Реферат: Цеха для формирования, сушки и обжига кирпича

--PAGE_BREAK--2. Общая характеристика и месторасположения завода


Завод по производству глиняного кирпича строиться в городе Тюмень. Он является центром Тюменской области, в состав которой входят Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа. Расположена область в центре Западной Сибири. В ней проживают 493 тысячи человек, развита промышленность, построены автомобильные и железнодорожные пути. Также в Тюменской области есть нефтяные и газовые месторождения, нефте- и газоперерабатывающие заводы. Также область граничит с другими крупными областями (Екатеринбургской, Челябинской, Омской Новосибирской).

По состоянию на 1 января 1986 года на балансе числится 70 месторождений глин. Из них разрабатываются 12 месторождений кирпичных, 6 — кирпично-керамзитовых. Наиболее крупные из них Кыштырлинское, Воронинское, Метелевское (г. Тюмень), Большой Остров (г. Ишим), Локосовское (г. Сургут), Урайское (г. Урай), Широтное (г. Надым). Тюмень находится в <metricconverter productid=«25 километрах» w:st=«on»>25 километрах от Кыштырлинского месторождения

Все это обуславливает хорошие перспективы для строительства и развития завода, обеспечивает выпускаемой продукции предприятия широкий региональный рынок, поскольку есть подъездные пути, ресурсы рабочей силы,  потребность в строительстве и, главное, хорошая сырьевая база.


                    3. Аналитический обзор источников информации


При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14-16%) — полусухой способ переработки.

Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующее измельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельных давлениях, в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах. Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, что спрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительную досушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизация производства осуществляется проще, чем при методе пластического формования. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использования более высокопроизводительных прессов.

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

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

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

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

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

Производство керамики должно быть обеспечено непрерывной подачей однородного глинистого материала, лишенного каменистых включений имеющего разрушенную природную «структуру» для лучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность независимо от времени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводах сырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению грубому и тонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчение материалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействует снижению температуры обжига. Измельчение глинистых материалов проводят последовательно на вальцах грубого и тонкого измельчения. Каменистые включения не могут быть полностью выделены из глины общепринятыми механическими приемами – дезинтеграторными ребристыми вальцами. Опыт показывает, что при пользовании этими машинами в глине может остаться около половины         (а иногда и более) камней. В дальнейшем эти камни будут в значительном своем количестве перемолоты гладкими вальцами или бегунами, что, однако, вызывает быстрый износ бандажей и частые ремонты. Бегуны мокрого помола используют при наличии в глинах трудноразмокаемых включений и для обработки плотных глин и глин, содержащих известковые включения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердых материалов в керамической технологии производят в щековых или конусных дробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия. Степень измельчения в щековой дробилке 3-10, а в конусной – 6-15. Среднее и мелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощью бегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц. Молотковая дробилка обеспечивает  высокую степень измельчения (10-15), однако влажность дробимого материала   не должна быть более 15%.

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

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

  Различают сушильные устройства для естественной и искусственной сушки сырца. В первом случае сырец высушивается атмосферным воздухом за счет солнечного тепла в летнее время, во втором – за счет тепла, получаемого от сгорания топлива. Преимущество искусственной сушки перед естественной в том, что она дает возможность заводам работать круглый год, а не только в течение летнего сезона. При этом не только улучшается использование технологического оборудования, но на заводе создаются постоянные кадры квалифицированных рабочих. Кроме того, искусственная сушка значительно менее трудоемка, чем естественная. Задача  организованного процесса сушки состоит в подводе энергии (тепловой или электрической) к высушиваемому изделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимые для целостности изделия. Большинство современных кирпичных заводов оборудовано устройствами для искусственной сушки кирпича-сырца, которые по режиму работы подразделяются на сушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные) действия. Сушилки непрерывного действия (туннельные)являются наиболее современным сушильным агрегатом в кирпичной промышленности. В туннельной сушилке кирпич-сырец, находящийся в вагонетках, в течение цикла сушки перемещается через весь туннель от одного его конца к другому. Срок сушки кирпича-сырца, изготовленного из пароувлажненной массы, сокращается примерно на 30%. Расход тепла на сушку кирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем в камерных. Существенным преимуществом туннельных сушилок перед камерными является то, что туннельные могут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающей автоматическое регулирование процесса сушки. Продолжительность процесса сушки и качество высушенного кирпича-сырца в значительной степени зависят от плотности и системы садки сырца на сушильных вагонетках. Необходимо обеспечить равномерность омывания теплоносителем сырца и получение надлежащей температуры и относительной влажности теплоносителя в различных частях сушилки. Недостаток туннельных сушилок в том, что в них наблюдается расслоение теплоносителя и более интенсивная сушка сырца на верхних полках. Устранение расслоения и равномерная сушка сырца по высоте туннеля достигаются перемешиванием теплоносителя в туннеле путем устройства воздушных завес за счет дополнительной подачи воздуха сверху в отдельных местах туннеля струйками с большой скоростью.

