Пластический способ изготовления керамического кирпича

§ 3.2. Общая технологическая схема производства керамических изделий

В настоящее время в нашей стране выпуск стеновых керамических материалов составляет более 86 млрд. шт. условного кирпича в год (размером 250X120X65 мм), в том числе эффективного кирпича 10%; намечается увеличить выпуск эффективной керамики до 25. 30%.

Стеновые каменные материалы классифицируются по виду изделий, назначению, виду применяемого сырья и способу изготовления, а также по плотности, теплопроводности и прочности при сжатии и изгибе.

По виду изделий стеновые каменные материалы делят на три группы: 1) кирпич керамический и силикатный, из трепелов и диатомитов, полнотелый и пустотелый массой до 4,4 кг; 2) камни керамические, силикатные, бетонные, пустотелые и полнотелые, из горных пород массой не более 16 кг; 3) мелкие блоки керамические, силикатные, бетонные, пустотелые и полнотелые из горных пород массой не более 40 кг.

По назначению различают стеновые каменные материалы рядовые — для кладки наружных и внутренних стен и лицевые — для облицовки стен зданий и сооружений.

По виду применяемого сырья и способу изготовления керамические стеновые материалы подразделяют на изделия, изготовляемые методом пластического или полусухого прессования из глины, трепела, диатомита и другого сырья, образующего при обжиге спекшийся черепок.

По теплотехническим свойствам и плотности кирпич и камни делят на три группы: 1) эффективные с высокими теплотехническими свойствами, позволяющими уменьшить толщину стен по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича; к этой группе относятся кирпич плотностью до 1400 кг/м3 и камни плотностью не более 1450 кг/м3; 2) условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций; к этой группе относятся кирпич плотностью свыше 1400 кг/м3 и камни плотностью 1450. 1600 кг/м3; 3) обыкновенный кирпич плотностью свыше 1600 кг/м3.

• Кирпич керамический сплошной и пустотелый пластического и полусухого прессования представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. По внешнему виду кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и углами и с ровными гранями. Кирпич изготовляют одинарным размером 250X120X65 мм и утолщенный 250X120X88 мм. Модуль- • ный кирпич с технологическими пустотами выполняют размером 288X138X63 мм. Кирпич можно изготовлять сплошным или пустотелым, а камни — только пустотелыми.

Кирпич пустотелый с круглыми или прямоугольными пустотами, вертикально расположенный по отношению к постели, выпускают девяти видов с количеством пустот 2. 60 и пустотностью 10. 33%. Кирпич с горизонтальным расположением пустот производят трех видов с четырьмя или шестью сквозными прямоугольными отверстиями в один или два ряда и пустотностью 41. 42%.

• Камни керамические с вертикальным расположением пустот производят шести видов с 7. 38 отверстиями и пустотностью 25. 37%. Камни керамические с горизонтальным расположением пустот изготовляют трех видов с количеством пустот 3, 7 и 11 и соответственно пустотностью 17, 56 и 53%. Камни керамические выпускают четырех типоразмеров: камень 250X120X138 мм; камень модульный 288X138X138 мм; камень укрупненный 250X250X138 мм; камни с горизонтальным расположением пустот 250X200X80 мм.

В зависимости от предела прочности при сжатии кирпич и камни производят марок 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100 и 75; по морозостойкости — марок F 15, 25, 35 и 50.

Условное обозначение кирпича и камней записывают в следующем виде: кирпич керамический рядовой полнотелый М100, плотностью 1650 кг/м3 и морозостойкостью F15 — кирпич КР 100/1650/15/ГОСТ 530—80; кирпич керамический рядовой пустотелый Ml50, плотностью 1480 кг/м3 и морозостойкостью F 25 — кирпич КРП 150/1480/25/ГОСТ 530—80; камень керамический рядовой пустотелый эффективный укрупненный М150, плотностью 1320 кг/м3 и морозостойкостью F35 — камень КРПЭУ 150/1320/35/ГОСТ 530—80.

Кирпич и камни должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностях. Поверхность граней может быть рифленая, а углы закруглены радиусом до 15 мм. Пустоты в кирпиче и камнях располагаются перпендикулярно или параллельно постели, они могут быть сквозными или несквозными. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм. Недожог или пережог кирпича и камней существующим стандартом не допускается. Водопоглощение полнотелого кирпича должно быть не менее 8%, а пустотелых изделий — не менее 6% высушенного до постоянной массы изделия.

