• Текст документа
  • Статус
Оглавление
Поиск в тексте
Действующий


ИТС 4-2015

     
     
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ПРОИЗВОДСТВО КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Manufacture of ceramic ware



Дата введения 2016-07-01

     
     
Введение


Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям "Производство керамических изделий" (далее - справочник НДТ) представляет собой документ по стандартизации, разработанный в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых для обеспечения высокой ресурсоэффективности и экологической результативности производства керамических изделий.

Краткое содержание справочника

Введение. Во введении приводится краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ.

В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития в Российской Федерации подотраслей производства основных керамических изделий:

- кирпича и камня керамического;

- керамической плитки;

- огнеупорных изделий;

- санитарно-технических изделий из керамики;

- посуды и декоративных изделий (хозяйственно-бытовой керамики);

- технической керамики (изоляторов).

Также в разделе 1 дан краткий обзор экологических аспектов производства керамических изделий и воздействия предприятий отрасли на окружающую среду.

В разделе 2 представлены сведения о технологических процессах, являющихся общими для всех подотраслей производства керамических изделий, а также информация об особенностях технологических процессов, получивших распространение в производстве:

- кирпича и керамического камня;

- керамической плитки;

- огнеупорных изделий;

- санитарно-технических изделий из керамики;

- посуды и декоративных изделий (хозяйственно-бытовой керамики);

- технической керамики (изоляторов).

В разделе 3 дана оценка потребления природных ресурсов и уровней эмиссий в окружающую среду, характерных для производства керамических изделий в целом.

Для наиболее массовых производств (керамического кирпича и плитки) представлены результаты анкетирования отечественных предприятий и оценка материалов научно-исследовательских работ, характеризующих удельное потребление энергии и других ресурсов, а также удельные выбросы основных загрязняющих веществ в атмосферу. Приведены также доступные сведения об обращении с производственными сточными водами и отходами производства.

Для производств других изделий (огнеупорных, санитарно-технических, посуды, технической керамики) представлены преимущественно сведения об уровнях потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду, систематизированные в справочнике Европейского союза по наилучшим доступным технологиям "Производство керамических изделий" (Reference Book on Best Available Techniques, Ceramic Manufacturing Industry, 2007).

В разделе 4 описаны особенности подходов, использованных при разработке данного справочника НДТ и в целом соответствующих Правилам определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458) и Методическим рекомендациям по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии (утверждены приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 31 марта 2015 г. N 665).

В разделе 5 кратко описаны наилучшие доступные технологии производства керамических изделий, включая:

- системы экологического менеджмента;

- технологические решения, направленные на повышение экологической результативности и энергоэффективности производства всех видов керамических изделий;

- решения, характерные для конкретных подотраслей производства керамических изделий.

В разделе 6 приведены доступные сведения об экономических характеристиках современных проектов создания предприятий по производству керамических изделий в Российской Федерации. Представлена информация о затратах на внедрение систем экологического менеджмента и преимущества, связанные с внедрением этих систем на российских предприятиях.

В разделе 7 приведены краткие сведения о новых технологических, технических и управленческих подходах, направленных на повышение ресурсоэффективности и экологической результативности производства керамических изделий, которые находятся в стадии разработки или имеют ограниченное применение.

Заключительные положения и рекомендации. В разделе представлена позиция разработчиков справочника НДТ в отношении сбора информации для актуализации и внесения изменений в справочник НДТ "Производство керамических изделий".

Библиография. В библиографии приведен перечень основных источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.

Предисловие


Цели, основные принципы и порядок разработки справочника НДТ установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458, описывающем порядок определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям.

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой N 4 "Производство керамических изделий" (ТРГ 4), состав которой был утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии N 829 от 17 июля 2015 г. "О технической рабочей группе "Производство керамических изделий".

Перечень организаций, оказавших поддержку разработке справочника НДТ, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве керамических изделий технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, повысить энергоэффективность, обеспечить ресурсосбережение на предприятиях. Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов (в том числе управления) определены решения, являющиеся наилучшими доступными технологиями (НДТ). Для ряда НДТ в справочнике НДТ установлены соответствующие технологические показатели НДТ.

4 Взаимосвязь с международными и региональными аналогами

Справочник НДТ разработан на основе справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям "Производство керамических изделий" (Reference Book on Best Available Techniques, Ceramic Manufacturing Industry, 2007) с учетом особенностей производства керамических изделий в Российской Федерации.

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве керамических изделий в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р, приведена в разделе "Область применения".

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 15 декабря 2015 г. N 1574.

Справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2016 года, официально опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет www.gost.ru.

Область применения


Настоящий справочник НДТ распространяется на производство керамических изделий, в том числе следующие основные виды деятельности:

- производство керамических строительных материалов (кирпича, плиток и плит керамических);

- производство огнеупорных изделий;

- производство санитарно-технических изделий из керамики;

- производство электрических изоляторов из керамики;

- производство керамических хозяйственных и декоративных изделий (посуды).

В приложении А приведены соответствующие области применения коды ОКВЭД и ОКПД 2.

Справочник НДТ распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на ресурсоэффективность, характер и масштаб воздействия на окружающую среду:

- хранение и подготовка сырья;

- производственные процессы;

- методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов.

Ограниченные сведения приведены также для таких процессов, как:

- хранение и подготовка топлива (в случае использования твердого топлива);

- хранение и подготовка продукции.

Справочник НДТ не распространяется на:

- некоторые процессы производства, такие как добыча сырья в карьере и транспортировка сырьевых материалов с карьера на склад производства;

- вопросы, касающиеся исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

Дополнительные виды деятельности при производстве изделий из керамики и соответствующие им справочники НДТ (по распоряжению Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р, с изменениями от 29 августа 2015 г. N 1678-р) приведены в таблице 1.


Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности при производстве изделий из керамики и соответствующие им справочники НДТ

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Очистка сточных вод

Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях

Очистка отходящих газов

Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях

Складирование и хранение сырья, продукции и твердого топлива

Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)

Повышение энергоэффективности

Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности

Раздел 1. Общая информация о состоянии и развитии производства керамических изделий в Российской Федерации

1.1 Основные подотрасли производства керамических изделий


Производство изделий из керамики относится к числу наиболее динамично развивающихся отраслей российской экономики. Начавшийся в 2008 году экономический кризис не оказал столь заметного влияния на темпы выпуска продукции, как в других отраслях (в частности, в металлургии), его последствия для различных подотраслей были частично или полностью нивелированы в течение 2-3 лет. К 2013 году практически все действующие керамические предприятия вышли на докризисный уровень, некоторые подотрасли, прежде всего производство строительной керамики (кирпич, керамическая плитка), демонстрируют опережающие темпы развития: происходит наращивание выпуска продукции, закладываются новые и проходят глубокую модернизацию существующие производственные площадки.

В настоящем справочнике НДТ выделены шесть основных подотраслей производства следующих керамических изделий, характерных для Российской Федерации:

- кирпич;

- керамическая плитка;

- огнеупоры;

- санитарно-технические изделия;

- посуда и декоративные изделия (хозяйственно-бытовая керамика);

- техническая керамика.

В последующих разделах рассмотрены основные черты развития подотраслей производства указанных керамических изделий в Российской Федерации (см. 1.2-1.7).

Фундаментальные приемы и стадии процесса производства различных видов керамики мало отличаются друг от друга, если не учитывать, что для изготовления ряда видов продукции, таких как облицовочная и напольная плитка, посуда и декоративные изделия (хозяйственно-бытовая керамика), санитарно-технические изделия, техническая керамика, нередко применяют многократный обжиг. Впрочем, технологическое воплощение производственного процесса может иметь существенные отличия, связанные с характеристиками исходного сырья и требованиями к готовой продукции. Технологические процессы производства керамических изделий рассмотрены в разделе 2.

1.2 Обзор отрасли: керамический кирпич


Керамический кирпич (рядовой, лицевой, клинкерный, а также поризованные блоки) относится к наиболее традиционным строительным материалам, а его производство распространено в Российской Федерации повсеместно. В настоящее время кирпич в России выпускают более 300 предприятий, при этом доли крупнейших из них, Группы ЛСРИТС 4-2015 Производство керамических изделий и WienerbergerИТС 4-2015 Производство керамических изделий, не превышают 10%. В последние десятилетия созданы механизированные заводы с объемом производства 50-100 млн шт. в годИТС 4-2015 Производство керамических изделий, оснащенные мощными глинообрабатывающими и формующими машинами, механизированными экономичными сушилками и печами. На мелких и средних заводах в России выпускается почти 70% продукции [1]. В то же время, по данным Ассоциации производителей керамических стеновых изделий (АПКСМ) [2], на предприятиях - членах АПКСМ производится около 55% керамического кирпича, выпускаемого в РоссииИТС 4-2015 Производство керамических изделий )(см. приложение Ж), а по данным Ассоциации производителей керамических материалов (АПКМ), на предприятиях - членах АПКМ производится около 40% керамического кирпича и камня, а также 40% тонкой керамикиИТС 4-2015 Производство керамических изделий (см. приложение Е).
_______________
ИТС 4-2015 Производство керамических изделий Мощность ОАО "Победа ЛСР" в Ленинградской области составляет 160 млн усл. кирпичей в год; кирпичного завода в Никольском Ленинградской области выпуск кирпича достигнет 220 млн усл. шт.

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий Мощность завода во Владимирской области более 200 млн усл. шт. и в Татарстане - 150 млн усл. шт.

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий В данном разделе сохранена размерность "млн шт. условного кирпича", которой обычно оперируют маркетинговые агентства. В технологических разделах используется более информативная размерность - тонны; нередко при пересчёте, при отсутствии конкретных данных принимают массу условного кирпича равной 2,5 кг.

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий В состав АПКСМ входят Группа ЛСР, ООО "Винербергер Кирпич", ЗАО "Рязанский кирпичный завод", ЗАО "Норский керамический завод", ОАО "Керма", ОАО "Тульский кирпичный завод", кирпичный завод "BRAER", ОАО "Славянский кирпич", Объединение строительных материалов и бытовой техники, Железногорский кирпичный завод, ОАО "Рябовский завод керамических изделий", ЗАО ФОН "Ключихинская керамика", ООО "Комбинат Строма" [2].

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий В состав АПКМ входят АО "Самарский комбинат керамических материалов", Группа BRAER, Фокинский комбинат строительных материалов, ЗАО "Петрокерамика", Березниковский кирпичный завод, Верхневолжский кирпичный завод, Товарковская керамика, TEREX, ОАО "Голицынский керамический завод", ОАО "Гжельский кирпичный завод", ОСМиБТ, Керама Марацци и др.


Максимальные объемы выпуска кирпича были зафиксированы в 1991 году. До 2004-2005 годов производство кирпича в России оставалось практически на уровне середины 1990-х, уменьшившись по сравнению с пиковым показателем 1991 года почти вдвое. В предкризисные 2006-2008 годы наблюдался заметный рост, однако до сих пор отрасль не оправилась после кризисного падения производства (см. рисунок 1.1). Несмотря на то, что объемы производства увеличиваются не слишком быстро, происходит внутренняя перестройка отрасли: закрываются старые неэффективные заводы и строятся новые, более мощные.

С 2003 года в России инвесторы начали возводить заводы повышенной мощности - от 100 млн шт. кирпичей. Однако у тенденции к укрупнению производства есть и свои пределы. Средняя мощность самых крупных кирпичных заводов в мире составляет около 500 млн шт. условного кирпича в год. Большие мощности обычно избыточны с точки зрения логистики. По мнению российских экспертов [1], 200-300 млн шт. условного кирпича в год вполне достаточно, чтобы обеспечить потребности строительного сектора и ремонтных работ в окрестностях предприятия радиусом до 400 км.

Следует отметить, что в современных строительных конструкциях практически полностью исключены внешние ограждающие конструкции из сплошной кирпичной кладки, существенно повысились требования к термическому (тепловому) сопротивлению стен. Конструкции стен стали многослойными. Это привело к дифференциации требований к материалам, составляющим ограждающую конструкцию. Для внешней кладки ограждающей конструкции важно прежде всего обеспечить соблюдение требований к безопасности и долговечности. Этим требованиям отвечает кирпич с невысоким показателем пустотности (или полнотелый) и высокой морозостойкостью и плотностью. Для теплоизолирующего слоя кладки необходимо поддерживать теплотехнические характеристики, обеспечивающие наибольшее термическое сопротивление при наименьшей толщине. Этим требованиям отвечает поризованный кирпич (крупноформатный камень) с высоким показателем пустотности и низкой плотностью. К кирпичу, предназначенному для эксплуатации в агрессивной и сильноагрессивной среде, клинкеру для мощения предъявляются повышенные требования. В целом в Российской Федерации установлены более жесткие требования к свойствам, чем в Европейском союзе (ЕС), что обусловлено его многолетним применением в неблагоприятных климатических условиях. На российских предприятиях выпускаются все указанные виды кирпича и керамического камня; производители стремятся не только удовлетворять, но даже предвосхищать требования потребителей.

Главной особенностью тех изменений, которые происходят в настоящее время на кирпичных заводах в России, является не столько укрупнение производств, сколько внедрение современных технологических процессов, позволяющих выпускать продукцию, отвечающую современным требованиям, и обеспечивать высокую ресурсоэффективность (в первую очередь энергоэффективность) предприятий [3], [4].