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

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

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

Второй недостаток – трудности настройки аэродинамического режима

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

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

В конструктивном отношении современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями. Конструкция свода плоская, что упрощает постройку печи, позволяет расширить печной канал и обеспечить работу автомата – укладчика. Толщина кладки стен туннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных блоков 30-40% пористости, наружная поверхность стен покрыта дюралюминием с хорошей отражательной способностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в виде вспученного вермикулита. Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупных огнеупорных фасонных блоков, изготовленных из пористого (30-40%) корундомуллитового кордиеритового  или дистенового огнеупора, обеспечивающего огнеупорность, теплоизоляцию и постоянство объема.

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

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

Периодические печи используют для обжига кирпича на заводах малой мощности. Загрузка и разгрузка этих печей производится при сравнительно высоких температурах, что обуславливает тяжелые условия труда обслуживающего персонала. Камерные печи или горны отличаются значительной трудоемкостью обслуживания, большой неравномерностью температур по высоте печи.

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

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

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



    продолжение
--PAGE_BREAK--4. Технологическая часть 4.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции.
Кирпич глиняный пластического прессования — наиболее распространённый стеновой керамический материал. Обычно заводы вместе с кирпичом выпускают эффективные и большеразмерные камни, кирпич и камни лицевые; к этой же группе материалов относится и кирпич полусухого прессования. Кирпич и камни по ГОСТ 530-95 изготовляют из глинистых и кремнезёмистых  пород (трепела, диатомита), лёссов и промышленных отходов угледобычи, углеобогащения, а также зол, шламов с минеральными и органическими добавками или без них. Кирпич можно изготовлять полнотелым или пустотелым, а камни — только пустотелыми.


4.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей.
Кирпич изготовляют из чистых глин либо из глин с добавкой непластичных материалов. В ряде случаев в состав шихты вводят выгорающие добавки.

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

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

Для определения возможности использования глин и суглинков для производства стеновых материалов необходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав, пластичность и технологические свойства.

Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%.

Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl2O3, повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.

Содержание кремнезёма SiO2колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.

Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний — в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их окислы (CaOи MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Окислы железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают окислы железа, находящиеся в глине в виде окиси  Fe2O3и гидроокиси Fe(OH)3 и окислы марганца MnO2.Они улучшают спекаемость изделий и придают им окраску.

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

Сера присутствует в глинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновых керамических изделий.

Органические вещества обычно содержатся в глинах в количестве от 5-10%. При обжиге изделий они выгорают, увеличивая пористость черепка. В зависимости от содержания в глине органических веществ, воды и карбонатов (CaCO3, MgCO3) находится показатель потерь при прокаливании.

Таблица 3.2.1

Примерный химический состав кирпичных глин и суглинков, %.

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O+K2O

60-75

10-15

2-12

2-15

1-6

2-6



Глинообразующие минералы, определяющие основные свойства глин, представляют собой  в основном гидросиликаты алюминия, содержащие кремнезем и оксиды железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов.

Наиболее важным свойством глины является ее пластичность, т.е. способность при добавлении к ней воды образовывать тесто, которое под воздействием внешних усилий может принимать любую форму и сохранять ее после прекращений действия внешних усилий.

В качестве непластичных материалов применяют крупнозернистый песок, шлак, дегидратированную глину, шамот (бой изделий), в качестве выгорающих добавок – молотый уголь, торф и опилки. Также используют добавки, улучшающие природные свойства глины.