Наряду с общими требованиями свойств отечественная промышленность производит кирпич и камни высшей категории качества. Это прежде всего пустотелые изделия, которые должны быть условно эффективными, иметь марку по прочности не менее М100, а полнотелый кирпич—не менее М150, морозостойкость — не менее F25; к их внешнему виду предъявляются повышенные требования.

Кирпич и камни пустотелые и пористо-пустотелые применяют для наружных и внутренних несущих и самонесущих стен промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий, а также для изготовления крупных стеновых блоков и панелей для индустриального строительства. Не рекомендуется применять указанный кирпич и камни для фундаментов, цоколей и стен мокрых помещений.

В качестве сырья для производства применяют легкоплавкие глины, содержащие 50. 75 % кремнезема. Изготовление кирпича призводят двумя способами: пластическим и полусухим.

Пластический способ производства керамического кирпича осуществляется по следующей схеме ( 3.5). Поступившую на завод глину подвергают обработке до получения пластичной однородной массы. Для этого глиняное сырье сначала подвергают измельчению на вальцах: глиняная масса поступает на поверхность двух валков, которые вращаются навстречу друг другу, в результате чего глина втягивается в зазор между ними и измельчается. Валки могут иметь разные диаметры и вращаться с неодинаковой частотой, в результате чего измельчение протекает интенсивнее. Для более эффективного измельчения к вальцам добавляют бегуны. Затем смесь поступает в глино-смеситель, где она увлажняется до 18. 25% и перемешивается до получения однородной пластичной массы. Тщательно приготовленная однородная масса поступает затем в ленточный пресс.

Для получения кирпича более высокой плотности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточные прессы ( 3.6). Поступающую в ленточный пресс глиняную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она подается к выходному отверстию — К содержанию книги: «Строительные материалы и изделия»

способ пластического формования керамического кирпича

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к формованию керамического кирпича на ленточных прессах. Сущность изобретения: способ включает выдавливание через мудштук глиняного бруса с образованием в нем сквозных продольных каналов. Выполнение в формуемом брусе каналов осуществляют путем установки в прессующей части мундштука сужающихся кернов. 1 ил.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА, включающий перемещение глиняной массы в полости формующего устройства и выдавливание ее через прессующий мундштук с кернами с образованием глиняного бруса, имеющего сквозные продольные каналы, отличающийся тем, что выдавливание массы осуществляют через прессующий мундштук с сужающимися кернами с образованием каналов в глиняном брусе, суммарное сечение которых составляет 1-7% площади сечения глиняного бруса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству керамических изделий методом пластического формования полнотелого кирпича на ленточных (шнековых) прессах.

К керамическим стеновым изделиям, как к конструкционному строительному материалу ГОСТом предъявляются регламентированные требования по механической прочности, теплозащитным свойствам, морозостойкости, водопоглощению и др. которые обеспечиваются особенностями технологии производства, свойствами исходного сырья, конструктивными элементами формообразования и т.п.

Самым распространенным и универсальным методом улучшения свойств исходного сыpья, оказывающим эффективное влияние на повышение технологических свойств керамической смеси и на качество готовых изделий, является введение в состав различных добавок для улучшения формуемости, сушильных свойств, снижения склонности к трещинообразованию и т.п. например: древесные опилки, уголь, зола и др. Наибольшая объемная часть вводимых в глину добавок относится к категории выгорающих, основным функциональным назначением которых является порообразование (пустотообразование) в полнотелом кирпиче.

Недостатком этого метода является увеличение трудоемкости и себестоимости производства кирпича (затраты на приобретение, транспортировку, хранение, подготовку и дозировку материалов).

Известен способ пластического формования, так называемого, эффективного керамического кирпича (с искусственными пустотами) путем выдавливания керамической массы через мундштук и пустотообразователи (керны), размещенные в его полости.

Этот способ существенно уменьшает пороки и недостатки традиционной технологии формования обыкновенного полнотелого кирпича и создает ряд дополнительных преимуществ: снижается удельный расход керамической массы и, соответственно, вес изделия, улучшаются теплоизоляционные свойства кирпича, уменьшается продолжительность и снижаются энергозатpаты при термической обработке кирпича-сырца.

Этот способ принят в качестве прототипа.

Однако известный способ не лишен недостатков, а именно:
возрастает сопротивление движению керамической массы в полости мундштука в процессе формования кирпича, что снижает производительность пресса и увеличивает нагрузку на его приводной механизм, т.е. увеличиваются энергозатраты на операцию формования керамического бруса.

