Alprom74.ru

Домашнему мастеру
62 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кирпич пластического формования

Технология изготовления кирпича методом пластического формования

Керамический кирпич сегодня один из самых распространенных строительных материалов. Изготавливают керамические кирпичи двумя способами – пластическим формованием и полусухим прессованием. Способы различают по количеству влаги, содержащейся в формовочной массе. Рассмотрим первый способ — пластическое формование.

Кирпичи, изготовленные методом пластического формования, могут быть полнотелыми и пустотелыми. Причем полнотелыми могут быть только одинарные кирпичи ( ограничение по весу по ГОСТ 530-95 не более 4.3 кг). Согласно новому ГОСТ 530-2007 вес изделия более не ограничен и он позволяет производить кирпич полнотелым следующих форматов :

  • Кирпич нормального формата ( одинарный) — КО 1НФ *1НФ- нормальный формат 250*120*65
  • Кирпич « Евро» — КЕ 0,7 НФ
  • Кирпич утолщенный — КУ 1,4 НФ
  • Кирпич модульный одинарный КМ 1,3 НФ

Если объем пустот не превышает примерно 13% от объема кирпича, то такой кирпич считается полнотелым. В противном случае кирпич получится пустотелым. На практике пустоты в пустотелом кирпиче составляют 25-45% от общего объема. Пустоты могут принимать различные формы. При этом толщина внешних стенок кирпича с вертикальными пустотами не должна быть меньше 12 мм, а ширина щелевых пустот не больше 16 мм. Процесс изготовления для пустотелых и полнотелых кирпичей, почти аналогичен. Разница лишь в том, что для изготовления пустотелых кирпичей требуется более тщательная подготовка глины. Пустоты в кирпиче делаются с помощью кернов в выходной части пресса.

Первый этап при изготовлении керамических кирпичей — это подготовка сырья. Применение метода пластического формования предусматривает приготовление глиняной массы с содержанием влаги до 20 процентов. Сырьем для изготовления кирпичей служит, как правило, глины и суглинки, с содержанием карбидов кальция, магния и оксида алюминия. Также применяют различные добавки. Добавками могут быть отходы углеобогащения или любые местные отходы ( например, золошлак, отходы угледобычи). Количество добавок составляет примерно 30%.

Куски глины тщательно измельчаются до размеров 100-150 мм, а затем при помощи специальных конвейеров с набором вальцов происходит последовательное дальнейшее измельчение глиняной массы ( до размеров 1 мм) и удаление мелких каменных вкраплений. Затем в смесителе с фильтрующей решеткой глиняная масса увлажняется и тщательно перемешивается. Количество влаги доводится до 18-25%. В смесителе к глине примешиваются необходимые добавки. И в завершение первого этапа прессами формуется брус, заготовка будущих кирпичей.

На втором этапе отформованный брус разрезается на отдельные изделия, так называемый кирпич сырец. Обжигать сразу кирпич сырец нельзя, так как на данном этапе он имеет очень высокое содержание влаги и при обжиге просто потрескается. Поэтому кирпичи сначала сушат, процесс сушки является обязательным. В это время влага, содержащаяся в изделиях, перемещается из внутренних областей к поверхности, вступает в соприкосновение с теплым воздухом и испаряется. В результате испарения воды освобождается место между частицами глины. Происходит уменьшение объема изделий или усадка. Температура сушки и обжига, а также темп роста температуры, играют важную роль в процессе изготовления кирпичей. Влага начинает испаряться при нагреве изделия в диапазоне температур 0-150°C. Когда температура нагрева достигает 70°C, давление водяных паров может достичь критических значений, что в свою очередь приведет к возникновению трещин. Рекомендуемый темп роста температуры 50-80°C в час. При этом скорость испарения влаги с поверхности, не будет опережать скорость парообразования внутри изделия. После завершения сушки кирпичи отправляются на обжиг в специальные печи.

Завершающая стадия в процессе изготовления кирпичей методом пластического формования – обжиг. Кирпич сырец отправляется в печь, все еще имея небольшое количество влаги, примерно 8-12%. Поэтому в начале 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 в 300-350°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 на 100-150°C. При этом кирпичи еще более усаживаются и деформируются. По достижении температуры ниже 800°C темпы охлаждения достигают значений в 250-300°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.

Необходимо отметить, что наличие пустот в кирпиче приводит не только к улучшению качества изделия ( уменьшению массы, уменьшению теплопроводности), а также к улучшению процесса производства. Изделия быстрей проходят процесс сушки. Пустоты дают возможность ускорить прогрев всего изделия и тем самым снизить расход топлива, затрачиваемый на сушку и обжиг. Повышается равномерность нагрева всего изделия, что ведет к повышению качества получаемых кирпичей. Хотя с другой стороны для изготовления кирпичей с пустотами требуется более тщательная подготовка глиняной массы, что также ведет к усложнению процесса производства кирпича.

На завершающей стадии готовые кирпичи поступают на склад готовой продукции, где и ждут своего часа, чтобы послужить прекрасным строительным материалом при постройке нового жилого дома, детского сада, школы.

Производство керамического кирпича. Нормативные документы. Подготовка, обработка глиняной массы и ее формование, сушка и обжиг

Введение

Производство керамического кирпича схематично представлено выше. Но, прежде чем начать производственный цикл, его надо снабдить сырьевыми компонентами.

Залежи глины, как основного сырья для выпуска данного вида продукции, находят с помощью геологической разведки. После находки глиняных пластов, определяют характер их залегания, объемы запасов сырья (мощность, толщину пласта).