    продолжение
--PAGE_BREAK--5. Технология производства керамического кирпича


В производстве керамического кирпича  используется глина кыштырменского месторождения, она составляет основную часть шихты- <metricconverter productid=«2,0 м3» w:st=«on»>2,0 м3 на 1000 шт. кирпича. Поскольку эта глина имеет число пластичности 20 и является среднечувствительной к сушке, необходим ввод добавок. Для уменьшения чувствительности к сушке вводится выгорающая добавка (опилки древесные) — <metricconverter productid=«0,27 м3» w:st=«on»>0,27 м3 на 1000 шт. кирпича. Для уменьшения числа пластичности глины вводится отощающая добавка (шамот)- <metricconverter productid=«0,2 м3» w:st=«on»>0,2 м3 на 1000 шт. кирпича. В качестве шамота используется бой и брак изделий, что позволяет не только уменьшить число пластичности глины, но и утилизировать отходы производства.

Состав шихты:

Глина – 81% (об.)

Опилки – 11% (об.)

Шамот – 8% (об.)


5.1  Технологическая схема проектируемого производства.
<img width=«234» height=«54» src=«ref-2_1852267481-3192.coolpic» alt=«Подпись: Глина (W=21%)» v:shapes="_x0000_s1246"><img width=«186» height=«66» src=«ref-2_1852270673-3204.coolpic» alt=«Подпись: Древесные опилки (W=30%)» v:shapes="_x0000_s1248"><img width=«186» height=«54» src=«ref-2_1852273877-2826.coolpic» alt=«Подпись: Бой и брак изделий (W=9%)» v:shapes="_x0000_s1247">Схема 5.1.
<img width=«268» height=«242» src=«ref-2_1852276703-2121.coolpic» v:shapes="_x0000_s1249 _x0000_s1255 _x0000_s1259 _x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1295 _x0000_s1296"> <img width=«186» height=«198» src=«ref-2_1852278824-1295.coolpic» v:shapes="_x0000_s1251 _x0000_s1279 _x0000_s1305 _x0000_s1334 _x0000_s1335"> <img width=«198» height=«219» src=«ref-2_1852280119-1833.coolpic» v:shapes="_x0000_s1250 _x0000_s1252 _x0000_s1280 _x0000_s1282 _x0000_s1300 _x0000_s1304">



                                                                                         

<img width=«256» height=«88» src=«ref-2_1852281952-936.coolpic» v:shapes="_x0000_s1256 _x0000_s1275 _x0000_s1297"> <img width=«162» height=«88» src=«ref-2_1852282888-721.coolpic» v:shapes="_x0000_s1299 _x0000_s1303"> <img width=«186» height=«76» src=«ref-2_1852283609-788.coolpic» v:shapes="_x0000_s1307 _x0000_s1336">




                                                                                     

<img width=«186» height=«399» src=«ref-2_1852284397-1468.coolpic» v:shapes="_x0000_s1257 _x0000_s1260 _x0000_s1278"> <img width=«233» height=«231» src=«ref-2_1852285865-2017.coolpic» v:shapes="_x0000_s1253 _x0000_s1254 _x0000_s1271 _x0000_s1283 _x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1301 _x0000_s1302 _x0000_s1339 _x0000_s1340"> <img width=«232» height=«242» src=«ref-2_1852287882-2117.coolpic» v:shapes="_x0000_s1258 _x0000_s1281 _x0000_s1284 _x0000_s1308 _x0000_s1310 _x0000_s1311 _x0000_s1333 _x0000_s1389">



                                                                                                  

<img width=«219» height=«99» src=«ref-2_1852289999-881.coolpic» v:shapes="_x0000_s1276 _x0000_s1285 _x0000_s1286 _x0000_s1309 _x0000_s1338"> <img width=«190» height=«170» src=«ref-2_1852290880-1011.coolpic» v:shapes="_x0000_s1261 _x0000_s1298 _x0000_s1312">



                                                                                          

<img width=«570» height=«146» src=«ref-2_1852291891-2094.coolpic» v:shapes="_x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1289 _x0000_s1317 _x0000_s1318">  



      <img width=«12» height=«39» src=«ref-2_1852293985-110.coolpic» v:shapes="_x0000_s1342">Схема 5.1 Продолжение