Другим существенным недостатком является снижение конструкционной прочности изделия из-за наличия в кирпиче искусственно созданных крупных по размерам большого количества пустот, с суммарным объемом в 13-30% и даже выше от объема изделий (см. ГОСТ 530-80), что во многих случаях не позволяет использовать такой кирпич в качестве стенового материала при строительстве высотных зданий и увеличивает процент боя (поломок), особенно на транспортных операциях.

Целью предлагаемого технического решения является получение кирпича с более высокими прочностными свойствами и с более низкими материальными и энергетическими затратами на его производство.

Это в предлагаемом способе достигается тем, что при пластическом формовании полнотелого керамического кирпича на ленточном прессе, включающем выдавливание через мундштук с кернами глиняного бруса с образованием в нем сквозных продольных каналов при перемещении керамической массы в полости прессующего устройства, керны каналообразователи выполняют сужающимися в направлении движения и при этом суммарная площадь сечения каналов на выходе из мундштука составляет 1-7% от площади сечения формуемого бруса.

Отличительными признаками предложенного способа являются:
выполнение каналов сужающимися в направлении движения керамической массы в полости формующего устройства;
на выходе из мундштука суммарная площадь сечения каналов составляет 1-7% от площади сечения глиняного бруса.

На чертеже схематично изображен вариант устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит кернодержатель 1, фланцевую плиту прессовой головки ленточного пресса 2, керны-каналообразователи 3, мундштук пресса 4.

В предлагаемом способе выполнение в глиняном брусе сквозных продольных каналов осуществляют непосредственно на прессе путем установки в полости мундштука кернов с уменьшающимся в направлении выходного отверстия сечением.

Формование кирпича по предлагаемому способу осуществляют на шнековом прессе с вакуумированием керамической смеси. Исходное сырье глина проходит все традиционные операции обработки и подготовки, включающие предварительное разрушение ее естественной структуры, удаление посторонних примесей и включений, измельчение, увлажнение, усреднение влаги в массе и получение однородной смеси (шихты), а также введение специальных добавок. Отформованные изделия проходят термическую обработку (сушку, обжиг).

Отличительные особенности предлагаемого способа получения керамического кирпича входят только в операцию формования глиняного бруса на ленточном прессе.

Эти особенности позволяют изготавливать обыкновенный кирпич с новым комплексом технологических и потребительских свойств, объединяющих в одно целое основные преимущества технологий пластического формования полнотельных и пустотелых кирпичей, существенно уменьшив при этом негативные стороны каждой из технологий в отдельности.

Так, предложенный способ формования керамического кирпича позволяет устранить многие, часто встречающиеся и трудноустранимые разновидности скрытых дефектов формования: свилеватость, расслоение, неравноплотность, и при этом значительно сократить количество вводимых в смесь выгорающих добавок (преимущественно древесные опилки), повысить эффективность термической обработки кирпича-сырца. Эта часть нового положительного эффекта очевидна и вполне закономерна, так как создается на базе использования в предлагаемом способе известных ранее приемов выполнения в формуемом брусе продольных сквозных каналов. А вот отличительная особенность предлагаемого способа формования, т.е. выполнение каналов сужающимися, уменьшает сопротивление движению глиняной массы в полости мундштука при формовании бруса.

Новый положительный эффект от предложенного формообразования каналов создается еще и потому, что при прессовании бруса окончательное уплотнение глиняной массы в полости мундштука сопровождается одновременной релаксацией (гашением) упругих напряжений, сжатия, а это, в отличие от всех известных способов пластического формования кирпича на ленточных прессах, снижает склонность сырого изделия к деформированию и трещинообразованию на последующих операциях термической обработки.

Второй существенной отличительной особенностью (признаком) предлагаемого технического решения является необходимая и достаточная для получения нового положительного эффекта регламентация важнейшего параметра процесса формования. Этим параметром является дополнительно создаваемая в кирпиче в процессе его формования искусственная пустотность в виде сквозных продольных каналов, суммарная площадь отверстий которых ограничена пределами 1-7% от площади сечения формуемого бруса.

Известно, что чем меньше пористость керамики, тем выше ее прочность при равных прочих условиях, но и тем хуже ее технологические свойства: влагопроводность, трещиноустойчивость, сушильные свойства и др. Получение искусственных пустот (каналов) в кирпиче в процессе его формования улучшает технологические свойства исходной керамической смеси и многие потребительские свойства готовых изделий, но при этом снижается конструкционная прочность кирпича. Однако при пористости кирпича менее 10% обеспечиваются, как известно, достаточно высокие свойства в сочетании с хорошей технологичностью (см. например, Требования к изделиям высшей категории качества. Д.И.Швайка. Справочник мастера по производству стеновой керамики. Киев, Будивэльник, 1990, с.12).

