Бейсембаева С.А. Цех по производству полнотелого керамического кирпича

Kursovaya_po_otdelke.docx

В современных условиях производство отделочных материалов является одним из важнейших направлений нашей отечественной промышленности. Это объясняется ежегодно повышающимися темпами строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов.
Недостатки низкое качество и дороговизна многих стройматериалов заставляют искать более совершенные и инновационные методы их производства. В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. Строительная керамика заняла передовое место среди конструкционных и отделочных материалов. Она позволяет создавать уникальные здания и сооружения не имеющие аналогов в мировой истории архитектуры. Высокая механическая прочность атмосферостойкость долговечность и надежность отвели этому материалу ведущую роль в современном строительстве. Трудно назвать отрасль стройиндустрии где не использовалась бы керамика. Это стеновые облицовочные теплоизоляционные и огнеупорные материалы; дорожный кирпич и керамические трубы; санитарно-технические изделия и пористые заполнители; скульптура и садово-парковые архитектурные формы; декоративные вазы и настенные панно и т.д. Керамика по своей природе поистине уникальна: керамическим изделиям можно придавать всевозможную форму а их лицевую поверхность офактуривать покрывать глазурями ангобами декорировать.
Сейчас керамика переживает небывалую популярность архитекторы и дизайнеры охотно используют ее как в интерьере так и в экстерьере. И дело здесь видимо не только в пластических возможностях керамики относительно невысокой стоимости самого материала и его долговечности. Рожденная землей и огнем керамика органично сочетается как с живой природой так и с большинством строительных материалов.
Вот уже несколько тысячелетий кирпич - самый распространенный строительный материал. Он накапливая солнечную энергию медленно и равномерно отдает тепло что защищает от чрезмерного нагревания летом и сохраняет тепло зимой. Кирпичная стена «дышит» пропуская испарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной влажности. Кирпич может быть различным по составу сырьевой смеси технологии производства и даже форме. По назначению керамический кирпич подразделяется на строительный (рядовой) облицовочный (лицевой) и специальный. Строительный керамический кирпич позволяет сэкономить при строительстве дефицитные металлы цемент а также транспортные средства. Полнотелый кирпич многие годы играет важнейшую роль в строительстве он обеспечивает конструкциям высокие показатели звукоизоляции прочности влагостойкости и морозостойкости.
В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования.
Одним из наиболее важных аспектов в технологическом процессе керамического кирпича является наличие сырьевой базы в Казахстане. Сырьевая база Республики Казахстан по качеству и разведанным запасам позволяет производить эффективные и лицевые стеновые керамические материалы кровельную черепицу керамическую облицовочную плитку изделия теплоизоляционной поризованной керамики санитарно-технические и огнеупорные изделия [1].
В настоящее время развитие нашей машиностроительной промышленности дает возможность непрерывно совершенствовать механическое оборудование заводов строительной керамики. Широко применяются новые виды дробильно-помольных смесительных и формовочных машин. Предприятия оснащаются новейшим подъемно-транспортным оборудованием особенно важным для керамического производства нуждающегося в заготовке и перемещении больших масс сырья и тяжеловесной продукции. Перевод керамических предприятий на природный газ в качестве топлива не только повышает производительность труда и снижает себестоимость изделий но и повышает качество вырабатываемой продукции. В ближайшее время помимо мероприятий общего технического прогресса — механизации и автоматизации совершенствования технологии и улучшения организации труда — необходимо добиваться снижения себестоимости изделий и обратить особое внимание на организацию выпуска новых высокоэффективных керамических строительных материалов и изделий.
Совершенствуются агрегаты тепловой обработки керамических изделий. На смену тоннельным печам приходят наиболее эффективные в плане обеспечения равномерности обжига изделий и расхода топлива на единицу продукции колпаковые циркуляционные печи НПП "Техстройкерамика" ротационные печи и сушилки испанской фирмы "Индустриас пардинас" шахтные печи фирмы ШЛ и т.д.
Новые разработки и особенности производства наметились в лицевых керамических материалах в том числе архитектурно-отделочных. Кроме традиционных способов — экструзия штамповка - освоены методы объемного формования и виброобразования поверхности [2].
Номенклатура выпускаемой продукции и её свойства
Кирпич – это брусок изготовленный из глины (традиционное понятие). Большими достоинствами данного вида кирпича являются долговечность прочность высокая звукопроницаемость и огнестойкость. Также следует отметить способности по сохранению тепла и неспособность впитывать диаксины из окружающей среды (например радиацию).
Керамический материал используют также при кладке печей и каминов. Для тех частей что непосредственно контактируют с открытым огнем необходим шамотный (огнеупорный) кирпич а для отделки берут «каминный» – аналог облицовочного фасонного. Клинкерным кирпичом мостят дорожки. Керамический кирпич имеет несколько разновидностей: строительный (он же рядовой «обычный» «полнотелый») пустотелый (он же «экономичный» «дырочный» «щелевой» «самонесущий») облицовочный (лицевой) имееющий массу подвидов: фасадный фасонный фигурный глазурованный ангобированный. Виды кирпича могут сочетаться. Например фасадный кирпич бывает и пустотелым и полнотелым а фасонный – и строительным и облицовочным. По фактуре поверхности ложковой и тычковой граней изделия могут быть гладкими или рифлеными.
Размеры. Стандартный размер кирпича — 250x120x65 мм. Такой тип называется одинарным поскольку кроме него производится утолщенный или полуторный кирпич толщиной 88 мм. Керамические блоки других размеров называются керамическими камнями. Размер стандартного керамического камня часто называемого продавцами «двойным кирпичом» — 250x120x138 мм.