<img width=«27» height=«12» src=«ref-2_1852294095-94.coolpic» v:shapes="_x0000_s1313"> <img width=«462» height=«140» src=«ref-2_1852294189-2142.coolpic» v:shapes="_x0000_s1265 _x0000_s1290 _x0000_s1319 _x0000_s1320"> <img width=«402» height=«146» src=«ref-2_1852296331-1763.coolpic» v:shapes="_x0000_s1266 _x0000_s1291 _x0000_s1316 _x0000_s1321 _x0000_s1322">
<img width=«546» height=«273» src=«ref-2_1852298094-5683.coolpic» alt=«Подпись: Дозирование (ящичный питатель)» v:shapes="_x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1323 _x0000_s1324">

<img width=«737» height=«1218» src=«ref-2_1852303777-22493.coolpic» v:shapes="_x0000_s1315 _x0000_s1325 _x0000_s1326 _x0000_s1327 _x0000_s1328 _x0000_s1329 _x0000_s1330 _x0000_s1331 _x0000_s1332 _x0000_s1337 _x0000_s1343 _x0000_s1344 _x0000_s1345 _x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1348 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1356 _x0000_s1357 _x0000_s1358 _x0000_s1359 _x0000_s1360 _x0000_s1361 _x0000_s1362 _x0000_s1363 _x0000_s1364 _x0000_s1365 _x0000_s1366 _x0000_s1367 _x0000_s1368 _x0000_s1369 _x0000_s1370 _x0000_s1371 _x0000_s1372 _x0000_s1373 _x0000_s1374 _x0000_s1375 _x0000_s1376 _x0000_s1377 _x0000_s1378 _x0000_s1379 _x0000_s1380 _x0000_s1381 _x0000_s1382 _x0000_s1383 _x0000_s1384 _x0000_s1385 _x0000_s1386 _x0000_s1387 _x0000_s1388 _x0000_s1392 _x0000_s1393 _x0000_s1394 _x0000_s1395 _x0000_s1396">



5.2 Описание технологической схемы.

Глину добывают на карьере многоковшовым экскаватором и автотранспортом отвозят на хранение в глинозапасник завода. Из глинозапасника глина подается в бункер глинорыхлителя, а после рыхления направляется на дозирование, осуществляемое ящичным питателем.

Древесные опилки привозят автотранспортом, хранят в бункере, откуда подают на просеивание на сито-бурат. Частицы размером более <metricconverter productid=«5 мм» w:st=«on»>5 мм удаляют в отвал. После просеивания по элеватору опилки отправляют на хранение в бункер запаса, откуда они подаются на дозирование, осуществляемое ленточным питателем.

Брак обжига из бункера хранения дозируют, подают в щековую дробилку и дробят. Далее измельченный шамот транспортируют ленточным конвейером и элеватором на измельчение в молотковую дробилку. После измельчения в молотковой дробилке шамот просеивают на виброгрохоте. Фракцию с размером частиц более <metricconverter productid=«5 мм» w:st=«on»>5 мм отправляют на домол, а фракцию с размером частиц менее <metricconverter productid=«5 мм» w:st=«on»>5 мм отправляют на хранение в бункер запаса. Из бункера шамот подается на дозирование, осуществляемое ленточным питателем.

Смешение компонентов (глина, опилки, шамот) осуществляют на ленточном конвейере. Данная смесь поступает в камневыделительные вальцы для удаления каменистых включений, после чего она транспортируется на измельчение и перемешивание в бегуны мокрого помола. Далее шихта поступает на помол в вальцы с гладкими валками.

После помола шихта отправляется на перемешивание с пароувлажнением в глиносмеситель с фильтрующей решёткой, которая служит для удаления из глины остатков растительного происхождения. Переработанную массу отправляют на вылеживание в течение 7-10 дней в шихтозапасник. Здесь происходят различные физико-химические процессы, и свойства формовочной массы меняются. Масса усредняется по влажности, но также происходит её тиксотропное упрочнение. Такую массу нельзя подавать сразу на формование.

Поэтому вылежавшуюся шихту многоковшовыми экскаваторами подают по ленточному конвейеру на промин и измельчение в вальцы  тонкого помола. После чего шихта вновь поступает по ленточному конвейеру на перемешивание и пароувлажнение в лопастной двухвальный смеситель.

