Реферат: Технология производства керамического кирпича

Федеральноеагентство по образованию Российской Федерации

Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

ИВАНОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ

Кафедрахимической технологии тугоплавких

неметаллическихи силикатных материалов

КУРСОВОЙПРОЕКТ

на тему: «Технология производства керамическогокирпича»

Иваново 2006

Аннотация

Тема курсового проекта«Технология производства керамического кирпича». В данном проекте приведен ассортиментвыпускаемой продукции, применяемого сырья. Рассмотрено производствокерамического кирпича по методу пластического формования цеха формования, сушкии обжига, выполнен подбор технологической схемы и оборудования. Рассмотрен контрольпроизводства и охрана труда на заводах керамической промышленности. Произведенрасчет материального баланса цеха формования, сушки, обжига, составленапроизводственная программа, а также сделан расчет склада готовой продукции.

Содержание

Введение

1. Ассортимент и характеристикавыпускаемой продукции

2. Выбор сырьевой базы и энергоносителей

2.1 Характеристика используемогосырья

2.2 Характеристика топлива

3. Обоснование состава композиции

4. Аналитический обзорнаучно-технической литературы и обоснование способа производства

5. Технологическая схема цехаформования, сушки, обжига

5.1 Описание технологической схемы

6. Теоретические основытехнологического процесса

6.1 Формование кирпича

6.2 Сушка полуфабриката

6.3 Обжиг полуфабриката

7. Контроль производства по цеху

8. Материальный баланс цеха

9. Производственная программа

10. Выбор и расчет оборудования

11. Расчет склада готовой продукции

12. Охрана труда

13. Строительная часть

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Строительная керамика – большая группа керамических изделий,применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений.Изделия строительной керамики отличаются своей долговечностью, высокимихудожественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствиемтоксичности. В настоящее время предусматривается преимущественное развитиепроизводства изделий, обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости итрудоёмкости строительства, веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты,развитие мощности по производству строительных материалов с использованием золыи шлаков тепловых электростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходовгорнодобывающих отраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническоеперевооружение производства кирпича на базе новейшей техники.

Вотуже несколько тысячелетий кирпич — самый распространенный строительныйматериал. Кирпич может быть, различным по составу сырьевой смеси, технологиипроизводства и даже форме. Какие же существуют виды и свойства кирпича? Традиционнопод кирпичом понимают брусок, изготовленный из глины. Стоящие века церкви,соборы, стены и башни кремлей и по сей день поражающие своей красотой имонументальностью, выполнены именно из керамического кирпича. Помимонеповторимого внешнего вида, прочности и долговечности, к достоинствам такогокирпича можно отнести огнестойкость, высокую звуконепроницаемость, способностьсохранять тепло и уравновешивать колебания температур.

По назначению керамический кирпич подразделяется настроительный (рядовой), облицовочный (лицевой) и специальный. Строительныйкирпич служит для возведения несущих стен и перегородок, которые впоследствииоблицовываются, штукатурятся, окрашиваются. Важно, чтобы несущая способностькирпича была достаточной. Для лучшего сцепления с кладочным раствором боковыеграни кирпича могут быть рифлеными. Облицовочный кирпич предназначен дляотделки фасадов и интерьеров, в нем не допускаются трещины, отколы, известковыевключения, пятна, выцветы и другие дефекты. Выбирая лицевой кирпич, надоособенно внимательно следить, чтобы близко к его поверхности или на ней не былоизвестковых включений: при попадании влаги они разбухают и разрушают кирпич.Разновидности лицевого кирпича — фактурный (с неровным рельефом — «черепашка», «кора дуба» и пр. или правильным геометрическимрисунком на боковых гранях) и фасонный (полукруглый, угловой, скошенный, свыемками и других форм). Последний позволяет изысканно оформлять окна, карнизы,создавать здания с закругленными углами, выполнять арки, своды, колонны. Крометого, при использовании его исчезает необходимость подрезать обычный лицевой кирпич.Если для строительного кирпича цвет не принципиален, то для лицевого это одиниз главных параметров. Современный керамический кирпич может быть практическилюбым, от белого до черного, и даже неоднородного цвета (например«плавающего» от темного оттенка к светлому, от коричневого к синему,от желтого к синему и т. д.). Цвет зависит, прежде всего, от технологии обжига,а также от состава, качества и цвета глины-сырца.

Для расширения цветовой гаммы производители смешивают глины несколькихвидов, добавляют в сырьевую смесь красители. Почти любой оттенок можно получитьс помощью ангоба и глазури. Ангоб — это тонкий декоративный слой из белой илицветной глины, который перед обжигом наносится на отформованное изделие.Глазурь — цветной стекловидный слой на поверхности кирпича, имеющий характерныйблеск.  Кроме того, благодаря двойному обжигу уменьшается водопоглощениекирпича, а значит, повышается его стойкость к воздействиям атмосферы. Срединовых разработок в области «декорирования» кирпича — металлополимерноепокрытие, позволяющее создать на поверхности изделия неожиданные сочетанияцветов, рисунки и надписи. К специальным относят кирпичи, способные«выживать» в экстремальных условиях. Так, кирпич огнеупорныйприменяется для устройства печей, каминов, дымовых труб. Он изготавливается изшамотной глины путем ее обжига при очень высокой температуре. Этот кирпич имеетвысокую плотность и выдерживает частые колебания температур (верхний предел — свыше 10000С); обычно бывает песочно-желтого цвета. Отдельногоупоминания заслуживает клинкерный кирпич. Его получают в результатевысокотемпературного обжига пластичных глин отборного качества до полногоспекания, без включений и пустот. Благодаря особенностям сырья и специальнымтехнологиям получается исключительно прочное, низкопористое, цвето-, износо-,морозостойкое и, как следствие, долговечное изделие.

Строительный керамический кирпич является самым распространённымместным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент,а также транспортные средства. В общем балансе производства и применениястеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

В данный момент в производстве строительного керамическогокирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшениикачества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительственовых предприятий предусматривается установление автоматизированных ивысокомеханизированных технологических линий на базе современногоотечественного и импортного оборудования. Осваивается выпуск эффективнойпустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционныйполнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшатьтолщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а такжесоздавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

Расширение ассортимента и, в частности, производствоэффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до1250-1350 кг/м3 и менее за счёт рациональной формы и увеличенияколичества пустот снизит расход материалов на 1м2 наружных стен на20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией иавтоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество иповышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышеннойэтажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высокихмарок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

Необходимо более широко развивать производство лицевогокирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурныйвид.

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышениякультуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров повсем пределам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различныхдобавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.

1. Ассортимент ихарактеристика выпускаемой продукции

Кирпич применяется в строительстведля кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, атакже для изготовления стеновых панелей и блоков.

В России основные размеры лицевогокирпича составляют: 250 х 120 х 65 мм для одинарного кирпича, 250 х 120 х 88 мм для полуторного и 250 х 120 х 138 мм для двойного. На Западе стандарты другие, к тому же ихнамного больше. Среди самых ходовых — 200 х 100 х 50(65) мм, 240 х 115 х 52(71) мм.  Важный параметр для строительного и лицевого кирпича — наличие пустот.Бывают кирпичи полнотелые, пустотелые (эффективные) и пустотелые поризованные(сверхэффективные, «теплая керамика»). У полнотелых, как следует изназвания, отверстий нет. Их чаще всего применяют там, где нужно выдерживатьраспределенные нагрузки — фундамент, цоколь, но можно выложить ими и наружнуюстену. Однако чтобы обеспечить нормативную теплопроводность, стены из нихдолжны быть достаточно толстыми. Другое дело пустотелые кирпичи. У них имеютсясквозные отверстия (различной формы), благодаря которым они теплее, а значит,стены можно делать тоньше. Кроме того, пустотелые кирпичи легче, поэтому от нихменьше нагрузка на фундамент. Следует отметить, что лицевой кирпич почти всегдаявляется пустотелым. Наконец, самый «теплый» кирпич — поризованный. Внем, как и в изделии предыдущего типа, имеются сквозные отверстия, однакоструктура самого материала принципиально иная. В глину добавляют особыеорганические или минеральные компоненты, которые выгорают при обжиге, образуямельчайшие замкнутые поры. В результате, сохранив все достоинства обычнойкерамики, поризованный кирпич существенно улучшил ее теплозащиту: если упустотелого кирпича самый высокий коэффициент теплопроводности — как правило,0,28 — 0,4 Вт/м 0С, то у поризованного — 0,18 — 0,22 Вт/м 0С.Причем на прочность поры совершенно не влияют. Более того, изделие становитсялегче, что позволяет увеличить его размеры (они могут достигать 510 х 250 х 219 мм). Благодаря этому стены возводятся значительно быстрее, чем из обычного кирпича, и онистановятся тоньше.  Предел прочности кирпича при сжатии определяет его марку.Она обозначается буквой «М» и цифрой, показывающей, какую нагрузкуможет выдержать 1 см/> изделия. Чащевсего встречаются кирпичи марок М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200, М-250,М-300. Кирпичи марок 75 и 100 подходят для стен 2 — 3х этажного дома, марок 125и выше — для стен многоэтажных зданий. Марки кирпича относятся ко всем типамизделий, так что пустотелый лицевой кирпич марки 100 будет столь же прочен, каки полнотелый строительный той же марки. Еще один нюанс: предел прочности кладкина сжатие зависит не только от марки кирпича, но и от марки раствора, условийего твердения, а также от качества кладки. В условиях нашего изменчивогоклимата одна из важнейших характеристик для кирпича — морозостойкость. Онаизмеряется количеством циклов попеременного замораживания и оттаиванияводонасыщенного изделия: чем больше циклов оно способно выдержать, не изменивсвоих потребительских свойств, тем дольше его срок эксплуатации. В техническойдокументации морозостойкость обозначается буквой «F», а следующая заней цифра говорит о количестве циклов, которые кирпич может выдержать. ВЦентральном регионе рекомендуется применять строительный кирпич сморозостойкостью не ниже 15 — 25 циклов, лицевой — не ниже 50 циклов /8/.

/>

1-одинарный полнотелый. 2-одинарныйпустотелый.

Рис. 1.1. Кирпичкерамический

Таблица 1.1. Массаизделий

Вид продукции Масса, кг. 1.Одинарный полнотелый кирпич 3.5 2.Одинарный пустотелый кирпич 2.7-2.8

Продукция должна выпускаться всоответствии с требованиями ГОСТа 530-95:

1.  Допускается изготовление кирпича сзакруглёнными углами, радиусом закругления до 15 мм.

2.  Пустоты в кирпиче должны располагатьсяперпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными.

3.  Размер цилиндрических сквозных пустотпо наименьшему диаметру должен быть не более 16 мм, ширина щелевидных пустот не более 12 мм. Диаметр не сквозных пустот не регламентируется.

4.  Толщина наружных стенок кирпича неменее 12 мм.

5.  Отклонение от установленных размерови показателей внешнего вида кирпича не должны превышать на одном изделииследующих значений:

·   по длине />5мм.

·   по ширине />4мм.

·   по высоте />3мм

6. Не прямолинейность рёбер и гранейкирпича и камней, мм. (не более):

·   по постели 3;

·   по ложку 4.