Полнотелый кирпич – материал с малым объемом пустот (меньше 13%). Применяется для кладки внутренних и внешних стен возведения колонн столбов и других конструкций несущих помимо собственного веса дополнительную нагрузку.
Он должен обладать высокой прочностью на изгиб на сжатие (если конструкция сильно нагружена то можно заказать марку М250 и даже М300) быть морозостойким. По ГОСТУ максимальная марка по морозостойкости такого кирпича – F50 но можно встретить и кирпич марки F75.
Пористость определяет теплоизолирующие свойства качество сцепления с кладочным раствором а заодно и впитывание влаги при смене погоды. Водопоглощение обычного кирпича должно быть более 8% а на рынке присутствует материал у которого эта величина достигает 20%. Обратите внимание: сопротивление теплопередаче полнотелого кирпича невелико. Поэтому наружные стены полностью выложенные из этого материала требуют дополнительного утепления.
Пустотелый кирпич применяют для кладки облегченных наружных стен перегородок заполнения каркасов высотных и многоэтажных зданий.
Он используется преимущественно для ненагруженных конструкций.
Отверстия в пустотелом кирпиче могут быть как сквозные так и закрытые с одной стороны; по форме – круглые квадратные прямоугольные и овальные; по расположению – вертикальные и горизонтальные. Необходимо учитывать что материал с горизонтальными отверстиями менее прочен (М25..М100).
За счет того что пустоты составляют значительную часть объема (более 13%) на изготовление пустотелого кирпича уходит меньше сырья чем на изготовление полнотелого. Отсюда – и относительно скромная цена и название – «экономичный». Кроме того замкнутые объемы сухого воздуха повышают теплоизолирующие свойства материала. Нужно только следить чтобы кладочный раствор был достаточно густой и не заполнял отверстия иначе этим преимуществом нельзя будет воспользоваться. Разумеется на степень проникновения раствора влияет и размер самих щелей.
Облицовочный он же «лицевой» и «фасадный» используют при облицовке зданий. Стандартные размеры у него такие же как у рядового – 250×120×65 мм. Некоторые производители предлагают фасадный кирпич уменьшенной ширины (85 мм вместо 120).
Как правило фасадный кирпич – пустотелый а следовательно его теплотехнические характеристики достаточно высоки. По нормативам облицовка обязана обладать хорошей морозостойкостью и «презентабельным» внешним видом. Цвет должен быть ровным грани – гладкими формы – точными. Не допускается наличие трещин и расслоения поверхности.
Чтобы избежать быстрого разрушения кладки контактирующей с открытым огнем необходим кирпич способный выдерживать высокие температуры. Его называют «печным» огнеупорным и шамотным. Данный материал выдерживает температуры свыше 1600°C.
Делают такой кирпич из шамота – огнеупорной глины. Кстати ту же глину добавляют в кладочный раствор чтобы печь не развалилась от воздействия пламени. Изготавливают шамотный кирпич классической а также трапециедальной клиновидной и арочной формы.
Кирпич – один из самых распространенных строительных материалов известный ещё с давних времен. Поэтому неудивительно что на сегодняшний день существует множество его разновидностей некоторые из них приведены в табл. 1.
Таблица 1 – Номенкдатура выпускаемой продукции
Наименование изделия и эскиз
Габаритные размеры мм
Вид используемого сырья
Среднепластичная глина каолинитовая глина
Облицовочный (лицевой)
В данной работе будет рассматриваться производство только стенового керамического кирпича. Кирпич должен обладать техническими характеристиками которые зафиксированы ОСТ 530-2007 "Кирпич и камни керамические вес готового кирпича не должен превышать 43 кг.
Далее будет рассмотрен процесс производства лицевого керамического кирпича методом полусухого прессования [7].
Технологическая часть процесса
1 Сырье полуфабрикаты и их основные свойства
Сырьевыми материалами для производствакерамических изделийявляются каолины и глины применяемые в чистом виде а чаще в смеси с добавками (отощающими порообразующими плавнями пластификаторами и др.). Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние.
Глинистое сырье для керамической промышленности (по ГОСТ 9169—99) классифицируется по следующим признакам: по содержанию A по пластичности огнеупорности и спекаемости.
Свойства определяются в основном составом глинистых материалов: минералогическим химическим и гранулометрическим.
Многочисленные весьма разнообразные свойства глин используемые в технологии керамики могут быть объединены в четыре основные группы: водные механические сушильные и термические.
Водные свойства глин проявляются при их свободном взаимодействии с водой (влагоемкость набухание тиксотропное упрочнение). Молекула воды окружая элементарное зерно глинообразующего минерала имеет дипольное строение и концы молекулы электрически заряжены. Элементарное зерно глинообразующего минерала всегда имеет отрицательный заряд и создает вокруг себя силовое поле. Под действием этого поля молекула воды плотно окружает ее поверхность создавая мономолекулярные а затем и полимолекулярные слои адсорбированной воды образуются слои прочносвязанной воды и свободной воды (отдаленной от поверхности зерна).
Влагоемкость – способность способность глины вмещать в себя определенные количества воды и удерживать ее вопреки силам тяжести с увеличением дисперсности влагоемкость возрастает.
Наибольшей влагоемкостью обладают монтмориллонитовые глины и каолиновые. Количественно влагоемкость характеризуют величинами максимально молекулярной и капиллярной влагоемкости.