Готовую шихту транспортируют ленточным конвейером на формование бруса. Для формования используется ленточный вакуумный пресс. Вакуумированию массу подвергают для улучшения ее формовочных свойств. Обезвоздушивание глиняной массы способствует более прочному сцеплению глиняных частиц между собой. При удалении воздуха из глиняной массы ее пластичность значительно повышается. После вакуумирования влажность керамической массы снижается на 2-3%, а, следовательно, уменьшается воздушная усадка.

Формованный глиняный брус разрезается на отдельные кирпичи струнным резательным автоматом, затем сырец укладывается на рамки, которые подаются к горизонтальному ленточному конвейеру. Далее автомат-укладчик укладывает кирпич-сырец на сушильные вагонетки, транспортировка которых осуществляется с помощью электропередаточной тележки. Свежесформованный сырец надо транспортировать осторожно во избежание его деформации. Кроме того, надо стремиться к наиболее рациональной укладке изделий в сушилке.

Кирпич-сырец поступает на сушку в туннельное сушило. Для сушки используется горячий воздух из туннельной печи, атмосферный воздух и рециркулят, а также дымовые газы из топки. Отработанный теплоноситель после очистки поступает в атмосферу. Для нормального протекания процесса сушки сырца, т. е. для того, чтобы изделия высыхали с максимальной равномерностью и без деформаций при минимальном расходе топлива и в минимальный срок, необходимо создать условия для интенсивной влагоотдачи с единицы поверхности изделия. Нижнюю часть садки на вагонетке  выполняют более разреженной для выравнивания условий сушки на высоте туннеля.

После завершения процесса сушки с помощью электропередаточной тележки осуществляется транспортировка высушенного кирпича из сушила. Сушильные вагонетки поступаю к автомату-перекладчику, который осуществляет садку полуфабриката на обжиговые вагонетки для последующего обжига в печи.

Обжиг проводят в туннельной печи при температуре 1000оС. В качестве теплоносителя используются продукты сгорания газа. При обжиге  за счет удаления влаги и сближения в результате этого частиц, вследствие фазовых и химических превращений, частичного получения жидкой фазы протекают структурообразующие процессы. Из печи забирается горячий воздух на сушку в туннельное сушило, а отработанные дымовые газы после очистки выбрасываются в атмосферу.

Из печи обожженный кирпич транспортируется при помощи электропередаточной тележки на выставочную площадку, оборудованную мостовым краном. Пакеты кирпича сгружаются с помощью крана на выставочную площадку. Затем производится сортировка кирпича и садка его на европоддоны. Изделия соответствующего качества на поддонах с помощью электропогрузчика отгружаются потребителю согласно графика, а бой и брак изделий отправляется на переработку в производство.
    продолжение
--PAGE_BREAK--6. Описание цеха для формирования, сушки и обжига кирпича 6.1 Режим работы цехов предприятия.
1. Режим работы массозаготовительного цеха.

1.     Календарный фонд времени                    365 дней

2.     Число праздничных дней                         11 дней

3.     Сменность                                                   3 смены в сутки

4.     Длительность смены                                  8 часов

5.     Плановый ремонт                                       18 суток

6.     Аварийные остановки                                1%

7.     Чистка и уборка оборудования                  0,5 ч/смену
Годовой фонд времени работы оборудования:

<img width=«293» height=«41» src=«ref-2_1852326270-576.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025"> часа

2. Режим работы цеха формования, сушки, обжига.

1.     Календарный фонд времени                    365 дней

2.     Число праздничных дней                         11 дней

3.     Сменность                                                   3 смены в сутки

4.     Длительность смены                                  8 часов

5.     Плановый ремонт                                       18 суток

6.     Аварийные остановки                                1%

7.     Чистка и уборка оборудования                  0,5 ч/смену
Годовой фонд времени работы оборудования:

<img width=«293» height=«41» src=«ref-2_1852326270-576.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> часа
6.2 Теоретические основы технологических процессов цеха формования, сушки, обжига.
При производстве керамического кирпича основным материалом является глина – пластичный материал. Глина представляет собой горную породу, состоящую преимущественно из глинообразующих минералов – слоистых алюмосиликатов. Они  отличаются большим сродством к воде и могут давать в ней тончайшие взвеси вплоть до коллоидных, не меняя своей основы. В техническом аспекте глина – землистая горная порода, способная при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое после сушки обладает некоторой прочностью, а после обжига приобретает камнеподобные свойства.

