Полусухое прессование

Полусухое прессование

Прессование бывает односторонним (прессовое усилие действует на массу с одной стороны), двусторонним (прессовое усилие передается на массу с двух сторон подвижными штампами), однократным и многократным (в зависимости от кратности приложения усилий), ударным и плавным (по интенсивности — приложения усилий).

При полусухом способе прессования прогретый и увлажненный до 8—12% порошок уплотняется прессованием под давление 5—40 МПа и перемещением частиц порошка в направлении действия усилий. Из пресс-порошка частично удаляется воздух, гранулы пластически деформируются, из них выжимается влага, что способствует склеиванию гранул по контактным поверхностям. Длительность прессования влияет на качество сырца. На современных заводах применяют двухступенчатое прессование с интервалом между ступенями нагружения, во время которого из пресс-формы удаляется часть воздуха. Соотношение нагрузок первой и второй ступени обычно 1:3—1:4. Продолжительность прессования должна быть достаточной для удаления воздуха из пресс-порошка (0,5—3,5 с). Минимальное содержание воздуха в пресс-порошке (обычно до 30%) обеспечивается правильным подбором его гранулометрического состава. Рациональным считается следующий зерновой состав пресс-порошка, % по массе: зерен 0—1 мм — 50, зерен 2—1 мм — 25, зерен 2—3 мм — 25.

Пресс-порошки с повышенным содержанием крупных зерен глины, отощенные шамотом, песком, золой ГЭС, требуют более высоких давлений при прессовании; из таких пресс-порошков воздух легче удаляется, способствуя улучшению структуры сырца и предохранению его от расслоения. Ввод в пресс-порошки поверхностно-активных добавок, например ЛСТ, способствует увеличению пластичности, лучшему уплотнению сырца за счет снижения деформаций, повышению, его прочности. Степень уплотнения влияет на прочность сырца и характеризуется коэффициентом сжатия Ксж, т. е. отношением толщины слоя, засыпанного в пресс-форму порошка, H, к толщине прессованного изделия h: Ксж = H/h. Коэффициент сжатия позволяет определить необходимую глубину засыпки пресс-порошка в формы, если умножить его на высоту отпрессованного изделия. Ориентировочно коэффициент сжатия для высокопластичных глин колеблется от 1,5 до 1,8, для глин средней пластичности — от 1,8 до 2, для тощих глин — от 2,1 до 2,4.

Для полусухого способа производства применяются различные по конструкции и технологическим признакам прессы: коленно-рычажные, ротационные и гидравлические типов СМ-143, СМ-392, СМ-583, СМ-198, СМ-679, СМ-1085А и др. Кроме того, на заводах страны распространены прессы К/РКп=125, К/РУ-160, КРР-20, типа «Робот» (ГДР) и др. В производстве кирпича применяется двухступенчатый двусторонний пресс для полусухого прессования СМ-301А, представляющий собой механизм кривошипно-шатунного типа с гидравлическим регулированием давления. Первая ступень прессования 3,92—6,86 МПа, вторая — 26,95—29,4 МПа. Дозировка и засыпка пресс-порошка в формы, автоматическое регулирование глубины засыпки, прессование и выталкивание сырца на роликовый конвейер осуществляются специальными устройствами пресса. Полный цикл прессования 6 с.

Полусухой способ прессования применяется также для производства керамических плиток. Из полученного пресс-порошка прессуют плитки на указанных выше прессах при удельном давлении для первой ступени 3—5, второй — 27—30 МПа. На равноплотность прессовки влияет режим прессования.

Полусухое прессование изделий имеет ряд преимуществ по сравнению с пластическим формованием: расширяется сырьевая база за счет использования тощих глин, изделия получаются более точных размеров и более правильной формы, длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза.

Основы технологии производства полнотелого и эффективного керамического кирпича пластическим способом формования

Производство керамических изделий, несмотря на разнообразное их назначение, форму и физико-механические свойства, в основном примерно одинаково. Оно состоит из следующих основных процессов добычи глины в карьерах, подготовки массы, заключающейся в дроблении глины и других компонентов смеси, увлажнении водой и перемешивании массы, формования изделий из приготовленной массы, сушки отформованных изделий; обжига предварительно высушенных изделий.

Для отдельных изделий могут быть различными технологические схемы этих процессов (например, два способа прессования кирпича — пластический и полусухой, разные способы сушки — естественная и искусственная). Кроме того, могут быть введены дополнительные процессы, например покрытие изделий глазурью. Более подробно технологические процессы будут описаны ниже.

Качество керамических изделий полностью зависит от состава и чистоты сырья, вследствие чего необходим постоянный контроль за соблюдением технологии карьерных работ и качества добываемого сырья. Заводские лаборатории должны систематически анализиро­вать поступающее сырье и в зависимости от его качества подбирать состав шихты, наиболее благоприятный для данного вида изделий.