Под максимально молекулярной влагоемкостью понимают относительное количество влаги которая остается в глиняном диске d 50 мм и толщиной 2 мм после его обжатия в пакетах фильтровальной бумаги на гидравлическом прессе при давлении 65 МПа в течение 10 минут.
Капиллярная влагоемкость – относительное равновесное количество воды поглощенная глиной при ее непосредственном контакте с водой.
Набухание – способность глины увеличивать свой объем за счет поглощения влаги из воздуха при непосредственном контакте с жидкостью.
Тиксотропное упрочнение – свойство влажной глиняной массы самопроизвольно восстанавливать нарушенную структуру и упрочняться при неизменной влажности.
Механические свойства глин проявляются при воздействии на них внешних усилий (пластичность оптимальная формовочная влажность растяжимость).
Пластичность – способноть глины под воздействием внешних усилий принимать любую форму без разрыва сплошности и сохранять ее после прекращения действия этих усилий.
Оптимальная формовочная влажность – та максимальная влажность при которой глина способна формоваться под действием руки человека и в то же время не прилипать к металлу и рукам.
Растяжимость глин представляет собой их предельное относительное удлинение при разрыве.
Сушильные свойства отражают изменения которые происходят в глиняной массе при ее сушке (воздушная усадка).
Воздушная усадка – уменьшение линейных размеров и объема глиняного образца при сушке количественной мерой усадочного явления принято считать величину относительной усадки.
Термические свойства проявляются в процессе нагрева глины при высоких температурах (огнеупорность спекаемость огневая усадка).
Огнеупорность – способность глины керамических материалов противостоять воздействиям высоких температур не расплавляясь.
Спекаемость – способность глины при обжиге уплотняться с образованием твердого камнеподобного черепка что является результатом взаимодействия различных компонентов керамической массы при обжиге.
Огневая усадка – сокращение размеров абсолютно сухого глиняного образца при его обжиге.
Наиболее эффективной добавкой в технологии керамического кирпича является каолинитовая глина. Каолинитовыми называют глины в которых основной составляющей глинистого вещества является минерал каолинит. Ее используют в качестве добавки для улучшения сушильных свойств керамических масс и сокращения сроков сушки сырца позволяет предотвратить образование трещин. В случае использования малопластичного сырья добавка каолинитовой глины повышает также и пластические свойства шихты. В результате улучшается внешний вид и физико-технические характеристики готовых изделий - увеличивается прочность морозостойкость и т.д.
При выборе добавки каолинитовой глины следует учитывать:
- чем выше содержание A
- использование каолинитовых глин с высоким содержанием водорастворимых солей может привести к образованию высолов и выцветов на поверхности кирпича после обжига или в процессе эксплуатации;
- при наличии в глине карбонатных включений необходимо обеспечить тонкое измельчение до фракции не более 07-08 мм;
- применение каолинитовых глин с высоким содержанием органики может привести к образованию черной сердцевины а также вспучиванию изделий в процессе обжига.
В проектируемом участке для производства керамического кирпича в качестве основного компонента используем глину Шенгельдинского месторождения основные свойства которой представлены в табл. 2 [3].
Таблица 2 – Характеристика сырья для получения керамических изделий
Минералогический состав:
Гранулометрический состав:
Предел раскатывания №2
Степень пластичности
Водопоглощение после обжига при 1300оС
Температура спекания
Н2О (химически связанная вода).
2 Выбор способа производства
При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23–25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14–16%) – полусухой способ переработки.
Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья последующее измельчение его в порошок прессование сырца в пресс–формах при удельных давлениях в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах. Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том что спрессованный кирпич–сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках или же минуя предварительную досушку непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизация производства осуществляется проще чем при методе пластического формования. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка использования более высокопроизводительных прессов.
В курсовом проекте будет рассмотрено производство методом полусухого прессования. Технологическая схема производства керамического кирпича полусухого прессования представлена на рисунке 1.
Основным признаком полусухого прессования керамических изделий является формование их из порошков путем компрессионного прессования под значительным удельным давлением 15 40 МПа.
Технологический процесс изготовления изделий этим способом включает следующие группы операций: карьерные работы приготовление пресс-порошка прессование сушка и обжиг изделий.
Карьерные работы не имеют какой-либо специфики и выполняются соответственно горно-эксплуатационным условиям месторождения глин.
Глину добывают на карьере многоковшовым экскаватором и автотранспортом отвозят на хранение в глинозапасник завода. Из глинозапасника глина подается в бункер глинорыхлителя а после рыхления направляется на дозирование осуществляемое ящичным питателем.
Керамические порошки готовят сушильно-помольным и шликерным способом.
При сушилъно-помольном способе глину подвергают последовательно грубому дроблению сушке помолу просеву и увлажнению.
3 Технологическая схема производства керамического кирпича полусухого прессования
Рис. 1 Технологическая схема производства керамического кирпича полусухого прессования
4 Описание технологической схемы
Дробят глину на дезинтегрированных вальцах а сушат в сушильных барабанах прямотоком так как при противотоке возникает опасность сильного перегрева глины частичной ее дегидратации и большой потере пластических свойств. Барабан сушильный 28x20 производительность зависит от материала мощность 75квт габаритные размеры - 20000x4750x4464мм масса - 72930кг.