Общая технологическая схема производства керамического кирпича пластическим способом: 1 – карьер глины; 2 – экскаватор; 3 – запасник глины; 4 – вагонетка; 5 – ящичный подаватель; 6 – добавки; 7 – бегуны; 8 -вальцы; 9 -ленточный пресс; 10 – резак; 11 – укладчик; 12 – тележка; 13 – сушильные камеры; 14 – туннельная печь; 15 – погрузчик; 16 – склад.

При принятии решения по разработке найденных запасов сырья, проводят ряд подготовительных мероприятий:

  1. За 1-2 года до карьерных разработок, очищают и готовят поверхность над будущим карьером (корчуют и удаляют растения, осуществляется удаление ненужных, «мусорных» пород с поверхности, рыхлят).
  2. К карьеру строят пути для транспортной логистики (железнодорожной, автомобильной) для доставки сырья с места его добычи на производство, возводят обеспечивающие месторождение линии электроснабжения.

Валовую или селективную разработку карьеров, обычно открытым способом, могут осуществлять разными методами:

  • Добыча экскаваторами (многоковшовыми).
  • С помощью средств малой механизации (бульдозеров, струг, рыхлителей).
  • Разработка взрывными работами.

Метод промышленного взрыва

  • Гидравлическим методом (с применением гидромониторов).

Нормативные документы

Производство и технологии изготовления керамического («красного») кирпича, всей его номенклатуры, производимый из глины с применением различных добавок, осуществляется на керамических предприятиях.

Все производственные процессы на них организованы в соответствии с нормативными строительными документами:

  • ГОСТ 9169 – 75 «Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация».
  • ГОСТ 530 – 95 «Кирпич и камни керамические. Технические условия».
  • ГОСТ 530 – 2012 (ГОСТ 530 – 2007) «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия».
  • ГОСТ 7484 – 78 «Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия».
  • ГОСТ 18343 – 80 «Поддоны для кирпича и керамических камней. Технические условия».

Производственный процесс на керамических заводах

Важно! При выборе вида строительного кирпича – силикатного («белого») или керамического кирпича («красного») важно понять, какие их свойства для вас более предпочтительные. Например, если сравнить двойной силикатный кирпич М 150 и такого же типа размера, 250х120х138 (мм) и марки (М 150) керамическое изделие, то мы увидим – показатель влагопоглощения, морозостойкости, теплозащитные свойства лучше у последнего, а звукоизоляция у силикатного изделия. Цена более привлекательна у силикатного кирпича (как полнотелого, так и пустотелого), произведенного на основе сырья из песка и извести.

Для «красного» кирпича, производимого с соблюдением требуемой технологии, применяется более дорогие средства производства (оборудование), требуется больше временных, трудовых и электроэнергетических затрат. Отсюда и цена «керамики» выше, чем у «силиката» (разница в стоимости иногда достигает 50 – 55%).

Каким бы не было широким многообразие типов керамических изделий для кирпичного строительства, само производство всегда состоит из общих для всех предприятий технологических этапов.

Фото: Керамический строительный кирпич, многообразие его видов.

Основные операции, которые необходимо выполнять от добычи сырья и до выпуска готовой керамической номенклатуры производителя:

  1. Разведка и добыча основного сырья (глины), сопутствующих материалов, добавок (молотый уголь, песок, известняк, марганцевая руда и другие минеральные компоненты).
  2. Подготовка массы из глины.
  3. Формовка сырца.
  4. Сушка формированных изделий (сырца).
  5. Обжиг керамической продукции.

О геологоразведке сырья и разных способах его разработки, доставки мы упомянули в начале статьи.

Глиняное сырье для керамического кирпичного производства

Добытое глинистое сырье, в соответствии с ГОСТ 9169 – 75 классифицируют, по параметрам:

  • огнеупорности;
  • содержанию оксида алюминия;
  • содержанию красящих оксидов, оксида железа и диоксида титана;
  • содержанию водорастворимых солей;
  • минеральному составу;
  • содержанию тонкодисперсных фракций;
  • содержанию крупнозернистых включений;
  • пластичности;
  • механической прочности на изгиб в сухом состоянии;
  • спекаемости;
  • содержанию свободного кремнезема.

Подготовка, обработка глиняной массы и ее формование

Глиняное сырье, добытое в карьере, как правило, не подходит в своем первоначальном виде для получения качественных изделий. Сырьевую массу доводят до готовности к использованию в производственном процессе.

До готовности массу из глиняного сырья доводят рядом мероприятий по ее обработки. Обработку сырья можно разделить, на:

  • погодно – климатическую, естественную;
  • механическую.

Вот именно сочетанием этих видов обработки, сырье и делают пригодным для производства.

  1. Естественная обработка – это временное вылеживание добытой карьерной глиняной смеси. По длительности эта процедура может занять один или два года. За это время сырье естественным, а при необходимости и искусственным, путем увлажняется. Проходит несколько циклов заморозки и размораживания, выветривается.
  2. Механическая обработка – это рукотворное продолжение обработки сырья. Во время этого этапа выполняются следующие работы:
  • принудительное разрушение структуры карьерного сырья;
  • удаление крупногабаритных «мусорных» кусковых фрагментов и вредных примесей;
  • измельчение самой глины, мелких включений и добавок;
  • замес многокомпонентной сырьевой массы, с целью получения однородной смеси, готовой к формованию.

Глинорыхлитель, бункер с билами на валу.

В механизации процесса массоподготовки применяется следующее оборудование и специальные машины:

  • глинорыхлители;
  • камневыделительные (дезинтеграторные), дырчатые, грубого и тонкого помола вальцы;
  • бегуны;
  • глинорастирочные машины;
  • корзинчатые дезинтеграторы;
  • роторные и шаровые мельницы;
  • одно- и двухвальные глиномешалки;
  • пропеллерные мешалки и другие средства механизации.