Подготовка глиняной массы заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов и последующем тщательном перемешивании их до получения однородной массы. При пластическом способе формования массу увлажняют.

Для механической обработки сырья применяют различное оборудование. Так, для сухого дробления глины используют валковые дробилки различных конструкций. Получившие распространение двухвалковые дробилки делят на две группы — вальцы грубого помола и тонкого помола. Для мокрого помола глины применяют бегуны. Эта машина измельчает глину и включения, смешивает и уплотняет массы с одновременным увлажнением.

Для перемешивания глиняной массы после помола и дополнительного измельчения компонентов используют глиномялки, на которых получают однородную пластическую массу, увлажненную до нужного предела.

Формуют керамические изделия в основном двумя способами — мокрым и полусухим. При мокром способе массу увлажняют до 20— 25% и формуют изделия на гидравлических или механических прессах; при полусухом способе массу увлажняют до 8—12% и формуют изделия прессованием.

Изделия, отформованные пластическим способом, сушат. При полусухом способе формования изделия имеют незначительную влажность, при обжиге не вызывающую растрескивания, поэтому необходимость в сушке отпадает.

Кирпич глиняный обыкновенный 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 250х120х65 мм и модульным 250х120х88 мм. Модульный кирпич с технологическими пустотами имеет массу не более 4 кг. В кирпиче технологические пустоты могут быть сквозными или несквозными и должны располагаться перпендикулярно постели

диаметр крупных сквоз­ных пустот составляет не более 16 мм, а ширина прямоугольных пустот—12 мм. В качестве сырья применяю легкоплавкие глины, содержащие 50—75% кремнезема. Изготовление строительного кирпича производят двумя способами—пластическим и полусухим. Наиболее распространен пластический способ.

Пластический способ производства глиняного кирпича осуществляется по следующей схеме. 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 скоростью, в результате чего измельчение протекает интенсивнее. Для более эффективного измельчения к вальцам добавляют бегуны. Затем смесь поступает в глиномешалку, 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 прочности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточ­ные прессы. Поступающую в ленточный пресс глиня­ную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она поступает к выходному отверстию- мундштуку. Из последнего

выходит непрерывный глиняный брус, который попадает на автомат для резки и укладки кирпича-сырца на вагонетки камерных или туннельных сушил. Производительность ленточных прессов-кирпича- от 24 ч. до 3 суток.

Процесс сушки представ­ляет собой комплекс явлении, связанных с тепло- и массообменом между материалом и окружающей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее. Одновременно с удалением влаги частицы материала сближаются и происходит усадка Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась.

В целях получения высококачественных керамических изделий процессы сушки и обжига должны осуществляться в строгих режимах.

При нагревании изделия в интервале температур из него удаляется гигроскопическая влага. При температуре давление водяных паров внутри изделия может достигнуть.

Процесс обжига условно можно разделить на три периода прогрев, собственно обжиг и охлаждение. В период прогрева из сырца удаляется гигроскопическая и гидратная влага, сгорают органические примеси, равномерно прогревается масса и разлагаются карбонаты. При собственно обжиге происходит расплавление наиболее плавкой составной части глины, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, спекая массу. Период охлаждения сопровождается образованием камня.

Обжиг кирпича производят в печах непрерывного действия — кольцевых и туннельных. Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал, условно разделенный на камеры. Эти печи отличаются высокой трудоемкостью и тяжелыми условиями труда, поэтому на новых заводах их не строят.

Основные свойства в соответствии с требованиями ГОСТ

Размеры кирпича (приведены в таблице).

Марки по прочности М300 250 200 150 125 100 М75.

По теплотехническим свойствам и плотности (объемной массе) кирпич и камни в высушенном до постоянной массы подразделяются на три группы:

эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшить их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относят кирпич плотностью не более и камни плотностью не более .

условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций. К этой группе относят кирпич плотностью свыше обыкновенный кирпич плотностью свыше .

Масса кирпича и камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951-95.

Общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые п.2.7, не должно быть более 5%.

Количество половняка в партии не должно быть более 5%. Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок или имеющие трещины протяженностью по постели полнотелого кирпича более 30 мм, пустотелых изделий—более чем до первого ряда пустот (на кирпиче на всю толщину, на камнях на 0,5 ложковых или тычковых граней).

Недожог и пережог кирпича и камней являются браком;

поставка таких изделий потребителю не допускается.

Известковые включения (дутики), вызывающие после испытания в соответствии с п.4.5 разрушение изделий или отколы на их поверхности размером по наибольшему измерению от 5 до 10 мм в количестве более трех, не допускаются.

Водопоглощение кирпича и камней, высушенных до постоянной массы, должно быть для полнотелого кирпича не менее 8%, для пустотелых изделий- не менее 6%.

Кирпич и камни в насыщенном водой состоянии должны выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашивание) не менее 15, 25, 35 и 50 циклов попеременного замораживания и от­таивания, в зависимости от марки по морозостойкости.