По данным Ассоциации производителей керамических материалов [5], общий объем выпуска керамического кирпича в России на 2014 год составил 7,012 млрд шт. условного кирпича. Динамика производства керамического кирпича на период 2007-2014 годов показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Производство керамического кирпича в России в 2007-2014 годах

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.1 - Производство керамического кирпича в России в 2007-2014 годах


Период спада производства отмечен в 2009 году; отрасль характеризовалась ростом производства в 2010-2012 годах, после чего снова наметился некоторый спад.

В структуре производства керамических стеновых материалов в Российской Федерации в 2014 году основная доля приходится на керамический кирпич рядовой - 56%, керамический кирпич лицевой составляет 34%, поризованные блоки - около 10%, клинкерный кирпич - 0,2%.

Ведущее место среди производителей керамического кирпича (по всем видам кирпича) в России занимают предприятия Центрального федерального округа (2218 млн шт. условного кирпича), следующим по вкладу в общий объем производства является Приволжский федеральный округ (1757 млн шт. условного кирпича). Относительный вклад производителей различных субъектов федерации показан на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Распределение производства керамического кирпича и камня по федеральным округам в 2014 году

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.2 - Распределение производства керамического кирпича и камня по федеральным округам в 2014 году


Характерные черты крупных компаний, производящих керамический кирпич в Российской Федерации, можно сформулировать следующим образом:

- активная модернизация и внедрение современных технологических процессов ведущими отечественными компаниями и постепенное вытеснение с рынка предприятий, использующих производственные линии образца 1970-1980-х годов;

- последовательное повышение энерго- и ресурсоэффективности производства, как в результате проведения модернизации в целом, так и в порядке выполнения требований соответствующих законов, указов и постановлений;

- хорошо налаженная система информационного обмена (в рамках специализированных изданий, а также отраслевых ассоциаций, - таких как Ассоциация производителей керамических материалов и Ассоциация производителей керамических стеновых материалов);

- взаимодействие компаний, выпускающих материалы, используемые в строительстве, с ведущими строительными ассоциациями, например с Национальным объединением строителей (НОСТРОЙ);

- основное технологическое оборудование для производства кирпича в РФ не выпускается; экспериментальная база представлена незначительным числом организаций (прежде всего, ВНИИСТРОМ и ЦНИИГеонеруд) и требует укрепления;

- отрасль практически полностью зависит от поставок основного технологического оборудования и запчастей к ним из Европы.

Специалисты ряда профильных российских предприятий принимали участие в пилотных проектах, предоставляли данные для проведения сравнительного анализа энергоэффективности и экологической результативности производства, оказывали содействие разработчикам русских версий международных справочников [6] и национальных стандартов по наилучшим доступным технологиям [7]. Результаты проектов нашли отражение в разделах 2, 3 и 5.

В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029, утверждающим критерии отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий, все предприятия по производству керамического кирпича в России отнесены к объектам категории IИТС 4-2015 Производство керамических изделий и, таким образом, будут обязаны получать комплексные экологические разрешения и подтверждать соответствие технологическим нормативам, установленным на основе НДТ.
_______________
ИТС 4-2015 Производство керамических изделий Критерий отнесения к объектам I категории, установленный данным постановлением, составляет 1 млн изделий в год, т.е., около 2-2,5 тыс.т в год, что значительно ниже объёмов выпуска продукции на самых некрупных предприятиях по производству керамического кирпича, функционирующих в России. Данный критерий нуждается в уточнении. В качестве критерия для отнесения заводов по производству кирпича к объектам, на которые распространяется действие НДТ, можно рекомендовать показатель мощности производства 150 тыс.т/год

1.3 Обзор отрасли: керамическая плитка


Отечественное производство керамической плитки даже в 1970-1980-е годы отличалось высоким уровнем автоматизации. Большое влияние на процесс развития российского производства керамической плитки оказал экономический кризис 1998 года. Произошло временное сокращение импорта керамической плитки в Россию, а параллельно повысился спрос на отделочную керамику отечественного производства. В то время, на рубеже двух столетий, многие российские предприятия начали серьезно расширять производственные мощности и модернизировать производство за счет установки импортного оборудования. В конечном счете это позволило значительно расширить номенклатуру и ассортимент продукции, улучшить дизайн выпускаемых керамических изделий и повысить конкурентоспособность предприятий [8].

Со временем темпы роста производства начали замедляться, и наименее гибких производителей стали вытеснять с рынка их более развитые в технологическом плане конкуренты. Самые заметные изменения стали происходить в результате выхода на российский рынок крупных международных компаний, которые начали размещать здесь собственные производства. Значительные инвестиции в производственные мощности, управленческий опыт и маркетинговый бюджет международных компаний серьезно повлияли на ужесточение конкурентных условий в сегменте керамической плитки. В такой ситуации многим российским производителям, основной стратегией которых на тот момент было наращивание собственных мощностей, пришлось задуматься о стратегическом планировании своей деятельности, а также пересмотреть всю логистическую концепцию - от обеспечения производства сырьем до доведения продукции до конечного потребителя [9].

К 2003-2005 годам производство керамической плитки преодолело период стагнации и банкротства ряда предприятий, практически полностью перевооружившись [9]. Сократившийся в период кризиса 2008-2009 годов выпуск продукции возрастал до 2013 г. В 2013 году продажи керамической плитки в России достигли 1,6 мИТС 4-2015 Производство керамических изделий на душу населения [10].

Направление развития российского рынка керамической плитки, динамика жилищного строительства и строительства нежилых объектов во многом определили направление развития производства керамической плитки в 2013 году. Объем выпуска керамической плитки в России в 2013 году в натуральном выражении составил 166,6 млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий, что на 6,8% больше показателей предыдущего года. Однако следует учитывать, что в 2012 году темп прироста составил 15%. Национальное потребление керамической плитки достигло рекордной за все время отметки в 231 млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий, что на 5,7% больше показателя 2012 года (218,8 млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий). Тем не менее в 2012 году потребление росло более высокими темпами: темп прироста за этот период составил 15,7%. Таким образом, в 2013 году производство росло вдвое медленнее, чем в 2012 году, а потребление - в три раза медленнее, что говорит о явном перенасыщении российского рынка керамической плитки [8].

По итогам января - июля 2014 года производство керамической плитки сократилось на 3,4% по сравнению с аналогичным периодом 2013 года [11]. По итогам января - ноября 2014 года производство составило 151,6 млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий, что на 2% ниже аналогичного показателя 2013 года (см. рисунок 1.3) [12]. По мнению экспертов, по итогам 2014 года этот показатель практически не изменился. По другим данным, в 2014 году производство керамической плитки было оценено в 161,4 млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий, потребление - в 206,9 млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий[13].

Лидерами по объему производства плитки являются предприятия Центрального федерального округа, на долю которых приходится около половины от всей плитки, производимой в России; вклад производителей Северо-Западного региона достигает четверти общего объема производства плитки в России. По данным статистики в общей структуре отечественного рынка на долю внутренней продукции приходится 65%-80% [14].

Всего в Российской Федерации насчитывается около 25 основных ведущих компаний, которые занимаются производством керамической плитки (фасадной, глазурованной для внутренней отделки, керамогранита и пр.). Некоторая часть предприятий специализируется на выпуске какого-то одного вида плитки, а часть предприятий имеет более широкий ассортимент. Размеры плитки изменяются от нескольких десятков миллиметров до 600-1200 мм, толщина составляет от 3 до 15 мм, изделия могут иметь различную плотность. В статистических материалах и маркетинговых исследованиях данные представлены в размерности млн мИТС 4-2015 Производство керамических изделий, которая сохранена в данном разделе, так как позволяет оценить объемы производства в целом и представить региональную структуру выпуска продукции. В разделах справочника, посвященных обсуждению текущих уровней потребления ресурсов и эмиссий в ОС, используется более информативная размерность - тонны продукции.

Рисунок 1.3 - Производство керамической плитки в России [15], с изменениями [17]

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.3 - Производство керамической плитки в России [15], с изменениями [17]


В заключение следует отметить, что в различных сегментах отечественного рынка керамической плитки конкурируют как отечественные, так и иностранные производители, в том числе и те, которые открыли промышленные площадки в нашей стране. Предприятия активно внедряют современные производственные линии, осваивают новые технологии, приглашают зарубежных дизайнеров и технологов. Новое оборудование дает возможность использовать при декорировании плитки методы ротационной (ротоколор) и цифровой печати, нанесения люстра и благородных металлов. При этом метод шелкографии остаётся достаточно широко распространённым. Современные высокотемпературные печи, применение технологий двойного и одинарного обжига, внедрение систем менеджмента качества и использование компьютерных технологий позволяют выпускать плитку разнообразных форматов и различного назначения. Отечественные производители развивают и собственные технологии, которые отвечают особенностям российских климатических условий. Одна из новейших разработок - керамическая плитка, которая выдерживает очень низкие температуры и может применяться для облицовки фасадов зданий даже в северных регионах [16].

Производителей керамической плитки в Российской Федерации можно условно разделить на две составляющие [18]:

- отечественные предприятия (в том числе Группа компаний "КераМир", ОАО "Волгоградский керамический завод"; ООО "Самарский Стройфарфор", предприятия компании Estima Ceramica, расположенные в Московской и Самарской областях, ОАО "НЕФРИТ-КЕРАМИКА", ОАО "Кировская керамика", ОАО "Завод керамических изделий" (Уралкерамика), ОАО "Стройфарфор" Холдинга UNITILE, ОАО "Сокол", ООО "Евро-Керамика";

- зарубежные компании, открывшие производство плитки в России (такие как Kerama Marazzi с предприятиями, функционирующими в г.Орле и в Московской области, Группа компаний Rovese (п. Фряново и п.Кучино Московской области), Группы компаний Lasselsberger Ceramics, предприятие Холдинга Gruppo Concorde в г.Ступино).

В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029, утверждающим критерии отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий, все предприятия по производству керамической плитки в России отнесены к объектам категории IИТС 4-2015 Производство керамических изделий и, таким образом, будут обязаны получать комплексные экологические разрешения и подтверждать соответствие технологическим нормативам, установленным на основе НДТ.
_______________
ИТС 4-2015 Производство керамических изделий Критерий отнесения к объектам I категории, установленный данным постановлением, составляет 1 млн изделий в год, что ниже объёмов выпуска продукции на самых некрупных предприятиях по производству керамической плитки, функционирующих в России.

1.4 Обзор отрасли: огнеупорные изделия


В настоящее время огнеупорная промышленность России представлена 12 огнеупорными предприятиями и огнеупорными производствами на металлургических комбинатах ОАО "ММК" и ОАО "ЧМК". Ситуацию на российском рынке огнеупорных изделий в целом определяют специализированные огнеупорные заводы, производя 70%-75% огнеупорных изделий и материалов в стране. В настоящее время в Российской Федерации можно условно выделить производителей огнеупорной продукции трех уровней по сложности и предлагаемым возможностям. К первой ("легкой") группе можно отнести организации, ориентированные на производство одного, как правило менее трудоемкого и в то же время значительно востребованного, продукта. Это могут быть разнообразные неформованные огнеупоры, получаемые параллельно основному производству (корундовые массы МКМ-90, выпускаемые на ОАО "РУСАЛ Бокситогорский глинозем"), или же специально разработанная технология под один вид продукции, которую и продают сами разработчики (теплоплиты "РТПК", доменные массы "Теплострой" и т.п.) Как правило, одна фирма предлагает один продукт для всех потребителей; в России таких организаций насчитывается более 50.

Ко второй ("средней") группе относятся производители, для которых характерен комплексный подход к выпуску огнеупорной продукции. Если это шамотные или какой-то другой вид изделий, то выпускается весь возможный ассортимент, включая формованные и неформованные огнеупоры (ООО "Морган Термал Керамикс Сухой Лог", РХИ "Подольскогнеупор", ОАО "Щербинский завод электроплавленых огнеупоров", Богдановичское ОАО "Огнеупоры"); если производство ориентировано на нужды собственного комбината, то выпускаются наиболее дорогостоящие огнеупоры (ЗАО "Огнеупор" (дочернее общество ОАО "ММК"), "Мечел-материалы" (ОАО "ЧМК"). Здесь наблюдается отход от огнеупоров "общего применения" к специализированной огнеупорной продукции.

К третьей группе ("комплексной поставки") можно отнести как отечественных производителей (ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров", ООО "Группа "Магнезит", ОАО "Первоуральский динасовый завод" и др.) и предприятия стран СНГ (ОАО "Запорожогнеупор", ООО "ГИР-Интернешнл" и др.), так и западных производителей (Calderys, Cookson, LWB Refractories, Minteq, Morgan Crucible, RHI, Saint-Gobain, Vesuvius и др.). Предприятия этой группы ориентируются на комплексный подход к потребителю, а также на то, что заказчик способен комплектовать крупные заказы у себя в течение 3-8, а иногда и более, месяцев (коксовые батареи, конвертеры, воздухонагреватели доменных печей, футеровки доменных печей и т.п.) [19].