Многофункциональная установка заменяет собой несколько машин – бегуны, струги, вальцы, растиратели и мешалки глиномассы.

Инструкция по работам, технологическим картам, способам и методам приготовления глинномассы, зависит от вида керамических изделий. По способу подготовки и обработки сырья называют и саму технологию производства.

Способы приготовления, формования сырья из глины:

  • Пластический (наиболее распространенный) – используется умеренно – среднепластичные, влажные и рыхлые глиномассы, для получения однородного глиняного теста с показателем влажности 18 – 28 процентов .

Формование в пластическом производстве всегда проходит при пластическом способе всегда на машине одного принципа действия. Эта специализированный пресс (ленточно – шнековый). Прессы могут быть с подогревом и вакуумированием, что лучше подготавливает глиносырьевую массу к формованию, улучшает показатели прочности обожженного сырца.

Читать еще:  Ремонт трещин в кирпичной кладке стены

Ленточный вакуумный пресс: 1 – шнековый вал; 2 – прессовая головка; 3 – мундштук; 4 – глиняный брус; 5 – крыльчатка; 6 – вакуум-камера; 7 – решетка; 8 – глиномялка.

  • Жесткий способ – разновидность пластического способа, с изготовлением глиномассы с влажностью 13 – 18 процентов из менее пластичного сырья. Формование происходит в гидравлических или вакуумных, шнековых прессах с высоким давлением.

При данном способе получение сырца с нужной прочностью, возможно без осуществления некоторых операций, которые обязательно применяются в пластическом производстве.

Обратите внимание! При пластическом и жестком методе формование заканчивается резкой ленты глиномассы на штучные изделия.

  • Полусухой метод производства (менее распространен, чем пластический) – используется малопластичное сырье, «тощие» глины, в порошкообразном состоянии с влажностью 8 – 12 процентов.

Сырьевая загрузка, с большим количеством различных добавок, в виде отходов производства(шлаки, золы) обрабатывается и формуется в прессах с давлением 15 – 40 МПа. В разы большая металлоемкость, чем у пластического, но, само время такого производственного цикла уменьшается.

  • Сухой способ – сырьем является глиняный порошок с влажностью 2 – 6 процентов, что позволяет обходиться без сушки. На выходе производственного процесса при этом методе получаются очень плотные керамические изделия (напольная плитка, кирпичи для дорожного покрытия).
  • При шликерном способе используется трудноспекающееся, многокомпонентное, неоднородное сырье из самой глины и разных добавок (содержание воды до 40 процентов). С этим сырьем, работают методом литья, чтобы получить сложные керамические формы.

Этап сушки изделий

Предпоследний этап всего производственного цикла изготовления керамической номенклатуры. Данная операция предназначена для понижения показателя содержания влаги в изделиях до 5 – 6 процентов. Такой показатель необходим, чтобы во время обжига «керамики» не произошло растрескивание, деформации готовой продукции.

Туннельная сушилка: 1 – камера туннеля; 2 – вагонетки; 3 – вентиляторы; 4 – калориферы.

Раньше, еще с тех времен, когда глиняные кирпичи делали своими руками, и позже на заводах, сушка проходила естественным путем, до 3 – 4 недель. В современном производстве, удаление лишней влаги из сырца происходит искусственно в туннельных или камерных сушилках (температура воздуха 120 – 150 градусов С). В зависимости от влажности формованного сырца время процесса обычно не занимает больше 3 дней.

Обратите внимание! При выборе типа сушилки, рекомендуется отдавать предпочтение конструкциям непрерывного действия.

Обжиг керамической продукции

Процесс обжига технологически завершает изготовление керамического кирпича. Он проходит в кольцевых, туннельных и других печах. Сам этап обжига, можно разбить на следующие операции:

  • прогрев форматированного сырца;
  • непосредственный обжиг изделий;
  • их контролируемое охлаждение.

В ходе прогрева сырца, при температуре 120 (градусов С), физически связанная влага испаряется, изделие утрачивает свою первоначальную пластичность. На этом этапе пластичность еще можно вернуть, увлажнив тело изделия.

При достижении 450 – 600 (градусов С), отделяется уже химически связанная влага, сама глина переходит в аморфное состояние, затем органические включения выгорают, и керамическое изделие окончательно теряет пластичность.

При температуре 800 (градусов С) начинаются необратимые реакции между поверхностями частиц, составляющие многокомпонентную структуру уже затвердевшего изделия. Это значительно повышает прочностные характеристики тела кирпича.

При достижении 1000 (градусов С) происходит, так называемая огневая усадка изделия. Оно спекается и уплотняется за счет легкоплавких компонентов. Они окутывают нерасплавленные составляющие, скрепляет их между собой. Усадка, от первоначального состояния, может быть в пределах 2 – 8 процентов.

В процессе охлаждения обожженного кирпича, остывающее изделие приобретает свое окончательное твердое состояние, водостойкие и прочностные свойства.

Контролируя, регулируя процесс обжига, и получают, керамические кирпичи с нужной структурой, пористостью, свойствами. Так при температурном режиме в интервалах 1100 – 1300 (градусов С) получают клинкерный кирпич, а при температурах от 1300 до 1800 (градусов С) – огнеупорный.

Туннельные секционные печи обжига

Совет! Тем, кто хочет открыть свое предприятие, выпускающий керамический кирпич, стоит обратить внимание на металлическую, секционную печь туннельного вида. Она быстрее монтируется, чем традиционные печи, да и цена намного ниже классических конструкций для обжига.

Вывод

Чтобы получить качественный керамический кирпич, его необходимо производить на современном или модернизированном производстве, оборудовании. Особенно это касается важнейшего этапа – обжига керамической продукции.

Посмотреть на автоматизированную линию изготовления кирпича можно на видео в этой статье (узнайте также как посчитать объем кирпичной кладки).