и камни высшей категории качества должны удовлетворять требованиям

пустотелые должны быть эффективными или условно эффективными и иметь марку по прочности не менее 100 полнотелый кирпич должен иметь марку по прочности ни менее 150

морозостойкость изделий должна быть не менее Мрз25

общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые п. 2.7, не должно быть более 3%.

Коэффициент теплопроводности должен быть равным .

Полусухой и шликерный способ подготовки пресспорошков. Технологическая схема производства

Технологическая схема производства кирпича методом полусухого формования.

1-ящичный подаватель, 2-ленточный транспортер, 3-дезинтеграторные вальцы, 4-циклон, 5-сушильный барабан, 6-бункер, 7-тарелочный питатель, 8-дезинтегратор, 9-элеваторы, 10-грохот, 11-глиномешалка с пароувлажнителем, 12-питатель, 13-пресс.

Полусухой и шликерный способы подготовки пресспорошков. Полусухой способ приведен на схеме.

Шликерный способ подготовки массы для полусухого способа формования кирпича методом прессования применяется в следующих случаях:

Когда карьерная глина имеет высокую влажность (23 – 26%) и ее сушить в сушильных барабанах затруднительно (практически невозможно).

Когда в составе глины содержится каменистых, карбонатных включений.

Когда требуется получить высококачественный лицевой или облицовочный кирпич.

Сущность шликерного способа заключается в следующем:

Карьерную глину пропускают через зубчатые или камневыделительные вальцы и распускают в воде в специальных мельницах, конструкции «НИИстройкерамики» или агрегатах для дробления и измельчения глины. В этих мельницах глина в среде воды не только распускается, но и измельчается под действием стальных бил и «пальцев», насаженных на вращающийся ротор. Производительность агрегата 20т/час глины. Шликер пропускается через вибросито . Влажность глины (45 – 59%). Шликер из сборного бассейна с мешалкой, подается мембранным насосом в распылительное сушило под давлением 1,4 – 2 МПа, в количестве . В распылительной сушилке глиняный шликер высыхает до влажности 6 – 8% в течении нескольких секунд. Диаметр сопел форсунки 1,5 – 2 м. Полученный порошок направляется транспортом в расходный бункер, дозируется и направляется в двухвальный или бегунковый смеситель, в который поступает молотый брак кирпича и опилки и другие добавки с размером частиц не более 2 мм. Масса из порошков увлажняется до 6 – 8 % процентной влажности, а затем формуются методом прессования в специальных формах на прессах. Прессование осуществляется в две ступени и двусторонним нажатии штампов. На первой ступени выделяется воздух. Производительность прессов то 4 до 10 тыс. штук кирпича в час. Удельное давление 24 – 35 Мпа. Сформованный кирпич сразу поступает на обжиг. Температура обжига

Лекция 6

Дата добавления: 2018-11-26 ; просмотров: 690 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Закономерности полусухого прессования кирпича и пустотелых камней

Формование сырца силикатного и глиняного кирпича полусухого прессования является основным технологическим переделом, в значительной мере обусловливающим качество изделий. Однако изучению закономерностей этого процесса не уделяется должного внимания, а недостаточность достоверной информации затрудняет разработку исходных требований для создания новых высокопроизводительных и экономичных прессов. Развитие теории прессования строительного кирпича имеет существенное значение для совершенствования конкретных технологических процессов на действующих предприятиях.

Для изучения процесса прессования могут быть успешно применены принципы физико-химической механики и закономерности поверхностных свойств дисперсных систем. В результате механической работы из рыхлой сырьевой смеси образуется прессовка — твердое тело, прочность которого обусловлена сближением и когезионно-адгезионным взаимодействием тонкодисперсных частиц и зерен смеси. Прочность сформованного тела пропорциональна числу контактов и силе взаимодействия в зоне контакта, которая определяется наличием на поверхности частиц заряда в виде остаточных молекулярных сил, дефектов структуры, разорванных связей, радикалов и особенно ОН-групп. Последние, легко образуя с водой водородные связи, придают системе эластичность. позволяющую существенно уменьшить силы трения при прессовании.

Выбор оптимальных параметров прессования возник в связи с необходимостью создания новых высокопроизводительных прессов для силикатных и керамических изделий. Существовало мнение, основанное якобы на зарубежном опыте, о необходимости прессования силикатного кирпича при удельном давлении 40—50 МПа, при этом фактору Еремени прессования должного внимания не уделялось. Однако испытания ряда современных зарубежных прессов (Дорстеиер 106/206, ПА-550. Крупп-Пнтертехник) показали другую картину. Установлено , что, обеспечивающие хороший внешний вид, высокую прочность кирпича и возможность формования высокопустотных изделий, эти прессы работают при удельном давлении в пределах 14—22 МПа. Время прессования для механических прессов составляет около двух секунд, а для гидравлических прессов от 3,5 до 8 с. Тот же параметр для отечественных прессов СМ-816 и СМС-152 равен 0,6— 0,7 с.