7. Отбитости углов глубиной от 12 до 15 мм.

8.Трещины протяжённостьюпо постели полнотелого кирпича до 30 мм., пустотелых изделий не более чем допервого ряда пустот, штук:

·   на ложковых гранях -1;

·   на тычковых гранях -1.

9. Общее количество кирпича сотбитостями должно быть не более 5%.

10. Количество половняка в партии должнобыть не более 5%. Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок илиимеющие трещины, протяженностью по постели полнотелого кирпича более 30 мм., пустотелых изделий — более, чем до первого ряда пустот (на кирпиче во всю толщину).

11. Водопоглащение кирпича, высушенногодо постоянной массы, должно быть для полнотелого кирпича не менее 8%, дляпустотелых изделия не менее 6%.

12. Кирпич в насыщенном водой состояниидолжен выдерживать без каких либо признаков видимых повреждений (расслоение,шелушение, растрескивание) не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

13. Предел прочности при сжатии для всехвидов кирпича, средний для 5 образцов:

·   для марки75:… 7,7 МПа;

·   для марки100:… 10 МПа;

·   для марки150:… 15 МПа.

При изгибе:

·   марки75:… 1,4 МПа;

·   марки100:… 1,6 МПа;

·   марки150:… 2,1 МПа.

14. Кирпич высшей категории качествадолжен удовлетворять требованиям:

·   марка по прочности не менее 100;

·   морозостойкость не менее (Мрз.) 25циклов;

·   общее количество кирпича с отбитостями,превышающими допускаемые не более 3% /7/.

Для производства выбираем полнотелыйи пустотелый керамический кирпич по ГОСТ 530-95.

2. Выбор сырьевой базы иэнергоносителей

В качестве сырья дляпроизводства керамического кирпича и керамических камней применяют:

·         глинистые породы,встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемыев целом легкоплавкими глинами, а также трепельные и диатомитовые породы;

·         органические иминеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок,шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие.);

·         Светложгущиесяогнеупорные и тугоплавкие глины, стекло, мел, отходы фарфорового производства,огнеупорного кирпича для получения офактуренного лицевого кирпича,изготавливаемого из легкоплавких глин.

Основным сырьём дляпроизводства кирпича являются легкоплавкие глины — горные землистые породы,способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающеесяпосле обжига при 800- 10000С в камнеподобный материал.

Легкоплавкие глиныотносятся к остаточным и осадочным породам. Для производства кирпича наибольшееприменение нашли элювиальные, ледниково-моренные, гумидные, аллювиальные,морские и некоторые другие глины и суглинки.

Для определениявозможности использования глин и суглинков для производства стеновых материаловнеобходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав,пластичность и технологические свойства.

Наиболее ценной дляпроизводства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должнобыть менее 20%.

Очень важно дляхарактеристики глины содержание в ней глинозёма Аl2O3, повышающего технологическиесвойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.

Содержание кремнезёма SiO2 колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах частькремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и внесвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.

Кальций содержится вглинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний — в виде доломита. В некоторыхсортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их оксиды (CaO и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержаниене превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют наспекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породахсвыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующейобработки или обогащения. Оксиды железа, титана, марганца и других металловсодержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние нацелый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают оксидыжелеза, находящиеся в глине в виде оксида Fe2O3 и гидроокиси Fe(OH)3 и оксиды марганца MnO2. Они улучшают спекаемость изделий ипридают им окраску.

Калий и натрий входят вглины в виде щелочных оксидов, содержание которых находится в пределах 3,5-5%.

Сера присутствует вглинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновыхкерамических изделий.

Глинообразующие минералы,определяющие основные свойства глин, представляют собой в основном гидросиликатыглинозема, содержащие кремнезем и окислы железа, а также сульфаты, карбонаты ирастворимые в воде соли различных металлов.

Химический, минералогическийи гранулометрический состав глин, используемых для производства кирпича (см.табл.2.1.).

Таблица 2.1. Требования кглинам, предназначенным для производства керамического кирпича и керамическихкамней /3/.

Показатели Норма

Химический состав глины, %:

/>(не более)

/>(не менее)

/>(не более)

85

7

2

Гранулометрический состав, %:

частицы менее 1 мкм (не менее)

частицы менее 10 мкм (не менее)

15

30

Влажность карьерная, % (не более) 25

Засорённость:

Крупнозернистыми включениями более 5 мм, % (не более)

Карбонатными включениями, более 3 мм

5

Не допускается

Пластичность, не менее 6 Воздушная усадка < 7-8 % Огневая усадка < 1-2 % Водопоглощение > 6 % Огнеупорность

< 1350 оС

Для улучшения природныхсвойств глиняного сырья-уменьшения общей усадки, чувствительности к сушке иобжигу, улучшения формовочных свойств, широко применяют добавки.

Добавки, используемые припроизводстве кирпича и керамических камней, по назначению можно разделить на:

·         отощающие – песок,шамот, дегидратированная глина, уносы керамзитового производства и другиеминеральные невыгорающие добавки;

·         отощающие ивыгорающие полностью или частично – древесные опилки, лигнин, торф, лузга,многозольные угли, шлаки, золы ТЭЦ, отходы углеобогатительных фабрик и другие;

·         выгорающиедобавки в виде высококалорийного топлива – антрацит, кокс и другие, вводимые вшихту для улучшения обжига изделий;

·         обогащающие ипластифицирующие добавки – высокопластичные жирные глины, бентонитовые глины,сульфитноспиртовая барда и другие /2,4/.

Таблица 2.2. Техническиетребования, предъявляемые к добавкам /3/.

Показатели Норма 1. Зола Влажность, % (не более) 55

2.Песок (крупнозернистый) Влажность, %

Фракция

5

1,5-0,15 мм

/>/>/>2.1 Характеристика используемого сырья

В данном проекте дляпроизводства керамического кирпича в качестве основного компонента используемглину Малоступкинского месторождения.

Таблица 2.3. Химическийсостав глины Малоступкинского месторождения

Оксид

SiO2

Al2O3

TiO2

Fe2O3

CaO MgO

Na2O

SO3

П.П.П. Содержание % 75,1 21,9 6,44 7,07 5,42 5,42 _ 0,87 12,09

Свойства глины:

Гранулометрическийсостав, %:

·   частицы менее 1 мкм – не менее 15 %;

·   частицы менее 10 мкм – не менее 30 %.

Число пластичности: до 25.

Влажность 18 -22 %.

Коэффициентчувствительности к сушке 1,32 – 2,72;

Воздушная усадка 6 – 10%.

Карбонатные включенияболее 3 мм не допускаются

В качестве корректирующихдобавок к сырью выбираем местные промышленные отходы (золы ТЭЦ) и песок.

Золы ТЭЦ представляютсобой отходы от сжигания в пылевидном состоянии каменных углей. Добавка золыТЭЦ делает кирпич менее чувствительным к сушке и повышает его прочность. Такжезолы ТЭЦ действуют как выгорающая добавка, т.к в золе остаётся не выгоревшеетвёрдое топливо (каменный уголь), которое выгорает, и вследствие своеговыгорания интенсифицирует процесс обжига, улучшает спекаемость массы и тем самымповышает прочность изделий /4/.

Таблица 2.4. Химическийсостав золы ТЭЦ-2

Наименование Содержание оксидов, % Зола ТЭЦ-2

SiO2

Al2O3

CaO MgO

SO3

Na2O

Fe2O3

П.П.П.

/>

г. Иваново 46,08 12,03 11 1,51 1,3 0,24 17,36 10 – 25 100

Влажность золы,поставляемой на завод, составляет 40 %

Таблица 2.5. Химическийсостав песка с Ивгоркарьера

Наименование Содержание оксидов, %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO MgO П.П.П. Песок 91,20 3,19 1,37 <1,29 <0,71 0,48

Физические показателипеска:

1.  Объёмнаянасыпная масса 1,6 т/м3;

2.  Модулькрупности 1,6 – 1,8

В данной работе для утилизацииотходов собственного производства (4%) в качестве отощающей добавки используемшамот.

/>/>2.2Характеристика топлива

Газообразное топливоотличается от жидкого и твердого рядом преимуществ, важнейшими из которыхявляются: легкое, удобное регулирование процесса горения и возможность полноймеханизации и автоматизации его, простота топливного хозяйства и оборудования;отсутствие золы при сжигании; лучшие санитарно-гигиенические условия труда,обслуживающего персонала.

В состав газообразноготоплива входят горючая часть и балласт. Горючая часть представляет собоймеханическую смесь простейших горючих газов, таких как водород, метан, пропан,бутан и других газообразных углеводородов. Балластом являются негорючие газы, втом числе углекислый газ СО2, азот N2 и кислород О2. При добыче газа в его составеимеются также водяные пары, смолистые вещества, минеральная пыль. Однако передподачей газа потребителям его очищают, в результате чего содержание примесейсводится к минимуму.

В данной работеиспользуем топливо Угорского месторождения.

Таблица 2.6. Состав влажного (рабочего) газа, об%

CН/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

Сумма 95,8 0,13 0,07 0,07 0,02 1,7 1,2 1,0 100

Теплота сгорания газа: /> /5/.

3. Обоснованиесостава композиции

С целью получениянеобходимых технологических параметров продукции, составы шихт могут быть самыеразличные (см. табл. 3.1.).

Таблица 3.1. Некоторыешихтовые составы масс для производства керамического кирпича /3/.

Материалы Содержание, об.%

Глина

Опилки

86-93

7-14

Глина

Шамот

95

5

Глина

Опилки

Шамот

82-83

10

7-8

Глина

Шамот

Песок, зола

85-90

0-5

10-15

Глина

Дегидратированная глина

60

40

В производстве керамическогокирпича используется глина Малоступкинского месторождения, она составляетосновную часть шихты-84%. Поскольку эта глина имеет число пластичности 25 иявляется среднечувствительной к сушке, необходим ввод добавок. Для утилизацииотходов собственного производства в качестве отощающей добавки вводится шамот –4%. Для уменьшения числа пластичности глины вводится отощающая добавка (песок)-4% и отощающая и выгорающая не полностью (зола)-8%.

Состав шихты:

Глина – 84% (об.),

Зола – 8% (об.),

Песок-4% (об.),

Шамот – 4% (об.).

Выбранный шихтовой составпозволяет выпускать керамический кирпич марки 100, но возможны партии, имеющиемарки 75 или 150, который удовлетворяет ГОСТу 530-95 по всем требованиям.

4. Аналитическийобзор научно – технической литературы и обоснование способа производства

Глиныдля производства кирпича добывают открытым способом в карьерах. Открытаяразработка месторождений глин включает:

1. Подготовительныеработы — удаление кустарников, пней, отвод вод, устройство дорожных покрытий;

2. Вскрышныеработы — удаление растительного слоя и проведение выработок, обеспечивающихдоступ к глинам;

3. Добычныеработы — выемка глины из массива и погрузка ее на транспортные средства.

При проведении карьерныхработ учитываются физико-механические свойства пород.

На большинстве глиняныхкарьеров применяется валовая добыча, при которой глину разрабатывают по всеймощности уступа, без выделения отдельных пластов сырья. В отдельных случаяхиспользуют селективную (послойную) добычу глин.