Кризис металлургического рынка 2008 года серьезно отразился на огнеупорной отрасли. В настоящее время причинами спада являются конкуренция среди производителей, обладающих избыточными (для металлургии) мощностями, поставка импортных огнеупорных изделий и материалов в Россию (зачастую по демпинговым ценам), снижение объемов потребности в огнеупорных изделиях и материалах металлургическими предприятиями в связи с повышением качества изделий. Сказываются на производстве огнеупоров и новые проблемы российской металлургии, прежде всего меры ряда стран по ограничению российского экспорта металлов. Немалую отрицательную роль для отрасли играет и опережающий рост тарифов российских естественных монополий на энергоресурсы и перевозки. В настоящее время огнеупоры все чаще изготавливают на заказ с учетом специфики применения.

Медленное развитие при исчерпывающих мощностях на российском рынке производства огнеупоров не дают предприятиям возможность выйти на внешний рынок. Для того чтобы конкурировать на внешнем рынке с общемировыми предприятиями, нашим производителям необходимо создавать продукты, которые бы соответствовали высоким стандартам качества. Для этого необходимо не только обновлять существующие производственные линейки, но и внедрять новые технологии, которые позволили бы обеспечить выпуск новых видов огнеупорной продукции. В этом контексте следует упомянуть рециклинг огнеупорных материалов, обжиг в контролируемой среде (при производстве, например, карбидкремниевых огнеупоров на нитридной связке), низкотемпературную (320°С-450°С) термообработку изделий из огнеупорных бетонов и наиболее перспективное направление - наращивание объемов выпуска безобжиговых огнеупорных изделий и неформованных огнеупоров. В зарубежных странах доля выпуска неформованных огнеупоров достигает 50%-60% от всего производства и применения огнеупорных материалов, в России этот показатель к 2015 году составил 25%-30%.

Изменение конъюнктуры рынков продукции отраслей-потребителей сказывается на объемах производства и поставок огнеупоров. Снижение объемов производства в этих отраслях влечет за собой снижение объемов потребления огнеупорных материалов. Распределение рынков определяется размещением потребляющих отраслей. Кроме того, на распределение рынков влияет уровень модернизации производственных процессов в этих отраслях. В черной металлургии все еще имеются значительные колебания объемов потребления огнеупоров в зависимости от региона, максимальная величина удельного потребления для российского рынка достигает почти 25 кг/т стали [20]. В то же время существуют производства с удельным потреблением огнеупоров порядка 9 кг/т стали, средняя величина удельного потребления по стране к 2015 году составляет 11-13 кг/т стали.

Распределение предприятий по производству огнеупоров по федеральным округам и областям по состоянию на 2008 год приведено в таблице 1.1. Как следует из представленных данных, 70% всей огнеупорной промышленности России сосредоточено в Уральском федеральном округе.


Таблица 1.1 - Производство огнеупоров в России по федеральным округам и областям по [21]

Федеральный округ

Область

Доля выпуска, %

Уральский

Челябинская

36,4


Свердловская

33,6

Центральный

Воронежская

8,9


Тульская

3,0


Московская

1,8

Северо-Западный

Новгородская

12,1

Приволжский

Оренбургская

2,4

Сибирский

Кемеровская

1,2


Новосибирская

0,3

Дальневосточный

Хабаровский край

0,3


Следует отметить тенденцию к передислокации производственных мощностей из стран Евросоюза, Японии, Южной Кореи и США в страны с более низкими затратами на производство. Крупные холдинговые структуры (например, RHI), потеряв рынок СНГ при поставке огнеупорных изделий из Европы, начали активно продвигать аналогичные продукты, производимые в КНР. На рынке СНГ появились или высказывают намерения в создании производств ведущие европейские и азиатские корпорации [22].

Крупнейшими производителями огнеупоров являются компании RHI, Cookson, Saint-Gobain, LWB Refractories, Minteq, MorganCrucible, Vesuvius. Они представляют собой консолидированные корпорации, располагающие рядом производственных мощностей в разных европейских странах [23].

В последние годы также наблюдается тенденция слияний различных производителей огнеупорной продукции с образованием крупных корпораций с весомой долей на рынке (данные приведены по состоянию на 2013 год, см. таблицу 1.2).


Таблица 1.2 - Основные огнеупорные предприятия, действующие на российском рынке по [24]

Наименование организации

Страна

ООО "Группа "Магнезит"

Россия

ОАО "Огнеупоры" (г.Богданович)

Россия

ОАО "Первоуральский динасовый завод"

Россия

ОАО "БКО"

Россия

ОАО "Семилукский огнеупорный завод"

Россия

ОАО "Сухоложский огнеупорный завод"

Россия

ООО "ГИР-Интернешнл"

Украина

ОАО "Запорожогнеупор"

Украина

ОАО "Часовоярский огнеупорный комбинат"

Украина

Mayerton Group

Великобритания

RHI Refractories

Австрия

VesuviusPremir

США

Calderys

Германия

Magnesita Refratarios SA

Бразилия

Krosaki Harima

Япония


Ведущие производители огнеупоров уделяют серьезное внимание техническому переоснащению, выводят из пользования физически и морально устаревшее оборудование. Приоритет здесь принадлежит ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров", ООО "Группа "Магнезит", АО "Динур", которые оснащаются современным дробильным и помольным оборудованием, смесителями "Erich", прессами "Zaies", "Sacmi" усилием до 2500 т, гидростатическими прессами. В ООО "Группа "Магнезит" производство новой продукции составляет четверть общего объема производства. Но темпы развития отрасли еще не достаточно велики, что приводит к потере рыночных позиций российскими предприятиями.

Крупнейшим российским производителем и поставщиком огнеупоров на отечественный рынок является ООО "Группа "Магнезит". Предприятие производит порядка 40% всех огнеупоров в России. Его доля в физическом объеме продаж на внутреннем рынке, хотя и несколько ниже, чем в объеме производства (поскольку предприятие часть продукции поставляет на экспорт), составляет около 17%. Удельный вес второго по значению поставщика огнеупоров на российский рынок - Боровичского комбината - составляет 14,3%. Крупными поставщиками товарных огнеупоров на внутренний рынок являются: Богдановичское ОАО "Огнеупоры", "Динур", "Подольскогнеупор", Семилукский огнеупорный завод. Производство огнеупорных изделий по годам за период 2008-2014 годов отражено на рисунке 1.4 по [25].

Рисунок 1.4 - Производство огнеупорных изделий в Российской Федерации за 2008-2014 годы (по данным ассоциации производителей огнеупоров "Огнеупорпром")

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.4 - Производство огнеупорных изделий в Российской Федерации за 2008-2014 годы (по данным ассоциации производителей огнеупоров "Огнеупорпром")


Как черная, так и цветная металлургия являются стратегическими отраслями - потребителями огнеупорной продукции, где намечена положительная динамика развития. По темпам роста более перспективной оказывается промышленность производства строительных материалов, в частности: керамики, цемента и стекла.

Результаты анализа потребления огнеупоров в наиболее перспективных отраслях промышленности и доли различных огнеупоров в каждой области представлены на рисунке 1.5. В 2011 году мировой рынок магнезиальных огнеупоров оценивался в 4,6 млн т, где наибольшая доля потребления магнезиальных огнеупоров приходилась на производство стали и цемента.

Рисунок 1.5 - Развитие основных отраслей - потребителей огнеупоров в Российской Федерации

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.5 - Развитие основных отраслей - потребителей огнеупоров в Российской Федерации


В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029, утверждающим критерии отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий, предприятия по производству огнеупорных керамических изделий с проектной мощностью 1 млн шт. в год и более отнесены к объектам категории I и, таким образом, будут обязаны получать комплексные экологические разрешения и подтверждать соответствие технологическим нормативам, установленным на основе НДТ.

1.5 Обзор отрасли: санитарно-технические изделия


В начале 90-х годов в России ежегодно производилось 6,5-7 млн шт. санитарно-технических изделий в год. Но с 1992 года производство стало сокращаться, и к 1996 году объем выпуска упал вдвое.

В середине 1990-х годов многим предприятиям отрасли удалось провести модернизацию производства, внедрить современные технологические процессы и установить новое оборудование, что позволило расширить ассортимент и увеличить объемы выпуска продукции. Переломным моментом для роста отечественного производства сантехники из керамики послужил 1998 год и девальвация рубля. Отечественные санитарно-технические изделия после девальвации рубля стали значительно (практически вдвое) дешевле импортных, при этом не уступая по внешнему виду и эксплуатационным характеристикам, что способствовало укреплению конкурентоспособности подотрасли. В 1999 году выпуск санитарных керамических изделий увеличился на 24% (по сравнению с предыдущим годом), а в 2000 году - еще на 10% [26], [27]. Данные о темпах развития производства санитарно-технических изделий в России в 2005-2011 годах приведены на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Производство санитарно-технических изделий из керамики в России в 2005-2011 годах

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.6 - Производство санитарно-технических изделий из керамики в России в 2005-2011 годах


В 2012 году прирост производства сантехники из керамики составил 1,5%. За первое полугодие 2013 года было произведено на 8,1% больше, чем за аналогичный период 2012 года. По оценкам маркетингового агентства Discovery Research Group [28], объем рынка санитарно-технических изделий в России в 2013 году составил 6,5 млрд долл. США (более 200 млрд руб. в ценах 2013 года).

На раковины, унитазы и биде приходится 35% объема рынка санитарно-технических изделий в целом. В структуре подсегмента санитарно-фаянсовых изделий унитазы занимают около 60%, раковины - примерно 35%, биде, писсуары и прочие изделия - до 5%. В 2013 году было произведено 13 млн шт. санитарно-технических изделий из керамики.

На российском рынке санитарно-технических изделий из керамики импортная продукция занимает треть рынка. Большая часть иностранной сантехники поступает на российский рынок из Китая и Украины. Самая дорогостоящая импортная продукция данного сегмента ввозится в Россию из Италии, Германии и Турции. Экспорт российской керамической сантехники невелик и осуществляется в основном в страны СНГ.

На российском рынке санитарно-технической керамики представлено около полутора десятка отечественных производителей. Лидирующим регионом - производителем санитарно-технических изделий в России является Калужская область, в которой располагаются две крупнейшие компании по выпуску сантехники из керамики - ЗАО "УграКерам" (торговая марка "SANTERY"), входящая в компанию ROCA GROUP и ЗАО "Кировская керамика" (торговая марка "ROSA"). Далее следуют Самарская область с крупным предприятием "Самарский Стройфарфор" (торговые марки "SANITA" и "SANITA LUXE"), Чувашская Республика, Московская, Белгородская и Новосибирская области. На долю остальных в 2011 году приходилось менее 5% (см. рисунок 1.7).

ЗАО "УграКерам" (п.Воротынск, Калужская обл.) с 2010 года входит в состав международного холдинга Roca Group. Сегодня компания выпускает около 2 млн изделий в год, используя современные технологии и оборудование. Ассортимент продукции включает унитазы, умывальники, биде и раковины, рукомойники и писсуары; керамика исполняется в белом цвете и имеет увеличенный срок службы за счет применения глазури повышенной стойкости [29].

ЗАО "Кировская керамика" (г.Киров, Калужская обл., ранее "Кировский стройфарфор") является старейшим производителем санитарного фаянса в России. На сегодняшний день предприятие занимает лидирующие позиции в отрасли, выпуская до 1,8 млн изделий в год и обеспечивая почти пятую часть всех отечественных санитарно-фаянсовых изделий. Ассортиментный ряд представлен унитазами-компактами, умывальниками, раковинами-"тюльпанами", и выпускается в широкой цветовой гамме [30].

ООО "Самарский Стройфарфор" (г.Самара) выпускает полный ассортиментный ряд сантехнической продукции: унитазы, раковины, мебель для ванной, писсуары, биде, смесители и комплектующие. В 2012 году завод произвел почти 1,8 млн изделий [31], по данным производителя, в 2015 году объем выпуска продукции составил 1,9 млн изделий. Выпуск изделий осуществляется на полностью модернизированном производстве, с применением следующих технологий:

- автоматизированные стенды для производства унитазов с приклеиваемым кольцом;

- выпуск широкоформатных умывальников на литьевых машинах высокого давления собственного производства;

- нанопокрытие SANITA CRYSTAL, позволяющее защищать поверхность изделий от загрязнений;

- технология многократной заливки "Спаглесс".

ООО "Керамика" (Roca Group, г.Чебоксары, Республика Чувашия) с филиалом в г.Новочебоксарск (ЗАО "САНТЭК") - молодое, но уже завоевавшее признание потребителей предприятие. После реконструкции ранее действовавшего завода по производству санитарно-технических изделий в 2013 году объем выпуска продукции увеличился с 1,2 до 2,0 млн единиц в год [32]. ООО "КЕРАМИКА" применяет новейшие технологические процессы и современное немецкое оборудование для производства санитарно-фаянсовых изделий. Все изделия проходят жесткий контроль качества. Разработка моделей сантехники для ванных комнат и санузлов осуществляется зарубежными дизайнерами, предпочтение при этом отдается классическим видам продукции - компакт-унитазам и умывальникам формы "тюльпан". Чебоксарский производитель, помимо гарантийного обслуживания, оказывает также консультационные услуги [33].