Длительность приложения нагрузки при прессовании и одновременное увеличение производительности прессов обеспечиваются применением многогнездовых пресс-форм (от & до 16 одинарных кирпичей и 5 или 10 камней двойного формата, прессуемых одновременно). Таким образом, конструирование прессов с повышенным удельным давлением (40—50 МПа) признано ошибочным.

Применение Ауд обеспечивает объективную характеристику процесса прессования и прессового агрегата вне зависимости от вида и размера изделий, их расположения и количества в пресс- форме.

Собственно процессу прессования предшествует засыпка формовочных коробок пресс-форм сырьевой смесью, хорошо дозированной и гомогенизированной, обладающей стабильными свойствами. В этой операции основным является обеспечение равномерной засыпки всех формовочных коробок сырьевой смесью, что достигается путем применения засыпных устройств с мешалками различных конструкций. Наиболее удачными оказались мешалки рамочного типа. Хорошие перспективы имеют устройства для заполнения пресс-форм с использованием вибродобудителей, в том числе и вибрация штампов в период заполнения.

В результате изучения процесса прессования кирпича и камней на гидравлическом прессе (максимальное усилие 6000 кН) с применением методики автоматической записи диаграмм давление — время и осадка — время установлена целесообразность выделения четырех этапов прессования, обладающих индивидуальными характеристиками (рис. 1).

Первый этап — интенсивная осадка смеси при движении штампов в пресс- форме, при этом происходит выравнивание плотности заполнения, что особе важно при применении штампов с пустотообразователями, и уплотнение смеси в коробках. На этом этапе происходит выход основного количества воздуха из смеси (75—80%), он характеризуется небольшим, ко все возрастающим расходом энергии.

Второй этап — образование сырца- кирпича в результате сближения тонкодисперсиых частиц и зерен смеси, заполнения межзернового пространства мелкими частицами и адгезнонно- когезионного взаимодействия. Этот этап прессования характеризуется дальнейшим ростом осадки Vi2 смеси (до 15), интенсивным ростом потребляемой мощности W, давления Р и работы прессования А. В тонкодисперспых смесях в прессовке происходит защемление и сжатие остаточного воздуха, в дисперсной системе возникают упругие напряжения. На этом этапе проявляется положительная роль воды в смеси— наличие на поверхности частиц пленок воды снижает внутреннее и внешнее трение.

Третий этап — время выдержки при максимальном давлении сырца, в течение которого происходит выход остаточного воздуха, смятие и заклинивание частиц, релаксация упругих напряжений, калибровка сырца. Осадка А3 незначительна—1—-15%, усилие прессования максимальное, желательное время 0,5—2 с, прирост работы прессования А3 является незначительным. Наличие третьего этапа, характеризуемого указанной величиной времени, позволяет получать высокое качество изделий при оптимальных величинах удельного давления прессования, равных 10—20 МПа.

Четвертый этап — сброс давления и выталкивание сырца. При недостаточном по времени третьем этапе возникает опасность возникновения остаточной упругой деформации сырца, а также вспучивание и расслоение в результате выхода сжатого воздуха. Усилие выталкивания зависит от ряда факторов: обшей площади боковых поверхностей изделий, коэффициента внешнего трения, влажности и дисперсности сырья, наличия уклона на футеровочных пластинах.

При образовании сырца в глубине пресс-формы, как это имеет место в прессах СМ-1085 и СМК-301, усилие выталкивания возрастает и возникают деструкционные дефекты в изделии. Поэтому наиболее целесообразным является одностороннее прессование снизу и применение верхнего неподвижного контрштампа. При необходимости двухстороннего прессования, что вызывается при использовании тонкодисперсных смесей, например для керамического кирпича, также рекомендуется применять основной ход штампа снизу, а сверху осуществлять подпрессовку на втором и третьем этапах прессования на глубину 5—10 мм.

Внедрение в пресс-форму верхнего штампа на небольшую глубину (до 10 мм) при двухстороннем прессовании, обеспечивающем более равноплотный сырец, не изменяет обшей картины прессования. Теоретические представ лени я об этапах компрессионного прессования относятся как к силикатному, так и керамическому кирпичу. Тенденции современной технологии строительного кирпича обоих видов способом полусухого прессования сближаются. С одной стороны, возникает необходимость прессования силикатного кирпича из тонкодисперсных смесей (золы ТЭС, кварцевые промышленные отходы), а в технологии керамического кирпича полусухого прессования весьма полезную роль может сыграть введение укрупняющих добавок (фракции 0,35—3 мм) техногенного или природного происхождения.

Рассмотренные этапы прессования наглядно проявляются при растянутом во времени процессе, так, для гидравлического пресса типа «Интертехник» при формовании одинарного кирпича он составляет 3—4 с, а для пустотелых камней 5—8 с. Несомненно, что при более сжатом цикле прессования, как это имеет место для механических прессов, выявленные этапы прессования менее четко выражены и могут частично совмещаться Друг с другом.