Выбор добычных механизмовзависит от принятого способа формования изделий, горногеологических условийзалегания сырья, его физико-механических свойств и способа выемки. Привылеживании сырья добывать его можно любыми машинами, в том числе одноковшовымиэкскаваторами и канатно-скреперными установками. Вылеживание сырья весьмацелесообразно при любом методе разработки глин.

В данном проекте выбираемдобычу сырья с помощью многоковшового экскаватора.

На глиняных карьерахшироко применяют автомобильный, рельсовый и реже конвейерный транспорт.Автомобильный транспорт является наиболее простым, надежным и маневренным. Приприменении экскаваторов с невысокой производительностью весьма эффективнысамосвалы грузоподъемностью до 10 т.

Совместно с экскаваторамивысокой производительности целесообразно использовать большегрузные прицепы стягачами. В отдельных случаях применяют конвейерный транспорт, создающийусловия для непрерывной работы добычного оборудования. Однако принеблагоприятных атмосферных условиях намокшая глина прилипает к лентеконвейера, что затрудняет его работу. На ленточные конвейеры глина поступаетчерез погрузочные бункера, емкость которых должна быть не менее 1, 5—2-кратнойемкости ковша экскаватора.

В данном проекте длядоставки глины с карьера, будем применять автомобильный транспорт, а точнеесамосвалы. Данный выбор связан с тем, что этот вид транспорта наиболее прост вобслуживании и легко доступен.

Прииспользовании рыхлых глин с невысокой карьерной влажностью применяютглинохранилище простейшего типа, которые представляет собой емкость длиной 40 м и объемом от 100 м3 до 10 тыс. м3 глины. После вылеживания сырьемногоковшовыми экскаваторами подается в производство. Глинохранилища обеспечиваютбесперебойное и ритмичное снабжение завода сырьем независимо от метеорологическихусловий. В тех случаях, когда глинистое сырье содержит много больших слипшихсяили смерзшихся кусков, она разрыхляется глинорыхлителями /2/.

При производствекерамического кирпича используется метод полусухого прессования и методпластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства инедостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью невыше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотныхглин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью(менее 14-16%),-полусухой способ переработки.

Метод полусухогопрессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующееизмельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельныхдавлениях, в десятки раз превышающих давление прессования на ленточных прессах.Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, чтоспрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки ина них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительнуюдосушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизацияпроизводства осуществляется проще, чем при методе пластического формования.Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системыаспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использованияболее высокопроизводительных прессов.

Технологическая схемапроизводства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на своюсложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновойкерамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основепластических 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 отдельныхслучаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем уизделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья.

При переработке глин всыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, посколькунужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньшеэнергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температураобжига изделий примерно на 500С ниже, чем у изделий полусухогопрессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-томере компенсируют высокие затраты на сушку.

Недостатком способапластического формования является большая длительность технологического циклаза счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочностьформованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке иналичие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемкихопераций при садке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига исовмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига.

Чтобы получить изделиятребуемого качества необходимо из глины удалить каменистые включения, разрушитьее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественномусоставу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочныесвойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессахчасто с вакуумированием массы /9/.

В данном проекте будемиспользовать схему производства изделий пластическим методом, посколькуиспользуемая глина достаточно высокой влажности, среднепластичная.

Производство керамикидолжно быть обеспечено непрерывной подачей однородного глинистого материала,лишенного каменистых включений, имеющего разрушенную природную «структуру» длялучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность независимо отвремени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводахсырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению, грубому итонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчениематериалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействуетснижению температуры обжига. Измельчение глинистых материалов проводятпоследовательно на вальцах грубого и тонкого измельчения. Каменистые включенияне могут быть полностью выделены из глины общепринятыми механическими приемами– дезинтеграторными ребристыми вальцами. Опыт показывает, что при пользованииэтими машинами в глине может остаться около половины (а иногда и более) камней.В дальнейшем эти камни будут в значительном своем количестве перемолоты гладкимивальцами или бегунами, что, однако, вызывает быстрый износ бандажей и частыеремонты. Бегуны мокрого помола используют при наличии в глинахтрудноразмокаемых включений и для обработки плотных глин и глин, содержащихизвестковые включения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердыхматериалов в керамической технологии производят в щековых или конусныхдробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия.Степень измельчения в щековой дробилке 3-10, а в конусной – 6-15. Среднее имелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощьюбегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц. Молотковая дробилкаобеспечивает высокую степень измельчения (10-15), однако влажность дробимогоматериала не должна быть более 15%.

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

В настоящее время намногих керамических и кирпичных заводах широко применяется увлажнение глиныпаром. Этот способ состоит в том, что в массу подается острый пар, который присоприкосновении с холодной глиной конденсируется на ее поверхности. Врезультате пароувлажнения обрабатываемая масса нагревается до 45-60оС.Пароувлажнение имеет существенные преимущества, так как улучшается способностьмассы к формованию, что обуславливает уменьшение брака при формовке и повышениепроизводительности ленточных прессов на 10-12%, снижение расхода электроэнергиина 15-20%. В результате пароувлажнения улучшаются сушильные свойства массы, чтопозволяет сократить продолжительность сушки сырца на 40-50%. Иногда производятдополнительную обработку керамической массы, которая осуществляется в вальцахтонкого помола, дырчатых вальцах или в глинорастирателе. Чтобы достичьоднородности массы на кирпичных заводах её вылёживают, за время вылеживаниямасса также усредняется /9/.

На кирпичных заводахнашли наибольшее применение ленточные безвакуумные прессы и вакуум-прессы.

Глиняный брус формуют вгоризонтальных ленточных шнековых прессах часто с вакуумированием массы. Приработе пресса наблюдают за влажностью и качеством бруса, качеством ирегулярностью поступления массы, наличием смазки. Наибольшие зазоры междувитками лопастного шнека и рубашкой допускаются 5 мм и между нагнетательным валком и витками лопастного вала — 10 мм. Необходимое разрежение в вакуум-камере создается вакуумным насосом. Глина поступает в глиномешалку и верхнимшнеком продавливается через решетку в вакуум-камеру, где жгутики ее разрезаютсяножами и масса обезвоздушивается. Затем масса захватывается нижним шнеком ипродвигается им к головке пресса, где уплотняется и равномерно выходит измундштука.

В процессе формованияизделий контролируют разрежение в вакуум-камере пресса, состояние лопастей,шнека и мундштука, влажность и температуру бруса, размеры сырца и некоторыедругие величины /2/.

В данном проекте выбираемвакуум-пресс, который обеспечивает наибольшую производительность, чембезвакуумные.

Непрерывно поступающий изпресса брус сырца разрезается отрезным устройством на куски требуемой длины (/>2,5 м). Отрезанный кусокбруса отделяется ускорительным транспортёром и подаётся на разрезноеустройство, где он принимается транспортёром специальной конструкции. Послеподачи бруса на разрезное устройство, транспортёр останавливается, инаходящийся на нём брус, разрезается на отдельные кирпичи путём опускания иподъёма разрезного устройства, в котором поперёк направления подачи брусанатянуты разрезные элементы (струны). После окончания операции разрезкитранспортёр разрезного устройства начинает двигаться и кирпич сырецперегружается на следующий транспортёр раздвижного погрузочного устройства,причём, за счёт плавной регулировки скорости этого транспортёра кирпичи могутраздвигаться на требуемое расстояние. После передачи всех кирпичей нараздвижной транспортёр, он останавливается, и находящиеся на нем кирпичитолкателем сдвигаются в поперечном направлении на вагонетки, движущиеся прямопод транспортёром с такой же скоростью. Концы разрезанного бруса при этомостаются на раздвижном транспортере. При подаче следующей группы разрезанныхкирпичей, с разрезного устройства, на раздвижной транспортёр, отрезки сырцасбрасываются на транспортёр отходов и возвращаются в пресс. Таким образомкирпичи, группа за группой, поперечными рядами сажаются на вагонетку /6/.

Различают сушильныеустройства для естественной и искусственной сушки сырца. В первом случае сырецвысушивается атмосферным воздухом за счет солнечного тепла в летнее время, вовтором – за счет тепла, получаемого от сгорания топлива. Задача организованногопроцесса сушки состоит в подводе энергии (тепловой или электрической) квысушиваемому изделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимыедля целостности изделия. Большинство современных кирпичных заводов оборудованоустройствами для искусственной сушки кирпича-сырца, которые по режиму работыподразделяются на сушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные)действия. Сушилки непрерывного действия (туннельные)являются наиболеесовременным сушильным агрегатом в кирпичной промышленности. В туннельнойсушилке кирпич-сырец, находящийся на вагонетках, в течение цикла сушкиперемещается через весь туннель от одного его конца к другому. Срок сушкикирпича-сырца, изготовленного из пароувлажненной массы, сокращается примерно на30%. Расход тепла на сушку кирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем вкамерных. Существенным преимуществом туннельных сушилок перед камернымиявляется то, что туннельные могут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающейавтоматическое регулирование процесса сушки. Продолжительность процесса сушки икачество высушенного кирпича-сырца в значительной степени зависят от плотностии системы садки сырца на сушильных вагонетках. Необходимо обеспечитьравномерность омывания теплоносителем сырца и получение надлежащей температурыи относительной влажности теплоносителя в различных частях сушилки. Недостатоктуннельных сушилок в том, что в них наблюдается расслоение теплоносителя иболее интенсивная сушка сырца на верхних полках. Устранение расслоения иравномерная сушка сырца по высоте туннеля достигаются перемешиваниемтеплоносителя в туннеле путем устройства воздушных завес за счет дополнительнойподачи воздуха сверху в отдельных местах туннеля струйками с большой скоростью.

Завершающей стадией технологиивсех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжиге изделияокончательно формируется структура материала, т.е. происходит спеканиекерамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частицпревращается в достаточно твердое и прочное тело.

Строительные материалы иизделия обжигают в промышленных печах. Промышленной печью называют установкутехнологического назначения, в которой посредством теплового воздействия приотносительно высоких температурах изменяется агрегатное состояниеобрабатываемого материала, его химический состав либо его кристаллическаяструктура.

Обжиг кирпича производятв печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности изпечей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печейнепрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные.

Периодические печииспользуют для обжига кирпича на заводах малой мощности. Загрузка и разгрузкаэтих печей производится при сравнительно высоких температурах, чтообуславливает тяжелые условия труда обслуживающего персонала. Камерные печи илигорны отличаются значительной трудоемкостью обслуживания, большойнеравномерностью температур по высоте печи.

Для обжига кирпичаприменяют кольцевые печи. Они отличаются высокой тепловой экономичностью,возможностью использования низкосортных видов топлива, перехода с одного видатоплива на другое без каких-либо значительных переделок, высокой удельной иобщей производительностью.

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

Туннельные печи имеютзначительные преимущества перед печами периодического действия и кольцевымипечами. Садка кирпича-сырца на вагонетки туннельных печей и выгрузкаобожженного кирпича с этих вагонеток производится вне печи, в нормальныхтемпературных условиях, что значительно облегчает труд обслуживающего персоналаи 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 перепадв различных участках обжига незначителен.