Московская область занимает 4-е место по выпуску санитарной керамики благодаря двум российским предприятиям: "Ногинский стройфарфор" и "Лобненский завод строительного фарфора".

В начале 2000-х годов проектная мощность ООО "Ногинский стройфарфор" (г.Ногинск, Московская обл.) составляла 500 тыс. изделий в год [34].

ЗАО "Лобненский завод строительного фарфора" (г.Лобня, Московская обл.) проектной мощностью 420 тыс. санитарно-технических изделий из керамики в год также выпускает продукцию эконом-сегмента. Весь модельный ряд, а это более 30 наименований (компакт-унитазы, бачки, писсуары, умывальники, раковины формы "тюльпан"), представлен преимущественно в классическом варианте форм и белом цвете, что еще раз подчеркивает ориентированность предприятия на массового потребителя [35].

Рисунок 1.7 - Распределение производства санитарно-технических изделий из керамики по регионам Российской Федерации в 2011 году

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий


Рисунок 1.7 - Распределение производства санитарно-технических изделий из керамики по регионам Российской Федерации в 2011 году


Можно отметить предприятия, которые также успешно развиваются и находят своих потребителей [36]:

- ОАО "Завод керамических изделий" (г.Екатеринбург) мощностью более 600 тыс. изделий в год [37];

- ООО "Объединение строительных материалов и бытовой техники" ("ОС-МиБТ", г.Старый Оскол) мощностью 500 тыс. изделий в год [38];

- ЗАО "Завод "Стройфарфор" (г.Санкт-Петербург) - до недавнего времени единственный в Северо-Западном регионе производитель керамических санитарно-технических изделий экономкласса для массового потребителя. Завод ежегодно выпускает около 400 тыс. единиц керамических изделий и по объему занимает около 5% российского рынка. Ассортимент выпускаемых изделий насчитывает более 20 моделей в различном цветовом исполнении [39]. Ассортимент продукции включает унитазы и бачки, различные модификации умывальников, а также пьедесталы для них. В настоящее время предприятие совершенствует существующие и разрабатывает новые модели продукции, учитывая в первую очередь современные тенденции дизайна [40]. Основная доля продукции завода реализуется в Северо-Западном регионе России, что позволяет обеспечить около 30% потребности рынка. В 2006 году ЗАО "Завод "Стройфарфор" приобретен Группой ЛСР [41];

- ОАО "Волгоградский керамический завод" (г.Волгоград) производительностью 470 тыс. изделий в год [42];

- ООО "Завод керамических изделий "УНИВЕРСАЛ" (п.Дорогино, Новосибирская обл., ранее ЗАО "Новосибирский завод керамических изделий") проектной мощностью 60 тыс. изделий в год [43]. По данным официального сайта Администрации Черепановского района Новосибирской области, предприятие стабильно и динамично развивается, наращивая выпуск продукции [44].

Помимо отечественных предприятий, в России выпуск санитарно-технических изделий из керамики обеспечивают и производители, принадлежащие зарубежным компаниям. Так, в 2006 году в г.Тосно Ленинградской области открылся завод ООО "Рока Сантехника", который принадлежит уже упомянутой испанской Roca Group. Эта компания выпускает товары для ванных комнат. Проектная мощность "Рока Сантехника" в полтора раза превышает производительность крупнейшего до недавнего времени предприятия в регионе (ЗАО "Завод "Стройфарфор") и составляет 600 тыс. единиц продукции в год. Планируется, что в ближайшие годы она возрастет вдвое и составит до 1,2 млн единиц в год [45].

В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029, утверждающим критерии отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий, предприятия по производству санитарно-технических изделий из керамики могут быть отнесены к объектам категории I в том случае, если их производительность составляет 75 т в сутки и более. Вероятно, этот критерий будет уточнен, так как даже крупные производители санитарно-технических изделий из керамики выпускают не более 2 млн шт. изделий, что не превышает 50-60 т в сутки.

1.6 Посуда и декоративные изделия (хозяйственно-бытовая керамика)


Посуда из керамики в России выпускается на нескольких десятках предприятий. Ассортимент превышает 2500 наименований. Однако лишь несколько заводов в России имеют развитые системы менеджмента качества, постоянно обновляют линейку продукции. Самыми крупными российскими предприятиями по выпуску посуды и декоративных изделий являются Императорский фарфоровый завод в Санкт-Петербурге, "Кубаньфарфор" в Краснодаре, "Дулевский фарфор" и "Мануфактуры Гарднеръ в Вербилках" в Московской области.

Отечественные производители в основном выпускают столовую и чайную фарфоровую посуду. На эти виды в 2012 году пришлось 48,7% и 42,9% от общего объема производства соответственно, тогда как на долю кофейной и кухонной фарфоровой посуды пришлось 0,7% и 7,7% [46].

Несмотря на относительную стабильность рынка, его участники полагают, что производство фарфора в России переживает чрезвычайно трудные времена. Многие предприятия закрываются. В последние годы наблюдается падение объемов производства фарфоровой посуды, вытеснение ее импортной продукцией. Во времена СССР страна выпускала 864 млн единиц фарфоровой продукции (данные 1989 года) в год на 59 заводах [47]. Сегодня в России около десятка заводов, которые в своем большинстве работают примерно на 10% от возможной производственной мощности; крупнейшие предприятия выпускают до 1 млн изделий в год.

Сокращение объемов производства обусловлено низкой конкурентоспособностью предприятий, которая, в свою очередь, вызвана во многих случаях применением устаревшего оборудования, отстающим от требований потребителя ассортиментным рядом продукции и ее высокой себестоимостью.

В 2008 году был закрыт Бугульминский завод, остановлены Туймазинский фарфоровый завод и Октябрьский фарфоровый завод, закрыт Конаковский фаянсовый завод.

Действующие по состоянию на 2015 год относительно крупные предприятия перечислены ниже в алфавитном порядке:

- ООО "Башкирский фарфор" (Октябрьский завод фарфоровых изделий), Октябрьский, Республика Башкортостан [48];

- АО "Гжельский фарфоровый завод", Новохаритоново, Московская обл. [49];

- производственный кооператив "Дулевский фарфор", Ликино-Дулево, Московская обл. [50];

- ОАО "Императорский фарфоровый завод", Санкт-Петербург [51];

- ЗАО "Кисловодский Фарфор - ФЕНИКС" (Кисловодский фарфоровый завод), Кисловодск, Ставропольский край [52];

- ООО ПКФ "Кубаньфарфор" (Краснодарский фарфоро-фаянсовый завод), Краснодар [53];

- "Мануфактуры Гарднеръ в Вербилках" (ЗАО "ФАРФОР ВЕРБИЛОК" и ООО "ДО ПРОМЫСЛЫ ВЕРБИЛОК"), Вербилки, Московская обл. [54];

- ООО "НПО Синь России", Гжель, Московская обл. [55];

- ООО "Фарфор Сысерти" (Сысертский завод художественного фарфора), Сысерть, Свердловская обл. [56];

- ЗАО "Южноуральский фарфор" (Южноуральский фарфоровый завод), Южно-Уральск, Челябинская обл. [57];

- ЗАО "Богдановичский фарфоровый завод" (Свердловская обл.), ЗАО "Первомайский фарфор" (Ярославская обл.) законсервированы; ОАО "Пролетарий" (Новгородская обл.), ОАО "Кузяевский фарфоровый завод" (Московская обл.) признаны банкротами [58].

В связи с тем, что действующие предприятия, выпускающие посуду и декоративные изделия (хозяйственно-бытовую керамику), характеризуются высокой энергоемкостью и типичными для производства керамических изделий факторами воздействия на окружающую среду, включение в справочник НДТ разделов, посвященных технологии производства и обсуждению НДТ в этой подотрасли, представляется целесообразным.

1.7 Техническая керамика (изоляторы)


Техническая керамика включает наиболее широкий перечень керамических материалов, разнообразных по своему назначению и свойствам: электроизоляторы, детали приборов электроники, в том числе пьезоэлектрики и феррогмагнетики, абразивы, конструкционную керамику и т.д. Значительная часть изделий технической керамики имеет двойное назначение, поэтому оценить объемы производства и динамику развития отрасли оказывается затруднительно. На основании открытой отчетности предприятий по производству технической керамики можно заключить, что годовой выпуск продукции составляет от 400 до 8000 т. С учетом специфики применения в настоящее время техническую керамику изготавливают в основном на заказ.

Наиболее массовым видом технической керамики являются керамические изоляторы. В настоящее время выпускается более 300 типов таких изоляторов, которые используются в разнообразных сферах деятельности и отраслях производства. Керамические изоляторы активно применяются в распределительных устройствах, электроустановках и электрических распределительных устройствах, железнодорожных сетях и других видах электрооборудования. Проекты многих современных линий электропередач подразумевают установку штыревых и опорных фарфоровых изоляторов.

В последние годы керамические изоляторы во многих областях применения постепенно замещаются стеклянными и полимерными, также на динамику производства керамических изоляторов негативно влияет появление на рынке изоляторов производства КНР [59]. Поэтому производство постепенно снижается; так, в 2007 году прекращен выпуск фарфоровых изоляторов на заводе "Изолятор" (Москва), в июле 2015 года приостановлена работа цеха по производству фарфоровых изоляторов на ОАО "Южноуральский арматурно-изоляторный завод".

Основные действующие в России предприятия по производству технической керамики приведены в таблице 1.3.

Для производства изделий технической керамики наиболее широко применяются фарфоровые, глиноземистые и высокоглиноземистые массы с содержанием оксида алюминия не менее 70% и 90% соответственно. Выпускается также кордиеритовая, стеатитовая, муллитокремнеземистая керамика, диоксидциркониевая керамика, керамика на основе сложных оксидных соединений. Существуют производства изделий из тугоплавких бескислородных соединений (карбидов, боридов, нитридов металлов).

В проекте постановления Правительства Российской Федерации, утверждающего критерии отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий, производство технической керамики не выделено отдельной строкой, но можно ожидать, что крупнейшие предприятия этой подотрасли будут отнесены к объектам I категории обязанным получать комплексные экологические разрешения.

В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029, утверждающим критерии отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий, предприятия по производству технической керамики могут быть отнесены к объектам категории I в том случае, если их производительность составляет 75 т в сутки и более. Возможно, этот критерий будет уточнен в результате поэтапного перехода к нормированию предприятий на основе наилучших доступных технологий в Российской Федерации.


Таблица 1.3 - Действующие предприятия по производству технической керамики по состоянию на 2015 год (по материалам [60], с изменениями)

Наименование предприятия

Регион

Продукция

Источник информации

ООО "Научно-
производственный центр "ЗКЧ"

Москва

Керамика для закалочно-отпускных агрегатов; циркулярные насадки; керамика для помольного оборудования; таблеты для напыления зеркал; диффузные отражатели; запорные вкладыши автомобильных кранов отопителя

http://tehceram.ru/

ЗАО "НТЦ "БАКОР"

Москва

Керамические фильтрующие элементы из пористой проницаемой керамики для фильтрации металлургических концентратов, агрессивных жидкостей, горячих газов; фильтровальные установки на основе керамических фильтрующих элементов; керамические аэраторы; коррозионно-стойкие огнеупорные изделия сложной геометрической формы; высокотемпературные термостойкие тигли и фасонные изделия

http://ntcbacor.ru

ООО "НПО "Термокерамика"

Москва

Печная керамика (держатели для нагревателей, трубки со спиральной нарезкой, печные керамические элементы); тигли (цилиндрические, конические, толстостенные, со спиральной нарезкой), тигли-лодочки, капсели, поддоны, бомзы (подставки), пластины; втулки керамические; трубки керамические высокотемпературные; керамические изоляторы; керамические сопла различного назначения; мелющие тела (шары, цильпебс); теплоизоляция и огнеупоры специального назначения

http://www.lanterm.ru

ОАО "Гжельский завод "Электроизолятор"

Московская обл.

Высоковольтные и низковольные изоляторы; предохранители; контакты; огнеупорная оснастка из самосвязанного карбида кремния

http://www.insulator.ru
http://www.ecarbid.ru/

ЗАО "Электрокерамика"

Московская обл.

Электрокерамика и изоляторы; изделия для работы в агрессивных средах, химически стойкая керамика; шары фарфоровые и высокоглиноземистые для работы в химических реакторах в качестве подложки под катализаторы и для распределения потоков продуктов горения; теплоносители керамические и контактные тела для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности; катализаторы и носители катализаторов; сотовая керамика для химических реакторов и в качестве носителей катализаторов; фильтры керамические и сорбенты; износостойкая керамика; термостойкая керамика для электропечей и других нагревательных устройств и для сварочных процессов; керамика для горелок беспламенного горения природного газа; трубки керамические; мелющие тела; галтовочные тела на основе керамики

http://eltehceram.ru/

ООО "Завод технической керамики"

Московская обл.

Керамические режущие сменные многогранные пластины; керамические изоляторы, трубки, чехлы, бусы, соломка; сопла и насадки, волоки, глазки, направляющие; регулирующая и запорная арматура из керамики; керамические подшипники; керамические ножи

http://www.techceram.ru

ОАО "Речицкий фарфоровый завод"

Московская обл.