Температура газов tг1 поступающих в барабан составляет обычно 600 800°С. Снижение tг1 обеспечивает более однородную пофракционную влажность но уменьшает производительность барабана. Повышение tг1 сверх указанного предела нецелесообразно так как оно приводит к дегидратации мелкой фракции глины и обусловливает быстрый выход из строя секции барабана. Нормальная температура отходящих газов t2 должна быть 110 120°С. резкое повышение t2 свидетельствует о пересушке глины. Температура глины выгружаемой из сушильного барабана составляет 60 80° С. Конечная влажность 9 11%.
При прохождении глины через барабан изменяется ее гранулометрический состав. Мелкие фракции быстро высыхают истираются до пылевидного состояния а крупные куски распариваясь слипаются и окатываются в крупные комья. Это обусловливает большую влажностную неоднородность высушенной глины затрудняющую работу помольных машин. Так при средней влажности 85 12% влажность наиболее крупных кусков достигает 155 19%. К тому же и в пределах одного куска отмечается значительный перепад влажности. Некоторое повышение равномерности сушки достигается устройством цепных завес в сушильных барабанах которые частично измельчают глину создавая тем самым условия для более равномерной ее сушки. Но даже и с наличием цепных завес сушильный барабан нельзя считать достаточно совершенным в технологическом отношении агрегатом.
Для помола глины в производстве кирпича применяют корзинчатые дезинтеграторы. Дезинтегратор соосный корзинчатый СМК-211 производительность - 125тч мощность - 22квт габаритные размеры - 2170x1875x1885мм масса - 3050кг.
Они работают устойчиво при влажности глины не выше 10%. При более высокой влажности глина налипает на кожух и на пальцы дезинтеграторов. При наличии в глине каменистых включений пальцы корзин быстро изнашиваются.
Толщина помола зависит от частоты вращения корзин дезинтегратора расстояния между пальцами и влажности глины. Выход мелких фракций возрастает с увеличением частоты вращения корзин и уменьшением расстояния между пальцами. С повышением влажности глины возрастает количество крупных фракций. Так например при влажности 10% сумма крупных фракций (остаток на сите 25 отв. на 1 см2) составляет 96% а при влажности 6% - всего лишь 66%.
Из дезинтеграторов получают рыхлый порошок малой плотности что затрудняет прессование из него изделий.
Просеивают глину для отделения крупных зерен порошка. Для этого используют струнные сита барабанные грохоты (бураты) качающиеся и вибрационные сита. На струнных ситах можно отделять только очень крупные куски глины так как расстояние между сильно натянутыми струнами значительно изменяется вследствие их изгибания.
Барабанный грохот (сито-бурат) с отверстиями 05 3 мм применяют для просева сухих измельченных материалов. Такой грохот позволяет одновременно получать несколько фракций путем подбора и установки соответствующих сит. Эффективность грохочения зависит от влажности материала размера отверстий угла наклона грохота его длины и скорости перемещения в нем материала. Недостатками барабанного грохота являются быстрый износ сит и небольшая производительность.
В качающемся сите материал перемещается под действием толчков получаемых при возвратно-поступательном движении сита. Производительность его 5 15 м3ч.
При подготовке пресс-порошка не всегда удается после помола получить порошок с влажностью необходимой и достаточной для прессования. Чтобы обеспечить производительную работу помольных машин и необходимую тонину помола приходится иногда сушить и молоть глину при влажности несколько ниже прессовочной а затем порошок вновь увлажнять. Такое увлажнение осуществляется распылением воды в глиномешалках или паром в специальных аппаратах.
Основное требование которое предъявляется к увлажняющему аппарату сводится к тому чтобы при увлажнении порошка глины не образовались комочки переувлажненного материала так называемый «изюм». Для этого воду подают в тонко распыленном состоянии а весь материал при этом перемешивают. Хорошие результаты получаются при увлажнении глины во взвешенном состоянии т. е. когда она выходит из бункера в смеситель. При увлажнении глиняного порошка паром качество кирпича намного улучшается: не появляются трещины расслаивания возрастают прочность и морозостойкость.
Во всех возможных случаях необходимо избегать повторного увлажнения глиняного порошка так как добиться при этом равномерной влажности его весьма трудно по следующим причинам: в высушенном порошке крупные зерна являются влажными а мелкие - более сухими влажная поверхность всегда имеет более низкую температуру чем сухая. Поэтому пар в первую очередь конденсируется на более холодной влажной поверхности крупных кусочков глины. Мелкая ее фракция наиболее сухая или совсем не увлажняется или увлажняется в меньшей мере в результате чего пофракционная влажность порошка не только не выравнивается но иногда даже возрастает.
Для выравнивания влажности подвергают порошок вылеживанию в бункерах. Однако этот процесс протекает довольно медленно. В течение суток практически выравнивание влажности достигается в пределах одного зерна а между отдельными зернами оно еще не наступает вследствие относительно небольшой контактной поверхности между ними. Кроме того увлажнение поверхности зерен порошка снижает его сыпучесть что в последующем затрудняет его хранение в бункерах и транспортирование. Поэтому процесс вылеживания порошка следует считать полезным улучшающим его прессовочные свойства но нужно стремиться осуществлять этот процесс по возможности без предварительного его увлажнения.
Сушка спрессованного сырца. На кирпичных заводах полусухого прессования построенных до 1950 г. сушка сырца в обособленных искусственных сушилках отсутствовала. На этих заводах он досушивался в зоне подготовки кольцевой печи. В ней процесс досушки практически не регулировался что приводило к снижению качества кирпича и к повышению выхода брака. На заводах построенных позже спрессованный сырец стали сушить в туннельных сушилках на печных вагонетках. Длительность сушки составляет 16 24 ч. конечная влажность 4 6%. Теплоносителями являются горячий воздух отбираемый из зоны остывания туннельных печей а также их отходящие газы. Начальная температура теплоносителя 120 150° С.