Вещественный состав глины представлен глинистым веществом и примесями. Истинно глинистое вещество – наиболее дисперсная часть породы, оно состоит из комплекса глинообразующих минералов, придающих глине пластичность. Таких минералов сравнительно немного, и они довольно хорошо изучены. Все глинистые минералы обладают типичной слоистой структурой, похожей на структуру слюды. При смешивании глины с водой последняя входит в межслоевые пространства глинистого минерала, и его слои получают возможность сдвигаться один относительно другого по водяной пленке и закрепляться в новом положении. Такая способность минералов объясняет важнейшее свойство глины – ее пластичность.

Формование.

Пластичность глин предопределяет наличие специфических деформационных свойств — малой вязкости и достаточно высокого пре­дела текучести.

Кроме показателей пластической вязкости, остающихся посто­янными в достаточно широком интервале действующих напряже­ний, течение массы описывают структурной (истинной, эффектив­ной) вязкостью η*, значения которой изменяются от вязкости предельно разрушенной структуры η0до вязкости предельно разру­шенной структуры ηm.

При малых скоростях деформирования в области, близкой к ус­ловному статическому пределу текучести PК1, заметную роль в де­формации пластичной массы играют обратимые (упругие и замед­ленные) деформации.    

Основные свойства пластичной формовочной массы зависят от минерального состава, формы и размеров частиц твердой фазы, вида и количества временной технологической связки, интенсивности образования гидратных слоев на поверхностях частиц. С увеличением содержания жидкой фазы коэффициент внутреннего трения растет, проходя через максимум. Другие показатели уменьшаются монотонно, но с разной интенсивностью. Это позволяет для каждой массы выбрать оптимальное значение формовочной влажности. Лучшие формовочные свойства имеет масса с максимально развитыми слоями физически связанной воды при минимальном содержании свободной воды в системе.

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

Чрезмерное повышение дисперсности увели­чивает усадки в сушке и обжиге, поэтому опти­мальный зерновой состав должен обеспечивать со­здание каркаса из сравни­тельно крупных зерен для повышения предела теку­чести и уменьшения уса­док. Введение электроли­тов снижает формовочную влажность.

Пластическое формование осуществляют тремя способами:

выдавливанием, допрессовкой и раскаткой. Во всех случаях меха­нические напряжения не превышают 1—30 МПа, масса содержит 30—60% жидкости по объему. Заготовка сохраняет форму благо­даря наличию предела текучести.

Важнейшей задачей при пластическом формовании является подбор оптимальной формовочной влажности.

Пластической прочностью называют механическое на­пряжение, которое способна выдерживать масса без нарушения сплошности. Считают, что формовочной влажности соответствует точка перехода зависимости Рm— влажность от прямолинейного участка. В заводской практике формования на вакуумных прессах ведут обычно при влажности на 1—3% меньше.

Чем сложнее форма изделия, тем при более высокой влажнос­ти проводят формование. Для его облегчения иногда в массы до­бавляют высокопластичные монтмориллонитовые глины.
                                     Сушка.

Процесс сушки керамических изделий представляет собой пре­вращение содержащейся в них воды из жидкого 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 высоковлажного полуфабриката изделий хозяйст­венной и строительной керамики, изготовленного пластическим формованием.

Находящаяся в керамических массах и изделиях вода делит­ся на физическую и химически связанную.

Физической называется та часть воды материала, которая не входит ни в какие соединения с ним. Физическая вода нахо­дится в изделии в жидком или парообразном состоянии и может быть удалена полностью при нагреве материала до 100—110°С. При этом керамическая масса становится непластичной, но с до­бавлением воды пластические свойства массы восстанавлива­ются.

Химически связанной водой называется вода, нахо­дящаяся в химическом соединении с отдельными элементами ке­рамической   массы,   так   например: Аl2Оз∙2SiO2∙nH20; Са(ОН)2 и др. Удаление химически связанной воды происходит при более высоких температурах — от 500° и выше. При этом керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства.

При сушке изменяется от коагуляционных к конденсационным природа контактов между частицами твердой фазы за счет удале­ния механически и физико-химически связанной воды. Химически связанная вода в сушке не удаляется.