Ранее установлено, что линии одинакового давления — изобары — при одностороннем компрессионном формовании имеют куполообразную форму. Давление распространяется в вертикальном направлении, и это приводит к появлению и возрастанию сдвиговых усилий в нижней части изобары. При превышении сдвиговыми усилиями силы внутреннего трения нарушается сплошность сырца и возникает отслоение преимущественно угловых его частей (перепрессовка), то есть Р С Р ВЦ ,-гр.

На перепрессовку оказывают влияние следующие факторы. Увеличение скорости приложения нагрузки на втором этапе прессования увеличивает кривизну изобар и, соответственно, величину сдвиговых усилий. Кривизну изобар увеличивает применение смесей пониженной влажности, что также повышает вероятность перепрессовки. Перепреесовки может возникнуть и при уменьшении внутреннего трения, например при излишней влажности сырьевой смеси.

Учитывая, что для каждого пресса существует максимальная величина прессового усилия, например определяемая прочностью его деталей, можно ввести понятие идеальной диаграммы прессования

Технология производства силикатных кирпичей

Производство силикатного кирпича освоено многими компаниями, чтобы покрыть постоянно растущий спрос на данный стройматериал. Такой кирпич имеет многочисленные достоинства, а внешний вид и характерная правильность форм особо покоряет покупателей. В настоящее время он реализуется в широком ассортименте с декорирующими добавками, что дает возможность выбора. Кроме того, можно освоить технологию изготовления кирпича в домашних условиях, что позволить заняться бизнесом или обеспечить строительство собственного дома.

Особенности материала

Силикатный или белый кирпич (проще, силикат) представляет собой спрессованную и обожженную смесь кварцевого песка с известью. Его основными преимуществами считаются:

• белый, декоративный цвет, что дает возможность получения различных оттенков при добавлении пигмента;
• правильные геометрические формы;
• высокая прочность.

К недостаткам следует отнести достаточно высокую влагопроницаемость, что ограничивает применение такого материала в среде с высокой влажностью или требует использования надежной гидроизоляции. Несмотря на наличие отрицательных качеств, силикат широко применяется при кирпичной кладке стен зданий различного назначения (как жилого, так и производственного фондов), причем достаточно большой этажности.

Технология производства силикатного кирпича не отличается большой сложностью, а потому оно осваивается крупными предприятиями, небольшими фирмами, частными предпринимателями. Можно организовать изготовление белого кирпича и в домашних условиях, своими руками.

Из чего делают рассматриваемый стройматериал? Когда изготавливается силикатный кирпич, состав его в корне отличается от строения обычного, красного. В его структуре не используется глина. Основу состава составляет высококачественный кварцевый песок (до 90-92 %). Связующим веществом выступает известь (8-9 %). Вступая в реакцию с песком, она обеспечивает однородность структуры и высокую прочность. Смесь готовится с добавлением воды, причем она используется на всех производственных стадиях.

В состав силикатного кирпича для придания определенных свойств могут вводиться ингредиенты, способствующие быстрому отвердению смеси, а также пигменты для обеспечения нужной окраски. Чаще всего используется белый кирпич, в котором отсутствуют пигменты.

Технологические процессы

Как делают силикат? В принципе, когда нужен силикатный кирпич, производство его может базироваться на 2 основных способах:

1. Смешанная технология изготовления. Она подразумевает подачу сырья на каждый формовочный станок. Такой способ применяется на малых производствах и в домашних условиях.
2. Централизованный способ изготовления силикатного кирпича. Сырье поступает по конвейеру в большие смесительные камеры, а затем распределяется по нескольким аппаратам. Естественно, что без такой технологии не могут обойтись крупные предприятия.

В общем случае технологическая схема производства силикатного кирпича включает такие этапы:

• хранение и предварительная подготовка ингредиентов;
• подготовка известкового компонента;
• приготовление смеси;
• гашение извести в смешанном состоянии;
• формование кирпичных элементов;
• изготовление кирпича в автоклаве;
• контроль качества и складирование готовой продукции.

При налаженном промышленном производстве используется следующее оборудование:

1. Дробилка щепкового типа для измельчения крупных компонентов.
2. Нория или специальный транспортер, обеспечивающий вертикальную подачу сырья и компонентов.
3. Силосный аппарат для проведения процесса гашения извести.
4. Мельница шарового типа для окончательного (тонкого) измельчения ингредиентов.
5. Песчаный силосный аппарат для приготовления смеси.
6. Винтовой конвейер для перемещения сыпучих компонентов.
7. Дозирующая установка для подачи ингредиентов в непрерывном режиме.
8. Смеситель двухвалкового типа, обеспечивающий приготовление смеси.
9. Ленточный транспортер — основное оборудование для перемещения смеси и готовой продукции.
10. Мост, предназначенный для загрузки сырого полуфабриката в автоклав.
11. Пресс гидравлического типа обеспечивает формовку кирпичей.
12. Автоклав — основное оборудования для изготовления кирпича под высоким давлением и температурой.