Предложенные в формуле изобретения пределы суммарной площади выполняемых в формуемом брусе сужающихся каналов (1-7% от площади сечения бруса) являются теми оптимальными пределами, которые практически не приводят к снижению прочностных характеристик кирпича, но обеспечивают достаточно эффективное улучшение технологических свойств керамики. При этом важно учитывать, что наиболее высокий положительный эффект может быть достигнут только при выполнении наибольшего числа равномерно рассредоточенных в плоскости кирпича сквозных каналов с ограниченной площадью сечения каждого отверстия.

Так, экспериментально установлено, что совершенно неэффективно выполнять каналы в керамическом брусе с площадью сечения единичного отверстия менее 7,0 мм 2 , т.е. диаметром менее 3 мм, так как у таких каналов выходные отверстия в кирпиче-сырце оказываются закупоренными глиной после разрезки бруса на кирпичи. Максимальная площадь сечения единичного канала тоже ограничена и не может превышать 200 мм 2 , так как эта величина соответствует отверстию диаметром 16 мм, т.е. предельно допустимому сквозному отверстию по ГОСТ 530-80.

Исходя из конструктивных возможностей практического выполнения каналов в формуемом брусе и обеспечения при этом желаемого сочетания улучшенных технологических свойств керамической массы с высокой прочностью готовых изделий, расчетным путем и экспериментальной проверкой установлена оптимальная площадь отверстия единичного канала в формуемом брусе в пределах 12-38 мм 2 , что соответствует диаметрам отверстий круглого сечения в 4-7 мм.

На основании вышеизложенного, при суммарной площади выполняемых в кирпиче-сырце каналов менее 1% от площади сечения формуемого бруса не происходит заметного (практически наблюдаемого) улучшения сушильных свойств керамики, а при большей величине суммарной площади сечения каналов, чем 7% возникает реальная опасность снижения прочностных свойств полнотелого кирпича.

Одной из разновидностей является каналообразователь, используемый при выполнении 19-ти каналов в формуемом брусе, которые равномерно рассредоточены в пределах площади сечения бруса. Диаметр каждого единичного канала выполняется изменяющимся с 12 мм в основании до 6 мм на выходе. При формовании кирпича по предлагаемому способу в сечении глиняного бруса на выходе из мундштука будет образовано 19 сквозных отверстий с суммарной площадью пустот, равной 537 мм 2 или 1,65% от площади сечения бруса (S бр =260 мм х 125 мм=32500 мм 2 ). Такая суммарная площадь сечения 19-ти сквозных каналов в кирпиче практически совершенно не влияет на изменение (снижение) конструктивной прочности изделия, но их выполнение в кирпиче-сырце существенно улучшает сушильные свойства керамики при значительно уменьшенном объеме вводимых в смесь выгорающих добавок.

Таким образом, в результате выполнения в кирпиче сквозных сужающихся каналов в процессе его формования на ленточном прессе с суммарной площадью 1-7% от площади сечения бруса, обеспечивается возможность уменьшения дозы вводимых в глину выгорающих добавок при сохранении и даже улучшении влаго- и теплопроводимости керамики.

Предложенный способ пластического формования керамического кирпича позволяет изготавливать изделия с новым комплексом технологических и эксплуатационных (потребительских) свойств, объединяющим основные достоинства пустотелого и полнотелого кирпича. При этом кирпичи обладают новым дополнительным положительным комплексом потребительских свойств: более высокими прочностными характеристиками, чем у полнотелого кирпича, изготовленного по традиционной технологии пластического формования, и более высокой сопротивляемостью (устойчивостью) к воздействию локальных динамических и статистических нагрузок. Более высокие прочностные характеристики, чем у обыкновенного полнотелого кирпича, объясняются значительным снижением и даже полным отсутствием скрытых дефектов формования: свиль, трещины, неравноплотность, в результате использования приема выполнения каналов при формовании кирпича. Более высокая устойчивость к местным локальным перегрузкам объясняется созданием искусственных барьеров (аналы) на пути распространения трещин, образующихся в процессе локальных перегрузок. Кирпич, изготовленный по предлагаемому способу, может более эффективно использоваться при строительстве фундаментов, при выкладке несущих колонн зданий и т.д.