Технология производства

Чем кирпич пластического формования отличается от кирпича, произведенного методом полусухого прессования.

Сравнительный анализ для потребителя

Несмотря на то, что кирпич — это один из самых древних материалов, он и сегодня является наиболее применяемым в строительстве, как в жилищном, так и в промышленном.

До недавнего времени основное количество кирпича производилось методом пластического формования. К недостаткам этого метода необходимо отнести то, что необходимо сушить отформованное готовое изделие. Для получения качественной поверхности необходимо, чтобы процесс сушки происходил медленно. В результате сушка занимает от дней до нескольких недель, и несмотря на то, что многие заводы вводят в глину целый комплекс элементов для уменьшения растрескивания изделия в процессе сушки (такие как шамот, опилки, уголь, сланец и др.), все равно добиться, чтобы он не растрескался, удается не многим. Наверняка многие из нас видели на кирпиче пластического формования большие черные пятна. Многие думают, что это последствия пережога. Но на самом деле это всего лишь последствия добавления в глину вышеуказанных добавок, дабы самому заводу сэкономить на себестоимости производства. От этого и неважные характеристики по прочности на сжатие, на изгиб и значительные трещины. Для примера, не всякий кирпич пластического формования выдержит падение на прочную поверхность с высоты уровня человеческого колена. Именно этого и идет превышение допустимого ГОСТом процента боя в партии, трещины в изделии, произведенном методом пластического формования, могут достигать по толщине со «спичечную головку», а это создает условия для впитывания в него влаги и последующего растрескивания и разрушения в кладке.

Сегодня любой кирпичный завод пластического формования стоит перед выбором: или пытаться производить качественный продукт, а для этого требуется увеличить срок сушки и увеличить количество добавок в шихте. Первое увеличивает потребление энергоносителей в 1,5–2 раза, второе тоже приводит к удорожанию готового изделия, поскольку любая добавка стоит значительно дороже глины. Или же производить более дешевый, но низкокачественный товар.

Вторым недостатком метода пластического формования является то, что для получения качественного изделия глину необходимо качественно переработать, что требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования, что отнюдь не способствует качеству выпускаемого строительного материала.

Особенно хочется сказать об использовании парка сушильных и обжиговых вагонеток. Так, для завода мощностью 10 млн. штук товарной продукции в год, требуется около 100 обжиговых вагонеток, 500–800 сушильных вагонеток и около 20000 сушильных рамок.

Учитывая, что и те и другие вагонетки работают в агрессивных средах, срок их эксплуатации небольшой, и как следствие стоимость ремонта и возобновления парка вагонеток занимает значительное место в себестоимости готовой продукции. Применение современного оборудования западных фирм, позволяет частично избавиться от этих недостатков и получить качественный строительные материал, однако он будет весьма дорог и используется в основном более богатой частью населения, а стоимость одного только оборудования оценивается десятками миллионов долларов, так что едва ли заводы, использующие импортное оборудование найдут широкое применение в России.

Третьим недостатком кирпича пластического формования является, по нашему мнению, его очень слабая геометрия. Это происходит поскольку влажность глины, при которой она приобретает форму достаточно значительная и это порой приводит к прилипанию к металлу оборудования. Такой строительный кирпич в кладке придется штукатурить, а так как штукатурить придется существенно и чтобы раствор с него не сваливался, на его бока наносятся различные рельефы.

Другим способом производства кирпича является метод полусухого формования. Данный метод широко распространен в Ростовской области и Краснодарском крае, где практически половиной крупных кирпичных заводов применяется технология производства кирпича полусухого формования. Заводы с полусухим методом также работают в Белгородской, Воронежской, Нижегородской, Московской, Липецкой областях и на Урале. Данный метод предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 10–15 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5–5 мм и формуется в готовое изделие прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8–10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь.

  • не требуется ввод в глину добавок для улучшения сушильных свойств,
  • даже при наличии в глине солей, они не выступают на поверхности,
  • технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии.

Одновременно снижаются затраты на строительство завода, так как:

  • оборудование для полусухого прессования стоит в несколько раз дешевле,
  • размеры здания значительно меньше,
  • отсутствует отделение для сушки, которое обычно занимает довольно большое пространство.

Сравнительные анализы работы кирпичных заводов показывают, что себестоимость при полусухом методе в 2 раза ниже.

Пластическое формование

Пластическое формование кирпича, труб, черепицы выполняется из пластических глиняных масс с влажностью 18—22% выдавливанием через профилированные мундштуки ленточных винтовых (шнековых) прессов. Бывают вакуумные (СМ-1098, СМК-133, СМК-28, СМК-443А и др.) и безвакуумные СМ-58, СМ-294, СМК-21) прессы, состоящие из корпуса, шнекового механизма, привода, головки и мундштука.

Для изготовления обыкновенного глиняного кирпича наиболее пригодны легкоплавкие глины средней и умеренной пластичности. Готовая формовочная масса забирается из смесителя с помощью подающего шнека и перемещается в вакуум-камеру. Перед подачей в вакуум-камеру глиняная масса уплотняется в конусной части смесителя, заполняет его выходную часть, проходит через кольцевое отверстие и разрезается ножами на слои небольшой толщины (10—15 мм). В вакуум-камере происходит дезаэрация (удаление воздуха) массы, которая с помощью питающего валка подается на винтовой шнек пресса, проходит по его корпусу и выталкивается через прессовую головку и мундштук. При формовании обыкновенного кирпича мундштук имеет прямоугольное сечение, а при изготовлении пустотелых камней в мундштуке пресса устанавливают пустотообразующий сердечник, состоящий из скобы, стержней и кернов (насадок), профилирующих отверстия;в изделиях. Для формования черепицы используют фасонные вставки в виде узкой щели, а для керамических труб — кольцевые. Мундштуки при вакуумном прессовании полнотелого кирпича выполняют стальными или чугунными длиной 150—300 мм и конусностью 4—16% (рис. 7). Длина и конусность мундштука зависят от качества сырья.