Приготовление сырья

В вопросе, какого качества будет сделан силикатный кирпич, важную роль играет стадия подготовки ингредиентов и смеси. К компонентам предъявляются такие требования:

1. Кварцевый песок в основном используется в немолотом виде. Можно применять смесь из крупнозернистого и тонкомолотого песка. Содержание кремнезема в нем должно составлять более 69-72 %.
2. Известь во многом определяет свойства готового изделия, а потому она должна быть высокого качества. Основное условие — она должна иметь способность к ускоренному гашению.
3. Вода используется на всех стадиях производства: подготовка смеси, гашение извести, при формовке элементов и в процессе тепловой обработки. Она не должна иметь никаких примесей.

Приготовление смеси для формовки кирпича начинается с дозировки ингредиентов, которая должна строго соответствовать выбранной рецептуре. Известь может добавляться в количестве 6,5-9 % по объему. Чем выше качество извести, тем меньше ее потребность в составе. Вода добавляется после смешивания компонентов из расчета следующего расхода: испарение — 3-4 %, на гашение извести — 2,4-2,7 %, на увлажнение смеси — 6,5-7,5 %. Рецептура кирпича оговаривается техническими условиями, принятыми на данном предприятии.

Приготовление песчано-известкового раствора обеспечивается 2 основными способами:

1. Барабанный способ. Используется известь после тонкого измельчения. Песок и тонкомолотая известь поступают в специальный бункер с барабаном для перемешивания ингредиентов. В этой же камере производится и гашение извести с добавлением воды. Завершает процесс барабанной подготовки тепловая обработка при вращении в герметичном объеме, которая осуществляется с помощью пара.
2. Силосный способ. Подготовка смеси проводится в специальных емкостях цилиндрической формы, которые называются силосами. В них обеспечивается и гашение извести. Весь процесс приготовления сырья занимает 11,5-13 часов, после чего смесь увлажняется и направляется на формовку в пресс.

Процесс формовки кирпича

Приготовленное сырье в виде увлажненной смеси подается в специальные формы, устанавливаемые в гидравлический пресс. Четкость геометрии готового кирпича зависит от давления, которое обеспечивается в формовочной установке. Чем больше мощность пресса и выше развиваемое давление, тем плотнее структура кирпича и выше качество. Остатки воздушных включений и водяных капель негативно сказываются на свойствах готового изделия.

2 важный параметр процесса формовки — скорость приложения давления. При резком сдавливании массы не удастся обеспечить равномерную, качественную структуру кирпича. Хорошее оборудование позволяет регулировать данный параметр. Производственная практика показала, что оптимальное давление в прессе при формовке силикатного элемента находится в пределах 160-210 кг/см².

На стадии формовки кирпича решается вопрос о его конструкции. Дело в том, что современные прессы способны обеспечить производство монолитных и пустотелых элементов, а также кирпичей с пазогребневым профилем.

Автоклавная обработка

После формовки полуфабрикат (кирпич-сырец) выгружается из пресса и направляется в автоклав, где обеспечивается его отвердение в специальных условиях. В этой специальной камере осуществляется тепловая обработка и увлажнение, а самое главное, выдержка под высоким давлением.

Изготовление силикатного кирпича высокого качества требует обеспечения следующих условий:

1. В течение 140-150 минут в автоклаве постепенно увеличивается давление до 1,1-1,3 МПа и температура 165-185ºС.
2. В указанном режиме обеспечивается выдержка заготовок в течение 6,5-8 часов.
3. Завершающая стадия процесса предусматривает постепенное снижение давления до атмосферного значения в течение 85-95 минут.

Только после выполнения указанных условий автоклав открывается, и готовые кирпичи отправляются на хранение. Сразу после извлечения из камеры следует провести тщательный контроль качества полученной продукции.

Возможности домашнего производства

Силикатный кирпич можно изготавливать своими руками. Для этого придется приобрести ручной пресс и печь-автоклав. При организации мини-производства в домашних условиях придется полностью повторить вышеописанную технологическую схему. Другое дело, что объемы производства значительно меньше, а значит, все работы можно производить вручную.

Прежде всего подбирается место, где можно самостоятельно добыть крупнозернистый кварцевый песок. Известь лучше приобрести в готовом виде. Далее тщательно перемешиваются песок и известь в пропорции 9:1. Смесь засыпается в металлическую емкость, где производится гашение извести путем добавления воды при перемешивании состава. Вода добавляется из расчета 25 л на 1 м³ смеси.

После гашения раствор увлажняется и засыпается в деревянные или металлические формы. Их можно сделать своими руками или использовать готовые, покупные. В качестве формовочного аппарата можно использовать стандартный пресс для полусухого формования кирпича. Важно обеспечить давление порядка 150-160 кг/см², причем сдавливание формы проводится вручную, постепенно.