Обжиг спрессованного сырца. После завершения сушки кирпичи отправляются на обжиг в туннельную печь. Процесс формирования черепка в керамическом изделии полусухого прессования можно представить себе следующим образом. В массе глиняного порошка поступающего на прессование имеются разнородные по влажности агрегированные глиняные частицы соответственно различной плотности и различной твердости. Сами агрегированные частицы глиняного порошка также неоднородны по твердости так как наряду с пластичной увлажненной массой глинообразующих минералов в них содержатся и более крупные зерна тощего материала — главным образом зерна кварца.
В процессе прессования сырца сначала сближаются отдельные агрегированные частицы глины затем наступает их деформация а в последней стадии прессования более твердые частицы глины вдавливаются в более мягкие. Более сухие частицы глины проникают в мягкие увлажненные частицы. Точно так же и твердые зерна кварца вдавливаются в более мягкие агрегированные частицы глины. Возникающие при этом большие силы трения обусловливают прочное сцепление отдельных глиняных частиц в единый агрегированный сросток. Однако в нем отдельные частицы глины все же имеют между собой поверхности раздела что коренным образом отличает эту структуру от структуры сырца пластического формования имеющего сплошную массу «коллоидального вяжущего». При полусухом прессовании «массив» сырца образуется механическим сближением отдельных зерен керамического порошка в котором каждое зерно имеет структуру аналогичную пластичному тесту а в сырце между ними остаются существовать поверхности раздела несмотря на кажущееся сильное взаимодействие между зернами порошка при его прессовании.
В сырце полусухого прессования существенно изменяется роль коллоидной фракции. Она действует главным образом не на контактных поверхностях частиц а внутри самих частиц и агрегирует первичные зерна минералов в глинистую частицу а не цементирует спрессованные частицы друг с другом. При таком размещении коллоидной фракции жидкая фаза при обжиге развивается в первую очередь не на контактных поверхностях глиняных агрегатов а внутри их. На контактных поверхностях глинистых агрегатов возникает относительно небольшое количество жидкой фазы. Оно не обеспечивает сплошной цементации контактных поверхностей. Цементация носит в этом случае характер контактного спекания аналогично «точечной сварке». Этим объясняется пониженная сопротивляемость изделий полусухого прессования изгибу.
Ослаблению контактов между спрессованными глинистыми агрегатами способствует и своеобразный характер усадки в сырце полусухого прессования. Это своеобразие заключается в том что в сырце полусухого прессования каждая частица глины будет претерпевать усадку локально и вследствие этого сокращаться в размерах будет не весь массив сырца а в отдельности каждая частица отодвигаясь от соседней вызывая появление напряжений и трещин на поверхностях раздела спрессованных глиняных частиц. Для заполнения этих трещин жидкой фазой необходимо увеличенное ее количество которое возможно получить лишь за счет повышения температуры обжига.
Таким образом своеобразие структуры и механизма формирования керамического черепка полусухого прессования обусловливает его пониженное сопротивление изгибу повышенную водо- и газопроницаемость необходимость более высоких температур обжига и в связи с этим применения керамических масс с большим интервалом спекания. Создание восстановительной среды как в теле обжигаемого кирпича (запрессовкой угля в сырец) так и в печном пространстве в последней стадии обжига имеет для интенсификации процессов спекания при обжиге кирпича полусухого прессования еще большее значение чем при обжиге изделий пластического формования. После завершения сушки кирпичи отправляются на обжиг в туннельную печь. Кирпич сырец отправляется впечь все еще имея небольшое количество влаги примерно 8-12%. Поэтому вначале обжига происходит досушивание кирпичей. Затем при температурах 550-800°C начинается дегидратация глинистых минералов. Кристаллическая решетка минералов распадается в результате теряется пластичность глины происходит усадка изделия. В диапазоне температур 200-800°C выделяются летучие органические примеси глины и добавки. При этом темп роста температуры обжига достигает значений в300-350°C в час. Далее некоторое время температуру выдерживают до полного выгорания углерода. Дальнейшее повышение температуры более 800°C приводит к структурному изменению изделия. На этом этапе темп увеличения температуры составляет 100-150°C в час— полнотелые кирпичи и 200-220°C в час— пустотелые. После того как достигнута максимальная температура обжига происходит выдерживание температуры для равномерного прогрева всего изделия. Затем начинают снижать температуру обжига на100-150°C. При этом кирпичи еще более усаживаются и деформируются [8]. По достижении температуры ниже 800°C темпы охлаждения достигают значений в250-300°C в час. Время на обжиг партии изделий при таких условиях составляет примерно 6-8 часов. После обжига структура изделия полностью меняется. Теперь это камневидный предмет водостойкий прочный устойчивый к перепадам температур а также обладающий другими полезными свойствами. На полу канала проложены рельсы на которые вплотную одна к другой поставлены вагонетки с нагруженным на них кирпичом. Весь этот состав вагонеток через определенные промежутки времени 30 мин передвигается вдоль тоннеля каждый раз на длину одной вагонетки. При этом каждый раз в печь заталкивается одна вагонетка с нагруженным сырцом а из противоположного конца тоннеля выкатывается одна вагонетка с готовым кирпичом. Вагонетки проталкивают при помощи специального толкателя или при помощи приводной лебедки и троса.
Далее кирпич сортируют и отправляют на склад готовой продукции.
Изделия изготовленные методом полусухого прессования имеют низкое сопротивление на изгиб обладают повышенной водопроницаемостью низкой морозоустойчивостью [10]. При таком производстве кирпича требуется более высокая температура обжига. Надо учитывать большие потери на брак (10-20%) хотя качество внешнего вида кирпича очень высокое.
Продукция производится на испанском оборудовании фирмы «VERDES» что обеспечивает идеальную геометрию высокое качество и широкий ассортимент выпускаемой продукции.
Туннельная печь располагает оборудованием и аппаратурой обеспечивающей высокий уровень регулировки технологического процесса что позволяет получать требуемые цветовые характеристики конечного продукта [7].
Режим работы завода и основных цехов
Режим работы устанавливает в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий.
Режим работы характеризуется числом рабочих дней в году (Д) и количеством смен в сутки (n). При 8-часовой работе в смену рекомендуется следующий режим работы предприятий строительной керамики:
- для цехов с сушкой обжигом или другим непрерывно действующим оборудованием принимается режим с непрерывной работой цеха в течение суток с учетом коэффициента (k) использования оборудования для его ежегодного капитального ремонта т.е. Д=365·k=365·0923=337;
- для цехов с периодической работой оборудования: по заготовке транспортированию сырья и полуфабрикатов подготовке сырьевой смеси формованию изделий и т.д. может быть принята работа по непрерывной рабочей неделе с 260 рабочими днями в году при условии создания необходимого запаса материалов а количество смен в сутки – две с тем чтобы в третью смену можно было провести текущий и профилактический ремонт оборудования.
Количество рабочих дней в году – 365К где К – коэффициент использования оборудования; k = 0923
Количество смен работы в сутки – 2 - 3
Количество часов в смене – 8
Принятый режим работы в проекте по каждой технологической операции оформляется в виде таблицы 3 форма которой приводится ниже в табл. 3.
Таблица 3 – Режим работы предприятия
Наименование технологических операций
Количество рабочих дней в
Заготовка сырья в карьере
Транспортировка сырья
Подготовка сырьевых материалов
Сушка глины в сушильном барабане
Транспортирование и складирование готовой продукции
Отпуск продукции потребителю
Технико-экономические показатели процесса
Материальный расчет производства заключается в определении количества загружаемых и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса. Полученные результаты служат исходными данными для определения числа единиц необходимого оборудования его размеров и производительности а также для энергетических расчетов оборудования и определения расходов энергии на технологические нужды.
Для расчета количества загружаемых и получаемых продуктов пользуются эмпирическими данными о составе сырья технических характеристиках используемых аппаратов обусловливающих механические потери сырья или целевого продукта.
При выполнении материальных расчетов ряда механических и физико-механических операций потери сырья могут быть приняты на основе данных из технической литературы. Усредненные значения потерь при дроблении помоле и перемещении составляют 05% при сушке 1-10% при обжиге 3-7% при транспортировании 05-1%.
Материальный расчет каждой стадии технологического процесса производят на основании закона сохранения масс:
где и - сумма масс исходных и полученных материалов;
Расчеты производим в м3 следовательно 30 млн.кирпича переводим в м3 следующим образом (объем одного кирпича 000195 м3) :
VК= 30106 19510-3=585103 = 58500 м3.
)Склад готовой продукции
П=1%. Объем кирпича керамического поступающего на склад с учетом боя при разгрузке на выставочной площадке.
-в год: V=nVK = (1+0.01П) VK=58500101=59085 м3;
-в сутки: Vt=59085260=22725 м3;
-в смену: Vt1=227252=11362 м3;
-в час Vt2=113628=142 м3.
-в год: V=nVK=590851005=593804 м3;
-в сутки: Vt=593804260=22838 м3
-в смену Vt1=228382=11419 м3;
-в час: Vt2=114198=1427 м3.
П=05%. Объем кирпича керамического с учетом транспортных потерь.
-в год: V=nVK=5938041005=596773 м3;
-в сутки: Vt= 596773260=22952 м3
-в смену Vt1=229522=11476 м3;
-в час: Vt2=114768=1434 м3.
П=5%. Объем кирпича керамического с учетом брака при обжиге остаточной влажности после сушки брака при садке на вагонетки обжига.
-в год: V=nVK=596773105=6266116 м3;
-в сутки: Vt=6266116337=18593 м3;
-в смену: Vt1=185933=6197 м3;
-в час: Vt2=61978=774 м3.
П=ПСУШ+ПОГН.УС. = 5+3=8%. Объем кирпича керамического с учетом брака при сушке и огневой усадке.
-в год V=nVK=6266116108=6767405 м3;
-в сутки Vt=6767405337=20081 м3;
-в смену: Vt1=200813=6693 м3;
-в час: Vt2=66938=836 м3.
) Формование изделий
П=ПФОРМ+ПВОЗД.УС. = 2+6=8%. Объем кирпича керамического с учетом брака при формовании и воздушной усадке.
-в год: V=nVK=6767405108=7308797 м3;
-в сутки: Vt=7308797260=28110 м3;
-в смену: Vt1=281102=14055 м3;
-в час: V t2=140558=1756 м3.
) Сушка глины в сушильном барабане
П=04%. Объем глины с учетом сушки в сушильном барабане (барабанной сушилке).
-в год: V=nVK=73087971004=7338032 м3;
-в сутки: Vt=7338032337=21774 м3;
-в смену: Vt1=217743=7258 м3;
-в час: V t2=72588=907 м3.
) Подготовка сырьевых материалов
П=15%. Объем полученного сырья с учетом потерь после камневыделения сушки в барабане прохождения через циклон бункер питатели элеватор дезинтегратор грохот и глиносмеситель.
-в год: V=nVK=7338032115=8438736 м3;
-в сутки: Vt=8438736260=32456 м3;
-в смену: Vt1=324562=16228 м3;
-в час: V t2=162288=2028 м3.
)Транспортирование сырья
П=1%. Объем глины с учетом транспортных потерь.
-в год: V=nVK=8438736101=8523123 м3;
-в сутки: Vt=8523123260=32781 м3;
-в смену: Vt1=326502=16390 м3;
-в час: V t2=163908=2048 м3.
) Заготовка сырья в карьере
П=2%. Объем глины с учетом потерь при добычи сырья.
-в год: V=nVK=8523123102=8693585 м3;
-в сутки: Vt=8693585260=33436 м3;
-в смену: Vt1=334362=16718 м3;
-в час: V t2=167188=2089 м3.
Результаты расчетов сводим в табл. 4. Расчеты необходимо располагать в порядке обратно технологическому потоку (по технологической схеме снизу вверх) приняв за исходную величину заданное количество готовой продукции поступающей на склад завода.
Таблица 4 – Потребность в сырье и полуфабрикатах
Производительность м3
Выбор основного оборудования
1 Выбор основного технологического и транспортного оборудования
Кроме основного аппарата расчет которого производится для осуществления технологического процесса требуется основное технологическое оборудование других типов и назначения. Номенклатура всего оборудования обусловлена в каждом отдельном случае спецификой технологического процесса. Выбор каждого аппарата производится отдельно и начинается с наименования аппарата и его номера по технологической схеме. Затем описываются исходные данные; вид и количество перерабатываемых сырьевых материалов продолжительности переработки. По каталогу или техническому паспорту выбирается аппарат и делается вывод о количестве устанавливаемых аппаратов. Выписывается производительность и технические характеристики. Для типового оборудования достаточно указать номер тип или марку. Все выбранное оборудование сводится в табл. 5 [11].
Таблица 5 – Ведомость оборудования для производства керамического кирпича
Наименование и марка оборудования
Краткая характеристика аппарата
Номер по каталогу или номер чертежа
Производительность – 25 м3ч; угловая скорость вала с ножами -785 обмин;
мощность электродвигателей – 10 кВт;
габаритные размеры - 4600*1800*1200 мм;
Производительность – 25 м3ч;
количество камер – 2;
емкость камеры – 29 м3;
скорость движения ленты транспортера– 15 – 2 ммин;
габаритные размеры - 6510*2485*1610 мм;
Камневыделительные вальцы СМ-1198
Производительность – 25 м3ч;
диаметр быстроходного валка - 1000 мм;
диаметр тихоходного валка -600 мм;
Зазор между валками – 10 мм;
Угловая скорость валков - 40040 обмин;
Мощность электродвигателя – 30 кВт.
Барабанная сушилка серии СА-10 (сушильный барабан)
Производительность -14000 кгч = 93 м3ч ;
Мощность нагревателя – 567 кВт мин;
Мощность нагревателя – 1200 кВт макс.
Корзинчатые дезинтеграторы СМК 516
Производительность – 23 м3ч;
диаметр валков – 1000 мм;
длина валков - 800 115мм;
размер кусков - 15 мм;
мощность электродвигателя – 8655 кВт;
габаритные размеры 4000х3300х1280мм;
Барабанный грохот (бурат)
Производительность при отверстиях 75 мм – 21 м3ч;
Диаметр*длина барабана - 800X4200 мм;
Мощность электродвигателя –
Частота вращения – 22 обмин;
Производительность - не менее 18 м3ч
Частота вращения вала – 15 обмин;
- ворошителяЦ2У-400Н-50-21
- разгрузочного устройстваЦ2У-100Н-50-21
- ворошителя4АМ225 М6 У3
- разгрузочного устройства 4А112 МА8У3
Тип подшипниковых опор-качения
Емкость бункера - 29 м3;
Габаритные размеры (длина х ширина х высота) -4080х2160х4010 мм;
Двухвальный лопастной смеситель СМ 105
Производительность –21 м3ч;
Частота вращения валов – 15 обмин;
Габаритные размеры (длина х ширина х высота) -5250*1670*1330 мм;
Пресс коленнорычажный СМК 503
Производительность – 7000 штч=28700кгч=193 м3ч;
Глубина засыпки пресс-форм – 160 мм;
Установленная мощность - не более44 кВт;
в т.ч.: привода пресса30 электронагревателей12 двигателя станции смазки и регулятора засыпки2
Габаритные размеры мм не более:
высота над отметкой “нуль”3600
Туннельная сушилка SSFJ-600
Производительность 14 м3ч
Длина одного пути 6405 м;
Общая длина сушилки 7800 м
Глубина вагонетки 2 35 м
Ширина одного пути вентиляции 125 м
К-во вагонеточных путей 4
К-во путей вентиляции : 6
Внутренняя ширина сушилки прибл. 1670 м
Высота вагонетки 484 м
Высота до ложного потолка
Внешняя высота 620 м
Производительность м3ч -10;
габаритные размеры печи: длина – 62 м;
продолжительность цикла - 27ч;
вид топлива - твердый газ мазут.
