Технология производства

Введение

Как следует из Большой Советской Энциклопедии, «строительный кирпич – искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром. По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково-песчаный), получаемый автоклавным способом, и глиняный обожженный (обыкновенный и лицевой)»

Кирпич является самым древним строительным материалом. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резанной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности.

Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна 3 стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера.»… и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырём, в Калиникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыгами повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножом невозможно расколупать». До 19‑го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн. шт. в год.

Характеристика

 

По фактуре лицевой поверхности лицевые изделия изготовляют гладкими с декоративным покрытием; по цвету – неокрашенными, имеющими цвет сырья, из которого они изготовлены, или окрашенными, – из окрашенной смеси или с поверхностной окраской лицевых граней.

Лицевые изделия должны иметь две лицевые поверхности: тычковую и ложковую.

По согласованию с потребителем допускается выпускать изделия с одной лицевой поверхностью.

Поверхность граней изделия должна быть плоской, ребра –прямолинейными.

Допускается выпускать лицевые изделия с закругленными вертикальными ребрами радиусом не более 6 мм.

Цвет (оттенок цвета) лицевых изделий должен соответствовать образцу-эталону.

Пятна на лицевой поверхности изделий не допускаются. На рядовом изделии не допускаются дефекты внешнего вида.

Отбитости и притупленности углов и ребер, шероховатости, трещины и другие повреждения на лицевых поверхностях готовых изделий не допускаются.

Проколы постели пустотелых изделий размером более 10 мм, а также дефекты изделий (вздутие и шелушение поверхности, увеличение объема, наличие сетки мелких трещин от непогасившейся силикатной смеси) не допускаются.

В рядовом изделии не допускается наличие в изломе или на поверхности глины, песка, извести и посторонних включений размером свыше 5 мм в количестве более 3.

Для лицевых изделий наличие указанных включений на поверхности не допускаются, в изломе допускается не более 3.

Количество половника в партии должно быть не более 5% для рядовых изделий, 2% для лицевых изделий.

Марку камня по прочности устанавливают по пределу прочности при сжатии, а кирпича – по значению пределов прочности при сжатии и изгибе.

Прочность сцепления декоративного покрытия с поверхностью лицевых изделий должна быть не менее 0,6 МПа (6 кгс/см).

За марку по морозостойкости принимают число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых в изделиях отсутствуют признаки видимых повреждений (шелушение, расслоение, выкрашивание и др.), а снижение прочности при сжатии не превышает 25% для рядовых и 20% для лицевых изделий.

Прочность сцепления декоративного покрытия с поверхностью изделия после испытания на морозостойкость должна быть не менее 0,6 МПа.

Водопоглощение изделий должно быть не менее 6%. Масса утолщенного кирпича в высушенном состоянии должна быть не более 4,3 кг.

По согласованию предприятия-изготовителя с потребителем, отраженному в договоре на поставку, допускается изготовлять утолщенный полнотелый кирпич массой более 4,3 кг.

Изделия относят к группе негорючих строительных материалов по ГОСТ 30244.

Изделия, предназначенные для кладки наружных стен зданий и сооружений, должны подвергаться испытанию на теплопроводность. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в изделии должна быть не более 370 Бк/кг.

Материалы, применяемые при изготовлении изделий, должны соответствовать требованиям действующих нормативных и технических документов на эти материалы и обеспечивать получение изделий заданных технических характеристик.

Силикатный кирпич. Силикатный кирпич является экологически чистым продуктом. По технико-экономическим показателям он значительно превосходит глиняный кирпич. На его производство затрачивается 15… 18 часов, в то время как на производство глиняного кирпича – 5…6 дней и больше. В два раза снижаются трудоемкость и расход топлива, а стоимость – на 15…40%. Однако у силикатного кирпича меньше огнестойкость, химическая стойкость, морозостойкость, водостойкость, несколько больше плотность и теплопроводность. В условиях постоянного увлажнения прочность силикатного кирпича снижается. Силикатный кирпич производится нескольких размеров:

-250*120*65 мм

-250*120*88 мм, и других видов.

