویتریفه (Vitrified) و تک پخت متخلخل با استفاده از خاک رس قرمز، ماسه، سنگ آهک و دولومیت تولید کنند.

شاید SACMI اولین کارخانه ای باشد که این تکنولوژی را در قسمت های مختلف جهان از جمله مجارستان، برزیل، کشورهای حوزه مدیترانه و شمال آفریقا و.. به کار برده است.

همچنین به منظور خارج کردن ناخالصیهایی که قابل انحلال در آب هستند، آنها را به روش تر آسیا می کنند. در این مورد، ماده ابتدا حل شده و سپس از طریق غربال مناسب الک می شود.

بالاخره، زمانی که محصولات شیشه ای شده (ویتریفه) تولید می شوند یا سیکل پخت بسیار سریع است، تکنولوژی ترسایی ترجیح داده می شود. در واقع، سایش تر امکان تصحیح آسان ترکیب و دستیابی به پودرهای اسپری درایر شده مناسب برای پرس را امکان پذیر می سازد.

از مطالب فوق به این نتیجه می رسیم که از نقطه نظر تکنولوژیکی هیچگونه رقابت و دوگانگی بین تکنولوژی سایش خشک و تر وجود ندارد. اگر آنالیز مواد خام به دقت انجام شود و خصوصیات تکنیکی فراورده چنانکه باید و شاید به حساب آورده شوند، تنها یک انتخاب امکان پذیر است.

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

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

a) خرد کردن و آسیا کردن خاک رهای رس

خاکهای رسی که معمولاً برای تولید کاشی به کار می روند، دارای رطوبت ماکزیمم 4 تا 5% هستندو خرد کردن اولیه، اندازه ذرات را از حدود 20cm به ماکزیمم اندازه نهایی 6cm می رساند.

این عمل معمولاً بوسیله ریل ( قرقره) یا غلتک هاب استیل دوار دندانه دار (kibbler Rolls) انجام می شود. خرد کردن بعدی خاک رس ( خرد کردن ثانویه) بوسیله خرد کننده های ضربه ای با صفحع آهنی متحرک ( آسیای ضربه ای) صورت می گیرد. اندازه ذرات ماده به دانه بندی Tout Venant با ماکزیمم اندازه 5mm می رسد.

با توجه به میزان ریزبودن مورد نیاز، خرد کردن توسط Peg Mills، آسیاهای چکشی ثابت یا متحرک و یا Biwl Mills صورت می گیرد.

b) خرد کردن و آسیا کردن شاموت ( رس نسوز کلسینه شده) یا دیگر مواد سخت

مواد مورد استفاده دارای رطوبت ماکزیمم 0/1 تا 0/1% می باشند خرد کردن اولیه توسط خردکننده های فکی انجام می شودکه مواد از ماکزیمم اندازهcm20-10 به دانه بندی Tout Venant با ماکزیمم اندازه ذرات حدود cm6-4 می رسند. دانه بندی بعدی بوسیله خردکننده های ضربه ای تا رسدن به ماکزیمم اندازه cm1-5/0 صورت می گیرزد. خرد کردن نهایی معمولاً بوسیله آسیای چرخ Rinng Mille برای بدست آوردن توزیع اندازه ذرات متوسط یا بوسیله Bowl Mille برای بدست آوردن ذرات ریزتر انجام می شود.

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

مواد خامی که ماکزیمم رطوبت 12 تا 16% دارند، خرد و آسیا می شوند تا به ابعاد زیر برسند:

خاک های رس: ماکزیمم اندازه 6 تا 8 سانتیمتر

مواد سخت: ماکزیمم اندازه 4/0 تا 6/0 سانتیمتر.

این خاک های رس بوسیله همزن های مخصوص و نیز آسیاهای غلتکی (Drum Mill) پیوسته و غیر پیوسته به صورت سوسپانسیون در آورده می شوند. در عوض مواد خام سخت معمولاً توسط آسیاهای غلتکی پیوسته و غیر پیوسته خرد می شوند. میزان ریز بودن پودر به طور قابل توجهی، با نوع محصول مورد نظر تغییر می کند.