Химико-лабораторная посуда из фарфора; электротехнический фарфор; наполнители каталитических колонн; формы для изготовления резинотехнических изделий; трубки муллито-
кремнеземистые

http://www.rfz.ru/

АО "Корниловский фарфоровый завод "ИЗОЛЯТОР"

Санкт-
Петербург

Изоляторы керамические опорные армированные для работы в помещении; проходные армированные для наружно-внутренней установки, работы в помещении, экранированных токопроводов; изоляторы опорные для воздушных выключателей; покрышки и изоляторы керамические неармированные различного назначения

http://www.kfz-i.ru/

ООО ЗТФ "Фаркос-1"

Санкт-
Петербург

Лабораторная химическая посуда из технического фарфора

www.farkos-1.narod.ru

ООО "Вириал"

Санкт-
Петербург

Подшипники скольжения и узлы подшипников скольжения; кольца торцовых уплотнений; абразивоструйные сопла; защитные пластины

http://www.virial.ru

ОАО "ОНПП "Технология"

Калужская обл.

Материалы и изделия для авиакосмической отрасли

http://technologiya.ru/default.aspx

ЗАО "Экон"

Калужская обл.

Газоанализаторы кислорода

http://www.ekonobninsk.ru

ОАО "ПОЛИКОР"

Ивановская обл.

Корундовые изолирующие подложки для интегральных схем; изоляционная вакуумплотная корундовая керамика; изоляторы керамические муллитокорундовые и корундовые; сопла для аппаратов аргонодуговой сварки; корундовые мелющие тела; огнеупорные порошки, мертели, заполнители; огнеупорные материалы и изделия специального назначения

http://www.polikor.net

ХК ОАО "НЭВЗ-Союз"

Новосибирск

Керамические подложки, корпусы и изоляторы; бронепластины, бронеплиты; керамические трубки; мелющие тела

http://www.ru.nevz.ru/

ОАО "ЭЛИЗ" (ранее Пермский завод высоковольтных электроизоляторов) с филиалом (ранее Великолукский завод технического фарфора ООО "ВЗЭФ")

Пермская обл.,
Псковская обл.

Изоляторы для контактной сети электрифицированных железных дорог; изоляторы для энергетического комплекса Российской Федерации и стран СНГ; изоляторы и изделия из электротехнического фарфора различного назначения

http://www.vzef.ru

ООО НПП "ЛИТНИК"

Республика Марий Эл

Изоляторы (горячее литье, прессование); вакуумплотная корундовая керамика; муллитокорундовые огнеупоры

http://litnik12.ru/

ООО "ФЭТА"

Республика Марий Эл

Проходные изоляторы; высоковольтные изоляторы; керамические каркасы; установочная керамика

http://www.feta12.ru

АО "Завод полупроводниковых приборов"

Республика Марий Эл

Корпусы интегральных схем различных типов (DIP, CFP, LLCC, PGA, LCC); основания типа DIP; оптоэлектронные корпусы - держатели керамические индикаторные; платы металлокерамические нагревательные

http://www.zpp12.ru

ОАО "Андреапольский фарфоровый завод"

Тверская обл.

Изоляторы опорные внутренней установки (1-3 кВ, 3-6 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 6-12 кВ); изоляторы опорные для установки под навесом (10 кВ); изоляторы штырьевые и опорно-стержневые; изоляторы проходные; изоляторы такелажные; изоляторы для низковольтных устройств; изоляторы для различных установок; изоляторы для электротранспорта (электровозов, поездов метрополитена, электропоездов); трубки керамические (фарфоровые); керамические корпусы для предохранителей (до 500 В); изоляторы антенные

http://farforzavod.ru

ОАО "Донской завод радиодеталей"

Тульская обл.

Керамические, металлокерамические и стеклокерамические корпусы для сборки и защиты интегральных схем; металлокерамические корпусы для сборки и защиты силовых полупроводниковых элементов; изоляторы диаметром из вакуумплотной керамики для электротехнических изделий; керамические изоляторы для автомобильных свечей зажигания; керамические носители катализаторов

http://alund.ru

АО "Чепецкий механический завод"

Удмуртская Республика

Керамические изделия на основе частично и полностью стабилизированного диоксида циркония (твердые электролиты пробирочного и таблеточного типа, тигельная продукция, детали струйной мельницы, сопла для пескоструйной и дробеструйной обработки, мелющие тела цилиндрической формы)

http://www.chmz.net

ОАО "Южноуральский завод радиокерамики"

Челябинская обл.

Трубки и стержни для резисторов и изоляторов; изоляторы для тэн; керны керамические для изготовления кирпича; тигли, лодочки для определения зольности и сжигания; мелющие тела; штуцер-дроссели; пластины керамические; изоляторы для электротехнических изделий; носители для катализаторов; циркониевая керамика; комплекты изоляторов для МПС; основания для непроволочных резисторов; плитки керамические для инфракрасного излучения; шамотный, алундовый огнеприпас

http://oaouzrk.ru

ОАО "Южноуральский арматурно-
изоляторный завод" - цех приостановлен

Челябинская обл.

Фарфоровые изоляторы, в том числе армированные (штыревые, опорные, опорно-штыревые, проходные, стержневые); изделия фарфоровые различного назначения (половая плитка для предприятий, для намотки нагревательных элементов печей сопротивления - стержни и трубки и т.д.); высокоглиноземистые мелющие тела - цилиндры; фасонные изделия для кладки и ремонта печей и теплоагрегатов (горелочные камни, плиты, шайбы, трубки); фарфоровые массы (электротехнические, хозяйственные)

http://www.aiz.ru

ЗАО "Кировская керамика"

Калужская обл.

Производство глиноземистых высокопрочных мелющих тел цилиндров из уралита

http://www.kzsf.ru/products/
tekhnicheskaya-keramika/

1.8 Экологические аспекты производства керамических изделий и воздействие предприятий отрасли на окружающую среду


В официальных документах федерального уровня воздействие крупных предприятий по производству керамических изделий на окружающую среду (ОС) отражено в позициях "Производство строительных материалов" (2000-2006 годы), "Обрабатывающие производства" (2007-2013 годы), в том числе "Производство прочих неметаллических минеральных продуктов" (2007-2013 годы) [61]. Производство огнеупоров также могло получить отражение в разделе "Металлургическое производство и производство готовых металлических изделий".

Раздел "Влияние основных видов отраслей экономической деятельности на состояние окружающей среды", присутствовавший в Государственном докладе за 2011 год (равно как и в более ранние годы) [62], в Государственные доклады за 2012 и 2013 годы уже не включен [63], [64].

В докладах о состоянии ОС, подготовленных в субъектах федерации, в ряде случаев приводятся более детальные сведения о предприятиях - загрязнителях ОС. В некоторых докладах присутствуют данные о валовых выбросах загрязняющих веществ (ЗВ), о суммарных объемах сточных вод, поступивших в поверхностные объекты, об образовании отходов и нарушении земель.

Предприятия по производству керамических изделий расположены практически во всех субъектах Российской Федерации: для производства требуются общераспространенные полезные ископаемые, перевозки некоторых видов продукции на дальние расстояния оказываются нерентабельными. Известно, например, что территориальный разброс производства кирпича по стране неравномерен, но степень неравномерности умеренная. Большая часть (30%) приходится на Приволжский федеральный округ. Практически столько же (29%) производится кирпича в Центральном федеральном округе. Около 15% выпускают предприятия активно развивающегося Южного федерального округа. Три округа - Сибирский, Уральский и Северо-Западный - производят каждый по 8%-9% от общего выпуска по стране [65]. Производство огнеупоров сосредоточено главным образом в Уральском федеральном округе [24], однако, вероятно, в связи с размещением в этом округе большого числа крупных металлургических предприятий в докладах о состоянии ОС, подготовленных в Челябинской и Свердловской областях, предприятиям по производству огнеупоров уделено незначительное внимание.

Тем не менее, некоторые крупные компании, выпускающие керамические стеновые материалы и огнеупоры, включены в перечень основных загрязнителей ОС в ряде регионов России. При описании факторов воздействия обсуждаемых предприятий на ОС отмечается, в частности, рост выбросов ЗВ в воздух в период 2009-2011 годов в ряде регионов (упоминаются выбросы пыли, оксидов серы и азота), а также, в некоторых случаях, увеличение количества отходов производства и нарушение земель (связанное в том числе и с тем, что многие компании занимаются не только производством продукции, но и добычей полезных ископаемых). Вместе с этим в региональных докладах о состоянии ОС отмечается, что ряду предприятий удалось усовершенствовать технологические процессы, внедрить новую средозащитную технику, сократить потребление воды (в том числе в производстве огнеупоров).

На местах (в управлениях Росприроднадзора по соответствующим субъектам федерации) осуществляется как разрешительная, так и инспекционная деятельность, накапливаются сведения о воздействии регулируемого сообщества в целом и предприятий по производству керамических изделий в частности на ОС. Считается, что площадки европейских производителей керамических изделий, функционирующие в России, реализуют те же технологические процессы и методы минимизации негативного воздействия на ОС, что действуют в ЕС. Верифицировать данное предположение можно, только посещая и обследуя производственные площадки, так как ни в отчетах об оценке воздействия на ОС, ни в разрешительной документации такие сведения, как правило, не обсуждаются [66]. В аналитических материалах (отчетах и докладах о состоянии ОС регионального уровня) сведения о воздействии керамических производств получают отражение в чрезмерно обобщенном виде: приводятся общая масса выбросов ЗВ или общий объем сбросов сточных вод, в редких случаях - доли крупнейших предприятий в формировании выбросов, сбросов и отходов (по республике, области, краю).

Обоснования разрешительной документации включают расчеты, выполненные в соответствии с установленными требованиями [67], и в некоторых случаях результаты измерений концентраций приоритетных загрязняющих веществ [пыли, монооксида углерода (СО), оксидов азота (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий)]. При подготовке разрешительной документации и обосновании удельных выбросов, сбросов ЗВ и образования отходов используются методики, сформированные в 90-е годы и не всегда отражающие современное состояние отечественных предприятий [68], [69]. Основное (актуализированное) издание - Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов (загрязняющих) веществ в атмосферу (2012 год) - содержит раздел, описывающий особенности отдельных отраслей промышленности, однако не включает сведений, относящихся собственно к производству керамических изделий [67].

Число диссертационных работ, даже косвенно затрагивающих вопросы исследования воздействия и состояния ОС в зонах влияния производств силикатных материалов, весьма незначительно. Однако результаты сравнительного анализа экологической результативности предприятий по производству керамических изделий (в том числе сопоставления параметров загрязнения ОС) в большинстве рассмотренных работ 1999-2014 годов не представлены [70]-[78].

В странах ЕС крупные предприятия по производству керамических изделий подпадают под действие Директивы о промышленных эмиссиях 2010/75/ЕС [79]. Это означает, что они обязаны подтверждать соответствие требованиям наилучших доступных технологий и получать комплексные экологические разрешения. Такое решение вызвано в первую очередь тем, что химико-технологические процессы производства керамики являются высокотемпературными и потребляют значительное количество топлива и сырьевых материалов. Сведения о потреблении ресурсов (и прежде всего энергии) и факторах воздействия на ОС предприятий по производству керамических изделий систематизированы в справочном документе ЕС по наилучшим доступным технологиям производства керамических изделий [80].

Результаты пилотных проектов, выполненных в 2008-2014 годах, свидетельствуют о том, что в таких подотраслях, как производство кирпича, плитки, санитарно-технических изделий, большинство технологических, технических и управленческих решений, а также технологических показателей, представленных в справочном документе ЕС, достаточно четко отражает практику и результаты работы передовых российских предприятий [3], [4], [9], [81], [82], [83].

Таким образом, при оценке типичных для России уровней выбросов загрязняющих веществ, характеристик обращения с производственными сточными водами и отходами в производстве керамических изделий члены ТРГ-4 использовали результаты анкетирования отечественных предприятий, материалы научно-исследовательских работ и учебно-методических изданий, а также учитывали сведения, приведенные в справочном документе ЕС (см. раздел 3 "Текущие уровни эмиссий в окружающую среду и потребления ресурсов в производстве керамических изделий").

Раздел 2. Описание технологических процессов, используемых при производстве керамических изделий


Данный раздел подготовлен специалистами в химической технологии керамики с использованием отечественных и зарубежных (прежде всего справочника ЕС по НДТ "Производство керамических изделий" (далее - справочник ЕС)) источников информации.

2.1 Технологические процессы и способы производства керамических изделий


Керамику изготавливают из различных видов сырья, формуют различными способами, обжигают в печах разных типов, готовые изделия имеют разнообразную форму, размеры и цвет. Основные этапы производства изделий из керамики (технологические переделы) одинаковы для всех ее видов и включают массоподготовку (объединяет подготовку сырьевых материалов и формовочных масс), формование, сушку, обжиг (однократный или многократный, в зависимости от вида изделия) и послеобжиговую обработку. Для изделий хозяйственно-бытового назначения, художественной керамики, санитарно-технических изделий и некоторых видов строительной керамики отдельной стадией является декорирование, которое может включать в себя ангобирование, глазурование и нанесение рисунков.