Кирпич-сырец после формовки закладывается в печь-автоклав. В ней надо обеспечить давление не менее 8-9 атм, можно воспользоваться способностями пара. Температура поддерживается на уровне 160-180ºС. В таком режиме заготовка должна находиться не менее 6-7 часов.

Силикатный кирпич, несмотря на некоторые недостатки, широко применяется для возведения стен построек разного типа. При покупке такого материала следует обратить внимание на его качество, что является следствием соблюдения технологических приемов. Изготовить кирпич можно и самостоятельно, но для этого необходимо приобрести пресс для формовки и автоклав.

Производство керамического кирпича

Производство керамического кирпича осуществляется преимущественно двумя способами пластическим и полусухим, а в качестве сырья применяют легкоплавкие глины, содержащие 50…75 % кремнезема.

〈 Обработка глиняной массы.

Работы по производству керамического кирпича включают четыре основных этапа: карьерные работы по добыче сырья, механическую обработку сырьевой глиняной массы, формование кирпичных материалов( кирпич, камни керамические, керамические стеновые блоки и др) и обжиг в туннельных печах преимущественно с автоматическим управлением.

Карьерные работы включают следующие операции: добыча сырьевого материала ( глины), транспортирование сырьевого материала а также хранение промежуточного запаса глины. Вылеживание замоченной глины и ее вымораживание в течение годичного срока на открытом воздухе разрушает природную структуру глины, она диспергируется на элементарные частицы, что повышает пластичность и формовочные свойства керамической массы.

Механическая обработка глины осуществляется с помощью глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделение либо измельчение каменистых включений, гомогенизацию керамической массы и получение нужных формовочных свойств. Выделение каменистых включений из глины осуществляют, пропуская глину через винтовые камневыделительные вальцы или применяя другие специализированные машины.

Практически полного выделения камней из глины можно добиться гидравлическим обогащением: глину распускают в глиноболтушках, а затем шликер пропускают через сито на котором отделяются камни размером более 0,5 мм. Обезвоживание шликера осуществляют в мощных распылительных сушилках. Измельчение глины производят после выделения каменистых включений.

Если в глине их нет, то после доставки на завод ее сразу подвергают грубому дроблению, а уже потом тонкому измельчению. После тонкого измельчения глину надо промять, чтобы получить глиняную массу с нужной формовочной влажностью. На кирпичных заводах глину проминают в открытых лопастных глиномялках с водяным орошением и паровым увлажнением глиняной массы. Паровое увлажнение увеличивает производительность ленточных прессов и снижает потребляемую ими мощность на 15-20%, по сравнению с водяным орошением глины.

Формование керамического кирпича

Производство керамического кирпича осуществляется способами пластического формования и полусухого прессования.
Пластический способ производства керамического кирпича осуществляется по следующей схеме (рис. 1). 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.

Рисунок-1. Технологическая схема производства керамического кирпича по пластическому способу формования:

1 — ящичный подаватель; 2 — транспортер;3 — дробление глины и отделение камня на дезинтеграторных вальцах;4-—помол глины на бегунах; 5 — транспортер;6 — формование кирпича на ленточном прессе; 7 — резка кирпича-сырца на автомате.

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 глиносмеситель, 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 (рис.2). Поступающую в ленточный пресс глиняную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она подается к выходному отверстию — мундштуку. Из последнего выходит непрерывный глиняный брус, который попадает на автомат для резки и укладки кирпича-сырца на вагонетки камерных или туннельных сушил. Производительность ленточных прессов до 10 000 шт/ч. Срок сушки кирпича от 24 ч до 3 сут.

Рисунок-2. Ленточный вакуум-пресс:

1-шнековый вал пресса; прессующая головка; 3-мундштук; 4-глиняный брус; 5-нож; 6-вакуум-камера; 7-решетка; 8-глиномялка.

Процесс обжига условно можно разделить на три периода: прогрев, собственно обжиг и охлаждение. В период прогрева из сырца удаляется гигроскопическая и гидратная влага, сгорают органические примеси, равномерно прогревается масса и разлагаются карбонаты. При обжиге происходит расплавление наиболее плавкой составной части глины, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, спекая массу. Период охлаждения сопровождается образованием камня.

Рисунок-3. Туннельная печь:

1-корпус печи; 2-вагонетка с кирпичом.

Обжиг кирпича производят в печах непрерывного действия — кольцевых и туннельных. Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал, условно разделенный на камеры. Эти печи отличаются высокой трудоемкостью и тяжелыми условиями труда, поэтому на новых заводах их не строят. Туннельная печь (рис. 3.) является наиболее совершенной. Она представляет собой канал сечением 3,5…5,5 м², длиной до 100 м. В канале уложены рельсы, по которым движутся вагонетки с кирпичом-сырцом.