Простейшим видом сушки является сушка изделий на возду­хе, когда испарение влаги из материала происходит за счет теп­ловой энергии солнца. В настоящее время сушка изделий осу­ществляется за счет тепла, получаемого от специальных устано­вок.

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

1) содержащаяся в материале вода при температуре 80—90оС испаряется. В этом случае имеет место поверхностное испарение или так называемая внешняя диффузия влаги;

2) при испарении влаги с поверхности материала в окружаю­щую среду влага из внутренних слоев изделия перемещается к его поверхности. Происходит так называемая внутренняя диффузия влаги.

Если в процессе сушки замерять температуры материала и окружающей среды, то обнаруживается, что температура изделия ниже температуры воздуха. Следовательно, во время сушки по­верхность твердого тела, имеющего относительно низкую темпера­туру, соприкасается с газом, нагретым до более высокой температуры. Между ними происходит теплообмен. Поэтому процесс сушки можно рассматривать как комплекс параллельно проте­кающих явлений:

а) испарения влаги с поверхности материала;

б) внутренних перемещений (диффузии) влаги в материале;

в) теплообмена между материалом и окружающей газообразной I средой.

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

Внешним показателем процесса сушки является изменение ве­са материала во времени. Графическое изображение зависимо­сти влажности материала от длительности сушки носит название кривой сушки. Характер кривой определяется влажностью и размерами изделия, способом его формования, а также темпе­ратурой, влажностью и скоростью теплоносителя. Совокупность указанных факторов определяет режим сушки. Режимом сушки называется изменение интенсивности влагоотдачи изделия путем изменения температуры, относительной влажности и скорости движения теплоносителя.

Изменение режима сушки вызывает изменение интенсив­ности влагоотдачи изделия, которая определяется количеством влаги, испаряемой с единицы поверхности высуши­ваемого изделия в единицу времени.

Интенсивность влагоотдачи измеряется в граммах на <metricconverter productid=«1 м2» w:st=«on»>1 м2 в час.

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

 Сушка зависит от параметров окружающей среды (температу­ры, влажности и скорости движения теплоносителя), формы связи влаги с материалом, состава, структуры, влажности и температуры полуфабриката.

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

Если сушку проводят при малых перепадах температуры между полуфабрикатом и средой, малых скоростях и высокой влажности теплоносителя, то влажность полуфабриката медленно уменьша­ется от исходной w, а температура повышается до температуры мокрого термометра tМ. Центр заготовки прогревается медленнее, чем поверхность (рис. 3.5.6). Это период прогрева полуфабриката.

На втором этапе (период постоянной скорости сушки) влаж­ность заготовки меняется по линейному закону при постоянной температуре.

После достижения критической влажности Wкpтемпература поверхности заготовки увеличивается, приближаясь к температуре сухого термометра tСУХ, скорость сушки уменьшается, а влажность асимптоматически приближается к равновесной Wp. Температура в объеме полуфабриката растет медленнее, чем на поверхности. Этот период называется периодом падающей скорости сушки. Ве­личина критической влажности Wкpзависит от скорости сушки, размеров и строения полуфабриката. Равновесная влажность Wp зависит от температуры и влажности в помещении. Сушить полу­фабрикат до влажности меньше Wp нецелесообразно. Обычно от­формованные заготовки сушат до влажности     2-3%, а кусковую глину — до 8-12%.

При сушке испарение воды происходит диффу­зионным путем. Движу­щей силой является раз­ность парциальных дав­лений пара у поверхности и в объеме теплоносителя. Уменьшение влажностивовнешних слоях заготовки сопровождается появле­нием градиента влажности в ее объеме, что вызывает диффузию капельножидкой воды из объема заго­товки к поверхности.
Рис. 3.5.6 Диаграмма сушки полуфабриката: 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 – градиент температуры; 5 – усадка.

При наличии градиента температуры на процесс влагопроводности накла­дывается процесс термовлагопроводностни: вода стремится переместиться в области с мень­шей температурой. Термовлагопроводность связана с уменьшением поверхностного натяжения и вязкости воды при повышении темпера­туры и движением пузырьков воздуха в капиллярах. При интенсив­ном подводе теплоты возможно испарение влаги в глубинных слоях заготовки и удалении воды по механизму паропроводности. Движу­щей силой процесса является перепад давления водяного пара.