Предложенный способ формования полнотелого кирпича позволяет в 2-3 раза уменьшить удельный объем (процент) вводимых в смесь выгорающих добавок (опилок), так как формуемые каналы образуют сквозные отверстия в кирпиче, в отличие от создания закрытых пор, образуемых выгорающими добавками, и при этом сквозные каналы не закупориваются плавящейся керамической составляющей при обжиге кирпича. Уменьшение процента вводимых добавок улучшает товарный вид изделий и снижает их себестоимость.

Пластический способ изготовления керамического кирпича

Кирпич является одним из наиболее древних искусственных строительных изделий – его «возраст» примерно 5000 лет. И до сего времени он продолжает сохранять значение одного из основных видов стеновых материалов, в общем объеме которых его доля стеновых материалов составляет около 40%.

Обыкновенный глиняный кирпич представляет собой искусственный прямоугольный камень установленных размеров, изготовленный из глины путем формования и обжига с отощающими добавками или без них.

Сырьем для производства кирпича служат легкоплавкие глины. Обычно в них содержится до 50…70% кварца. Кирпичные заводы всегда работают на местном сырье. Глины добывают в карьерах, расположенных вблизи заводов, открытым способом (экскаваторами) и завозят разными видами транспорта, которые описаны в главе 1. В производство строительного кирпича применяется пластическое и полусухое формование. Наиболее применим пластический способ, как менее трудоемкий.

Пластический способ формования обеспечивает более высокую водостойкость, но менее качественную поверхность граней, чем полусухой. Он состоит из операций подготовки массы, формовки, сушки сырца и обжига.

При подготовке массы глину для разрушения естественной структуры и измельчения пропускают через вальцы грубого, среднего и тонкого помола, затем через глиномешалку. В ней глина увлажняется (до 18…25%) и перемешивается до получения однородной пластичной массы, хорошо поддающейся формованию. Каменистые включения предварительно удаляют вальцами.

Формование кирпича производится в вакуумных ленточных прессах с вакуумированием или без него, если масса высокопластична. Для малопластичных глин вакуумирование обязательно, так как масса получается более плотной, что улучшает ее пластичность. Увлажнение следует производить паром. Отформованные изделия при этом быстрее высыхают и меньше растрескиваются. Готовая продукция имеет повышенную прочность. Максимальный вакуум может быть 630…700 мм рт. ст.

Глиняный брус, выходящий из пресса, разрезается на отдельные кирпичи-сырцы полуавтоматическими струнами или автоматическими резательными станками. Производительность вакуум-прессов – до 10 000 шт./ч.

В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывного бруса или ленты под давлением 1,6 – 7 МПа. Мундштук ленточного пресса для производства обыкновенного кирпича имеет прямоугольное сечение. Для формования пустотелого кирпича и керамических камней в мундштуке пресса устанавливается пустотообразующий сердечник, состоящий из скобы с прикрепленными к ней стержнями-пустотообразователями. Применяются также фасонные вставки с узкими щелями для формования черепицы, кольцевые – для керамических труб.

Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13 до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. В связи с тем что «жесткое» формование осуществляется при относительно высоких (10 – 20 МПа) давлениях, могут быть использованы менее пластичные глины с низкой естественной влажностью.

Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты (бруса) отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах.

Сушка кирпича производится в естественных условиях (в сушильных сараях) или в искусственных сушилках до остаточной влажности не более 5%. Для искусственной сушки применяются конвейерные, туннельные или камерные сушилки. Влага из кирпича-сырца удаляется потому, что он омывается воздухом, не насыщенным водяными парами. Вследствие разницы во влажности поверхностных и внутренних слоев сырца влага по капиллярам диффундирует из глубины к поверхности. В качестве теплоносителя чаще применяют отходящие газы из зоны охлаждения обжиговой печи.

Обжиг кирпича является завершающей операцией технологического процесса производства. Его условно делят на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение. Процессы, происходящие в каждом из них, изложены в главе 2. Отличие состоит лишь в том, что выгорающие добавки повышают температуру в печи и формируют пористую структуру кирпича. Печи для обжига кирпича применяются кольцевые или туннельные. В кольцевой печи постепенность нагрева кирпича-сырца и замедленное охлаждение обожженного продукта достигаются благодаря тому, что в ней при неподвижном обжигаемом материале передвигается зона горения (путем переноса места загрузки топлива), а в туннельной печи – вследствие того, что при неизменном положении зоны обжига передвигаются на вагонетках обжигаемые изделия. В настоящее время кольцевые печи из-за больших затрат ручного труда почти не применяют. Туннельные печи легче автоматизировать, они более производительны, чем кольцевые. Температура обжига кирпича в зависимости от состава глины – 900…1050°С.