Туннельная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения, — через которые последовательно в течение 18…36 ч проходят вагонетки скирпичом-сырцом. Туннельные печи наиболее экономичны из-за более механизированного производства, а также лучшего использования тепла. Брак кирпича в туннельных печах сравнительно небольшой.

〈 Производство кирпича полусухим способом

Полусухой способ производства керамического кирпича имеет преимущество перед пластическим. Он не требует сушки изделий и позволяет использовать малопластичные глины. Вместе с тем уменьшается потребность в производственных площадях и рабочей силе. Главное преимущество полусухого прессования перед пластическим формованием -сокращение затрат энергии.

На искусственную сушку 1000 шт. сырца пластического формования с влажностью 18-22% расходуется 100 кг условного топлива.Однако качество кирпича, получаемого полусухим способом, в частности морозостойкость, ниже, чем кирпича, полученного пластическим прессованием.

Рисунок-4. Технологическая схема производства кирпича методом полусухого формования:

1 — ящичный подаватель; 2 — ленточный транспортер;3 — дезинтеграторные вальцы;4 — циклон; 5 — сушильный барабан;6 — бункер; 7 — тарельчатый питатель;8 — дезинтегратор;9 — элеваторы;10 — грохот; 11 — глиносмеситель с пароувлажнителем;12 — питатель;13 — пресс

При полусухом способе формования (рис.4)сырьевые материалы после предварительного измельчения на вальцах высушивают в сушильном барабане до влажности 6…8%, затем измельчают в дезинтеграторе, просеивают, увлажняют до 8…12% и тщательно перемешивают. Подготовленную массу формуют (прессуют) на гидравлических или механических прессах производительностью до 10 000 шт/ч. Отформованный кирпич направляют в печь на обжиг и далее на склад.

Полусухим способом можно прессовать не только полнотелый кирпич, но и пятистенный, дырчатый, а также различные керамические плитки.
Кирпич керамический обыкновенный применяют для наружных и внутренних стен, столбов, сводов и других несущих конструкций. Кирпич полусухого прессования использовать для фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя не допускается вследствие пониженной его морозостойкости.

Сушка керамического кирпича

〈Сушка сырца
Формовочная влажность стеновых керамических изделий, изготовляемых способом пластичного формования, обычно составляет 18 — 22%, хотя уже появились ленточные прессы для формования сырца из масс влажностью 14 — 16%. Сырец полусухого прессования имеет влажность 8 — 10%. Перед обжигом изделие надо высушить до содержания влаги не более 5% во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге.

Сушку сырца проводят в туннельных и камерных сушилках.

Туннельные сушилки на кирпичных заводах работают по принципу противотока (рис. 5).

Рисунок-5. Схема туннельной сушилки:

1 — камера туннель; 2 — узкоколейный путь; 3 — приточный канал; 4, 6 —заслонки; 5 — двери; — 7-вытяжной канал

Сырец на вагонетках движется по туннелю навстречу потоку горячего воздуха или дымовых газов. Длительность сушки кирпича-сырца в туннельных сушилках составляет 16 — 36 ч при начальной температуре теплоносителя 120 — 150°С.Камерные сушилки представляют собой систему камер, каждая камера обогревается горячим воздухом или горячими газами, отходящими из печей. В стены камер встроены лопастные реверсивные вентиляторы, создающие интенсивную циркуляцию теплоносителя внутри камеры. После сушки керамические изделия, имеющие влажность не более 5%, поступают в печь.

Обжиг керамического кирпича

〈 Обжиг в туннельных печах

Обжиг завершает изготовление керамических изделий. В процессе обжига формируется их структура, определяющая технические свойства изделия. По данным М. И. Рогового, суммарные затраты на обжиг достигают 35 — 40%, а потери от брака составляют около 10% себестоимости товарной продукции.
Обжиг керамических изделий осуществляют в туннельных печах с автоматическим управлением (хотя на действующих кирпичных заводах еще работает значительное количество кольцевых печей).

Туннельная печь представляет собой длинный канал, выложенный внутри огнеупорной футеровкой. Вагонетки с изделиями, составляющие сплошной поезд, перемещаются в печи и постоянно проходят зоны подогрева, обжига и охлаждения: при подаче новой вагонетки с сырцом в зону подогрева из зоны охлаждения выходит вагонетка с обожженными изделиями.

Следовательно, процесс обжига керамических изделий можно условно разделить на три последовательных этапа:

1) постепенное удаление влаги из сырца,
2) обжиг сырца,
3) постепенное охлаждение обожженных изделий.

Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых керамических изделий (950 — 1000°С) необходима для спекания керамической массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований.

При избыточном количестве расплава, что характерно для пережога, изделия теряют свою форму, оплавляются с поверхности. Недожог обусловлен незавершенностью процесса спекания. Он проявляется в характерных признаках: «алый» цвет кирпича, снижение прочности, сильное уменьшение водостойкости и морозостойкости и др.

В туннельных печах щелевого типа достигается равномерность обжига, а следовательно, высокое качество и однородность продукции.