Przemysł ceramiczny
Produkcja ceramiki: tradycyjne materiały i nowoczesne technologie
Ceramika od wieków pełni podwójną rolę - w zastosowaniach domowych i przemysłowych. Do tradycyjnych wyrobów ceramicznych zalicza się cegły, płytki, rury, naczynia stołowe i wyposażenie sanitarne, a także materiały ogniotrwałe niezbędne w procesach wysokotemperaturowych. Szczególnie materiały ogniotrwałe odgrywają kluczową rolę w produkcji innych materiałów ceramicznych.
W przeciwieństwie do tego, nowoczesne lub techniczne wyroby ceramiczne wytwarzane są z zaawansowanych, nieorganicznych związków niemetalicznych i znajdują zastosowanie w szerokim spektrum gałęzi przemysłu. Dzięki wyjątkowym właściwościom - takim jak twardość, odporność termiczna i stabilność chemiczna - stosuje się je m.in. w tarczach hamulcowych, opancerzeniu balistycznym, nadprzewodnikach, narzędziach skrawających, implantach medycznych oraz precyzyjnych łożyskach.
Przemysłowy rozwój Stoke-on-Trent
W czasie rewolucji przemysłowej Stoke-on-Trent stało się głównym ośrodkiem produkcji ceramiki w Wielkiej Brytanii. Rozwój ten był możliwy dzięki łatwej dostępności lokalnych surowców: gliny, soli i ołowiu do wytwarzania szkliw oraz obfitych złóż węgla do wypału w piecach. Region szybko zyskał światową renomę jako centrum wielkoskalowej produkcji wyrobów ceramicznych.
Najbardziej charakterystycznym typem pieca tej epoki był piec butelkowy (bottle kiln). Zbudowany z cegły na planie koła, posiadał wewnętrzną komorę wypałową otoczoną dodatkową warstwą muru, z paleniskami u podstawy i systemem kanałów spalinowych kierujących gorące gazy ku górze. Wyroby ceramiczne umieszczano w skrzynkach z gliny ogniotrwałej zwanych saggars, układanych w wysokie kolumny. Piece butelkowe umożliwiały produkcję masową, lecz były nieefektywne - zużywały duże ilości węgla i generowały znaczne zanieczyszczenia. Używano ich jeszcze w XX wieku, aż do stopniowego wycofania na mocy ustaw o czystym powietrzu.
Przejście do wypału ciągłego
W połowie XIX wieku nastąpił przełom technologiczny dzięki rozwojowi technologii ciągłego wypału wsadowego. Jedną z pierwszych innowacji był piec Hoffmanna, składający się z wielu komór ułożonych w formie okręgu lub owalu. W danym momencie wypalana była tylko jedna komora, a ciepło spalin kierowano do wstępnego nagrzewania kolejnej. Rozwiązanie to znacząco poprawiło efektywność energetyczną i znalazło szerokie zastosowanie w produkcji cegieł. Jednak brakowało mu elastyczności wymaganej przy wytwarzaniu ceramiki stołowej, gdzie potrzebne były różne kształty i warunki wypału.
Nowoczesne piece: czyste, efektywne i precyzyjne
Współczesne piece ceramiczne projektowane są z myślą o energooszczędności, precyzyjnej kontroli procesów i ograniczonej emisji. Do ciągłej produkcji wyrobów jednolitych, takich jak cegły czy płytki, najczęściej stosuje się piec tunelowy. Wyroby umieszcza się na wózkach piecowych, które przejeżdżają kolejno przez strefy podgrzewania, wypału i chłodzenia, co gwarantuje powtarzalną jakość. Wózki piecowe muszą być jednocześnie lekkie i stabilne termicznie, aby wytrzymywać wielokrotne cykle temperaturowe.
Dla bardziej specjalistycznej lub zróżnicowanej produkcji stosuje się piece komorowe typu shuttle. Pracują one w systemie wsadowym - wózki piecowe są wprowadzane i wyprowadzane z nieruchomej komory wypałowej. Rozwiązanie to zapewnia większą elastyczność, dzięki czemu piece shuttle doskonale nadają się do pracy przerywanej oraz przy częstych zmianach rodzaju wyrobów i profilu wypału.