Многорядовые (по высоте) туннельныепечи, 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. Борьбас этим перепадом осуществляется главным образом путем рециркуляционных потоковгазов («завес»), нагнетаемых вентиляторами как в зоне подогрева, так и в зонеохлаждения на нескольких позициях по длине печного канала. Борьба эта не всегдауспешна.

Второй недостаток –трудности настройки аэродинамического режима.

Лучшие условия эксплуатациитуннельных печей достигается при наличии давления или разряжения в зоне обжигапорядка 0,1-0,3мм вод.ст. и не выше 1 мм вод.ст. во избежание выбивания горячих газов и быстрого износа вагонеток.

Совершенствование конструкцийтуннельных 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 – всеэто приводит к определенным успехам, но не исключает необходимости разработки исовершенствования конструкций печей для однорядного скоростного обжига.

В конструктивномотношении современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями.Конструкция свода плоская, что упрощает постройку печи, позволяет расширитьпечной канал и обеспечить работу автомата – укладчика. Толщина кладки стентуннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных блоков30-40% пористости, наружная поверхность стен покрыта дюралюминием с хорошейотражательной способностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в видевспученного вермикулита. Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупныхогнеупорных фасонных блоков, изготовленных из пористого (30-40%)корундомуллитового, кордиеритового или дистенового огнеупора, обеспечивающегоогнеупорность, теплоизоляцию и постоянство объема.

 Наблюдается тенденцияувеличения ширины туннельной печи, что возможно при переходе на болеесовершенный способ сжигания топлива с получением длинного факела горения иравномерным развитием температурного поля /9/.

Для обжига и сушкикирпича также используют туннельные печи-сушила, которые совмещают в одномагрегате печь и сушило. Принцип работы изложен ниже.

В туннеле интенсивнойсушки, работающему по принципу противотока, кирпичи движутся стоя в один слой,через участки с различными температурными режимами и интенсивной вентиляцией.Благодаря чему обеспечивается быстрая, равномерная сушка. Длявысокочувствительных изделий может быть предусмотрено применение дополнительныхзонных нагревателей. В зоне сушильного туннеля подмешивается горячий воздух изпечного пространства.

После прохожденияподсушки вагонетки с садкой перемещаются загрузочным механизмом, которыйнаходится на противоположном конце сушилки, в печь для обжига, расположеннуюнад сушилкой. В печи интенсивного обжига кирпича обжиг производится пламенем, направленнымравномерно сверху. По длинному узкому туннелю печи навстречу теплоносителю,непрерывно, вплотную одна к другой, передвигаются вагонетки с обжигаемымизделием через постоянные тепловые зоны подогрева, обжига и охлаждения. Сначалавагонетки с изделиями подогреваются продуктами горения, отходящих из зоныобжига, затем проходят через зону обжига, где подвергаются воздействию газоввысокой температуры и, наконец остывают отдавая тепло стенкам туннеля илинепосредственно охлаждаясь воздухом.

По всей длине печи междустенками и вагонетками имеется песочный затвор и лабиринт. Они служат дляуменьшения газообмена между обжигательным каналом печи и подвагонеточнымпространством. Печь работает на газообразном топливе и оборудована горелками. Взоне обжига установлено 5 групп горелок по 8 штук в каждой. Горячий воздух из печиотбирают в нескольких местах по длине зоны. Увеличение сечения отборных окон иканала, соединяющего печь с сушилкой, обеспечивает почти полный отбор теплаохлаждающихся изделий и вагонеток, и передачу его в сушилку.

С помощью автоматическихконтрольных устройств системы интенсивной сушки и обжига кирпича, а так жеблагодаря малой высоте садки, как в сушильном туннеле, так и в туннеле обжигамогут быть достигнуты значительно более короткие сроки сушки и обжига посравнению с обычными сушилами и печами.

Наиболее важнымпреимуществом является значительное повышение культуры производства накирпичных заводах, улучшение санитарно-гигиенических условии труда ивозможность полной механизации трудоёмких ручных процессов.

В данной работе выбираем интенсивнуютехнологию обжига, т.к. в этом устройстве происходит совмещение сушки и обжига,а также могут быть достигнуты значительно более короткие сроки сушки и обжигапо сравнению с обычными сушилами и печами. Эта технология состоит из единойлинии от запасного пути после печи обжига до автомата укладчика.

Кирпичснимается с вагонеток, устанавливается на поддоны, упаковывается в транспортныепакеты и транспортируется с помощью автопогрузчика. На кирпичных заводахприменяются автопогрузчики самых различных типов со щитовыми захватами и сзажимами. Вилочные зажимы работают от гидравлической системы либо приводятся вдействие от веса поднимаемого пакета.

В данной работе выбираемавтопогрузчик с вилочным зажимом, т.к он манёвренный и лёгок в эксплуатации.

После чего кирпичотправляется на склад готовой продукции, находящийся на открытыхасфальтированных площадках, расположенных на территории предприятия. Складготовой продукции оборудован мостовыми кранами для загрузки поддонов с кирпичомв автомобили.

5. Технологическая схема цехаформования, сушки, обжига

/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> />

5.1 Описание технологической схемы

Тонко измельчённое сырьёот вальцов, ленточным конвейером подаётся в глиномешалку вакуумного пресса,предназначенного для вакуумирования и формования сырца. Далее в технологиипроизводства кирпича, проектом, принята система интенсивной сушки и обжигакирпича, включающая в себя:

·   универсальный автомат (погрузка иразгрузка вагонеток);

·   система транспортировки вагонеток;

·   система интенсивной сушки и обжига;

·   установка съёма и пакетированиякирпича;

Непрерывно поступающий изпресса брус сырца разрезается отрезным устройством на куски требуемой длины (/>2,5 м). Отрезанный кусокбруса отделяется ускорительным транспортёром и подаётся на разрезноеустройство, где он принимается транспортёром специальной конструкции. Послеподачи бруса на разрезное устройство, транспортёр останавливается, инаходящийся на нём брус, разрезается на отдельные кирпичи путём опускания иподъёма разрезного устройства, в котором поперёк направления подачи брусанатянуты разрезные элементы (струны). После окончания операции разрезкитранспортёр разрезного устройства начинает двигаться и кирпич сырецперегружается на следующий транспортёр раздвижного погрузочного устройства,причём, за счёт плавной регулировки скорости этого транспортёра кирпичи могутраздвигаться на требуемое расстояние. После передачи всех кирпичей нараздвижной транспортёр, он останавливается, и находящиеся на нем кирпичитолкателем сдвигаются в поперечном направлении на вагонетки, движущиеся прямопод транспортёром с такой же скоростью. Концы разрезанного бруса при этомостаются на раздвижном транспорте. При подаче следующей группы разрезанныхкирпичей, с разрезного устройства, на раздвижной транспортёр, обрезки сырцасбрасываются на транспортёр отходов и возвращаются в пресс. Таким образом,кирпичи, группа за группой, поперечными рядами сажаются на вагонетку.

Загруженные вагонетки спомощью цепного толкателя загружаются в накопительный (буферный) туннель, для предварительногоподогрева, пройдя который, вагонетки попадают на загрузочно-выгрузочный механизм,который загружает их в сушилку. В туннеле интенсивной сушки (t=600C), работающему по принципу противотока,кирпичи движутся стоя в один слой, через участки с различными температурнымирежимами и интенсивной вентиляцией. Благодаря чему обеспечивается быстрая, равномернаясушка. Для высокочувствительных изделий может быть предусмотрено применениедополнительных зонных нагревателей. В настоящем проекте в зоне сушильноготуннеля подмешивается горячий воздух из печного пространства. Отработанныйтеплоноситель после очистки поступает в атмосферу. Для нормального протеканияпроцесса сушки сырца, т. е. для того, чтобы изделия высыхали с максимальнойравномерностью и без деформаций при минимальном расходе топлива и в минимальныйсрок, необходимо создать условия для интенсивной влагоотдачи с единицы поверхностиизделия.

После прохождения сушки кирпичис сушильных вагонеток автоматом-садчиком переносятся на обжиговые. В печиинтенсивного обжига кирпича обжиг производится пламенем. Обжиг проводят в печипри температуре 1000оС. В качестве теплоносителя используютсяпродукты сгорания газа. При обжиге за счет удаления влаги и сближения врезультате этого частиц, вследствие фазовых и химических превращений,частичного получения жидкой фазы протекают структурообразующие процессы. Изпечи забирается горячий воздух на сушку в сушило, а отработанные дымовые газыпосле очистки выбрасываются в атмосферу.

Пройдя обжиг, вагонеткипопадают на начальное загрузочное устройство которое перемещает их на путирасположенные над буферным туннелем. Затем, кирпич снимается с вагонеток,устанавливается на поддоны и упаковывается в транспортные пакеты. После чегоотправляется на склад готовой продукции, оборудованный мостовыми кранами длязагрузки в автомобили /5/.

6. Теоретические основытехнологического процесса

6.1 Формование кирпича

Формованием называетсяпроцесс придания массе заданных форм и размеров, т. е. получения заготовки(полуфабриката) издания. Структура заготовки в значительной мере определяетстроение и свойства изделий после обжига. При формовании стремятся максимальноувеличить содержание твердой фазы, чтобы снизить усадки в сушке и обжиге.

Пластичность глинпредопределяет наличие специфических деформационных свойств — малой вязкости идостаточно высокого предела текучести.

Показателем формовочныхсвойств масс является соотношение между внешним и внутренним трением. Считают,что формование возможно, если внутреннее трение массы (когезия) больше, чемтрение о формующий орган машины (аутогезия). Для оценки формовочных свойствиспользуют коэффициенты внутреннего трения и сцепления массы. Из уравненияКулона-Мора следует, что сопротивлением массы σПР сдвигуопределяется коэффициентом внутреннего трения f, сцеплением С и действующим сжимающим напряжением σ:

σПР= σf + С. 

Основные свойства пластичной формовочной массы зависят от минеральногосостава, формы и размеров частиц твердой фазы, вида и количества временнойтехнологической связки, интенсивности образования гидратных слоев наповерхностях частиц. С увеличением содержания жидкой фазы коэффициентвнутреннего трения растет, проходя через максимум. Другие показателиуменьшаются монотонно, но с разной интенсивностью. Это позволяет для каждоймассы выбрать оптимальное значение формовочной влажности. Лучшие формовочныесвойства имеет масса с максимально развитыми слоями физически связанной водыпри минимальном содержании свободной воды в системе.

Возрастание дисперсноститвердой фазы увеличивает количество контактов между частицами в единице объемаи прочность. Одновременно растут оптимальная формовочная влажность, предел текучести,вязкость, модули деформации, коэффициент внутреннего трения и связность массы,повышается пластичность.

Чрезмерное повышениедисперсности увеличивает усадки в сушке и обжиге, поэтому оптимальный зерновойсостав должен обеспечивать создание каркаса из сравнительно крупных зерен дляповышения предела текучести и уменьшения усадок.

Пластическое формование осуществляют тремя способами: выдавливанием,допрессовкой и раскаткой. Во всех случаях механические напряжения не превышают1—30 МПа, масса содержит 30—60% жидкости по объему. Заготовка сохраняет формублагодаря наличию предела текучести.