В настоящем разделе представлена общая технология керамики, характерные технологические аспекты производства изделий в различных подотраслях рассмотрены далее (см. подразделы 2.2-2.7)

2.1.1 Сырьевые материалы


В технологии производства керамических изделий применяют разнообразные сырьевые материалы, как природного, так и искусственного происхождения. Большинство таких материалов добывают и производят на территории России, некоторые виды сырья поставляют из-за рубежа.

Сырье для производства керамики по происхождению можно подразделить на две основные группы: природное и искусственное. Природное сырье после добычи направляют непосредственно в производство, при необходимости его предварительно сортируют, усредняют, обогащают. Искусственное сырье, отличающееся повышенным качеством и чистотой, получают в результате глубокой, в первую очередь химической, переработки природных либо других искусственных материалов.

Сырье для производства керамики условно подразделяют на основное и вспомогательное. Основное сырье преобладает по содержанию и в значительной степени определяет технологические свойства перерабатываемой массы, внешний вид и технические данные готового изделия. Вспомогательное сырье регулирует технологические свойства исходных масс, способствует оптимизации технологических процессов, снижает температуру обжига, улучшает отдельные характеристики готового продукта. Сырье может быть основным или вспомогательным в зависимости от технологии производства конкретного изделия. В качестве основного сырья может быть использован как один материал, например глинозем (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий) для изготовления корундовой керамики, так и несколько компонентов, например: глина, кварцевый песок и полевой шпат для производства фарфоровых изделий [84], [85].

Глинами называют тонкодисперсные осадочные горные породы, состоящие в основном из гидроалюмосиликатных минералов и способные при замачивании водой образовывать легкодеформируемую пластичную массу, которая при высыхании сохраняет приданную ей форму, а после обжига приобретает камнеподобное состояние. Кроме гидроалюмосиликатов, в глинах присутствуют различные примеси [86].

Глины являются главным, а в ряде случаев единственным компонентом формовочных масс в производстве керамического кирпича, плитки, шамотных огнеупоров, посуды, санитарно-технических изделий; в то же время глины используют как добавку в технологии карбидкремниевых огнеупоров, муллитокорундовой, стеатитовой, форстеритовой, кордиеритовой и других видов керамики. В состав масс для производства изделий на основе глин могут входить один или несколько ее видов, а также так называемые отощающие - непластичные компоненты (измельченный кварц, полевой шпат и др.) [87].

Глины или глинистые породы (осадочные и сланцевые глины, тяжелые суглинки) в основном применяют в производстве кирпича. Органические добавки (опилки, отходы целлюлозно-бумажного производства) и неорганические вспомогательные вещества (кизельгур, перлит) вводят в изделия для увеличения объема пор. При производстве лицевого кирпича для получения требуемой окраски в формовочную массу вводят оксиды металлов (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий, ИТС 4-2015 Производство керамических изделий, ИТС 4-2015 Производство керамических изделий), хромиты, а также известняк (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий), доломит (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий). Карбонат бария (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий) добавляют для уменьшения высолов. В случаях аномально высокого содержания соединений серы в глине (свыше 0,5%) в формовочную массу добавляют также известь (ИТС 4-2015 Производство керамических изделий) для связывания оксидов серы с целью уменьшения их выбросов в атмосферу. Эти добавки вводят в твердом виде непосредственно перед формованием или в процессе массоподготовки [88].

Керамическая плитка, хозяйственно-бытовая и санитарная керамика состоят главным образом из алюмосиликатов, основным компонентом сырьевых смесей при их производстве служат пластичные глины.

В состав сырьевых смесей для производства огнеупоров входят глина, шамот [(прокаленная) обожженная и измельченная пластичная глина)], некоторые природные минералы (кварцит, доломит, боксит, магнезит), а также искусственные материалы (корунд, карборунд и шпинель). Для получения формовочных масс к измельченному сырью добавляют связки и заполнители [84].

Выбор глин для конкретного производства обусловлен их технологическими свойствами, которые определяются их минеральным, химическим и зерновым составами [89].

В качестве отощителей и плавней (последние предназначены для снижения температур спекания различных масс и растекания глазурей) широко применяют кварц, полевые шпаты, в некоторых случаях - мел, доломит, волластонит, стеатит и др.

Так называемую техническую керамику, в которой доля глинистых компонентов может быть мала или вовсе отсутствовать, изготавливают из масс на основе искусственно получаемых оксидов и бескислородных соединений Al, Mg, Mn, Ni, Si, Ti, W, Zr и других металлов. Типичными примерами здесь выступают ИТС 4-2015 Производство керамических изделий (глинозем), MgO (периклаз), SiC (карбид кремния), ИТС 4-2015 Производство керамических изделий (нитрид кремния) и AIN (нитрид алюминия) [90], [91], [92].

Кроме перечисленных основных сырьевых материалов и вспомогательных веществ, для производства керамических изделий необходимы временные технологические связки, огнеприпас для обжига изделий, топливо. В качестве связок в процессе формования применяют растворы полимеров и масла. Огнеприпас представляет собой огнеупорные капсели, плиты и стойки многоразового использования [84], [91].

2.1.2 Общее описание производственного процесса


В соответствии с общей схемой производства сырьевые материалы смешивают, затем полученной массе прессованием, способами пластического формования или шликерного литья придают заданную форму. Для улучшения качества смешения и формования обычно используют воду, которая затем испаряется при сушке. Далее изделия загружают в печь (в случае печей периодического действия) либо пропускают через непрерывно действующую роликовую или туннельную печь (в последнем случае изделия предварительно помещают на вагонетки). В производстве шамота применяют вращающиеся печи.

В процессе обжига происходит необратимое изменение структуры материала, поэтому необходимо обеспечить правильный режим термообработки: скорость нагревания, продолжительность выдержки при максимальной температуре, скорость охлаждения. Важный фактор получения требуемых свойств изделий - правильно выбранная среда обжига. Готовую продукцию упаковывают и отправляют на склад до отгрузки потребителям.

Ниже описаны основные участки производства керамических изделий, а также переделы и варианты реализации технологического процесса [93]-[96].

2.1.3 Основные участки производства керамических изделий

2.1.3.1 Хранение и транспортировка сырья в пределах производственной площадки

Добычу глины, каолина, глинистых материалов, полевого шпата, кварца и большинства других видов сырья ведут открытым (в карьерах) или закрытым (в шахтах) способом, в ряде случаев, в частности в Московском регионе, глину добывают по берегам расположенных рядом с предприятием рек. Доставку сырья на предприятие осуществляют автомобильным либо железнодорожным транспортом.

Сырье в зависимости от его свойств и того, на какой стадии процесса оно применяется, хранят в открытых буртах или на складах, подразделяемых на боксы, крупнотоннажные питатели, смесительные, вылежные, раскислительные и сухие силосы. Некоторые материалы (например, глазури, фритты, каолины высокой степени обогащения) поставляются на предприятия упакованными в "биг-бэги".

Для производства кирпича и плитки на предприятии необходимо хранить значительное количество глины и минерального сырья, которое часто размещают на открытой площадке. В ряде случаев, особенно при пластическом формовании, такое хранение в течение нескольких месяцев улучшает рабочие свойства глин. Этот технологический прием называется "раскисление" (летование) и особенно эффективен при хранении глин в течение нескольких сезонов [85].

Оборудование для транспортировки внутри производства выбирают, исходя из таких параметров, как зернистость материала, его насыпная плотность, сыпучесть, температура и влажность, требуемая производительность и доступные площади. Для перемещения кусковых и зернистых материалов применяют такие виды транспортных устройств, как ковшовые элеваторы, цепные, шнековые и пневмоконвейеры, тележки и кюбели. Шликеры и жидкие материалы подают по шликеропроводам или используют емкости, установленные на транспортных средствах. Полуфабрикаты и готовые изделия перемещают на тележках, в том числе многоярусных, ленточных конвейерах [85], [92], [95].

Основными факторами воздействия на окружающую среду на данном технологическом участке оказываются организованные (устройства хранения) и неорганизованные (устройства перемещения) источники пыли, а также шум от работающего оборудования и техники. На этом участке возможно образование производственных отходов, часть которых может быть возвращена в технологический процесс.

2.1.3.2 Подготовка сырьевых материалов

2.1.3.2.1 Первичное и вторичное дробление, измельчение и рассев

Грубое первичное дробление глин производят при помощи валковых дробилок и бегунов раздавливанием и истиранием.

Валковые дробилки широко применяют в технологии грубокерамических изделий для измельчения, выравнивания и гомогенизации глиняных частиц. Пары гладких параллельных друг другу роликов из закаленной стали вращаются по направлению друг к другу, сминая и расплющивая подаваемый между ними материал. Размер частиц определяется величиной зазора между валками.

Каменистое хрупкое твердое сырье, применяемое, например, в производстве огнеупорных изделий, измельчают при помощи щековых или конусных дробилок, принцип действия которых основан на сжатии и изломе кусков материала между подвижной и неподвижной твердой поверхностью щеки или конуса.

Используют также молотковые дробилки, в которых измельчение достигается за счет ударного воздействия: куски подаваемого в дробилку материала разбиваются при соударении с быстро вращающимися молотками.

Бегуны мокрого и сухого помола используют для дробления и грубого помола более пластичных материалов. Бегуны с перфорированным подом обеспечивают получение частиц строго определенного размера, бегуны мокрого помола также позволяют смешивать глину с вводимой водой.

Ножевые глинорезки применяют при подготовке пластичного сырья. Глинорезки представляют собой бункер с вращающимся днищем, в котором под углом установлены ножи. Куски глины выходят из отверстий, расположенных под ножами, в виде стружки [92].

2.1.3.2.2 Сухой или мокрый помол (измельчение)

Описанный выше процесс дробления позволяет получать частицы размером более 0,5 мм. Для производства большинства видов изделий необходимо дальнейшее уменьшение размеров частиц. Тонкий помол обычно производят в шаровых мельницах непрерывного или периодического действия, представляющих собой горизонтально расположенный вращающийся барабан с перекатывающимися и падающими мелющими телами из износостойкой керамики или кварцевой гальки.

2.1.3.2.3 Сухой рассев (воздушная классификация)

Для улучшения определенных свойств керамики (например, плотности) зачастую необходимо смешивать порошки с различным размером частиц. При сухом рассеве используют вибросита, вращающиеся барабанные сита, в том числе с электроподогревом, во избежание их засорения.

Также для разделения частиц по крупности применяют воздушные сепараторы и классификаторы на основе циклонов. В обоих случаях слишком крупные частицы возвращают на стадию измельчения [94].

2.1.3.2.4 Распылительная сушка

Этот прием обезвоживания и гранулирования широко распространен в производстве керамической плитки, технической керамики и огнеупоров. Суспензию материала после мокрого помола в шаровой мельнице (содержание твердой фазы порядка 60%-70%) распыляют под давлением в виде мелких капель в башне, которая нагревается газовыми горелками до температуры 350°C-500°С. При высыхании капель суспензии образуются узко фракционированные гранулы более или менее сферической формы с влагосодержанием от 5,5% до 7%; полученный порошок обладает хорошей сыпучестью и обеспечивает лучшее заполнение пресс-форм [16].

2.1.3.2.5 Прокаливание

Ряд сырьевых материалов для улучшения свойств подвергают предварительному прокаливанию (обжигу) во вращающихся, туннельных или шахтных печах. К примеру, некоторые сырьевые материалы (доломит, магнезит) для производства огнеупоров необходимо обжигать при повышенных температурах (более 1800°С). Применение прокаленных глин (например, каолина) уменьшает усадку заготовок, способствуя более точному соблюдению размеров изделия и ускорению обжига. В некоторых производствах обжигом гранул глины во вращающихся печах получают шамот.

2.1.3.2.6 Искусственное сырье

Следует отметить, что, хотя некоторые виды искусственных материалов (например, карбид кремния) поставляются специализированными компаниями, подобное сырье чаще всего необходимо подвергать измельчению.

2.1.3.2.7 Фритты и глазури, приготовление глазурей

При производстве керамической облицовочной и напольной плитки применяют стеклообразные сырьевые материалы (фритты). Фритты - это стекловидные компоненты, нерастворимые в воде и получаемые из кристаллических веществ плавлением (остекловыванием) при повышенных температурах (до 1500°С) с последующей закалкой. Фритты поставляют на предприятия по производству керамической плитки специализированные фирмы-производители.

Помимо фритт основными компонентами глазурей, используемых в производстве плитки, посуды и других изделий, являются кремнезем (стеклообразователь), флюсы (соединения щелочных и щелочно-земельных элементов, оксиды бора, свинца и др.), глушители (соединения циркония, титана и т.д.) и красители (железо, хром, кобальт, марганец и т.п.).

Помимо фритт основными компонентами глазурей являются кремнезем и полевой шпат (стеклообразователи), флюсы (соли и оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, бора, свинца и др.), глушители (цирконий, титан и т.д.); кроме того, основным компонентом любой керамической глазури является каолин, выполняющий роль стабилизатора реологических свойств и предотвращающий осаждение частиц глазури.

При приготовлении глазурей фритту и добавки измельчают в шаровой мельнице периодического действия до получения заданной величины остатка на сите, пропускают через вибросита и путем введения различных добавок регулируют характеристики глазурной суспензии в соответствии с принятым способом нанесения глазури.

Составы глазурей в зависимости от вида и свойств готовой продукции, температуры обжига конечных изделий, а также желаемых эффектов могут быть различными [84], [91].

2.1.3.3 Смешивание компонентов и получение формовочных масс

Продолжительность, порядок и интенсивность смешения оказывают значительное влияние на свойства массы и, следовательно, конечного продукта. Подготовленные сырьевые материалы в заданном соотношении - шихту смешивают и гомогенизируют до получения требуемой однородности смеси. В различных отраслях производства керамических изделий смешивание может быть как непрерывной высокопроизводительной операцией, так и тщательно контролируемым периодическим процессом, проводимым в небольших масштабах. Дозирование может быть объемным (например, при помощи устанавливаемых на ленточном конвейере ящичных питателей) и массовым (при помощи винтовых питателей, связанных с весовым транспортером).

Для большинства операций по формованию применяют массы с определенным содержанием воды или связки. Такие добавки, как пигменты, пеногасители и связующие, также необходимо тщательно распределять. При производстве огнеупоров свойства некоторых видов изделий оптимизируют путем подбора зернового состава шихты. В настоящее время широко применяют автоматическое дозирование при помощи питателей с электронным управлением, что позволяет быстро регулировать состав массы [84], [88].

Смесители непрерывного действия. Двухвальные смесители широко распространены в технологии кирпича и огнеупоров и представляют собой корыта, где установлены вращающиеся навстречу друг другу валы. На валах под углом жестко закреплены лопасти. Расположение лопастей на вращающихся валах обеспечивает интенсивное перемешивание и продвижение массы к разгрузочному отверстию.

Для глубокого перемешивания глины с водой и вводимыми добавками применяют бегуны, их действие было описано выше. При сухом смешении обычно вращается под, а ось катков (тяжелые стальные или гранитные колеса холостого хода) неподвижна; при мокром - под неподвижен, а катки вращаются вокруг вертикальной оси.

Смесители периодического действия. Для подготовки пластичных масс также используют Z-образные смесители. Эти смесители могут применяться и для более сухих порошков.

Барабанные смесители применяют для перемешивания достаточно сухих материалов с частицами примерно одинакового размера. После загрузки барабан вращают в течение необходимого времени. Чаще всего в роли барабанных смесителей выступают шаровые мельницы.

Смесители с вращающейся чашей действуют по тому же принципу, что и большие бетономешалки. Их загрузку индивидуальными компонентами в отмеренных количествах производят во время вращения чаши, для более глубокого перемешивания используют скребки, лопатки и экраны. В подобных смесителях перемешивают гранулированную глину с высокодисперсными порошками.

Смесители-бегуны представляют собой устройства с неподвижной чашей и вращающимся центральным валом, на котором установлены лопасти или катки, совершающие планетарное движение по дну чаши. Эффективность смешения в этих устройствах такая же, как и в смесителях с вращающейся чашей.

Смесительные бассейны, оснащенные лопастными или пропеллерными мешалками, применяют для смешивания различных видов литьевых шликеров и суспензий. Хотя в состав шликеров обычно вводят стабилизаторы, перемешивание в смесительном бассейне или в резервуаре для хранения шликера необходимо продолжать во избежание образования осадка [88], [95], [96].

При подготовке сырьевых материалов возможно образование эмиссий различного характера. Прежде всего сюда относятся организованные и неорганизованные выбросы пыли, связанные с работой измельчительного и смесительного оборудования. В случае применения "мокрых" способов подготовки сырья и масс возможно образование производственных сточных вод. Процессы, предполагающие тепловую обработку сырья или масс (прокаливание, распылительная сушка), могут сопровождаться выбросами газообразных веществ в результате как сгорания топлива, так и физико-химических превращений, протекающих в самом материале. Значимым фактором на этом переделе также оказывается шум. Образующиеся на данной стадии производственные отходы практически полностью возвращаются в технологический процесс, за исключением отработанных узлов и деталей оборудования (фильтры, мелющие тела и пр.), которые требуют иных решений (в ряде случаев и размещения на полигонах).

2.1.3.4 Формование изделий

Изделия традиционной керамики всегда формовали из сырьевых материалов, находящихся в пластичном состоянии, и в течение нескольких тысячелетий эту операцию выполняли вручную. В настоящее время применяются строгие требования к таким свойствам изделий, как постоянство размеров, плотность, прочность, долговечность, термостойкость и т.д. В некоторых случаях на первый план выходят также эстетические качества. Способ формования заготовок оказывает большое влияние на свойства конечного продукта, поэтому в различных отраслях производства керамических изделий возникло множество приемов формования [84], [91].

2.1.3.4.1 Полусухое прессование

Прессование на механических прессах. Механические прессы до сих пор применяют при изготовлении кирпича (полусухое прессование) и огнеупоров. В форму загружают определенный объем пресс-порошка и прикладывают давление сверху и снизу, движение штампов осуществляется эксцентриком при помощи тяжелых маховиков.

Прессование на фрикционных прессах. Механические фрикционные (винтовые) прессы применяют в основном при производстве огнеупоров, хотя их постепенно вытесняют гидравлические прессы.

Прессование на гидравлических прессах. Современные гидравлические прессы обеспечивают высокое усилие сжатия, хорошую производительность, постоянное качество и легко поддаются настройке. Многие модели прессов оборудуют электронными устройствами контроля, которые позволяют контролировать высоту заготовок и автоматически изменять режим работы пресса для обеспечения постоянства размеров. Такие прессы несложно регулировать для удовлетворения различных требований, включая прессование по программируемым режимам, применяемое при изготовлении огнеупорных изделий сложной формы. Гидравлические прессы широко используют при формовании плоских изделий. При производстве керамической плитки увлажненный порошок (влагосодержание 5%-7%) прессуют в неглубоких формах. Давление прессования составляет 25-45 МПа для производства строительной керамики и до 100 МПа для производства некоторых видов технической керамики.

Ударное прессование (трамбование). Трамбование представляет собой высокоэнергетическое формование путем пневмомеханического высокоскоростного удара штампом по засыпанному в форму порошку. Этот прием обычно используют при производстве специальных огнеупорных изделий.

Изостатическое прессование. Некоторые виды изделий сложной формы высокого качества требуют равномерного уплотнения, добиться которого можно путем приложения давления со всех сторон заготовки. При использовании пресса-изостата порошок загружают в полости между металлической или пластмассовой формой и герметичной резиновой оболочкой. Давление на порошок передают через жидкость (воду или масло) и резиновую оболочку, в результате чего происходит обжатие заготовок по большой площади поверхности. После сброса давления заготовки выгружают из форм. Этот способ применяют в производстве огнеупоров и технической керамики, а также при изготовлении посуды сложной плоской формы. Используют изостаты (гидростаты), развивающие рабочее давление прессования до 200 МПа.

2.1.3.4.2 Пластическое формование

Пластическое формование - способ формования масс, находящихся в состоянии пластичности. Для пластичных формовочных масс на основе глин характерно содержание связки (влажность) 15%-25%. Основные разновидности пластического формования: протяжка, раскатка, штамповка.

Протяжку (экструзию) широко применяют при производстве керамического кирпича и камня. Этот процесс также используют для получения полуфабрикатов - "валюшек" ("скалок") с последующей допрессовкой (штамповкой) при изготовлении огнеупорных изделий и полуфабрикатов для формования посуды и изоляторов. Протяжка - основной способ формования длинномерных изделий постоянного сечения (труб), а также некоторых видов плиток.

Такой способ удобен для организации непрерывного выпуска с высокой производительностью и хорошо подходит для изготовления перфорированных изделий, включая крупные легковесные строительные материалы (крупноформатные блоки).

Наиболее распространенный экструдер или ленточный пресс (пресс-агрегат) - аппарат, оснащенный смесителем, вакуумной камерой и собственно шнековым прессом со сменным формующим мундштуком. Вакуумирование повышает пластичность массы и облегчает получение бездефектных заготовок. Формующее давление составляет от 1,5 до 10 МПа [97]. В технологии технической керамики применяют поршневые экструдеры.

Для формования плоской и некоторых видов полой посуды (тарелок, блюдец, пиал и т.п.), имеющих форму тел вращения, используют раскатку пластичных заготовок на гипсовых или пластмассовых формах с помощью формующих роликов или шаблонов. Прообразом современных полуавтоматов и формующих узлов автоматизированных линий являлся гончарный круг.

2.1.3.4.3 Шликерное литье

Этот способ широко распространен в производстве в основном полых (оболочковых) изделий сложной формы: посуды, декоративных и санитарно-технических изделий, а также огнеупоров особого назначения и технической керамики. Тонкоизмельченный материал затворяют водой до образования шликера, который заливают в пористую форму, обычно изготавливаемую из гипса. За счет капиллярного всасывания на внутренней поверхности формы происходит удаление воды из шликера и образование плотной отливки. При достижении необходимой толщины стенки шликер сливают из формы и образовавшуюся в форме заготовку выдерживают до набора прочности необходимой для ее извлечения. Такой способ шликерного литья называют сливным и используют для формования тонкостенных изделий. При наливном способе, используемом для формования толстостенных изделий, масса набирается в полости между двумя стенками формы и полностью ее заполняет.

Санитарно-технические изделия имеют довольно большие толщины стенок. Поэтому их формуют как обычным литьем в гипсовых формах, так и на установках для литья под давлением с использованием полимерных форм. Шликерное литье под давлением (0,3-1 МПа) позволяет ускорить набор массы в несколько раз и приводит к образованию более качественных полуфабрикатов.

Для формования малогабаритных изделий технической керамики сложной формы из непластичных материалов (оксидов, карбидов, нитридов и т.д.) используют способ горячего литья шликеров на основе расплавов термопластичных полимеров (парафина, воска, полиэтилена и др.). Шликер впрыскивают в металлическую форму, охлаждаемую естественным или принудительным образом. В результате полимеризации заготовка в течение короткого времени приобретает достаточную прочность для извлечения из формы и механической обработки. Недостатком способа является необходимость организации отдельной и длительной стадии удаления связки, сопровождаемого выделением вредных веществ разлагающихся полимеров.

Обсуждая факторы воздействия на окружающую среду на участке формования, в первую очередь следует упомянуть выбросы пыли и шум, характерные для полусухого прессования. Образование сбросов производственных сточных вод возможно в случае использования шликерного литья. Образующиеся на данной стадии твердые производственные отходы представляют собой брак полуфабриката, который полностью возвращается в производство, и отработанные формы (пресс, литьевые), которые, как правило, утилизируют или размещают на полигонах.

2.1.3.5 Сушка

Сушкой называют технологическую стадию, на которой происходит процесс удаления влаги из полуфабриката испарением. Так как временная технологическая связка обычно вводится в материал в виде водных растворов (в материал на основе глин - в виде воды), то сушка характерна для подавляющего большинства технологий керамики.

Для удаления воды из полуфабриката используют следующие виды сушки: контактную, конвективную, радиационную (в том числе сушку ИК- и СВЧ-излучением). В некоторых технологиях (например, в технологии электроизоляторов) используют сушку пропусканием через массивный полуфабрикат переменного электрического тока.

Наиболее распространена конвективная сушка с помощью передачи тепла полуфабрикату теплоносителем (горячим воздухом).

В современной технологии керамики существует необходимость оптимизации сушки с точки зрения повышения скорости, термической эффективности и снижения потерь. Во всех процессах, за исключением длительных и мягких режимов сушки, необходимо тщательно контролировать скорость нагревания, режим циркуляции воздуха, температуру и влажность в сушиле. Горячий воздух в сушила подают в основном от газовых горелок или из зоны охлаждения печей.

Керамические массы могут обладать различной чувствительностью к сушке (невозможность высушить образец из данной массы без образования трещин), однако на подавляющее их большинство благотворно влияет предварительный прогрев в условиях повышенной влажности (с минимальным или полностью отсутствующим удалением влаги), за которым следует основной этап сушки более горячим и сухим воздухом. Остаточная влага из полуфабриката удаляется особенно тяжело, требуя применения наиболее сухого и горячего воздуха. Продукция различных отраслей производства керамических изделий имеет значительные различия по своей природе и размерам, поэтому для удовлетворения производственных нужд были разработаны различные конструкции сушилок [98].

2.1.3.5.1 Сушила с горячим подом для контактной сушки

Подобное оборудование в настоящее время не имеет большого распространения, поскольку практически не поддается автоматизации. Этот способ сушки удобен для крупных заготовок сложной формы, в частности некоторых видов огнеупоров. В этих сушилах тепло подается напрямую к основанию установленных на обогреваемый под полуфабрикатов и передается по воздуху путем конвекции. Поперечная циркуляция воздуха минимальна, поэтому скорость удаления влаги со всех поверхностей полуфабриката мала, что позволяет избежать возникновения в нем нежелательных напряжений.

2.1.3.5.2 Камерные сушила периодического действия для конвективной сушки

Эти устройства представляют собой ряд камер со шлюзовыми дверями, загрузка которых обычно осуществляется вагонетками на рельсовом ходу. На вагонетки с одинаковым интервалом устанавливают сушильные поддоны или полки.