Для улучшения качества и потребительских свойств
рекомендуется производить, наряду со стандартным известково-песчаным кирпичом, известково-зольный кирпич, а также различные красители.

Известково-зольный кирпич содержит 20…25% извести и 75…80% золы. Технология изготовления такая же, как и известково-песчаного кирпича. Плотность – 1400… 1600 кг/м³, теплопроводность – 0,6…0,7 Вт/(м/С). Кирпич используют для строительства малоэтажных зданий, а также для надстройки верхних этажей.

Силикатный кирпич не уступает керамическому при строительстве зданий и сооружений, а по некоторым и превосходит его:

обладает высокой морозостойкостью;

обладает высокими противопожарными свойствами;

относится к группе несгораемых материалов;

поддерживает комфортный температурно-влажностный режим за счет «дышащих» стен;

Удобен в работе, т. к. обладает хорошими геометрическими формами.

Силикатный кирпич обладает хорошими эстетическими свойствами – он может применяться в качестве облицовочного, внося разнообразие в архитектуру наших городов и поселков.

В данной курсовой работе рассматривается цех по производству силикатного кирпича мощностью 105.000.000 шт. условного кирпича в год. Силикатный кирпич относится к группе автоклавных вяжущих материалов. Силикатный кирпич применяют для кладки стен и столбов в гражданском и промышленном строительстве, но его нельзя применять для кладки фундаментов, печей, труб и других частей конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур, сточных и грунтовых вод, содержащих активную углекислоту.

По назначению кирпич и камни разделяют на рядовые и лицевые, по видам изготовления – на пустотелые, пористые (с пористым заполнителем), пористо-пустотелые и полнотелые. Лицевые кирпичи и камни могут быть неокрашенными и цветными – окрашенными в массе или с поверхностной отделкой лицевой грани. По теплотехническим показателям и плотности в сухом виде кирпич и камни делят па три группы: эффективные – кирпич средней плотностью не более 1400 кг/м³ камни не более 1450 кг/м³ и теплопроводностью до 0,46 Вт/(м*К) (0,4 ккал/м*ч°С); условно эффективные – кирпич средней плотностью 1401–1650 кг/м³, камни средней плотностью 1451–1650 кг/м³ и теплопроводностью до 0,58 Вт/ /(м*К) (0,5 ккал/м* ч°С); обыкновенный силикатный кирпич плотностью свыше 1650 кг/м³ и теплопроводностью до 0,7 Вт/ (м • К) (0,6 ккал/м*ч °С).

Для силикатного кирпича и камня существуют следующие марки по прочности: 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75. Лицевые изделия должны иметь марки: кирпич не менее 125 и камни не менее 100. По морозостойкости кирпич и камни подразделяют на марки: Мрз 50, Мрз 35, Мрз 25 и Мрз 15. Морозостойкость лицевых изделий должна быть не ниже 25. Более одной трещины на рядовом кирпиче и камне, пересекающей два смежных ребра одной ложковой грани и протяженностью до 40 мм по постелям, не допускается. Изделий с такими трещинами в партии не должно быть более 10%. В партии лицевых изделии должно быть половинок не более двух, а в партии рядовых – не более 3%. Общее число отбитостей, в партии должно быть не более 5%. Потеря прочности образцов кирпича и камней при сжатии после испытания их на морозостойкость не должны быть более 25%для рядовых изделий и 20% для лицевых. Водопоглощение – кирпича и камня должно быть не менее 6%.

 

Технология производства

 

Технологические схемы и оборудование для производства силикатного кирпича.Две схемы: с централизованной подготовкой силикатной смеси и с раздачей ее по бункерам и смешанная схема с централизованным дозированием компонентов, их первичным перемешиванием к индивидуальной вторичной обработкой массы для каждого пресса. Первая схема предпочтительна. Для заводов большой мощности, вторая – для заводов с двумя-тремя прессами.