Коэффициент влагопроводности К зависит от структуры, влаж­ности и температуры материала и увеличивается с ростом размера капилляров и частиц твердой фазы. Термоградиентный коэффици­ент δ зависит от влажности и имеет максимальное значение при критической влажности. Коэффициент молекулярной диффузии пара D увеличивается при повышении влажности и температуры.

Интенсивность сушки может быть повышена несколькими спо­собами или их комбинацией:

— совмещением направления процессов влагопроводности и термовлагопроводностни при увеличении температуры заготовки по сравнению с температурой окружающей среды (теплоносителя); этот способ используют при сушке полых изделий (электроизоляторов, тиглей), помещая нагреватели во внутреннюю полость заготовки.

— увеличением коэффициента влагопроводности путем повыше­ния пористости заготовки и размеров частиц твердой фазы.

— снижением общего давления в сушиле.

При удалении воды в порах заготовки образуются вогнутые ме­ниски жидкости. Капиллярное давление увеличивается, уменьша­ется толщина прослоек жидкости, частицы сближаются, образуя каркас. При влажности, близкой к критической, капиллярные си­лы уравновешиваются силами трения, сближение частиц и усадка заготовки прекращается. Дальнейшее снижение влажности проис­ходит за счет освобождения объема пор без изменения размеров.

Изменение размеров полуфабриката в сушке характеризуют линейной или объемной усадкой, выраженной в процентах.

Усадка зависит от влажности заготовки и размера частиц твердой фазы. Линейная усадка в сушке заготовок  пластического формования составляет  6-8%.

Величины критической влажности и усадки зависят от режима сушки. Наибольшую усадку имеют заготовки, высушенные в равновес­ных условиях. Чем выше температура и ниже влажность теплоносите­ля, тем меньше усадка. Рост градиента влажности в объеме заготовки увеличивает разницу между фактической и максимально возможной усадками. Эта разница (недопущенная усадка) вызывает появление ме­ханического напряжения. Если последнее превысит предел прочности материала, то в теле заготовки образуется трещина.

Причиной появления трещин в период постоянной скорости сушки полуфабриката является перепад влажности между наружными и вну­тренними частями заготовки.

Продолжительность сушки зависит от толщины высушиваемо­го изделия и не зависит от его плотности и площади поверхности.

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

В процессе сушки могут возникать различные дефекты.

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

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

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

Микротрещины и волосяные трещины возникают при адсорб­ции воды из воздуха или дымовых газов высушенным полуфабри­катом. Этот вид брака можно предотвратить, прекратив сушку при влажности несколько выше, чем максимальная влагоемкость ма­териала при данной температуре.

Коробление изделий может возникнуть при односторонней сушке плоских изделий, например облицовочных плиток, при ани­зотропной структуре полуфабриката, неравномерном распределе­нии влаги в заготовке.

Для оценки сушильных свойств глин и полуфабриката на их ос­нове используют показатели чувствительности глин к сушке, ха­рактеризующие склонность материала к растрескиванию в период усадки.

                                            Обжиг.

Процесс об­жига изделий строительной керамики может быть условно разде­лен на четыре периода:

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

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

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

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

К этим реакциям добавляется выгорание топлива из изделия, если это топливо было введено в глину при подготовке массы; ко­личество вводимого топлива может достигать 70-80% от того количества, которое необходимо для обжига.

Такое производственное деление на периоды не вскрывает сущности реакций в глине при обжиге. При производственном об­жиге глин никогда не достигается термодинамическое равновесие. Тем не менее, можно прибегнуть к расчету изобарно-изотермического потенциала ∆Zнекоторых реакций с целью сопоставления возможности появления тех или иных фаз в глине при ее обжиге.

Можно отметить шесть главных видов реакций, протекающих в рядовых глинах при обжиге:

1) выделение гигроскопической воды из глинистых минералов и воды из аллофаноидов, если та­ковые присутствуют в глине;

2) окисление органических примесей;

3) выделение конституционной воды, т. е. дегидратация глинис­тых минералов и реакции в так называемых твердых фазах;

4) жидкофазные реакции и образование стекловидного расплава;

5)     образование новых кристаллических фаз;

6)     реакции декарбо­низации и десульфуризации.

    продолжение
--PAGE_BREAK--