Важнейшей задачей при пластическом формовании является подбороптимальной формовочной влажности. Для оценки формовочной влажности WФ по П.А. Ребиндеру используют зависимость пластическойпрочности структуры Рm,от влажности Wабc (рис. 6.1.).

Влияние влажности наосновные параметры пластичной массы:

/>

Рис.6.1. f – коэффициент внутреннего трения; Е1и Е2 – модули быстрой и замедленной обратимой деформации; С –сцепление; η – вязкость.

Пластической прочностьюназывают механическое напряжение, которое способна выдерживать масса безнарушения сплошности. Считают, что формовочной влажности соответствует точкаперехода зависимости Рm — влажность от прямолинейного участка. В заводской практике формования навакуумных прессах ведут обычно при влажности на 1-3% меньше.

Чем сложнее формаизделия, тем при более высокой влажности проводят формование. Для его облегченияиногда в массы добавляют высокопластичные монтмориллонитовые глины.

Выдавливание являетсяокончательной операцией формования изделий грубой строительной керамики(кирпич) и промежуточным этапом переработки пластичной тонкокерамической массыперед раскаткой и допрессовкой. Выдавливание может быть горизонтальным ивертикальным. Его осуществляют на шнековых вакуумных прессах. В шнековом прессепри движении массы возникает сложное объемно-напряженное состояние. Лопастишнека сообщают массе поступательное и вращательное движение, а стенки корпусапресса замедляют перемещение массы в прилегающим к ним слоям. По мерепродвижения массы к головке пресса ее вращение замедляется, но периферийныеслои движутся с большей скоростью. Окончательно уплотняет массу последний витокшнека. Он выжимает массу из цилиндра в головку пресса с различными по сечениюскоростями, сообщая ей частичное вращение.

Распределение скоростей течения пластической (а) и тощей (б)масс в головке шнекового пресса.

а)                                                     б)

/>/>

Рис.6.2.

Шнековые (ленточные) вакуумные прессы имеют высокую производительностьи являются агрегатами непрерывного действия, однако требуют «мягких» масс. Взаготовке могут возникать дефекты, связанные с неравномерным движением массы.

Под действием бокового давления линейная скорость массы устенки меньше, а окружная выше, чем в центре. В массе образуются два параболоидальныхпотока, скорости которых в мундштуке постепенно выравниваются. Более пластичныемассы характеризуются большим градиентом скоростей по сравнению с жесткими(рис. 6.2.). Для снижения неравномерности течения используют шнеки с переменнымшагом винта и двухзаходной выпорной лопастью. Крупнозернистые включения снижаютсклонность массы к расслаиванию.

Выдавливаниесопровождается образованием анизотропной структуры масс, так как пластинчатыечастицы глины ориентируются своей тонкой гранью в направлении максимальнойскорости течения. Анизотропия проявляется в неравномерной усадке и различной прочностиобразцов в разных направлениях.

При неблагоприятныхусловиях возможно появление дефектов. S-образные трещины образуются принарушении сплошности массы из-за разной продольной и окружной скорости еетечения. Уменьшение скорости течения в углах или на поверхности кернов дляслабосвязанных масс приводит к образованию «драконова зуба» и «малых надрезов».

Дефекты устраняютподбором размеров головки пресса и мундштука (отношение длины к диаметру должнобыть не менее 4, увеличиваясь для сильно пластичных и жестких масс), конусностимундштука, смазкой головки и мундштука. Эффективно применение вибрирующихголовок или вставок и ультразвуковое разжижение масс /1/.

Сформованный кирпич вдальнейшем подвергается сушке.

6.2 Сушка полуфабриата

Сушкой называют удалениеводы из влажного керамического полуфабриката или сырья испарением. Наиболееответственной является сушка высоковлажного полуфабриката изделий хозяйственнойи строительной керамики, изготовленного пластическим формованием или шликернымлитьем и содержащего значительное количество глинистых компонентов.

Процесс сушкикерамических изделий представляет собой превращение содержащейся в них воды изжидкого состояния в парообразное и последующее удаление ее в окружающую среду.При этом необходимым условием сушки является наличие внешнего источника тепла,нагревающего изделия. Наиболее ответственной является сушка высоковлажногополуфабриката изделий хозяйственной и строительной керамики, изготовленногопластическим формованием.

Находящаяся вкерамических массах и изделиях вода делится на физическую и химическисвязанную.

Физической называется тачасть воды материала, которая не входит ни в какие соединения с ним. Физическаявода находится в изделии в жидком или парообразном состоянии и может бытьудалена полностью при нагреве материала до 100-110°С. При этом керамическаямасса становится непластичной, но с добавлением воды пластические свойствамассы восстанавливаются.

Химически связанной водойназывается вода, находящаяся в химическом соединении с отдельными элементамикерамической массы, так например />.Удаление химически связанной воды происходит при более высоких температурах — от 500° и выше. При этом керамическая масса безвозвратно теряет своипластические свойства.

При сушке изменяется откоагуляционных к конденсационным природа контактов между частицами твердой фазыза счет удаления механически и физико-химически связанной воды. Химическисвязанная вода в сушке не удаляется.

Простейшим видом сушкиявляется сушка изделий на воздухе, когда испарение влаги из материалапроисходит за счет тепловой энергии солнца. В настоящее время сушка изделийосуществляется за счет тепла, получаемого от специальных установок.

Анализируя процессы,происходящие при сушке материалов, необходимо отметить следующее:

1) содержащаяся вматериале вода при температуре 80-90оС испаряется. В этом случаеимеет место поверхностное испарение или так называемая внешняя диффузия влаги;

2) при испарении влаги споверхности материала в окружающую среду влага из внутренних слоев изделияперемещается к его поверхности. Происходит так называемая внутренняя диффузиявлаги.

Если в процессе сушкизамерять температуры материала и окружающей среды, то обнаруживается, чтотемпература изделия ниже температуры воздуха. Следовательно, во время сушкиповерхность твердого тела, имеющего относительно низкую температуру,соприкасается с газом, нагретым до более высокой температуры. Между нимипроисходит теплообмен. Поэтому процесс сушки можно рассматривать как комплекспараллельно протекающих явлений:

а) испарения влаги споверхности материала;

б) внутренних перемещений(диффузии) влаги в материале;

в) теплообмена междуматериалом и окружающей газообразной средой.

При испарении влаги споверхности изделий влажность поверхностных слоев по сравнению с внутреннимислоями уменьшается и возникает так называемый перепад (градиент) влажности.

Внешним показателемпроцесса сушки является изменение веса материала во времени. Графическоеизображение зависимости влажности материала от длительности сушки носитназвание кривой сушки. Характер кривой определяется влажностью и размерамиизделия, способом его формования, а также температурой, влажностью и скоростьютеплоносителя. Совокупность указанных факторов определяет режим сушки. Режимомсушки называется изменение интенсивности влагоотдачи изделия путем изменениятемпературы, относительной влажности и скорости движения теплоносителя.

Изменение режима сушкивызывает изменение интенсивности влагоотдачи изделия, которая определяетсяколичеством влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого изделия вединицу времени.

Интенсивность влагоотдачиизмеряется в граммах на 1 м2 в час.

Режим сушки регулируют,изменяя температуру или количество теплоносителя, подаваемого в сушилку /5/.

Сушка зависит отпараметров окружающей среды (температуры, влажности и скорости движениятеплоносителя), формы связи влаги с материалом, состава, структуры, влажности итемпературы полуфабриката.

Различают кинетику сушки(изменение средних значений влажности и температуры заготовки во времени) и еединамику (изменение влажности и температуры в каждой точке заготовки).Распределение меняющихся во времени полей влажности и температуры в объемеизделия определяет возможность появления опасных напряжений и брака.

Если сушку проводят прималых перепадах температуры между полуфабрикатом и средой, малых скоростях ивысокой влажности теплоносителя, то влажность полуфабриката медленно уменьшаетсяот исходной w0, а температура повышается до температуры мокроготермометра tМ. Центр заготовки прогревается медленнее, чемповерхность. Это период прогрева полуфабриката.

На втором этапе (периодпостоянной скорости сушки) влажность заготовки меняется по линейному закону припостоянной температуре.

После достижениякритической влажности Wкp температура поверхности заготовкиувеличивается, приближаясь к температуре сухого термометра tСУХ, скорость сушки уменьшается, авлажность асимптоматически приближается к равновесной Wp. Температура в объеме полуфабриката растет медленнее, чем наповерхности. Этот период называется периодом падающей скорости сушки. Величинакритической влажности Wкp зависит от скорости сушки, размерови строения полуфабриката. Равновесная влажность Wp зависит от температуры ивлажности в помещении. Сушить полуфабрикат до влажности меньше Wpнецелесообразно. Обычно отформованные заготовки сушат до влажности 6-8%, азоло-песчаную смесь до 13%.

Золо-песчаную смесь сушатв сушильном барабане до влажности 13% при t=110 °С. Все процессы происходящие при сушке золо-песчанойповторяют сушку полуфабриката.

При сушке испарение водыпроисходит диффузионным путем. Движущей силой является разность парциальныхдавлений пара у поверхности и в объеме теплоносителя. Уменьшение влажности во внешнихслоях заготовки сопровождается появлением градиента влажности в ее объеме, чтовызывает диффузию капельножидкой воды из объема заготовки к поверхности.

Диаграмма сушкиполуфабриката

/>

Рис.6.3. I – период подогрева; II – период постоянной скорости сушки; III – период падающей скорости сушки; IV – гигроскопическое состояние; 1 –влажность; 2,2`- температура поверхности и центра; 3 – скорость сушки; 4 – градиенттемпературы; 5 – усадка.

При наличии градиентатемпературы на процесс влагопроводности накладывается процесстермовлагопроводностни: вода стремится переместиться в области с меньшейтемпературой. Термовлагопроводность связана с уменьшением поверхностногонатяжения и вязкости воды при повышении температуры и движением пузырьковвоздуха в капиллярах. При интенсивном подводе теплоты возможно испарение влагив глубинных слоях заготовки и удалении воды по механизму паропроводности.Движущей силой процесса является перепад давления водяного пара.

Интенсивность сушки можетбыть повышена несколькими способами или их комбинацией:

— совмещением направленияпроцессов влагопроводности и термовлагопроводностни при увеличении температурызаготовки по сравнению с температурой окружающей среды (теплоносителя); этотспособ используют при сушке полых изделий (электроизоляторов, тиглей), помещаянагреватели во внутреннюю полость заготовки.

— увеличениемкоэффициента влагопроводности путем повышения пористости заготовки и размеровчастиц твердой фазы.

— снижением общегодавления в сушиле.

При удалении воды в порахзаготовки образуются вогнутые мениски жидкости. Капиллярное давлениеувеличивается, уменьшается толщина прослоек жидкости, частицы сближаются,образуя каркас. При влажности, близкой к критической, капиллярные силыуравновешиваются силами трения, сближение частиц и усадка заготовкипрекращается. Дальнейшее снижение влажности происходит за счет освобожденияобъема пор без изменения размеров.

Изменение размеровполуфабриката в сушке характеризуют линейной или объемной усадкой, выраженной впроцентах.