Для дозирования сыпучи компонентов силикатной смеси предназначены весовые дозаторы с ленточным конвейером, обеспечивающие точность дозирования до +1%.

Первичное смешение вяжущего с песком осуществляют тихоходными двухвальными смесителями СМ‑246 и СМК‑120 или быстроходными лопастными двухвальными смесителями СМС‑95.

Лопастный смеситель первичного смешения компонентов снабжен перфорированными трубками для подачи воды и острого пара. В смесителях СМС‑95 и ИБ‑27 воду подают через распылители для улучшения качества смеси.

Гашение извести в смеси с песком происходит в аппаратах периодического или непрерывного действия. К первым относят гасильные барабаны. Его вместимость 15 м³; мощность привода 14 кВт; рабочее давление 0.5 МПа; общая длительность цикла гашения извести 50–60 мин, в том числе длительность гашения при повышенном давлении 30–35 мин. На современных и строящихся предприятиях гашение извести в смеси с песком осуществляют в силосах-реакторах непрерывного действия. При этом совмещают два технологических процесса – гашение тонкомолотой извести и усреднение (гомогенизация) силикатной смеси. Кроме того, силос является буферной емкостью, обеспечивающей надежность снабжения прессов смесью. В реакторе гашеная смесь опускается через кольцевую щель между разгрузочной воронкой и конусом на неподвижное днище, с которого она сгребается серповидным ножом в отверстие по центру днища.

НИПИСиликатобетон разработал на том же принципе реактор, отличающийся конструктивным оформлением выгрузочного узла и наличием двух серповидных ножей. ВНИИСтром разработал конструкцию силоса-реактора, в котором рабочим органом разгружателя служат вибрирующие многоэтажные решетки, расположенные внутри конуса реактора.

Для растирания комочков извести, глины и дальнейшего

усреднения смеси применяют смесительные дезинтеграторы, лопастные двухвальные смесители с обычной и повышенной частотой вращения, противоточные стержневые смесители, бегуны, стержневые мельницы, валковые смесители-растиратели. В последнее время наибольшее распространение получили стержневые смесители. Смешение и растирание компонентов смеси в них происходит во вращающемся барабане, содержащем металлические стержни, каскадное движение которых и вращение вокруг своей оси обеспечивают необходимый эффект. Барабан смесителя может быть расположен горизонтально или под углом до 10°. В зависимости от наличия в смеси глинистых к других включений и их твердости удельная производительность стержневых смесителей колеблется от 8 до 14 т/м³-ч. Одна из важных операций в процессе производства силикатного кирпича – его формование. На прочность сырца основное влияние оказывают давление и время прессования, содержание о составе формуемой смеси тонкодисперсных частиц, суммарная удельная поверхность смеси, оптимальная ее влажность и др. С увеличением давления прессования в два раза прочность сырца повышается на 35–40%. Длительность прессования положительно сказывается на прочности сырца при малых удельных давлениях прессования. По мере увеличения до 30–40 МПа коэффициент уплощения сырца, сформованного с различной скоростью, приближается к единице, что ведет к увеличению прочности сырца. Введение в состав силикатной смеси тонкодисперсных частиц в виде тонкомолотого известково-песчаного вяжущего с удельной поверхностью 5000–6000 см²/г увеличивает прочность сырца от 0,2 до 0,6 МПа.

Укрупняющие добавки в виде высевок при дроблении и сортировке гранита, известняка и других горных пород вводят при использовании мелких песков однородной гранулометрии.

Формовочная влажность силикатной смеси составляет 4–8%, причем   ее увеличивают пропорционально ее удельной поверхности и удерживают в пределах 5–6%. Запрессовка воздуха – одна из причин расслоения сырца, снижение его прочности и увеличение трещинообразования.