Полусухой способ производства глиняного кирпича имеет преимущество перед пластическим методом, так как дает возможность использовать малопластичные глины, за счет чего расширяется сырьевая база. Кроме того, при формовании применяют массу значительно меньшей влажности, поэтому сушка упрощается, сокращается расход топлива (кирпич можно не сушить, а сразу направлять в обжиг). Недостатки этого способа – более сложный процесс прессования и немного большая плотность получаемого материала. При полусухом прессовании глина и отощающие добавки, высушенные и измельченные в порошок, тщательно перемешиваются и увлажняются до 8…12%. Прессование производят на специальных прессах под давлением 15…25 МПа. Этот способ применяют чаще для лицевого кирпича с шликерной подготовкой массы, обеспечивающей однотонность цвета и четкость граней. Кирпич полусухого формования имеет почти такие же показатели свойств, что и кирпич, изготовленный пластическим формованием.

Свойства строительного кирпича определены требованиями ГОСТ 530-95 [8]. От них зависит его качество. По прочности при сжатии и при изгибе кирпич разделяется на 8 марок: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75. Показатели прочности для этих марок представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Физико-механические свойства кирпича

Технология производства керамического кирпича

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИКЕ

на ООО “Гостищевский кирпичный завод”

Технология производства керамического кирпича

Характеристика выпускаемой продукции

Способы доставки и разгрузки сырья и полуфабрикатов. Складирование сырья и полуфабрикатов

Технологические процессы производства керамического кирпича и камней

Организация контроля на производстве

5. Технологическая схема производства

5.1 Добыча сырья

5.2 Формовка сырца

5.3 Сушка кирпича в естественных условиях

5.4 Обжиг кирпича–сырца

6. Предложения по совершенствованию сырьевых материалов при производстве керамического кирпича

6.1 Отощающие добавки

6.2 Добавки отощающие и выгорающие полностью или частично

6.3 Выгорающие добавки

6.4 Обогащающие и пластифицирующие добавки

7.1 Общие требования безопасности

7.2 Техника безопасности перед началом работы

7.3 Техника безопасности во время сушки кирпича-сырца в искусственных сушилках

7.4Требования безопасности труда при эксплуатации туннельных печей

1. Характеристика выпускаемой продукции

Кирпич керамический (ГОСТ 530—2007) марки «100». Предназначен для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков. Эти материалы изготовляют из глинистых и кремнеземистых (трепела, диатомита) пород, лессов, а также вторичных продуктов (отходов угледобычи и углеобогащения, зол, шлаков) с минеральными или органическими добавками либо без них.

По способу формирования: изделие пластического формирования

Изготовление полуфабриката из пластичных масс является самым старым и до сих пор весьма распространенным способом керамической технологии.

Процессы пластического формования издавна основывались на использовании соответствующего природного сырья — глин и каолинов, образующих при увлажнении водой тестообразные массы, способнее к пластическому течению, т.е. к изменению формы без разрыва сплошности под влиянием приложенных внешних сил и к ее сохранению после снятия этих усилий.

В керамической технологии и теперь продолжают очень широко попользовать указанные виды природного сырья. Кроме того, все большее применение находят бентониты, т.е. породы, состоящие в основном из наиболее гидрофильных и высокодисперсных частиц глинистого минерала монтмориллонита. Бентониты, добавляемые даже в малых количествах, значительно улучшают формовочные свойства композиций, в составе которых преобладают непластичные минеральные компоненты.

Однако в массах, предназначенных для производства многих видов огнеупоров и технической керамики, присутствие любых глинистых материалов даже в небольших количествах является недопустимым. Поэтому и в технологии пластического формования часто используют безглинистые массы, пластифицированные различными органическими связующими.

В основе процессов пластического формования систем, состоящих из высокодисперсных минеральных частиц и пластифицирующих жидкостей (или суспензий, эмульсий, гелей), лежит целый комплекс весьма сложных физико-химических явлений. Несмотря на большое число выполненных исследований, теоретические основы этих процессов, а также методы оценки формовочных свойств разработаны еще далеко не достаточно. В самом подходе к определению понятий «пластичность» дисперсных систем, к количественной оценке их реологических свойств, и к изучению реальных процессов формования имеются большие расхождения между отдельными группами исследователей.

По типу и размеру: одинарный полнотелый 250Ч120 Ч65 (мм)

По морозостойкости: соответствует марке F «25»

По прочности: Предел прочности на изгиб 2,34 МПа

Предел прочности на сжатие 16,97МПа

2. Способы доставки и разгрузки сырья и полуфабрикатов. Складирование сырья и полуфабрикатов

Сырьем для производства обыкновенного глиняного кирпича является суглинок средней, пылевой коричневого цвета, добываемый в карьере.

Добыча глины производится экскаватором ЭМ-201Б

Транспортировка глины производится автосамосвалом непосредственно в приемный бункер. Глина и необходимые добавки в нужной пропорции подают ленточным транспортером на вальца грубого помола.

Складирование кирпича производится в сушильных сараях. Заполнение сараев осуществляется в определенной последовательности от одного конца сарая к другому.

С целью использования сушильных сараев для складирования производится укладка сухого кирпича в брус-подушку. При необходимости укладку брус-подушки начинают с начала сезона.

3. Технологические процессы производства керамического кирпича и камней

Керамический кирпич и камни производят пластическим прессованием путем экструзии (выдавливания) массы в виде сплошного бруса с последующим разрезанием его на отдельные изделия и методом полусухого прессования сыпучей массы в пресс-формах.

К основным технологическим процессам производства керамического кирпича и камней относятся: добыча сырья и его усреднение, подготовка добавок, корректирующих свойства исходного сырья, составление массы (шихты) путем дозирования компонентов в требуемом соотношении, обработка и подготовка массы для получения полуфабриката сырца, экструзионное или полусухое прессование полуфабриката, сушка и обжиг.

В зависимости от вида и свойств исходного сырья отдельные технологические процессы и применяемое оборудование могут быть различными. При использовании пластичного глинистого сырья его часто обрабатывают при естественной карьерной влажности или с доувлажнением до формовочной относительной влажности 18 20%. Если сырье находится в переувлажненном состоянии, из него предварительно удаляют излишнюю влагу, подсушивая в естественных условиях или в сушильных барабанах, подвергают грубой обработке с удалением камней, вводят при необходимости различные добавки, смешивают их с исходным сырьем и передают на глиноперерабатывающее оборудование

Значительно засоренное карбонатными (известняковыми) включениями или твердое и трудно размокаемое сырье обрабатывают сухим способом путем высушивания до остаточной влажности 4 . 8% с последующим измельчением в тонкий порошок и затем вводят добавки, увлажняют до формовочной влажности при одновременном смешивании и проминании.

При полусухом способе прессования сырье высушивают до влажности 8 . . . 10 % , измельчают до требуемого зернового состава, смешивают для усреднения влажности и в виде сыпучей массы прессуют из него кирпич.

В особых случаях, когда требуется удалить из сырья карбонатные и другие каменистые включения, обогатить его глинистыми частицами, применяют мокрую обработку. Для, этого распускают сырье в воде до состояния шликера (влажность 40 . 50%), что позволяет осадить крупные каменистые включения, и процеживают через сито для удаления мелких включений. Затем шликер обезвоживают путем распыления в башенных сушилках, из которых получают тонкий сыпучий порошок влажностью 8 . 10%. Из такого порошка или порошка с добавками прессуют кирпич в пресс-формах.

Ниже приведены технологические схемы подготовки и обработки сырья в зависимости от его свойств.

Глины с повышенной карьерной влажностью, превышающей формовочную влажность на 5 . 8% и более, рекомендуется подготавливать по следующей схеме глинорыхлитель→ящичный питатель→ленточный конвейер с магнитным сепаратором→камневыделительные вальцы (ребристые)→ленточный конвейер→сушильный барабан (обезвоживание до формовочной влажности) → ящичный питатель с бункером → смеситель лопастной с пароводяным орошением → дальнейшая переработка зависит то свойств сырья.

В результате такой подготовки получают глину с усредненной требуемой формовочной относительной влажностью 19 . 20% при температуре 40. 45°С и температуре отходящих газов 90 . 100°С.

Рыхлую, запесоченную мало пластичную, быстро размокаемую глину, а также лёссовые суглинки при карьерной влажности, равной или меньшей формовочной, перерабатывают по следующей технологической схеме: ящичный питатель →камневыделительные вальцы( ребристые) → лопастный смеситель с пароводяным орошением→вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм→ вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) →вакуумный пресс.

