Сырье для производства керамического кирпича

Виды керамического кирпича.

У нас в стране обычный строительный кирпич имеет размеры 250x120x65 мм. Это не случайно. Такой кирпич, не большой и не маленький, каменщику удобно брать рукой. К сожалению, кирпичную кладку почти не удается механизировать, но из-за прекрасных свойств самого кирпича (прочный, водостойкий, морозостойкий) приходится мириться с ручным трудом. Зато производство кирпича полностью механизировано. Кроме обычного строительного кирпича делают кирпичи огнеупорные, кислотоупорные, пустотелые и др. Кирпичи бывают разнообразных форм и размеров.

Основными видами керамического кирпича являются кирпич строительный (рядовой),кирпич облицовочный (лицевой)во всём своёммногообразии и кирпич огнеупорный,концептуальным отличием которого является то, что он изготавливается из особых видов глин с огнеупорными характеристиками ввиду того, что ему приходится постоянно иметь дело весьма высокими температурами.

Рис 1. Виды керамического кирпича.

Сырье для производства керамического кирпича

Для производства керамического кирпича и других керамических строительных материалов в качестве сырья используется глина. Несмотря на то, что глина является довольно распространённой, разработка её месторождений имеет свою специфику. Керамический кирпич в строительстве используется на протяжении нескольких веков в разных странах и с ростом населения возрастала необходимость в разработках всё новых месторождений по добыче сырья для его производства. Так как места залегания глины на поверхности с необходимыми качествами уже давно разработаны, применяются новые методы по добыче этого сырья. Кроме поверхностных глин, добыча которых является наименее затратной, существуют ещё сланцевые и огнеупорные глины, а также бентонит, имеющий весьма специфические свойства.
Глина является осадочной горной породой, которая появилась в результате выветривания и последующего разрушения скальных пород, а атмосферные осадки спровоцировали образование каолинита, который является породообразующим минералом в составе глины. В сухом состоянии глина напоминает пыль, а в увлажнённом приобретает пластичность, благодаря чему она так ценится среди строителей всего мира не одно тысячелетие. Большинство месторождений глины образовалось благодаря многолетним водным потокам, которые из года в год наносили в определённые места продукты распада скальных пород. Именно поэтому и начиналась добыча глины вдоль речных берегов и на местах высохших озёр. Хотя в природе чаще всего глина имеет серый оттенок, но в зависимости от наличия различных примесей в своём составе глина может иметь различную цветовую окраску - синий, красный, жёлтый, чёрный, коричневый, а также белый цвет, которые указывают на наличие в глине определённых химических элементнов.
Различия по глубине залегания определяют и физические характеристики добываемого сырья. До начала разработки какого-либо месторождения глины на место направляются специалисты для геолого-разведочных работ по определению качественного состава и количественного объёма сырья. К тому же даже в одном месте глина не может быть абсолютно однородной по своему составу - различные её пласты могут налегать друг на друга и иметь всевозможные хитросплетения. В настоящее время натолкнуться на месторождение глины с однородным составом считалось бы большой удачей - подобные месторождения уже давно разработаны. Глина с постоянным минеральным составом считается наиболее подходящей для производства не только керамического кирпича, но и других керамических изделий, к тому же в процессе производства не понадобится использование различных добавок.

Керамический кирпич производится из глины, добытой мелкой фракцией с постоянным составом минералов.

Необходимо, чтобы глины, используемые для производства кирпича, были чистыми, то есть без крупных каменистых включений, а также корней и других растительных остатков. Наиболее вредными являются включения известняка. Кроме того, глины должны быть пластичными, хорошо формоваться, изделия из них не должны давать при сушке трещин.

Наиболее подходящими для производства кирпича являются глины средней пластичности (жирности). Кирпич из слишком жирных глин сохнет с трудом, имеет трещины и коробится. При использовании очень тощих глин кирпич получается с низкой прочностью и морозоустойчивостью. Для получения пластичного глиняного теста к ней добавляют воду. При этом для придания глине нормальной густоты количество воды должно быть оптимальным: если ее слишком много, получается жидкое глиняное тесто, из которого нельзя сформовать изделий, при малом количестве воды масса не приобретает нужной связности, будет рассыпаться. Нормальная густота – такое состояние глиняного теста, при котором оно легко формуется, но не прилипает к рукам.

Жирные, очень пластичные глины приобретают нормальную густоту при добавлении 30-40% воды, глины средней пластичности - при 20-30% и малопластичные глины - при 15-20% воды.