Для ее предотвращения подбирают оптимальный гранулометрический состав смеси и конструкцию пресс-формы для быстрого снятия бокового давления сырца на стенки формы. По этим причинам некоторые изготовители прессов предусматривают уширение формовочных гнезд в сторону выталкивания кирпича. В состав основного технологического оборудования прессовых отделений входит пресс для формования кирпича-сырца, автомат-укладчик для съема с пресса и укладки на автоклавную вагонетку, толкатель для подачи порожних вагонеток и откатки груженых вагонеток в зоне действия автомата-укладчика и электрооборудование дистанционного и автоматического управления.

В револьверных прессах (СМ‑152, СМ‑186) усилие от коленчатого вала через дифференциальный рычаг и прессующий рычаг, качающийся на опорной оси, передастся прессующему поршню и штампам, размешенным в формовочных гнездах револьверного стола. Штампы сжимают находящуюся в гнездах смесь, и она давит на неподвижный контрштамп, закрепленный на траверсе, которая связана мощными болтами со станиной пресса. Смесь подается в гнезда стола наполнительным устройством, снабженным вращающимися лопастями. Одновременно в разных местах стола заполняют, прессуют и выталкивают из гнезд по два сырца. Затем стол поворачивают на 45, и цикл повторяется.

Другие фирмы выпускают револьверные прессы с коленорычажным механизмом. При такой конструкции прессующего механизма и револьверного стола длительность формования смеси можно увеличивать в 2 раза и одновременно передавать удельное давление сырцу 30 МПа и более. На таких прессах формуют до шести сырцов стандартного размера на ребро или до четырех пустотелых камней высотой 138 мм.

Отечественные предприятия оборудованы в основномI револьверными механическими прессами СМ‑481, СМ‑186 и СМ‑152.

Прессы СМ‑481 и СМ‑816 имеют недостатки.

Коленорычажный механизм прессования при вращении стола с частотой 3,2 мин-¹ не обеспечивает необходимое время прессования и его хорошее уплотнение; стол и пресс-формы, составляющие единое целое, ненадежны в эксплуатации; принятое расположение пресс-форм и штампов, конструкция мешалки и другие недостатки не позволяют формовать многопустотный кирпич. В прессе СМС‑152 усилены станина, стол, прессующий рычаг и привод.

В последние годы многие заводы силикатного кирпича реконструированы и переведены на изготовление утолщенного пустотелого силикатного кирпича производительностью 120 млн. шт. условного кирпича в год, осуществляемое комплексами-автоматами, состоящими из револьверных прессов СМС‑152А, автоматов-укладчиков СМС‑19 и толкателей СМС‑19А 11.00.000. Над комплексами установлены раздаточные бункеры и питающий конвейер смеси. Рядом с комплексами расположены подводящие и отводящие пути для передаточных тележек СМС‑168 грузоподъемностью 3 т для подачи порожних автоклавных вагонеток, и СМС‑200 грузоподъемностью 30 т или СМС‑167 грузоподъёмностью 20 т. для отбора и откатки груженых автоклавных вагонеток. Вдоль линий комплексов в приямке установлен скребковый конвейер уборки и возврата просыпи и отходов кирпича сырца.

ВНИИСТРОМом, ЦКБ Строммашина. ВНИИСТРОММАШем на основе пресса СМ – 1085А для огнеупорных изделий внедрен пресс СМК‑74 для силикатного кирпича и пустотелых камней. Он имеет съемную многогнездовую пресс-форму и предназначен для формования «на ребро» одновременно девяти полнотелых одинарных кирпичей или пяти силикатных камней с пустотностью 25%«на постель».

Прессование двухстороннее – 50 мм сверху и 90 мм снизу. Время прессования изделия 1.75 с. Комплекс может быть размешен в пролетах действующих цехов, но требует глубокого приямка (3,2 м). Многие прессы для формования силикатного кирпича оборудованы на автоклавные вагонетки. В основу их работы положены следующие общие принципы: съем сырца со стола (иногда с поворотом сырца в требуемое положение) специальным съемником с захватами; укладка снятого со стола пресса сырца на накопитель – ленточный конвейер с шаговым движением: съем с накопителя пакетов сырца штабелировщиком и их укладка позаданной программе на автоклавную вагонетку.