Усадка зависит отвлажности заготовки и размера частиц твердой фазы. Линейная усадка в сушкезаготовок пластического формования составляет 6-8%.

Величины критическойвлажности и усадки зависят от режима сушки. Наибольшую усадку имеют заготовки,высушенные в равновесных условиях. Чем выше температура и ниже влажностьтеплоносителя, тем меньше усадка. Рост градиента влажности в объеме заготовкиувеличивает разницу между фактической и максимально возможной усадками. Этаразница (недопущенная усадка) вызывает появление механического напряжения. Еслипоследнее превысит предел прочности материала, то в теле заготовки образуетсятрещина.

Причиной появления трещинв период постоянной скорости сушки полуфабриката является перепад влажностимежду наружными и внутренними частями заготовки.

Продолжительность сушкизависит от толщины высушиваемого изделия и не зависит от его плотности иплощади поверхности.

В период падающейскорости сушки усадки отсутствуют, поэтому сушку можно интенсифицировать,повысив температуру и скорость движения теплоносителя.

В процессе сушки могутвозникать различные дефекты.

Тотальные трещины,проходящие через тело заготовки, возникают из-за больших скоростей прогревазаготовки, имеющей малый коэффициент влагопроводности, на первой стадии сушки.

Срединные трещинывозникают после образования жесткого каркаса частиц на краях заготовки,препятствующего усадке влажных центральных частей. Предотвратить образованиекраевых и срединных трещин можно, покрыв края влагоизолирующим веществом(маслами, растворами сульфитно-спиртовой барды или поливинилового спирта и т.п.).

Рамочные трещины могутвозникнуть при трении заготовки о подставку в процессе усадки. Этот вид бракахарактерен для кирпича пластического формования. Его можно предотвратить,периодически перекладывая изделия с грани на грань и используя подсыпки (песок,опилки, шамот).

Микротрещины и волосяныетрещины возникают при адсорбции воды из воздуха или дымовых газов высушеннымполуфабрикатом. Этот вид брака можно предотвратить, прекратив сушку привлажности несколько выше, чем максимальная влагоемкость материала при даннойтемпературе.

Коробление изделий можетвозникнуть при односторонней сушке плоских изделий, например облицовочныхплиток, при анизотропной структуре полуфабриката, неравномерном распределениивлаги в заготовке./1/.

6.3 Обжиг полуфабриката

Важнейшиефизико-химические процессы, обеспечивающие качество продукта, происходят приобжиге.

Процесс обжигакерамического кирпича может быть условно разделен на четыре периода:

1)        подогрев до 200°Си досушка-удаление физической воды из глины;

2)         дальнейшийнагрев до 700°С «на дыму» и удаление химически связанной воды из глины;

3)        «взвар» — дотемпературы обжига 980-1000°С — созревание черепа;

4)        охлаждение,«закал» — медленное до 500°С и быстрое от 500 до 50°С обожженных изделий.

Такое производственноеделение на периоды не вскрывает сущности реакций в керамической массе приобжиге. При производственном обжиге керамических изделий никогда не достигаетсятермодинамическое равновесие.

Можно отметить семьглавных видов реакций, протекающих в рядовых глинистых массах при обжиге /8/:

1) выделениегигроскопической воды из глинистых минералов и воды из аллофаноидов, еслитаковые присутствуют в глине (t=200°С);

2) окисление органическихпримесей (t=300-400 °С);

/>

3) выделениеконституционной воды, т. е. дегидратация глинистых минералов

(t=450-900°С);

/>

4) реакции декарбонизациии десульфуризации (t=650-900 °С);

/>

5) образование новыхкристаллических фаз t=920 °С;

/> 

6) жидкофазные реакции иобразование стекловидного расплава t/>1000°С;

Например:

/>

7) процессы, происходящиев добавках и реакции взаимодействия глинистых составляющих с этими добавками (вчастности, песком, золой, опилками).

/>

/>

/>

Известно, чтокерамические образцы, обожженные в восстановительной и ввосстановительно-окислительной средах, приобретают структуру нормальнообожженного черепа примерно на 100°С раньше, чем в окислительной среде; крометого, существенно влияет Fe2+ на процесс последующей перестройкиионов метафазы в стабильные фазы. Поэтому присутствие Fe2+ в глинах благоприятствует образованию новых фаз, улучшающихкачество изделия строительной керамики.

Группа реакций в твердыхфазах глин, обязанных диффузионным процессам (диффузия происходит благодаряперепаду химического потенциала на границе фаз), довольно узко описываетсяизвестными уравнениями кинетики и характеризуются сравнительно.разнымимеханизмами этих процессов.

Реакции 1, 2 в окислительныхусловиях и 3 — в восстановительных условиях (рис. 6.1) таков /3/:

1.        />

2.        />

3.        />

4.        />

5.        />

Не менее важную рольиграет и газовая среда в печи, которая влияет на процессы, протекающие приформировании черепка, и поэтому она также должна регламентироваться режимомобжига. Эта среда может быть окислительной, нейтральной и восстановительной.

Окислительная средахарактеризуется избытком воздуха против того количества, которое теоретическинеобходимо для полного сгорания топлива.

Присутствие 4-5%кислорода в продуктах горения при обжиге изделий грубой керамики типично дляокислительной среды. Содержание кислорода в пределах 8-10% свидетельствует о сильноокислительной среде и полезно при интенсивном выгорании органических веществмассы.

Образование жидкой(стекловидной) фазы в гидрослюдистых глинах начинается по крайней мере с 700°С,но заметное развитие эти фазы получают лишь при температурах на 150-200°С выше.Появление стеклофазы содействует дальнейшему растворению в ней некоторой частиминеральных составляющих глины и новому минералообразованию. Стеклофаза обеспечиваетспекание и образование черепа. С физической стороны действие стеклофазы характеризуетсяусадкой изделия. В зависимости от степени развития стеклофазы, что регулируетсявыдержкой и созреванием черепа, можно сообщить ему ту или иную плотность(пористость). Именно в этом процессе и состоят операции выдержек — «взвар» иначала охлаждения — «закал», которые необходимо осуществлять: «взвар» — впределах температур 980-1000°С и «закал» — до 800°С, а также длительностей дляполучения кирпича должного качества — ярко-красного (не алого) по цвету извонкого при ударе. Кроме того, выдержка необходима для выравниваниятемпературного поля в печи.

Спекание материала — существенный момент процесса обжига, так как к этому времени заканчиваетсяформирование керамического изделия. Окончание спекания изделия характеризуетсяпрекращением его усадки. Условными показателями спекшегося материала являютсяего водопоглощение.

Спекаемость глины зависитот содержания в ней плавней и степени их дисперсности.

На процесс формированиякерамического черепка влияют: химический и гранулометрический состав сырья,соотношение компонентов в массе, а также температурно-газовый режим обжига.

Процесс спеканияпервоначально пористого тела начинается с образования контактов между частицамии их роста по мере повышения тем пера туры. Модель стадии припекания двух сферическихчастиц с образовавшейся перемычкой представлена на рис. 6.4. Вогнутаяповерхность образующейся перемычки, растягиваемая силами поверхностногонатяжения, становится участком повышенной концентрации вакансий, т. е. ихисточником. Выпуклая часть поверхности, сжимаемая силами поверхностногонатяжения, а также межкристаллическая граница на участке контакта являютсяпоглотителями вакансий. Таким образом, объемный диффузионный поток атомовнаправляется на поверхность перешейка и увеличивает его диаметр. Посколькучасть потока вещества, направленного к поверхности перешейка, выносится изобласти межчастичного контакта, частицы сближаются, происходит усадка иуплотнение пористого тела. На рис.6.4 показано: г0 — радиус частиц; /> — расстояние между центрамисфер в момент начала припекания частиц; />максимальноесближение до соприкосновения сфер

(/>)

Схема спекания с участиемжидкой фазы и стягивания двух твёрдых сферических частиц

/>

Рис.6.4.

Действительный процесснамного сложнее приведенной модели, что обусловлено разнообразием формы,размеров припекающихся частиц и конфигурации контактов между ними; присутствиемдругих источников образования и стока вакансий; наличием не только объемной, нои поверхностной диффузии /1/.

Образующиеся в процессеобжига глин и керамических масс легкоплавкие соединения проявляют себя двоякимобразом. Во-первых, они действуют химически, растворяя частицы минералов, образуяжидкую фазу и выделяя из раствора новые, более устойчивые мниералообразования,именуемые эвтектическими смесями. Во-вторых, они действуют физически, благодарясвоей энергии поверхностного натяжения, сближая и уплотняя твердые частицыглины.

Обжиг изделий грубойстроительной керамики ведется до появления минимального количества легкоплавкихсоединений, которые связывают дегидратированные частицы глинообразующихминералов и зерна кварца, что и обеспечивает достаточную механическую прочностьизделий.

Охлаждение обожженныхизделий — не менее ответственная операция. При 800-780°С череп изделиястроительной керамики находится в пиропластическом состоянии и переходит втвердое состояние, поэтому необходимо замедлять охлаждение во избежаниепоявления напряжений, которые могут разрядиться местными разрывами (трещинами).Считают опасным также участок 650- 500°С в связи с обратимым превращением

/>.

Из всего выше сказанногоможно сделать вывод что, большое значение имеет подбор температурного режимаобжига. Он должен быть таким, чтобы реакции дегидратации, декарбонизации,окисления и восстановления отдельных компонентов, составляющих глину, неналагались бы на реакции образования легкоплавких эвтектик. Эти реакции должныследовать одна за другой, но практически, вследствие сложного составакерамических масс, образование жидких соединений начиняется обычно ранее, чемзакончатся декарбонизация, окисление и т. д.

Температурный режим привыдержке и охлаждении определяется главным образом видом, формой и размерамиизделий, а также температурным интервалом модификационных превращений вматериале /3/.

7. Контроль производства по цеху

Современный этаппроизводства тугоплавких неметаллических и силикатных материаловхарактеризуется расширением ассортимента, повышением качества, возрастаниемединичной мощности технологических линий, внедрением поточных технологий. Всеэто требует коренного совершенствования структуры, методов и средств контроляпроизводства.

Технический контроль –это проверка соответствия объекта (материала, изделия или процесса)установленным требованием, что относится к системе государственных испытаний, азначит, подчиняется правилам стандартизации и сертификации.

Стандартизация –деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения вопределенной области посредством установления положений для всеобщего имногократного использования реально существующих или потенциальных задач.Результатом этой деятельности является разработка нормативных документов. Взависимости от специфики объекта стандартизации и содержание установленных кнему требований различают стандарты основополагающие, на продукцию или услуги,а также стандарты на процессы, на методы контроля (испытаний, измерений, анализа).

Сертификация –подтверждение соответствия товара обязательным нормативным требованиям, котороесопровождается выдачей сертификата соответствия.

Любой контроль можносвести к осуществлению двух этапов:

-                получениепервичной информации о фактическом состоянии объекта, о признаках и показателяхего свойств;

-                сопоставлениепервичной информации с заранее принятыми требованиями, нормами, критериями,обнаружение соответствия или расхождений фактических и требуемых данных, чтодает вторичную информацию.