Глину средней плотности и пластичности и покрывные суглинки перерабатывают по такой схеме: глинорыхлитель →ящичный питатель→камневыделительные вальцы (ребристые) → лопастный смеситель с паропрогревом и увлажнением водой →бегуны мокрого помола → вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник с многоковшовым экскаватором на 7 . 10-суточное вылеживание →ящичный питатель с бункером → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм → вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) →смеситель с фильтрующей решеткой→вакуумный пресс.

Высокопластичные плотные, или алевролитовые, трудноразмокаемые в воде глины перерабатывают по такой схеме: глинорыхлитель → ящичный питатель → зубчатая дробилка → лопастный смеситель с паропрогревом и увлажнением водой-→ бегуны мокрого помола → вальцы тонкого помола с зазором 3 . 4 мм→ шихтозапасник с многоковшовым экскаватором на 7 . 10-суточное вылеживание→ ящичный питатель с бункером → вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм → вальцы тонкого помола с зазором не более 1 мм (рекомендуются при наличии карбонатных примесей в сырье) → смеситель с фильтрующей решеткой→вакуумный пресс.

Глинистые сланцы, аргилиты в природном виде или в виде отходов обогащения углей с наличием повышенного содержания карбонатных включений ( плусухой способ подготовки сырья с пластическим способом формования сырца) перерабатывают по следующей схеме: приемный бункер→ ленточный конвейер с шириной ленты 1 м → зубчатые вальцы →ленточный конвейер с шириной ленты 1 м→ящичный питатель→ сушильный барабан с шаровой мельницей (или шахтная мельница) → лопастный смеситель с пароводяным орошением → лопастный смеситель с пароводяным орошением→ глинозапасник башенного типа→ вальцы тонкого помола с зазором не более 2 . 2,5 мм→ вакуумный пресс.

Глины с пониженной карьерной влажностью — (полусухой метод изготовления изделий) рекомендуется подготавливать по следующей схеме: глинорыхлител→ьящичный питатель→ленточный конвейер с магнитным сепаратором→камневыделительные вальцы (ребристые) → ленточный конвейер→сушильный барабан→ отбор крупных и влажных фракций→ вальцы дырчатые → возврат в сушильный барабан→стержневой смеситель →бункер запаса порошка → мешалка смеситель→ пресс полусухого формования

Получаемый полуфабрикат-сырец высушивают до необходимой остаточной влажности и обжигают в кольцевых и туннельных печах непрерывного действия.

Тепловая обработка материалов или изделий по технологическим требованиям производства завершается при вполне определенных конечных температурах нагрева. При этом требования к скорости подъема температур могут быть самые различные.

В большинстве случаев в обжиговых печах непрерывного действия происходит постепенный нагрев материалов с увеличенной зоной подогрева (в целях использования тепла продуктов горения топлива). В каждом сечении печи устанавливаются определенные температуры, поэтому печь условно можно разделить на зоны: сушки, дегидратации, декарбонизации, спекания, охлаждения и т. д.

Основным требованием обжига материалов является нагрев материала до конечной температуры обжига с максимальной скоростью подъема температур.

При плавлении шихтовых материалов в плавильных печах скорость нагрева и плавления материалов должна быть максимальной.

Совершенно другие требования предъявляются к обжигу изделий.

При обжиге керамических огнеупорных изделий требуется не только нагрев до определенной температуры, но также получить изделия высокого качества без изменения формы и без трещин. Здесь режим обжига устанавливается в зависимости от допустимых скоростей нагрева.

В печах периодического действия нагрев изделий сопровождается изменением температур в рабочем пространстве в соответствии с кривой обжига. В этом случае в печи происходит изменение тепловой нагрузки во времени. В непрерывно работающих печах тепловая нагрузка не изменяется во времени, но температура для отдельных зон или участков рабочего пространства печи будет различной. В том и другом случае нагрев изделий происходит по заданному температурному графику, но при разных тепловых режимах.

Тепловой режим печи характеризуется следующими показателями:

тепловой нагрузкой печи, т. е. количеством подводимого тепла в единицу времени;

температурами в рабочем пространстве или в отдельных зонах печи, обеспечивающими необходимую скорость нагрева материала или изделий по заданному графику:

газовой атмосферой в зависимости от требований окислительной или восстановительной среды на различных стадиях процессов нагрева или обжига.

4. Организация контроля на производстве

Контроль, глины, отощаюших и выгорающих добавок