Новое в технологии производства керамического кирпича
Производство керамического кирпича является древнейшей деятельностью. Хотя под словом “кирпич” мы понимаем материал из глины обожженной в печи это не совсем так. Грязевые кирпичи которые сушат на солнце до сих пор производят в Египте. Дома и бани из кирпича начали возводить из-за частых пожаров например подобная ситуация была в Торонто. Именно в этом городе существуют несколько исторически ценных домов такие как Фергюсон Снайдер и Каверхилл. Дома такого стиля очень часто можно увидеть в центре Торонто. Далее будет рассмотрена история производства кирпича на примере заводов Don Valley Brick Works Taylors.
Такие кирпичи и по сей день используются при строительстве кирпичных печей для бани. аводами Don Valley работающими с 1889 года уже больше века внедряется технология производства силикатного кирпича.
Одним из первых заводов данной фирмы была фабрика производящая кирпичи из мягкой грязи которая прекратила производство лишь в 1989 году. Руководство Don Valley постоянно совершенствует методы обработки изделий и оборудование для производства гиперпрессованного кирпича. К значительному расширению завода привели успешные эксперименты с использованием сланца в прессованном кирпиче (из него же делается и сланцевая кровля). Фирма Don Valley Brick Works получила международное признание за качество своей продукции еще в 1890 году. В 70-х годах прошлого столетия на верхних уровнях карьеров принадлежащих заводам Don Valley еще был доступ к глине но вскоре сланец стал основным сырьем в производстве. Интересным фактом является то что из глины производили кирпич желтого цвета в то время как из сланца – красный кирпич (в наше время он наиболее популярен в строительстве домов и русских бань). К 1912 году помимо обычного способа формирования кирпичей (их шлифовали) также начали использовать и “проволочную шлифовку” то есть формы уравнивали с помощью проволоки отрезая неровные края изделия. Это делали исключительно перед обжигом блока в печах при этом необходимо тщательно срезать лишние куски с неготового кирпича чтобы в дальнейшем он не растрескался. Некоторые виды кирпичей требуют не только обжига но и сушки. Для этого существуют специальные помещения и станок для производства кирпича где блоки высушиваются и прессуются. В то время существовали как одноместные сушки так и двухместные. Топливом для печей сначала служил мягкий уголь и дерево затем стали использовать для разжигания газ. Кирпич изготавливался в течение недели – в этот период входил обжиг с последующим охлаждением блока.
У Don Valley Brick Works в данное время существует продукция различных видов кирпичей: из мягкой грязи жесткие глиняные кирпичи с проволочным срезом сухие прессованные кирпичи силикатные кирпичи (с использованием песка) а также декоративная керамическая плитка и части блоков с полой структурой.
Завод Taylors имел широкий спектр глиняных кирпичей (которые также используются в реализации проектов двухэтажных бань) в его сферу деятельности также входит производство облицовочного кирпича. В ассортимент их продукции входило до десяти оттенков красного и до семи оттенков светлых цветов кирпичей также они производили оливково-золотые коричневые обсидиановые и пестрые блоки. Это был первый и долгие годы единственный завод по производству кирпичей в Канаде. На выставке Колумбийской Экспозиции мира в Чикаго в 1893 году Taylors завоевал две золотые медали за отличное производство кирпичей и керамических изделий а уже 1894 году в Торонто на промышленной ярмарке он выиграл еще одну золотую медаль [13].
Список использованной литературы
Буткевич Г.Р. Ковалев С.А. Состояние и перспективы развития промышленности строительные материалов – Ж.: Строительные материалы № 3 – 2006.
Канаев В.К. Новая технология строительной керамики – М.: Стройиздат 1990 – 264 с.
Сайбулатов «Золы ТЭС в производстве строительной керамики»
ГОСТ 530-80 «Кирпич и камни керамические».
Мороз И.И. Технология строительной керамики - Киев: Высшая школа 1980 – 384 с.
Кашкаев И.С. Шейман Е.Ш. Производство керамического кирпича
Госин Н.Я. Соболев М.А. Производство керамического кирпича. – М.: Стройиздат 1971.-207с.
Роговой М.И. Теплотехническое оборудование керамических заводов: учебник для техникумов. – М: Стройиздат 1983. – 367 с.
. Макаров Г.В. Васин А.Я. Маринина Л.К. Охрана труда и техника безопасности в химической промышленности.
Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики.

Цех по производству кирпича.dwg

Глинорыхлитель СМ-1031 А 2. Ящичный питатель СМ - 1090 3.Камневыделительные вальцы СМ 1198 4.Сушильный барабан (барабанная сушилка) серии СА-10 5.Корзинчатые дезинтеграторы СМК 516 6.Барабанный грохот (бурат) 7.Бункеры 8.Двухвальный лопастной смеситель 105 9.Пресс шнековый ВПО-ЗОА 10.Туннельная печь ТП 409-21-26
Глинорыхлитель СМ-1031 А 2. Ящичный питатель СМ - 1090 3.Камневыделительные вальцы СМ 1198 4.Сушильный барабан (барабанная сушилка) серии СА-10 5.Корзинчатые дезинтеграторы СМК 516 6.Барабанный грохот (бурат) 7.Бункеры 8.Двухвальный лопастной смеситель 105 9.Пресс СМК 503 10.Туннельная сушилка 11.Туннельная печь ТП 409-21-26
Разрез на отметке 0.000
План на отметке 0.000
полнотелого керамического кирпича
Двухвальный лопастной смеситель
Барабанный грохот (бурат)
Корзинчатые дезинтеграторы СМК 516
Два сушильных барабана (бар. сушилок)серии СА-10
Камневыделительные вальцы СМ
Туннельная печь ТП 409-21-26