Вторичная информацияиспользуется для выработки соответствующих управляющих воздействий,совершенствование производства, повышения качества продукции и т.п.

Основными задачамисистемы контроля являются:

-                определение качествапоступающих на завод материалов;

-                установлениесостава и свойств потоков материалов в процессе производства;

-                слежение запараметрами технологического процесса по всем производственным переделам;

-                контроль качестваи сертификация (паспортизация) продукции;

-                анализ иобобщение результатов контроля по всем переделам с целью совершенствованиятехнологического процесса.

Для решения этих задачсистема контроля производства должна включать в себя ряд подсистем.

Подсистема общезаводскоготехнологического контроля (центральная заводская лаборатория) должнаобеспечивать определение состава и свойств исходного сырья, топлива, добавок,вспомогательных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции в объеме,достаточном для практического осуществления процесса оптимизации производствапо всему заводу.

Подсистема оперативноготехнологического контроля (обслуживающий персонал основного производства,цеховые лаборатории) занимается определением состава и свойств материалов навходах и выходах конкретных технологических участков производства и контролемсоответствия получаемых результатов требуемым значениям. Объем определенийздесь должен быть минимально необходимым и не требующим сложного оборудованиядля осуществления контроля.

Подсистемапараметрического контроля (служба контрольно-измерительных приборов иавтоматизированных систем управления, КИП и АСУ) оценивает состояниеоборудования и режимы его работы, контролирует технологические параметры,измеряет расходы в технологических потоках, уровни в емкостях и т.д.

Подсистема техническогоконтроля (отдел технического контроля, ОТК) обеспечивает контроль качества исоответствие выпускаемых материалов и изделий действующей нормативнойдокументации (государственным или отраслевым стандартам, техническим условиям,стандартам предприятия), а также осуществляет сертификацию (паспортизацию)продукции. В функции ОТК входит не только фиксирование появления некачественнойпродукции, но и предупреждение подобных фактов. С этой целью ОТК контролируеткачество поступающих на предприятие материалов, соблюдение установленнойтехнологии, устанавливает причины, вызывающие брак и снижающие качествопродукции. ОТК также оформляет необходимые акты и добивается устранения причиннегативных явлений и их последствий. ОТК проводит свою работу в тесном контактес заводской и цеховыми лабораториями.

8. Материальный балансцеха формования, сушки и обжига

Исходные данные:

Производительность – 10млн.шт./год.

Нормы потерь попеределам:

— при формовании – 0,5%

— при сушке – 2%

— обжиге – 4%

Масса кирпича(полнотелого) – 3,5кг

Влажность формовочноймассы – 18%

Влажность полуфабрикатапосле сушки – 7%

Влажность карьерной глины– 17%

Влажность опилок – 40%

Влажность шамота – 5%

Ппп глины – 5%

Ппп опилок – 100%

Ппп шамота– 0%

Насыпная плотность:

ρглины=1,8т/м3

ρопилок=0,2т/м3

ρшамота=1,8т/м3

Произведем пересчетсостава шихты из объемных процентов в массовые:

m= ρ1*V1+ ρ2*V2+ ρ3*V3+ ρ4* V4=m1+m2+m3+m4,

где ρ1,ρ2,ρ3,ρ4 – насыпнаяплотность глины, песка, золы, шамота.

V1,V2,V3,V4 – объемная доля глины, песка, золы, шамота

m1,m2,m3,m4 – масса глины, песка, золы, шамота,входящая в 1м3 шихты.

m= 1.8*0.83+0,2*0.1+1.8*0.07=1.64т/м3

Расчет весовых процентовкомпонентов в шихте ( с учетом их влажности):

mгл=m1*100/m=1.494*100/1.64=91,1%

mоп= m2*100/m= 1,22%

mшам=m3*100/m=7,68%

mгл,mоп,mшам– весовые проценты глины, опилок,шамота.

Пересчет шихтовогосостава на абсолютно сухие компоненты.

а) абсолютно сухая глинав 100гр весовой массы шихты.

q1= mгл*(100-W)/100= 91,1*(100-17)/100=75,61 вес.ч.

б) абсолютно сухие опилкив 100гр весовой массы шихты

q2=mоп*(100-W)/100=1,22*(100-40)/100=0,73 вес.ч.

в) абсолютно сухой шамот в100гр весовой массы шихты

q3=mшам*(100-W)/100= 7,68*(100-5)/100=7,3 вес.ч.

Весовые процентыабсолютно сухой глины:

Qгл= (75,61/83,64)*100=90,43%

Весовые процентыабсолютно сухих опилок:

Qоп= (0,73/83,64)*100=0,87%

Весовые процентыабсолютно сухого шамота:

Qшам= (7,3/83,64)*100=8,7%

Пересчет ппп керамическоймассы:

5*90,43/100+0,87*100/100=5,39%

Расчет:

Производительность завода:

10000000*3,5/1000=35 000(т/год)

Масса кирпичапоступающего на склад готовой продукции:

105000*100/(100-3)=36082,47(т/год)

Бой кирпича составляет:36082,47-35000=1082,47(т/год)

Масса кирпича,поступающего на обжиг с учетом брака обжига 1,5%

36082,47*100/(100-4)=37585,91(т/год)

Брак обжига составил:

37585,91-36082,47=1503,44(т/год)

— масса кирпичей с учетомппп:

37585,91*100/(100-5,39)=39727,21(т/год)

Потери за счет ппп:

39727,21-37585,91=2141,3(т/год)

— с учетом остаточнойвлажности 7% масса полуфабриката составит:

39727,21*100/(100-7)=42717,43(т/год)

Масса испаряемой приобжиге влаги:

42717,43-39727,21=2990,22(т/год)

Масса кирпичей,поступающих на садку на обжиговые вагонетки

42717,43*100/(100-0,5)=42932,09(т/год)

Брак при сушке:

42932,09×100/(100-2)=43808,25(т/год)

43808,25-42932,09=876,16(т/год)

Масса кирпича сырцапоступающего на сушку с W=18%

43808,25*(100-7)/(100-18)=49684,97(т/год)

Испаренная при сушкевлага:

49684,97-43808,25=5876,72(т/год)

садка на сушильные вагонетки:

49684,97×100/(100-0,5)=49934,64(т/год)

потери при садке:

49934,64-49684,97=249,67(т/год)

Количество формовочноймассы:

49934,64 (т/год)

Влажность керамическоймассы составляет:

W=(91,1×17/100+1,22×40/100+7,68×5/100=16,36%

количество добавляемойводы:

49934,64*(100-18)/(100-16,36)=48955,53(т/год)

49934,64-48955,53=979,11(т/год)

Таблица 7.1. Материальныйбаланс производства

приход Расход Название (т/год) % Название (т/год) %

Формовочная

масса

Вода на пароувлажнение

Итого

48955,53

979,11

49934,64

98,04

1,96

100

Готовый кирпич

Бой на складе

Ппп

Брак сушки обжига

Испаренная влага при:

-обжиге

-сушке

Потери при садке на вагонетки:

-обжиговые

-сушильные

Итого

35000

1082,47

2141,3

876,16

1503,44

2992,22

5876,72

214,66

249,67

49934,64

70,1

2,2

4,3

1,7

3,0

6

11,8

0,4

0,5

100

9. Производственнаяпрограмма

Таблица 8.1. Режим работыцеха формования сушки и обжига

Наименование Количество

Календарный фонд времени

Число праздничных дней

Сменность

Длительность смены

Плановый ремонт

Уборка и чистка оборудования

Аварийные остановки

Фонд рабочего времени

365 дней

12 дней

3 смены

8 часов

12 сут/год

14%

2%

6875 час

Фонд времени цеха:365-12-12=341 сут

Тэф=341*24-341*24*2/100-341*24*14/100=6874,56≈6875час

На основе расчетовматериального баланса и фонда времени производим расчет производственнойпрограммы цехов. Результаты сведены в таблицу

Таблица 8.2. Производственнаяпрограмма

Наименование Производительность,R т/год т/час шт/час

м3/час

Формование

Сушка

Обжиг

150994,88

150994,88

126899,95

21,95

21,95

15,51

6271,42

6271,42

4181,23

12,06

12,06

8,52

Перевод т/час в м3/часпроизводим путем деления на плотность ρ=1,82т/м3

Перевод т/час в шт/часпроизводим путем деления на массу одного кирпича m=3,5кг

10. Выбор и расчет оборудования

Подбор оборудованияпроизводим согласно выбранной ранее технологической схеме. Исходными даннымидля подбора оборудования служит также производственная программа, нормы технологическогопроектирования керамических заводов. В проект закладываем современное оборудование.Количество единиц оборудования непрерывного действия (n) определяем исходя из его производительности (P) и количества материала, котороенеобходимо на нем переработать(R).

N=R/P

Для каждого агрегатаопределяем коэффициент его использования (Ki), который всегда меньше 1.

Ki=R/(n*P)

Ki указывает на эффективностьиспользования оборудования.

Произведем подбороборудования для цеха формования, сушки, обжига:

В качестве оборудованиядля участка формования выбираем шнековый вакуумный пресс СМК – 325А,предназначенный для пластического формования масс путем уплотнения,вакуумирования и выдавливания ее через мундштук в виде бруса.

Таблица 9.1. Техническаяхарактеристика пресса СМК 325А

Элементы характеристики Единица измерения Показатели

Производительность

Мощность электродвигателя, в том числе:

— привода пресса

— привода смесителя

Диаметр шнека: — зазорной части

— на выходе

Диаметр окружности, описываемый лопастями пресса

Масса

Габариты

м3/ч

кВт

мм

мм

кг

мм

30

130

75

55

500

450

610

18200

7260*3620*2190

Определяем необходимоеколичество прессов:

n=12,06/30=0,4, принимаем n=1, К=12,06/(30*1)=0,4, длянепрерывной работы цеха в случае аварии необходимо использование резервногопресса. Общее количество прессов – 2.

В качестве линии поотрезке, укладке и транспортировке кирпича – сырца в ИТО систему принимаемлинию, разработанную фирмой «Фукс», с необходимым подборомоборудования.

Отрезное устройство,предназначено для отделения бруса определенной длины, выходящего из мундштукапресса:

Габариты: длина – 920мм;ширина – 1785мм; высота – 1500мм.

Мощность электродвигателя– 1,5кВт.

Необходимое количество

Отрывной транспортер,предназначен для транспортировки отрезанного бруса в нарезное устройство.Габаритные размеры: длина – 1700мм, ширина – 1050мм; высота – 1030мм.

Мощность электродвигателя– 2,5кВт

Нарезное устройствопредназначено для одновременного нарезания нескольких штук кирпича изнепрерывно выходящего из мундштука пресса бруса.

Габариты: 3732мм – длина;ширина – 1400мм; высота -1610мм.

Мощность электродвигателя– 2,8кВт

Передаточное устройствофирмы Фукс предназначено для транспортировки вагонеток в горизонтальном ивертикальном направлении от сушилок к печи, а также после выхода из печи нанулевой уровень(пола). Необходимо 2 передаточных устройства.

Габариты – длина 5670мм;ширина 1600мм; высота 470мм.

Канатный толкатель(1шт)предназначен для подачи вагонеток в предварительную сушилку

Габариты – длина 40500мм;ширина 985мм; высота 425мм.