Качество глины можно определить на глаз по срезу. Высокопластичные глины имеют блестящий жирный срез, в состоянии нормальной густоты прилипают к ножу. Если поверхность среза матовая, ровная, без шероховатости, то это говорит о меньшей пластичности. Такие глины при производстве кирпича требуют добавки отощителя.

При небольшой пластичности срез бывает матовый, слегка шероховатый. Подобные глины и суглинки пригодны для производства кирпича без добавки отощителя. Для определения пластичности образцу глины придают нормальную густоту и из полученного теста делают шарики диаметром 4-5 см, жгутики длиною 15-20 см и толщиною 2 см. Шарики кладут на гладкую доску и сверху медленно надавливают дощечкой, пока они не сплющатся до половины толщины. Если на смятом шарике не появится трещин, значит глина пластична, если трещины появятся - глина малопластична. Шарики из очень тощей глины разваливаются на куски.

Жгутики обвивают вокруг деревянной палки диаметром около 3 см. Пластичные глины при этом не дают трещин и надрывов, тощие глины трескаются и распадаются. О пластичности глины свидетельствует также усадка образцов при сушке. Чем глина пластичнее, тем больше воды требует она для получения теста нормальной густоты и тем больше усадка ее при сушке (усушка).

Для определения усушки из глиняного теста нормальной густоты нарезают образцы небольшого размера. На свежесформованном изделии наносят черту. Затем образцы высушивают, измеряют нанесенную ранее черту и определяют так называемую линейную усадку, которая равна отношению разницы длины черт к длине черты свежесформованного кирпича.

Глины, усадка которых более 10%, - высокопластичны, от 8 до 10% - выше средней пластичности, от б до 8%' - средней пластичности и меньше 5% - тощие. Глины, имеющие 6-8% усушки являются наиболее пригодными. При большей усушке в глину нужно добавлять отощители. В качестве отощителей применяется песок с крупностью зерен 0,5-2 мм, просеянные или дробленые шлаки с крупностью не более 3 мм, а также опилки.

Наличие в глине каменистых включений определяют методом просеивания подсушенной глины или отмучиванием в воде пробы глины. Нежелательны включения размером более 3-4 мм. Наиболее вредны включения известняка. Для того чтобы выяснить, есть ли во включениях известняк, на остаток, полученный после просеивания или отмучивания, льют по каплям разбавленную соляную кислоту (10% раствор). Известняк вступает в реакцию с кислотой и растворяется в ней.

Глины, содержащие включения известняка, нельзя использовать для производства кирпича, поскольку при обжиге известняк превращается в известь, которая гасится под действием влаги воздуха, увеличивается в объеме и приводит к разрушению изделия.

Глину, намеченную для производства, необходимо подвергнуть испытанию, изготовив из нее пробные кирпичи. Для этого, выкопав на месте предполагаемой добычи глины шурф глубиною на всю толщу залегания глины, делают по высоте стенки шурфа борозду, собирая всю глину из борозды, и тщательно перемешивают ее. Затем, определив пластичность глины, устанавливают необходимость добавки отощителя. Добавив, если нужно, отощитель, глину замачивают, тщательно перемешивают и формуют из нее вручную несколько кирпичей, которые высушивают в помещении и обжигают на ближайшем кирпичном заводе.

Обожженный кирпич в итоге должен быть правильной формы, без трещин, при постукивании металлическим предметом издавать чистый звук, не размокать в воде. Полные испытания нужно производить в лаборатории завода.