Керамические полуфабрикаты (кирпичи, блоки, огнеупоры) садят на полки и отправляют загруженные вагонетки в камеры, которые после заполнения герметично закрывают. На современных заводах эта операция полностью автоматизирована. Температуру в камерах повышают с контролируемой скоростью либо непосредственно - путем нагнетания горячего воздуха, либо опосредованно - путем передачи тепла от нагретых поверхностей. Для повышения эффективности сушки используют принудительную циркуляцию воздуха. Передача тепла происходит в основном конвекцией, в малой степени - излучением от горячего воздуха и нагретых поверхностей. При сушке некоторых видов керамики применяют особые тепло-влажностные режимы, которые легче осуществить в камерных сушилах.

Камерные сушила удобны в тех случаях, когда полуфабрикаты имеют повышенную влажность и различную форму или производство является периодическим. Строительство дополнительных камер также не представляет особой сложности.

2.1.3.5.3 Туннельные сушила непрерывного действия для конвективной сушки

Эти устройства представляют собой длинные туннели, через которые проталкивают цепь сушильных вагонеток с полуфабрикатами. На разгрузочном конце в туннель подают воздух, имеющий относительно высокую температуру, который при помощи одного или нескольких вентиляторов гонят в направлении погрузочного конца. В ходе перемещения по туннелю происходит передача тепла из воздуха к изделиям и повышение его влажности за счет удаления влаги из полуфабрикатов. Обычно устанавливают вентиляторы принудительной циркуляции по различным сечениям туннеля, тем самым увеличивая турбулентность теплоносителя и повышая эффективность сушки. Длина туннеля зависит от заданной скорости прохождения изделий и влагосодержания материала. Несмотря на ограниченные возможности точного регулирования тепло-влажностного режима, туннельные сушила широко используют в высокопроизводительных производствах кирпича и санитарно-технических изделий.

2.1.3.5.4 Вертикальные корзинные сушила для конвективной сушки

Вертикальные сушила, как правило, используют на плиточном производстве. Отпрессованные полуфабрикаты загружают в корзины, состоящие из нескольких ярусов роликов. Корзины движутся в сушилке вертикально вверх, навстречу горячим газам, затем спускаются для подачи в печь. Температура в таких сушилках обычно не превышает 200°С, продолжительность сушки составляет 35-50 мин.

2.1.3.5.5 Горизонтальные многоярусные роликовые сушила для конвективной сушки

Подобные сушила также широко распространены в производстве керамической плитки. Горизонтальные сушила устроены по тому же принципу, что и роликовые печи. Отдельные прессованные полуфабрикаты загружают на различные ярусы в сушиле и перемещают в горизонтальной плоскости при помощи вращающихся роликов. Горячий воздух для сушки поступает от расположенных по периферии сушила газовых горелок и движется в противотоке к садке.

Предельная температура в таких сушилах обычно выше, чем в вертикальных (около 350°С), а процесс сушки короче и занимает от 15 до 25 мин.

Технологический участок сушки характеризуется прежде всего выбросами неорганических газообразных веществ, образующихся в процессе сгорания топлива (СО, ИТС 4-2015 Производство керамических изделий, ИТС 4-2015 Производство керамических изделий). Также сушила являются малозначимым организованным источником пыли. Твердые производственные отходы, образующиеся на данном участке, включают пыль и брак изделий, которые возвращают в начало технологического процесса.

2.1.3.6 Обработка поверхности и декорирование

2.1.3.6.1 Текстурирование поверхности изделий

Нанесение текстуры на поверхность керамических изделий может иметь практическое значение, например, при выпуске керамической плитки для полов или лицевого кирпича.

Также поверхность изделий текстурируют для улучшения их внешнего вида. Так, на изделия пластического формования (кирпич) текстуру наносят рустикацией глиняного бруса либо при помощи резиновых лент с рельефом.

Сырец прессованного кирпича, как правило, отличается значительной прочностью, поэтому после сборки паллеты на ленте конвейера поверхность такого кирпича "огрубляют" дисковыми пилами или текстурируют иным способом [88], [85].

2.1.3.6.2 Нанесение покрытий

В ряде случаев кирпич и керамические камни, полученные прессованием или пластическим формованием, покрывают песком или иными измельченными минералами с лицевой и изнаночной стороны при помощи распылительных пистолетов. Для повышения эстетических качеств изделий в песок вводят пигменты.

2.1.3.6.3 Ангобирование, глазурование и другие техники декорирования

Ангобирование применяют в основном при изготовлении облицовочной и напольной плитки, иногда ангобируют кирпичи и декоративные изделия. Ангоб - непрозрачное покрытие из белой или окрашенной тонкозернистой глинистой суспензии, обычно наносят на сырые или высушенные полуфабрикаты. В ходе ангобирования покрывают всю или только видимую поверхность полуфабриката методом полива, распыления или окунания. Также ангобом покрывают огнеприпас (полки обжиговых вагонеток) во избежание прилипания к ним изделий в обжиге.

Глазурование наиболее широко применяют при производстве облицовочной и напольной плитки, санитарно-технических изделий, посуды, изоляторов, ограниченных партий кирпича. Компоненты глазури - в случае керамической плитки это, как правило, фритты, пигменты, каолин, глины - тонко измельчают и распускают в воде для получения глазурной суспензии. Вязкость и другие параметры суспензии подбирают в соответствии со способом нанесения глазури (распылением, поливом, окунанием, сухим глазурованием). На эту стадию заготовки подают после упрочнения путем предварительного (утельного) обжига (за исключением санитарно-технических изделий, изоляторов и некоторых видов керамической плитки) и в ходе глазурования наносят на их поверхность сплошное гладкое прозрачное или непрозрачное (глухое), в зависимости от состава глазури, покрытие, при растекании которого по поверхности изделия формируется стеклообразный слой.

Традиционным приемом декорирования керамической плитки, благодаря простоте применения в технологическом процессе, является шелкография. Этот способ представляет собой печать рисунка при помощи одного или нескольких трафаретов (туго натянутая сетка с определенной ячеистостью). Поверхность трафарета покрыта пленкой, кроме отверстий, соответствующих рисунку. Для продавливания краски через эти отверстия служит специальный ракель. В современных производствах плитки шелкографию применяют в основном для получения надглазурных рельефных декоров на участке 3-го (декорирующего) обжига.

Общераспространенными способами декорирования керамической плитки сегодня являются шелкография, способ ротационной печати (ротоколор) и, реже, флексография.

При этих способах рисунок формируют непосредственно на поверхности одного или нескольких роликов, которыми наносят краску на изделие.

Вторым по распространению в настоящее время и занимающим все большее место в технологии декорирования керамической плитки является способ цифровой компьютерной печати. За последние два года практически все предприятия по выпуску плитки в России перешли частично или полностью на данную технологию.

Посуду часто декорируют вручную (росписью) или с использованием деколей [84], [91].

Ключевым фактором воздействия на окружающую среду на участке декорирования оказывается образование производственных сточных вод, содержащих значительное количество взвешенных веществ. Возврат производственных отходов (брак полуфабриката и изделий, высушенный шлам ангоба, глазури) с данной стадии технологического процесса в производство возможен не всегда, в большинстве случаев требуются иные решения. Производственные отходы в виде отработанных роликов, сеток и др. (образующиеся периодически и в незначительных количествах), как правило, подлежат размещению на полигонах.

2.1.3.7 Обжиг

Обжи г- это ключевая операция при производстве керамических изделий, поскольку в ходе обжига формируются все эксплуатационные характеристики готовой продукции: механическая прочность, износостойкость, постоянство размеров, химическая и термическая стойкость.

Шихта для изготовления изделий из керамики - это, как правило, сложные по составу смеси глинистых и иных минералов, в частности: кварца, полевых шпатов, карбонатов, гипса, оксидов железа, иногда содержащие примеси органических веществ. Для изготовления огнеупоров применяют разнообразное, в том числе неглинистое, минеральное сырье с использованием специальных добавок и связующих (к числу которых также относятся некоторые виды глин). При обжиге изделий на основе глин в интервале температур 100°С-200°С происходит удаление остатков влаги. Окисление органических включений и пирита протекает при температуре 300°С-500°С, удаление воды, химически связанной в структуре глинистых минералов ("кристаллизационной" воды) - в интервале температур 500°С-600°С, а разложение карбонатов (кальцита, доломита), сопровождаемое выделением ИТС 4-2015 Производство керамических изделий, - при температуре 750°С-900°С. При температуре 573°С происходит полиморфное превращение кварца.

На высокотемпературной стадии обжига керамических изделий в пористом полуфабрикате происходит процесс спекания, чаще всего протекающий с активным участием жидкой фазы. Жидкая фаза в материале образуется в результате плавления специально введенных в сырьевую шихту плавней - веществ с относительно низкой температурой плавления (например, полевых шпатов) либо образования легкоплавких эвтектик (например, при введении в шихту карбонатов). Образующийся расплав смачивает зерна кристаллических фаз и под действием сил поверхностного натяжения стягивает их друг к другу.

Высокотемпературная выдержка способствует полноте процесса спекания, который сопровождается образованием прочных контактов между зернами (упрочнением изделия) и уменьшением размеров изделия (усадкой) за счет уменьшения пористости. Линейная усадка изделий варьирует в широких пределах, обычно составляет 10%-15%.

На стадии охлаждения изделий жидкая фаза может кристаллизоваться или переходить в стеклообразное состояние.

Жидкофазное спекание характерно для процессов обжига строительной керамики, санитарно-технических изделий, посуды, изоляторов.

Многие виды изделий технической керамики и огнеупоров спекаются по механизму твердофазного спекания. В этих случаях для облегчения диффузионных процессов в сырьевую шихту вводят добавки-активаторы спекания, способствующие образованию твердых растворов [84].

Ниже представлены типичные интервалы температур обжига различных видов керамических изделий (см. таблицу 2.1) [84].


Таблица 2.1 - Типичные температуры обжига некоторых керамических изделий

Температурный интервал обжига, °С

Основное сырье

Изделия

Область применения

900-1050

Глины

Кирпич

Строительная керамика

950-1050

Глины

Майоликовая посуда

Хозяйственно-бытовая керамика

980-1080

Глины

Плитка

Строительная керамика

1180-1220

Глины, каолины, кварцевый песок, полевые шпаты

Керамогранит

Строительная керамика

1200-1250

Глины, каолины, кварцевый песок, полевые шпаты

Санитарно-технические изделия

Строительная керамика

1250-1420

Глины, каолины, кварцевый песок, полевые шпаты

Фаянсовая и фарфоровая посуда

Хозяйственно-бытовая керамика

1300-1430

Глины, каолины, кварцевый песок, полевые шпаты

Фарфоровые изоляторы

Техническая керамика

1350-1400

Глины

Шамотные огнеупоры

Огнеупоры

1550-1750

Глинозем

Корундовая керамика

Техническая керамика

1700-1900

Нитрид кремния

Керамика из нитрида кремния

Техническая керамика


Обжиг керамических изделий обычно проводят в печах, оснащенных газовыми горелками, или электронагревателями из металлических сплавов, графита, керамики (карбида кремния, хромита лантана, дисилицида молибдена).

2.1.3.7.1 Печи периодического действия

К ним относятся печи с выкатным подом и колпаковые печи, которые представляют собой одиночную камеру, куда загружают предварительно высушенные заготовки. В колпаковых печах колпак, оборудованный нагревательным элементом, устанавливают на под при помощи подъемного устройства, в печах с выкатным подом садку помещают в рабочее пространство печи на вагонетках. После загрузки печь закрывают и обжигают изделия по заданному режиму. В качестве источника тепла обычно служат газовые горелки, конструкция печей позволяет четко контролировать температуру и характер среды (окислительный или восстановительный).

В производстве огнеупоров, технической керамики также используют газовые камерные печи с садкой изделий в капсели - огнеупорные короба, защищающие изделия от потоков раскаленных газов и непосредственного влияния дымовых газов.

Для обжига изделий технической керамики используют вакуумные шахтные печи с нагревателями из графита, вольфрама или молибдена, развивающие температуру до 2200°С-2500°С. Часто обжиг в таких печах ведут в среде азота или инертных газов (аргона, гелия).

Для получения особо плотных изделий технической керамики простой формы используют прессы горячего прессования (система на основе гидравлического пресса, помещенного в печь с графитовыми нагревателями), для обжига изделий сложной формы - изостаты - печи электросопротивления, способные создать давление газа (азота или инертных газов) до 200 МПа.

Печи периодического действия применяют при небольших объемах производства для выпуска специализированных изделий (кирпича особой формы, фитингов, огнеупоров и т.д.). Главное достоинство таких печей - возможность гибко регулировать технологический процесс, особенно при частой смене продукции, что до некоторой степени обуславливает их сравнительно низкую энергоэффективность. На рисунке 2.1 представлен поперечный разрез печи с выкатным подом.

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Ознакомиться с документом вы можете, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Что вы получите:

После завершения процесса оплаты вы получите доступ к полному тексту документа, возможность сохранить его в формате .pdf, а также копию документа на свой e-mail. На мобильный телефон придет подтверждение оплаты.

При возникновении проблем свяжитесь с нами по адресу spp@kodeks.ru

ИТС 4-2015 Производство керамических изделий

Название документа: ИТС 4-2015 Производство керамических изделий

Номер документа: 4-2015

Вид документа: Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям

Принявший орган: Росстандарт

Статус: Действующий

Дата принятия: 15 декабря 2015

Дата начала действия: 01 июля 2016