Буферный накопительпредназначен для предварительного подсушивания сырца, а также в качественакопителя вагонеток с сырцом и готовым кирпичем, находящихся на вагонетках,которые перемещаются к автомату-погрузчику по верху накопителя. Длина 174000мм

ИТО – интенсивнаятехнология обжига состоит из единой линии от запасного пути после печи обжигадо автомата укладчика:

Определим необходимоеколичество единиц ИТО,:

n=4181,23*6875/15000000=1,92, значитнеобходимое количество ИТО систем-2.

К=28745956,25/15000000*2=0,96

Грейферный погрузчик(2шт)предназначен для разгрузки обожженного кирпича с туннельных вагонеток.Мощность электродвигателя 5 кВт.

Таблица 9.2. Технологическаяхарактеристика системы ИТО

Элементы характеристики Единица измерения Показатели

Производительность

Режим работы – непрерывный

Число вагонеток в канале

Время сушки, обжига

Температура обжига

Емкость вагонетки

Длина печи

Размер вагонетки:

-длина

-ширина

Количество вагонеток

-в сушилке

-в печи

Общее количество вагонеток

Потребность в горячем воздухе

Количество дымовых газов

Кратность реверсирования в ИТО сушилке

Число горелок

Количество горелочной группы

Температура отходящих дымовых газов

Температура отбираемого воздуха на сушку сырца

мл.штук в год

ч

шт

ч

0С

шт

мм

мм

мм

шт

шт

шт

м3/ч

м3/ч

шт

шт

0С

0С

15

24

44

22

До 1100

832

132000

3000

4000

44

44

88

240000

80000

6

100

8

140-160

300-400

Толкатель (1шт)предназначен для проталкивания и группировки рядов кирпича от разгрузочногогрейфера. Габариты: длина- 5450мм, ширина- 950мм, высота-1180мм… Мощностьэлектродвигателя 1,5 кВт.

Профильный конвейер (1шт)предназначен для приёма обожженных рядов кирпича от продольного толкателя. Габариты:длина- 1850мм, ширина- 140мм, высота- 960мм..

Сдвоенный толкатель- предназначендля толкания и группировки кирпича от разгрузочного грейфера. Габариты: длина-5450мм, ширина- 50мм, высота- 960мм. Мощность электродвигателя- 1,5кВт.

Профильный конвейер(1шт)предназначен для группировки обожженного кирпича от поперечного толкателя.Габариты: длина- 2250 мм, ширина-2640мм, высота- 960мм.

11. Расчет склада готовойпродукции

Определение площадискладов готовых изделий проводят по показателю производственной мощности цеха ипринятых норм хранения готовой продукции. Площадь склада можно определить извыражения /5/:

/>

M- суточная производительность цехашт/сут; M=104727шт/сут;

N- нормативная продолжительностьхранения на складе, сут;N=60 cут;

Sy-площадь основания упаковки; Sy=1.5*2=3 (м2);

h-высота одной упаковки, м; h= 0,065м

H-нормативная высота укладки упаковокна поддон, м; Н= 1,3м;

n-количество изделий в упаковке, шт; n=100 шт;

k1-коэффициент, учитывающий неплотность укладкиупаковок; k1= 0.98;

k2-коэффициент, учитывающий площадь проходов и проездов,k2= 0.6;

S=104727*60*3*0,065/100*1.3*0.98*0.6=16029м2

12. Охрана труда

Охрана трударассматривается как одно из важнейших социально-экономических, санитарно-гигиеническихи экономических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровыхусловий труда. Охрана здоровья рабочих и служащих в процессе исполнениятрудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленномна создание безопасных и здоровых условий труда. Кроме того, разработаны ивведены в действие многочисленные правила техники безопасности, санитарии,нормы и правила, соблюдение которых обеспечивает безопасность труда.Ответственность за состояние охраны труда несет администрация предприятия,которая обязана обеспечивать надлежащее техническое оснащение всех рабочих мести создавать на них условия работы, соответствующие правилам охраны труда,техники безопасности, санитарным нормам.

Одним из важнейшихпринципов организации производства является создание безопасных и безвредныхусловий труда на всех стадиях производственного процесса. Организациядеятельности администрации и служб предприятия по реализации комплекса мер поповышению уровня охраны труда осуществляется через систему управления охранойтруда (СУОТ).

Номенклатура по охранетруда:

Модернизациятехнологического, подъемно-транспортного и другого производственногооборудования в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91 «ССБТ. Оборудованиепроизводственное. Общие требования безопасности» и другиминормативно-техническими документами по безопасности труда.

Внедрение автоматическогои дистанционного управления производственным оборудованием, технологическимипроцессами, подъемными и транспортными устройствами с целью обеспечениябезопасности работающих; систем автоматического контроля и сигнализации оналичии и возникновении опасных и вредных производственных факторов, а такжеблокирующих устройств, обеспечивающих аварийное отключение оборудования вслучаях его неисправности; технических средств, обеспечивающих защитуработающих от поражения электрическим током; средств контроля уровней опасных ивредных производственных факторов на рабочих местах в соответствии с ГОСТ ССБТи другими нормативными документами.

Установкапредохранительных и защитных приспособлений на паровых, водяных, газовых идругих производственных коммуникациях и сооружениях. Устройство на действующихобъектах новых и реконструкция старых вентиляционных систем, аспирационных ипылеулавливающих установок, средств коллективной защиты от воздействия опасныхи вредных производственных факторов в соответствии с требованиями ГОСТ ССБТ.

Устройство тротуаров,переходов, тоннелей, галерей на территории предприятия (цеха) в целяхобеспечения безопасности работающих. Приведение производственных зданий,сооружений, помещений, перепланировка размещения производственного оборудованияв соответствии с требованиями СНиП и других нормативных документов.

Совершенствованиетехнологических процессов в целях устранения воздействия на работающих опасныхи вредных производственных факторов, нанесение на производственное оборудованиеи коммуникации опознавательной окраски и знаков безопасности в соответствии стребованиями ГОСТ ССБТ.

Механизация уборкипроизводственных помещений, складирования и транспортирования сырья, готовойпродукции и отходов производства.

Приведение уровней шума,вибрации, ультразвука, ионизирующих и других вредных излучений, а такжеестественного и искусственного освещения на рабочих местах в цехах и местахмассового перехода людей в соответствие с требованиями СНиП и ГОСТ ССБТ.

Переоборудованиеотопительных систем, установок кондиционирования воздуха, устройство тепловых,водяных и воздушных завес (воздушных душей) в целях обеспечения нормальноготеплового режима и микроклимата на рабочих местах в соответствии с требованиямиСНиП и ГОСТ ССБТ

Расширение, реконструкцияи оснащение бытовых помещений, мест организованного отдыха и производственнойгимнастики, приобретение для этих целей необходимого инвентаря, оплатаинструкторов-методистов производственной гимнастики ифизкультурно-оздоровительной работы. Приобретение и монтаж сатураторныхустановок для приготовления газированной воды, устройство централизованнойподачи к рабочим местам питьевой и газированной воды, чая, белково-витаминныхнапитков.

Организация кабинетов,уголков, передвижных лабораторий, выставок по охране труда, приобретение дляних необходимых приборов, наглядных пособий, демонстрационной аппаратуры.Издание и приобретение нормативно-технической документации и литературы поохране труда.

Мероприятия по охранетруда должны быть обеспечены проектно-сметно-конструкторской и другойтехнической документацией /10/.

13. Строительная часть

Промышленное зданиеявляется:

-          по объемно-планировочнымрешениям – двухпролетным (6м и 24м);

-          по виду освещения– с комбинированным освещением;

-          по системевоздухообмена – с механической вентиляцией;

-          по наличию системотопления – отапливаемым;

-          по степенипожаро- и взрывоопасности – здание несгораемой конструкции (категория «Г»).

К цеху формования, сушкии обжига примыкает цех массозаготовки.

Фундаментом называетсяподземная часть здания, предназначенная для передачи нагрузки от здания на егооснование. Он состоит из стакана, в который устанавливается колонна, ифундаментной балки, которая укладывается на ступени стакана. Последняя образуетповерхность, на которую укладываются стены здания. Зазоры между торцами балокзаполняют бетоном. Для пролетов 6м фундаментные балки имеют высоту 400мм и длину4950мм.

Колонны – основнойэлемент каркаса производственных зданий. Закрепленные бетонированием вфундаментных стаканах, они образуют вместе с элементами покрытия жесткийкаркас, обеспечивающий устойчивость здания.

В качестве основныхстроительных конструкций применяются металлические фермы. Для покрытияприменяют листы 3х6м. На листы покрытия, уложенные на строительные конструкции,наносят кровлю: настилают гидроизоляцию – один слой пергамина на битумноймастике, укладывают утеплитель – торфоплиты слоем 200мм, делают цементнуюстяжку толщиной 25мм, на нее накладывают гидроизоляционный ковер – 3 слоярубероида на битумной мастике и наносят защитный слой (гравий с крупностьюзерен 5 – 15мм, втопленный в мастику).

Основание под полуплотняют с добавкой щебня и по нему укладывают подстилающий слой изутрамбованного песка, затем укладывают гидроизоляцию, стяжку изцементно-песчаного раствора и чистый пол – бетонный.

Материалом для стенявляются бетонные панели толщиной 300мм. Длина панелей 6м. Панели крепят кколоннам каркаса с помощью стальных консолей, привариваемых к закладнымметаллическим элементам колонн каркаса.

Заключение

В данном проекте детальноразработан цех формования, сушки и обжига керамического кирпича. Представленассортимент выпускаемой продукции, дана характеристика сырьевых материалов,используемых для производства кирпича. Выбран способ производства (пластическоеформование), на основе анализа достоинств и недостатков других способов. Произведенподбор необходимого оборудования, составлена производственная программа, атакже рассчитан склад готовой продукции. Подробно рассмотрена технологическаясхема производства и дано ее обоснование и описание. Описан контрольпроизводства полуфабрикатов и готовой продукции, имеющий большое значение дляполучения качественной продукции. Рассмотрены вопросы обеспечения безопаснойработы сотрудников цехов и завода.

Список использованнойлитературы

1. Справочник. Строительныематериалы. Где их можно приобрести. № 24 – М, 2005.

2. Госин Н.Я., Соболев М.А.Производство керамического кирпича. – М.: Стройиздат, 1971.-207с.

3. Комлева Г.П., Комлев В.Г. Основыпроектирования заводов по производству ТН и СМ. Иван. Хим.-технол. ун-т. –Иваново, 2004.-111с.

4. Кашкаев И.С., Шейман Е.Ш.Производство керамического кирпича. – М.: Высшая школа,1974.-287с.

5. Сидоренко А.А. Основыпроектирования стекольных заводов

6. Технологический регламент завода«Ивстройкерамика». – Иваново, 2001.

7. ГОСТ 530-95.

8. Кондратенко В.А., Пешков В. Н. журнал«Стройпрофиль» № 4 – М, 2004.

9. Информационная система построительству «Ноу-Хаус.ру» — М, 2006.

10. Макаров Г.В., Васин А.Я.,Маринина Л.К. Охрана труда в химической промышленности. — М.: Химия, 1989.