При всём многообразии методов производства керамического кирпича сырьём для него в любом случае служит глина. Способов производства кирпича существует несколько и с довольно быстрым развитием современных технологий они варьируются. И на всех заводах не может быть абсолютно одинаковое оборудование, как и в разных регионах исходное сырьё (глина) может довольно сильно различаться. Но в любом случае исходное сырьё должно быть однородно. Основной враг глины в данном случае - содержание известняка, который при обжиге кирпича-сырца превращается в определены ГОСТ 530-2007 и ГОСТ 530-95.
Способ пластического формованияявляется наиболее популярным способом производства керамического кирпича. Для этого способа оптимальным сырьём служит глина, имеющая в своём составе до 30% песка, который предотвращает слишком большую усадку кирпича. После добычи глины с нужным составом её увлажняют паром и подвергают тщательному перемешиванию до получения однородной пластинчатой массы без каких-либо "катышков". Далее из этой массы начинается процесс формования кирпича-сырца и с учётом последующей усадки кирпич-сырец имеет больший объём (примерно на 10-15%). После формования кирпич-сырец отправляется на сушку и по достижении влажности 6-8% изделие можно обжигать в печи при температуре до 1000°С (возможно применение некоторых добавок для ускорения процесса горения).
Способ сухого и полусухого прессования. Произведённый таким способом кирпич хотя и менее морозостоек, но более подходит для создания изделия с более чёткими формами. Но и сырьё (глина) подбирается с несколько другими характеристиками по влажности (малопластинчатая глина 7-8% влажности для сухого прессования и 8-12% для полусухого прессования) и в отличие от пластического формования здесь глина подвергается измельчению до получения порошка. Затем этот порошок формуется в прессах и без сушки вовсе (при сухом способе), или при значительно сокращённом времени сушки (при полусухом способе) этот кирпич-сырец готов к процессу обжига.

1.2 Технология производства кирпича

Перечисляем пункты технологического процесса и необходимое оборудование

Глина добывается на карьере многоковшовым экскаватором . Многоковшовый экскаватор имеет рабочий механизм в виде бесконечной цепи, на которой укреплены ковши. Бесконечная цепь вращается вокруг стрелы, являющейся ее опорой. Стрела располагается параллельно откосу, прижимаясь к ней ковшами. Наполненные ковши опрокидываются над бункером. Доставляют глину на завод самосвалом.
Прежде чем начать обработку сырья необходимо ее вылеживание. Глину укладывают в конуса на открытом пространстве на 12-24 месяца. В результате вылеживания происходит размельчение плотной структуры глины, гниение растительных остатков, выветривание, вымораживание, равномерное распределение влаги, выбывание растворимых солей.

Глинорыхлитель разрыхляет крупные комья глины и пропускает ее через решетку в бункер . Из бункера, через ящичный питатель , по ленточному транспортеру, глина поступает на камневыделительные вальцы . Вальцы состоят из гладкого и ребристого валков. Валки вращаются навстречу друг к другу. Вальцы предназначены для грубого помола глины и выделения каменистых включений. Плотная структура падающая на ребристый валок отскакивает и удаляется. Вальцы предназначены для грубого помола глины и выделения каменистых включений.

Для бесперебойной работы по выпуску кирпича, на территории завода устанавливается глинозапасник с запасом глины на 30 суток. В состав оборудования входят загрузочный мост и разгрузочный мост с многоковшовым экскаватором, а также комплект специальных ленточных конвейеров. Загрузочный мост перемещается вдоль глинозапасник и загружает его горизонтальными слоями. Разгрузочный мост движется так же, вдоль глинозапасник, а установленный на нем многоковшовый экскаватор — поперек.

По ходу движения над ленточным транспортером стоит магнит, вылавливающий из сырья металлические детали.

Из глинозапасника глина подается на вторую стадию дробления. На вальцах грубого и тонкого помола происходит измельчение сырья, а также измельчение нежелательных включений известняка. Вальцы состоят из двух гладких валков. Расстояние между валками определяет степень помола. Для грубого помола расстояние между валками составляет 2-3 мм, для тонкого – 1-1,5 мм.

Шамот, как брак керамического кирпича, поступает из отдела контроля этого же завода. Шамот подается в бункер , снабженный ящичным питателем. По ленточному транспортеру шамот поступает в молотковую дробилку . Дробление осуществляется свободными ударами быстро вращающихся молотков, шарнирно подвешенных к ротору. На следующей стадии идет домол шамота на вальцах грубого помола .

Далее шамот через дозаторы, параллельно глине, поступают в глиносмеситель . Тщательность перемешивания сырья с добавкой и равномерного увлажнения играют важную роль. Для этого применяют двухвальные смесители (глиномешалки) с фильтрующей решеткой предназначен для перемешивания керамической массы, очистки ее от корней и других инородных включений путем продавливания через отверстия решетки. Качество переработки глины в глиномешалках зависит от количества лопастей, от степени наклона лопастей, от длины глиномешалки. При всех равных условиях качество переработки глины в длинном смесителе будет выше. Валы с лопастями вращаются навстречу друг к другу, передвигая массу к выгрузочному отверстию, с одновременным пароувлажнением.