Рис. 7. Виды мундштуков а — для изготовления пустотелого кирпича; б — труб (со стороны входа глины); в — ленточной черепицы; г — черепицы «бобровый хвост» (с выходом двумя лентами)


Рис. 8. Ленточный комбинированный вакуумный пресс СМ-443А 1 — коробка привода; 2 система передач; 3 вал; 4 — станина; 5 — смеситель; 6 — верхний шнек; 7 — вакуум-камера; 8 — нижний шнек; 9 — цилиндр; 10 — головка пресса

В процессе формования мундштук орошается водой или масляной эмульсией, нефтепродуктами и другими материалами, уменьшающими трение массы о стенки. Это способствует формованию глиняного бруса и кирпича-сырца с более четкими гранями, прямыми углами и ребрами. Из мундштука пресса выходит глиняный брус, который разрезается полуавтоматическим резательным аппаратом СМК-163 или СМ-678А на изделия нужного размера. Отбор кирпича-сырца от пресса и укладку его на транспортные средства, доставляющие сырец к месту сушки и обжига, осуществляют автоматически. Для этого могут быть использованы автоматы-укладчики СМК-127, ГКЗ-1 и др. Уложенный на сушильные рамки кирпич-сырец транспортируют в сушилки с помощью семиполочных СМ-46 или десятиполочных вагонеток, консольных вагонеток СМК-110 и др. Полнотелые кирпичи из пластических масс обычно прессуют на безвакуумных, а пустотелые — на вакуумных прессах (рис. 8). С помощью вакуума из глины удаляется воздух, и она становится более связной и плотной. При этом прочность кирпича-сырца повышается в 1,5 раза, прочность обожженного изделия — на 30—40%, водопоглощение снижается на 10—15% и на 3—4% увеличивается средняя плотность. Вакуумирование позволяет использовать формовочную массу более низкой влажности. Однако вследствие повышения перепада влажности за счет уменьшения влагопроводности массы в процессе сушки в кирпиче-сырце могут появиться трещины. Во избежание этого желательно сочетать вакуумирование с пароувлажнением. Вакуумирование массы позволяет использовать сырье низкого качества, производить крупногабаритные изделия сложной конфигурации (подоконные доски, наличники, керамические трубы, архитектурные детали и др.).

Читать еще:  Оборудование для производства кирпича

Методы полусухого прессования и метод пластического формования

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.

Технологическая схема производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на свою сложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновой керамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основе пластических свойств глин и широко используется в керамической технологии. Способ пластического формования позволяет выпускать изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья.

При переработке глин в сыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, поскольку нужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньше энергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температура обжига изделий примерно на 500С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.

Недостатком способа пластического формования является большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемких операций при садке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига и совмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига.

Чтобы получить изделия требуемого качества необходимо из глины удалить каменистые включения, разрушить ее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественному составу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочные свойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессах часто с вакуумированием массы.

Вакуумирование массы способствует повышению ее плотности, пластичности, улучшает формовочные и конечные свойства кирпича.

В проекте будем использовать схему производства изделий пластическим методом, поскольку используемая глина достаточно высокой влажности, среднепластичная.

Производство керамики должно быть обеспечено непрерывной подачей однородного глинистого материала, лишенного каменистых включений имеющего разрушенную природную «структуру» для лучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность независимо от времени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводах сырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению грубому и тонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчение материалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействует снижению температуры обжига. Измельчение глинистых материалов проводят последовательно на вальцах грубого и тонкого измельчения. Каменистые включения не могут быть полностью выделены из глины общепринятыми механическими приемами — дезинтеграторными ребристыми вальцами.

Опыт показывает, что при пользовании этими машинами в глине может остаться около половины (а иногда и более) камней. В дальнейшем эти камни будут в значительном своем количестве перемолоты гладкими вальцами или бегунами, что, однако, вызывает быстрый износ бандажей и частые ремонты.

Бегуны мокрого помола используют при наличии в глинах трудноразмокаемых включений и для обработки плотных глин и глин, содержащих известковые включения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердых материалов в керамической технологии производят в щековых или конусных дробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия. Степень измельчения в щековой дробилке 3-10, а в конусной — 6-15. Среднее и мелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощью бегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц. Молотковая дробилка обеспечивает высокую степень измельчения (10-15), однако влажность дробимого материала не должна быть более 15%.

Подача и дозировка сырья на большинстве кирпичных заводов происходит при помощи ящичных питателей.

В настоящее время на многих керамических и кирпичных заводах широко применяется увлажнение глины паром. Этот способ состоит в том, что в массу подается острый пар, который при соприкосновении с холодной глиной конденсируется на ее поверхности. В результате пароувлажнения обрабатываемая масса нагревается до 45-60оС. Пароувлажнение имеет существенные преимущества, так как улучшается способность массы к формованию, что обуславливает уменьшение брака при формовке и повышение производительности ленточных прессов на 10-12%, снижение расхода электроэнергии на 15-20%. В результате пароувлажнения улучшаются сушильные свойства массы, что позволяет сократить продолжительность сушки сырца на 40-50%. Иногда производят дополнительную обработку керамической массы, которая осуществляется в вальцах тонкого помола, дырчатых вальцах или в глинорастирателе.

Различают сушильные устройства для естественной и искусственной сушки сырца.

В первом случае сырец высушивается атмосферным воздухом за счет солнечного тепла в летнее время, во втором — за счет тепла, получаемого от сгорания топлива. Преимущество искусственной сушки перед естественной в том, что она дает возможность заводам работать круглый год, а не только в течение летнего сезона. При этом не только улучшается использование технологического оборудования, но на заводе создаются постоянные кадры квалифицированных рабочих. Кроме того, искусственная сушка значительно менее трудоемка, чем естественная. Задача организованного процесса сушки состоит в подводе энергии (тепловой или электрической) к высушиваемому изделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимые для целостности изделия.

Большинство современных кирпичных заводов оборудовано устройствами для искусственной сушки кирпича-сырца, которые по режиму работы подразделяются на сушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные) действия.

Сушилки непрерывного действия (туннельные)являются наиболее современнымсушильным агрегатом в кирпичной промышленности. В туннельной сушилке кирпич-сырец, находящийся в вагонетках, в течение цикла сушки перемещается через весь туннель от одного его конца к другому. Срок сушки кирпича-сырца, изготовленного из пароувлажненной массы, сокращается примерно на 30%. Расход тепла на сушку кирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем в камерных.

Существенным преимуществом туннельных сушилок перед камерными является то, что туннельные могут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающей автоматическое регулирование процесса сушки. Продолжительность процесса сушки и качество высушенного кирпича-сырца в значительной степени зависят от плотности и системы садки сырца на сушильных вагонетках. Необходимо обеспечить равномерность омывания теплоносителем сырца и получение надлежащей температуры и относительной влажности теплоносителя в различных частях сушилки. Недостаток туннельных сушилок в том, что в них наблюдается расслоение теплоносителя и более интенсивная сушка сырца на верхних полках.

Устранение расслоения и равномерная сушка сырца по высоте туннеля достигаются перемешиванием теплоносителя в туннеле путем устройства воздушных завес за счет дополнительной подачи воздуха сверху в отдельных местах туннеля струйками с большой скоростью.

Завершающей стадией технологии всех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжиге изделия окончательно формируется структура материала, т.е. происходит спекание керамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частиц превращается в достаточно твердое тело.

Строительные материалы и изделия обжигают в промышленных печах. Промышленной печью называют установку технологического назначения, в которой посредством теплового воздействия при относительно высоких температурах изменяется агрегатное состояние обрабатываемого материала, его химический состав либо его кристаллическая структура.

Многорядовые (по высоте) туннельные печи, применительно к обжигу стеновой керамики, обладают крупным недостатком — большим перепадом температур по высоте, достигающим в зоне подогрева 420 0С, который на участке максимальных температур уменьшается до 20-40 0С. борьба с этим перепадом осуществляется главным образом путем рециркуляционных потоков газов («завес»), нагнетаемых вентиляторами как в зоне подогрева, так и в зоне охлаждения на нескольких позициях по длине печного канала. Борьба эта не всегда успешна. шихта бункер туннельный печь

Второй недостаток — трудности настройки аэродинамического режима

Лучшие условия эксплуатации туннельных печей достигается при наличии давления или разряжения в зоне обжига порядка 0,1-0,3мм вод.ст. и не выше 1 мм вод.ст. во избежание выбивания горячих газов и «горения» и быстрого износа вагонеток.

Совершенствование конструкций туннельных печей с целью увеличения обжигаемой физической массы изделий (увеличение теплоемкости), совершенствование горелок для развития длины факела, а также полноты сжигания жидкого топлива, улучшение теплоизоляции пода — все это приводит к определенным успехам, но не исключает необходимости разработки и совершенствования конструкций печей для однорядного скоростного обжига.

В конструктивном отношении современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями. Конструкция свода плоская, что упрощает постройку печи, позволяет расширить печной канал и обеспечить работу автомата — укладчика.

Толщина кладки стен туннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных блоков 30-40% пористости, наружная поверхность стен покрыта дюралюминием с хорошей отражательной способностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в виде вспученного вермикулита. Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупных огнеупорных фасонных блоков, изготовленных из пористого (30-40%) корундомуллитового кордиеритового или дистенового огнеупора, обеспечивающего огнеупорность, теплоизоляцию и постоянство объема.

Наблюдается тенденция увеличения ширины туннельной печи, что возможно при переходе на более совершенный способ сжигания топлива с получение длинного факела горения и равномерным развитием температурного поля.

Обжиг кирпича производят в печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности из печей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печей непрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные.

Периодические печи используют для обжига кирпича на заводах малой мощности.

Загрузка и разгрузка этих печей производится при сравнительно высоких температурах, что обуславливает тяжелые условия труда обслуживающего персонала. Камерные печи или горны отличаются значительной трудоемкостью обслуживания, большой неравномерностью температур по высоте печи.

Для обжига кирпича широко применяют кольцевые печи, которые, несмотря на то, что они изобретены в 1858г., широко используются и в настоящее время. Они отличаются высокой тепловой экономичностью, возможностью использования низкосортных видов топлива, перехода с одного вида топлива на другое без каких-либо значительных переделок, высокой удельной и общей производительностью.

Читать еще:  Наш блог

Весьма существенным недостатком кольцевых печей является то, что в рабочей зоне садки и выгрузки (выставки) кирпича очень высокая температура: например, в рабочей зоне выгрузки температура в летние месяцы достигает 800С и более. При этом садка и выгрузка кирпича производится вручную. На новых и реконструируемых кирпичных заводах строительство кольцевых печей не производится.

Туннельные печи имеют значительные преимущества перед печами периодического действия и кольцевыми печами. Садка кирпича-сырца на вагонетки туннельных печей и выгрузка обоженного кирпича с этих вагонеток производится вне печи, в нормальных температурных условиях, что значительно облегчает труд обслуживающего персонала и дает возможность механизировать трудоемкие процессы садки и выгрузки кирпича. В туннельных печах можно осуществить полную автоматизацию управления режимом обжига. К достоинствам туннельных печей относится и то, что у них температурный перепад в различных участках обжига незначителен.

Кирпич пластического формования

§ 13. Керамический обыкновенный кирпич

Производство. Обыкновенный керамический кирпич изготовляют из легкоплавких средней пластичности глин, содержащих 40. 50% песка. Существует два способа производства кирпича — пластический и полусухой.

При пластическом способе кирпич-сырец формуют на ленточных прессах (рис. 6) из пластичной глиняной массы влажностью 18. 20%. Увлажненная и тщательно размятая глиняная масса продавливается винтовым конвейером 8 через решетку 7 в вакуумную камеру 6, где жгуты глины разбиваются вращающимся ножом 5 для удаления воздуха из глиняной массы. Далее масса винтовым валом 1 подается в конусную головку 2 пресса, где окончательно уплотняется и продавливается сквозь формующую часть пресса — мундштук 3. Мундштук придает глиняной ленте, выходящей из пресса, определенную толщину; в нем же могут быть установлены керны, образующие пустоты в кирпиче.


Рис. 6. Ленточный вакуумный пресс: 1 — винтовой вал, 2 — конусная головка, 3 — мундштук, 4 — глиняный брус, 5 — нож, 6 — вакуумная камера, 7 — решетка, 8 — винтовой конвейер

Глиняная лента нарезается автоматическим устройством на кирпичи-сырцы. Размер таких кирпичей несколько больше требуемого размера, так как в процессе дальнейшей обработки глина дважды (при обжиге и при сушке) дает усадку. После формования кирпич подается на сушку и после достижения 6. 8% влажности — на обжиг.

Обжигают высушенный кирпич в туннельных печах: сырец, уложенный в вагонетки, непрерывно движется вдоль печи навстречу горячим газам и последовательно проходит зоны подогрева, обжига и охлаждения.

Полусухой способ производства кирпича отличается от пластического тем, что глина влажностью 6. 7% измельчается в порошок, из которого на специальных прессах поштучно формуется кирпич-сырец. Такой сырец не требует сушки — его сразу же после формования можно обжигать. Так как кирпичи полусухого прессования (рис. 7, б) получаются более плотными, в них делают несквозные пустоты (так называемый пятистенный кирпич). Кирпич полусухого прессования имеет гладкие грани и значительно меньше дефектов, чем кирпич пластического формования (рис. 7, а), но в то же время он менее морозостоек.


Рис. 7. Керамический обыкновенный кирпич пластического (а) и полусухого (б) формования: 1 постель, 2 — ложок, 3 — тычок

Относительно небольшой выпуск кирпича полусухого прессования объясняется сложностью прессов для формования сырца и невысокой их производительностью.

Производственные дефекты. Из-за слишком быстрой сушки и нагрева при обжиге кирпич деформируется и на его поверхности появляются трещины. При недостаточной температуре обжига получается недожженный кирпич (недожог) алого цвета, который не применяют из-за низкой прочности, водо- и морозостойкости. При слишком высокой температуре обжига получается пережженный фиолетово-бурый кирпич (пережог — «железняк») повышенной плотности, с оплавленной поверхностью и искаженной формы.

Свойства. Керамический кирпич выпускают размером 250х120х65 мм; реже 288х138х65 мм (модульный) и 250х120х88 мм (утолщенный). Поскольку масса одного кирпича не должна превышать 4 кг, утолщенный и модульный кирпич обычно делают с пустотами.

Приняты следующие названия граней кирпича: большой — постель 1, боковой длинной — ложок 2 и торцовой — тычок 3.

Плотность обыкновенного керамического кирпича 1600. 1900 кг/м 3 , водопоглощение — не менее 8%. По прочности на сжатие и изгиб его подразделяют на восемь марок: от 75 до 300 (табл. 3), по морозостойкости — на четыре марки: Мрз15, Мрз25, Мрз35 и Мрз50.

Допускаемые отклонения от размеров и формы кирпича установлены ГОСТ 530 — 80:

по длине ± 5 мм, по ширине ± 4 мм и по толщине ± 3 мм;

непрямолинейность граней и ребер (не более): по постели — 3 мм, по ложку — 4 мм;

сквозные трещины на ложковой и тычковой гранях — не более одной при протяженности ее по постели не более 30 мм;

отбитости и притупленности ребер и углов — не более двух на кирпиче глубиной более 5 мм и длиной 10. 15 мм.

Обыкновенный керамический кирпич благодаря достаточно высоким показателям физико-механических свойств и долговечности широко применяют в современном строительстве для кладки наружных и внутренних стен зданий, фундаментов, дымовых труб и других конструкций. Кирпич полусухого прессования нельзя применять для кладки цоколей, фундаментов и наружных стен влажных помещений.

Хранение и транспортирование. На складах кирпич хранят в штабелях высотой до 1,6 м уложенным на ребро (ложковую грань).

При механизированной погрузке, разгрузке и транспортировании используют деревометаллические поддоны, на которые кирпич укладывают на ребро с перевязкой или «в елочку» (с наклоном в 45° к центру пакета). Чтобы уложить кирпич «елочкой», к торцам поддона прибивают треугольные бруски. Благодаря такой укладке пакеты с кирпичом можно перевозить на обычных автомобилях без дополнительных креплений. Погрузку, разгрузку и подачу пакетов на рабочее место выполняют с применением специальных футляров. Без поддонов кирпич перевозят уложенным в штабель с перевязкой; перевозить навалом запрещается, так как при этом много кирпича бьется.

Методы пластического формования

На сегодняшний день самым популярным материалом в строительстве считается обожженный или керамический кирпич. Производят такой кирпич двумя способами. Первый – это пластическое формование. Второй – полусухое или сухое прессование. Эти методы отличаются тем, что в сырьевой массе содержится различное количество влаги. Однако, самым распространенным является производства кирпича методом пластического формования.

Надо заметить, что изготовленный этим способом кирпич может быть как полнотелым, так и пустотелым. По существующим стандартам кирпичи могут быть нескольких размеров и форматов. Так, различают кирпич нормального формата или одинарный (размер 250х120х65), несколько меньшие размеры имеет кирпич «Евро», а вот кирпич утолщенный и модульный одинарный слегка крупней.

Полнотелым кирпич считается, если объем пустот не превышает 13 процентов от объема всего кирпича. Если таких пустот больше, что кирпич уже называют пустотелым. Как показывает практика, в пустотелом кирпиче, как правило, пустоты составляют от 25 до 45 процентов. При этом пустоты могут быть различных форм и размеров. Однако, толщина внешних стенок с пустотами, распложенными вертикально, должна быть не меньше 12 миллиметров, а ширина одной такой пустоты не должна превышать 16 миллиметров. Изготовление и пустотелых кирпичей, и полнотелых практически одинаковое. Отличие только в подготовке сырья. Для производства пустотелых кирпичей глина подготавливается тщательнее, а пустоты делаются при помощи специальных кернов на выходе из пресса.

Начало производства

На первом этапе производства керамических или обожженных кирпичей происходит подготовка сырья, в качестве которого может быть глина и суглинки, содержащие карбиды кальция, магния и оксиды алюминия. В процессе подготовки сырья приготовляется такая глиняная масса, которая содержит до 20 процентов влаги. В смесь могут быть включены различные добавки. Ими служат всевозможные отходы, как углеобогащения, так и другие местные отходы. Например, это могут быть золошлаки и отходы от добычи угля. В составе глиняной смеси для производства качественного кирпича добавки могут занимать до 30 процентов.

Итак, процесс подготовки сырьевой массы представляет собой измельчение кусков глины. Сначала размер кусок доводят до 100-150 миллиметров, а затем измельчают массу при помощи специальный конвейеров и вальцов до такой степени, чтобы размеры частиц составляли 1 миллиметр. На этом же этапе подготовки сырьевой массы из смеси удаляются вкрапления камня.

После такой подготовки, глиняный порошок увлажняют и перемешивают в специальном фильтрующем смесителе. Надо отметить, что влаги в этой глиняной массе должно быть от 18 до 25 процентов. В это же время к глине добавляют необходимые добавки. После тщательного замеса, глину формуют в брус. Этот брус и является своеобразной заготовкой для будущих кирпичей.

На втором этапе производство необходимо заготовленный бурс разрезать на отдельные части, которые называют кирпич-сырец. Делается это конвейерным способом при помощи автоматических резаков. Можно подумать, что вот он, готовый кирпич – клади в печь и дело сделано. Однако кирпич-сырец нельзя обжигать сразу после нарезания. Сейчас в нем содержится очень много влаги. Поэтому при быстром обжиге изделие растрескается.

Поэтому следующим этапом производства стала сушка кирпича-сырца. В процессе высушивания, влага перемещается изнутри изделия на поверхность и испаряется, в результате чего изменяется объем кирпича, происходит так называемая усадка.

Очень важную роль в производстве кирпича играет температура. Она должна быть определенной и постоянной как при сушке изделия, так и при обжиге. Нарушение температурного режима может привести к возникновению брака. Таким образом, влага испаряется из кирпича-сырца при изменении температуры от 0 до 150 градусов. Однако, нагревание должно быть плавным и постепенным. Потому что, как только температура достигнет 70 градусов, давление водяных паров в изделии достигает критических значений. А это, в свою очередь, увеличивает риск появления трещин. Поэтому, рекомендуется повышать температуру на 50-80 градусов за час. Только в этом случае влага будет испаряться правильно, без плачевных последствий для будущего кирпича. После того, как влажность достигнет 8-12 процентов, кирпич-сырец считается высушенным, и его можно отправлять в специальные печи для обжига.

Завершающий этап производства кирпича

Обжиг является завершающим этапом в производстве кирпичей способом пластического формования. Итак, кирпич-сырец, который имеет 8-12 процентов влажности, отправляется в специальную печь. Так он сначала досушивается. И только после этого температура поднимается до 550-800 градусов, при которой происходит дегидратация минералов глины. Под воздействием таких высоких температур кристаллическая решетка молекул глины распадается, в результате чего пропадает пластичность. Снова происходит усадка будущего кирпича. После того, как температура поднимается свыше 200 градусов, появляются летучие органические примеси и добавки. Следует отметить, что в процессе обжига кирпича скорость роста температуры достигает 300-350 градусов в час. Температуру некоторое время держат постоянной. До тех пор, пока окончательно не выгорит углерод. И только после этого изделие нагревают более чем на 800 градусов. Под воздействием таких температур производит структурное изменение продукции. Сейчас температуру поднимают на 100-150 градусов в час для полнотелых кирпичей и на 200-220 градусов в час для пустотелый. Предельную температуру некоторое время выдерживают, чтобы прогреть кирпич равномерно. А затем начинают постепенно снижать температуру. Сначала скорость понижения температуры составляет 100-150 градусов в час. А после того, как температура достигнет 800 градусов, темп увеличивается до 250-300 градусов в час.

Одна партия кирпича в таких условиях обжигается примерно от 6 до 8 часов. В процессе обжига изделие несколько раз меняет свою структуру и усаживается. В результате получается прочный, водостойкий материал, устойчивый к температурным изменениям, обладающий звуко- и теплоизоляционными свойствами.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×