اهمیت دانستن خصوصیات مواد خام برای انتخاب تکنولوژی مناسب

مهم ترین پارامترهای فیزیکی

برای کسب بهترین نتایج، هر نوع  فراوذده باید طبق مناسب ترین چرخه تکنولوژیکی خرد شود. این مسأله با توجه به تعدادی از پارامترهای پایه تعیین می شود.

خواص فیزیکی مواد خام مثل اندازه، رطوبت، سختی و غیره

نوع دانه بندی خواسته شده برای پودرهای پرس. این موضوع، در محدوده مشخصی خاص فراورده مورد نظر است.

ناخالصی ها نوع موادی که ناخالصی های مواد اولیه را تشکیل می دهند و ابعاد اولیه مربوط.

تشکیل دهندگان مینرالی برخی از بدنه های سرامیکی

در صفحات آینده شرح کوتاهی در مورد مواد خام تشکیل دهنده بدنه کاشی ها بیان خواهد شد.

ترکیبات طبیعی آرژیلیتی برای کاشی های دیواری و کف متخلخل (ماژولیکا، کاتوفورت و مونوپروزا)

مینرال های تشکیل دهنده این خاک های رس عبارتند از:

ایلیت، مونتموریلونیت، کائولینیت و کلریت: از 40 تا 60%

کلسیت و دولومیت                              : از 10 تا 25%

کوارتز آزاد                                       : از 10 تا 20%

مینرال های آهن                                : از 5 تا 15%

میکا                                                 : از 0 تا 5%

در این مورد برای مشخص کردن تکنولوژی خرد کردن مناسب، دانستن میزان رطوبت و اندازه مواد آرژیلیتی و نیز دانه بندی کربنات و میزان ریز بودن سیلیس آزاد ضروری است.

کربنات های موجود در توده آسیا شده، به صورت ذراتی با قطر بیش از mm2/1-3/0 وجود دارند که باعث ایجاد عیب لخته های کربنات کلیسم بر روی بدنه می گردند. با سیستم های خرد کردن توسط ضربه، ذرات کوارتزی درشت در معرض خرد شدن بیشتر که برای بدست آوردن یک مخلوط خوب لازم است قرار نمی گیرند.

به دو دلیل آسیا کردن شدید برای کاشی های ماژولیکا و کاتوفورت لازم نیست: بدنه همیشه لعاب زده می شوذ، مشکلات ناشی از پرس و انقباض پس از پخت ایجاد نمی شود.

در حالیکه، در مورد کاشی های تک پخت متخلخل، مواد خام باید تا اندازه ای که برای تولید فراورده های شیشه ای شده یا ویتریفه لازم است خرد شوند. شرح این مطلب در زیر آمده است:

b)ترکیبات آرژیلیتی برای کاشی های کف شیشه ای شده یا ویتریفه( با بدنه رنگی)

این خاک های رس شامل ترکیبات مینرالی زیر هستند:

ایلیت، کائولینیت، کلریت و مونتوریلونیت: از 50 تا 80%

مینرال های آهن                               : از 5 تا 15%

میکا                                               : از 0 تا 10%

کربنات های کلیسم و منیزیم              : از 0 تا 3%

برای این دسته از محصولات، خاک های رس باید بسیار ریز آسیا شوند به گونه ای که واکنش پذیری مینرال های آهن و ترکیبات قلیایی را افزایش دهند و سطوحی بدون حفره سوزنی (Pin hole) و تا حد ممکن صاف و هموار بدست آورند.

خرد کردن شدیدتر عموماً باعث افزایش دامنه شیشه ای شدن می گردد. در حالی که از طرف دیگر به میزان قابل توجهی انقباض پخت (Firing Shrinkage) را افزایش می دهند. اما، از آنجایی که با کاشی های کف با تخلخل کم سروکار داریم، میزان انقباض پس از پخت حتی با ذرات درشت پودر نیز زیاد است. به این دلیل دسته بندی محصول مطابق اندازه، تقریباً همیشه لازم است.