Для вылеживания шихты на заводе предусмотрен шихтозапасник , с запасом глиняной массы на 10 суток. Шихтозапасник оснащен тем же оборудованием, что и глинозапасник. Благодаря загрузке шихтозапасника горизонтальными слоями и вертикальной разгрузке его многоковшовым экскаватором обеспечивается тщательное перемешивание шихты. При вылеживании массы происходит равномерное распределение влаги, набухание глинистых частиц и обволакивание зерен шамота глиной. Установлено, что прочность изделий, подвергшихся вылеживанию, повышается на 20-30 %. Кроме того, шихтозапасник является буферной емкостью, позволяющей значительно повысить стабильность работы за счет разрыва технологической цепочки последовательно работающего оборудования.

Следующий этап технологической линии – формование. Формование происходит в вакуумном прессе . Назначением пресса является уплотнение рыхлой массы глинистого сырья с одновременным приданием ей правильной формы. Вакуумирование удаляет пузырьки воздуха. Влажность шихты должна равняться 12-16 %, что дает прочность свежеотформованного образца до 5 МПа.

Выходящий из пресса брус поступает на установки для резки и укладки сырца на печные вагонетки . Выходящий брус режется однострунным резчиком на мерные части, которые разрезаются на изделия многострунным резательным автоматом. Нарезанный сырец устанавливается автоматом на печные вагонетки в четыре прямоугольных пакета. Передаточной тележкой вагонетки подаются в туннельную сушилку . Сушка сырца продолжается 48 часов. Сушилка разделена на две зоны. Движение теплоносителя двух зонную противоточно-прямоточную. Отработанный теплоноситель поступает из печи в конце сушилки и направлен противотоком к движению изделия. Установка вентиляторов подсоса воздуха из атмосферы и вытяжка отработанного теплоносителя позволяет уменьшить абсолютные значения аэродинамических давлений и возможности работы без форкамер и дверей, избежать подсоса воздуха извне.

Туннели сушилки загружаются вагонетками с изделиями периодически, и изделия с определенной температурой попадают в среду теплоносителя с его температурой и влажностью. При превышении температуры изделий по сравнению» с воздухом происходит интенсивная влагоотдача с поверхности (за счет охлаждения изделий) и возможно их растрескивание. При низкой температуре изделий происходит конденсация влаги воздуха на их поверхности, разогрев изделия при увеличении его средней влажности и создается перепад влажности между поверхностью и серединой, что также приводит к растрескиванию изделий. Таким образом, для качественной сушки при минимальном расходе тепла необходимо:

— укладывать кирпич на рамки с равномерным зазором не менее 3 см;
— максимально заполнять кирпичом поперечное сечение тоннеля;
— при менять паропрогрев глиняной массы перед прессованием, расход тепла на прогрев массы компенсируется уменьшением расхода тепла на сушку.

Движение печных вагонеток по туннельной печи осуществляется гидравлическим толкателем.

Это печь непрерывного действия, в прямолинейном канале которой, по рельсовому пути перемещаются вагонетки. Печь составляет в длину 148 м, состоит из четырех зон: зоны досушки, подогрева, обжига и охлаждения. Вдоль зоны обжига установлены автоматические горелки ГСС-20, работающие на природном газе. В конце пути установлен нагнетатель воздуха для охлаждения изделий и вагонеток. После нагрева этого воздуха, он затягивается в глубь печи как окислитель для горения топлива. Отработанные дымовые газы по воздуховодам поступают в туннельную сушилку. С целью достижения оптимального режима обжига сырца жесткого формования длина печи увеличивается на 36 м и создания дополнительной зоны досушки. Для сокращения температурного перепада по высоте канала и обеспечения возможности регулирования скорости нагрева сырца зона досушки разделена на три автономно регулируемые секции с интенсивной рециркуляцией теплоносителя. Первая секция - прямоточная. Рециркуляция осуществляется путем отбора отработанного теплоносителя из обжигового канала на стыке первой и второй секций и подачи его на первую позицию печи. Вторая секция - противоточная. Отработанный теплоноситель отбирается из печи на стыке третьей секции и зоны подогрева и подается частично во вторую секцию и частично в третью - прямоточную. Установленный режим обжига обеспечивает получение качественных изделий при продолжительности тепловой обработки 42 ч. Организация канализованного пола вагонеток ликвидирует недожог нижних радов садки.

После обжига вагонетка направляется на разгрузку и пакетеровку . Упаковка проводится автоматом-пакетеровщиком термоусадочной пленкой.

Поиск по сайту: