Пластическое формование.

Производство кирпича методом пластического формования ведется на хорошо проработанной пластичной массе с влажностью 15...25 % из легкоплавких глин средней пластичности, содержащих 40...50 % песка.

Формование кирпича-сырца производят на ленточном прессе (рис. 5). Увлажненная и тщательно размятая глиняная масса продавлива­ется винтовым конвейером 8 через решетку 7 в вакуумную камеру 6, где жгуты глины разбиваются вращающимся ножом 5 для удаления воздуха из глиняной массы. Далее масса винтовым валом 1 подается в конусную головку 2 пресса, где окончательно уплотняется и продав­ливается сквозь формующую часть пресса — мундштук 3. Мундштук придает глиняной ленте, выходящей из пресса, определенную высоту и ширину. В мундштуке могут быть установлены керны, образующие каналы в выдавливаемой ленте; так получают пустотелый кирпич и трубы.

Глиняная лента нарезается автоматическим устройством на кир­пич-сырец. Размер таких кирпичей несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и при обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10... 15 %.

Р и с. 5. Ленточный вакуумный пресс:

1 — винтовой вал; 2 — конусная головка; 3 — мундштук; 4 — глиняный брус; 5 — нож; 6— вакуумная камера; 7—решетка; 8 — винтовой конвейер

Однако известный способ не лишен недостатков, а именно:
возрастает сопротивление движению керамической массы в полости мундштука в процессе формования кирпича, что снижает производительность пресса и увеличивает нагрузку на его приводной механизм, т.е. увеличиваются энергозатраты на операцию формования керамического бруса.

Другим существенным недостатком является снижение конструкционной прочности изделия из-за наличия в кирпиче искусственно созданных крупных по размерам большого количества пустот, с суммарным объемом в 13-30% и даже выше от объема изделий, что во многих случаях не позволяет использовать такой кирпич в качестве стенового материала при строительстве высотных зданий и увеличивает процент боя (поломок), особенно на транспортных операциях.

Основные производственные процессы и операции при изготовлении стеновых керамических материалов способом пластического формования

Таблица 1

Технологическая схема производства керамического кирпича

Пластическим способом

Рис.6.

Полусухое формование.

Полусухой способ производства кирпича отличается от пла­стического тем, что прессование кирпича производят из сильно отощенных жестких масс (применяют малопластичную глину) влажностью 8...10 % на гидравлических или механических прес­сах высокого давления (10...30 МПа). Такой сырец, как правило, не требует сушки - его сразу после формования можно обжи­гать. Так как кирпичи полусухого прессования (рис. 7.) полу­чаются более плотными, в них делают несквозные пустоты. Изделия, спрессованные из порошков, обладают в сырце большой прочностью и точностью размеров, характеризуются низкой усадкой при обжиге, однако имеют пониженную морозостойкость.

Рис. 7. Технологическая схема производства кирпича методом полусухого фор­мования:

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

12 — питатель; 13 — пресс

Данный метод предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 10-15 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5-5 мм и формуется в кирпич колено-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8-10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь.

Следовательно:

· не требуются затраты на энергоносители для сушки;

· не требуется ввод в глину добавок для улучшения сушильных свойств кирпича;

· даже при наличии в глине солей, они не выступают на поверхности кирпича;

· технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии.

Сушка изделий.

Процесс сушки сопутствует производству всех ви­дов керамических изделий. При этом сушат не только сформован­ные изделия, но также глину, фильтр-прессные коржи, заго­товки. При изготовлении многих керами­ческих изделий сушка оказывает решающее влияние на качество готовой продукции. Так, трещины, появляющиеся при сушке мно­гих керамических изделий, обусловливают их брак, а при произ­водстве кирпича существенно снижают его качество.

Процесс сушки оказывает заметное влияние на экономику производства, поскольку его осуществление требует значитель­ных расходов топлива и электроэнергии, а денежные затраты на этот процесс составляют в ряде случаев 10—12% от общей се­бестоимости готовых изделий. Значительны также капиталовложения на сооружение сушильных установок, размеры которых рас­тут в прямой зависимости от длительности процесса сушки. Во многих случаях размеры сушильных установок и интенсивность процесса сушки лимитируют общий выпуск продукции предприя­тием, являясь так называемым «узким местом», и от возможности увеличения производительности сушильного цеха зависит рост общей производственной мощности завода.

Поэтому во всех случаях нужно стремиться к такой организа­ции процесса сушки, в котором сочеталось бы получение продук­ции или полуфабриката высокого качества, минимальная дли­тельность процесса и возможно малые расходы тепла и электро­энергии. Достижение этих целей составляет задачу рациональ­ной организации процесса сушки и требует знания основ ее тех­нологии. В технологии сушки рассматриваются закономерности протекания физико-химических, структурно-механических, теп­ло - и влагообменных и других явлений, сопутствующих процессу сушки.

Общие сведения о процессе сушки. Сырец содержит много воды. Количество ее зависит от свойств глины и способа формовки.

Сырец, сформованный на ленточном прессе — 20—24% воды. Необходимо без повреждений сырца постепенно удалить эту воду до остаточной влажности 8—9%.

При сушке сырец, теряя влагу, уменьшается в размерах. Если усадка неравномерна, то-есть одни части сырца высы­хают быстрее, чем другие, то в нем возникают напряжения и могут образоваться трещины, поэтому сырец надо сушить постепенно и равномерно, соблюдая определенный порядок, называемый режимом сушки.

Режим сушки устанавливается опытным путем и зависит от сушильных свойств глины, способа формовки, типа су­шильных устройств, погоды и других местных особенностей.

Общим для всех режимов является более осторожная и замедленная сушка в начале и более быстрая в конце.

Одни глины легко переносят быструю сушку, не давая трещин, другие — склонны к образованию трещин и требу­ют медленной, осторожной сушки. Поэтому продолжитель­ность сушки колеблется в широких пределах — от 6 до 25 суток.

Чем выше температура воздуха, чем он суше, чем быст­рее он движется, тем быстрее сохнет сырец. Если же на дворе прохладно, туман, дождь, нет ветра — сушка протекает крайне медленно. Поэтому в одних случаях необходимо принимать меры кзамедлению сушки, а в других, наоборот, к возможному ускорению ее. Сушку кирпича ведут как в камерных, так и в туннельных сушилках (рис.8). В качестве теплоно­сителя и одновременно влагопоглотителя используют нагретый воздух или дымовые газы.

Рис. 8. Туннельное сушило

Обжиг.

В технологии керамического кирпича обжиг яв­ляется завершающей и наиболее ответственной стадией его из­готовления. В процессе обжига формируются наиболее важные свойства керамического материала, определяющие его техниче­скую ценность: прочность, плотность, водостойкость, морозо­стойкость и др. Пороки обжига являются необратимыми дефек­тами в изделии. Они не поддаются последующему устранению и потому в большинстве случаев дефекты обжига определяют качество готовой продукции — сортность и количество брака. Велико также влияние результатов обжига на экономику производства. Об этом свидетельствуют довольно значительные удельные весовые расходы топлива, которые в пересчете на 1 тготовой продукции составляют в среднем для стеновой керамики 45 кг.Суммарные затраты на обжиг достигают 35— 40%, а потери от брака — почти 10% себестоимости товарной продукции.

Квалифицированное ведение обжига требует знания тех из­менений, которые происходят в керамической массе при этом процессе, и знания закономерностей, которые управляют про­цессом формирования конечных свойств керамического черепка. Все это составляет основу теории обжига.

Обжигают высушенный кирпич в туннельных печах (рис.9.): сырец, уложенный на вагонетки, непрерывно движется вдоль печи на­встречу горячим газам и последовательно проходит зоны подог­рева, обжига и охлаждения.

При воздействии высоких температур на глинистые материа­лы в них происходят сложные физические, химические и физи­ко-химические изменения. В начале нагревания при 100... 150 °С удаляется физически связанная вода, при 350...400 °С выгорают органические примеси, при 300...900 °С удаляется химически связанная (кристаллизационная и цеолитная) вода, причем гли­нистые минералы разрушаются и глина переходит в аморфное состояние.

Обжиг кирпича из легкоплавкого сырья ведут при 900... 1000 °С, из тугоплавкого - при 1100... 1200 °С. В процессе обжига проте­кают последовательно реакции в твердой фазе, собственно жидкофазное спекание и кристаллизация новообразований. Жидкофазное спекание или образование расплавов в обжигаемых из­делиях по мере повышения температуры является наиболее важным процессом, в результате которого керамическая масса переходит в керамический черепок.

             Рис. 9. Туннельная печь:

1 — корпус печи; 2 — вагонетка