На отечественных заводах по производству силикатного кирпича в основном используют автоматы-укладчики СМ‑1002 и СМ‑1 США (СМС‑19) и его модернизированный вариант СМС‑19А, однако применяют и автоматы-укладчики АВС‑1 и АВС.-З. Автомат – укладчик СМ-ЮЗА (СМС‑19) пневмозахватом забирает четыре радиально расположенных на формовочном столе сырца поворачивает их в воздухе с постели на ребро и устанавливает в одну строчку по ширине ленты накопителя, образуя на нем четыре параллельных ряда сырца с такими же зазорами, с какими они должны находиться на автоклавной вагонетке.

После установки каждой порции лента накопителя продвигается на один шаг, равный толщине сырца. По достижении заданного программой числа строчек одинарный слой в виде четырех рядов зажимается захватами укладчика и переносится ими с накопителя на автоклавнуювагонетку.

Модернизированный автомат-укладчик СМС‑19А имеет программно-механическое устройство, состоящее из набора профильных исков и команд-аппарата. Переналаживаемых на укладку одинарного либо утолщенного сырца на автоклавную вагонетку с высотой платформы до 450 мм. В этом автомате уменьшена длина штабеля до 1080 мм при укладке цепными захватами, а также снижена погрешность фиксации пневмоупором на посту за грузки до значения, не превышающего 5 мм. Автомат-укладчик комплектуют цепным толкателем с подвижной кареткой и электроприводом. Входящий в толкатель упор-фиксатор приводится от стандартного пневмоцилиндра. Эти моры в сочетании с применением щелевых вагонеток и расширением использования четырехсторонних грейферных захватов при отгрузке кирпича способствуют сохранности кирпича, ликвидируют при штабелировании ручную раздвижку  рядов, докладку

дополнительных кирпичей в нижнем ряду и необходимость расчистки зазоров в штабеле от обломков и просыпи при отгрузке готового кирпича. При модернизации внесены значительные улучшения в детали СМС‑19А.

Представляет интерес автомат-укладчик ВСКО‑9 конструкции Воронежского филиала Росоргтехстрома, который успешно эксплуатируется с прессом СМС‑152 при производстве утолщенного кирпича.

Автомат для съема и штабелирования сырца пресса Р‑550, состоит из съемника, захватывающего со стола пакет выпрессованного сырца и переносящего его в том же положении на накопитель. При формовании одновременно на торец двух рядов по семь или восемь сырцов размещенное посередине накопительного конвейера приспособление поворачивает, оба ряда сырца с торца на ребро таким образом, что один ряд сырца оказывается лежащим на другом.

На гидравлическом прессе Атлас-Интертехник установлены два автомата, которые отбирают сформованную на соответствующей стороне стола пакет кнрпнча-сырца и укладывают по заданной программе на автоклавную вагонетку. Отсутствие накопительного конвейера, исключение двукратного зажима и перекладки сырца способствует лучшей его сохранности.

Представляет интерес формование пустотелого (утолщенного высотой 88 мм и массой до 4,3 кг) кирпича и камня, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 379–79. Производство их позволяет экономить сырьевые и топливно-энергетические ресурсы и улучшать теплотехнические показатели изделий.

В последнее время на новых предприятиях по производству силикатных стеновых материалов, построенных на комплектном

оборудовании ПНР, начато массовое производство пустотелого силикатного камня размером, составляющим удвоенный размер одинарного кирпича (длина 250±3 мм, ширина 120^Л2 мм, толщина 138±2 мм). Пустоты в силикатном камне расположены перпендикулярно «постели» и являются несквозными цилиндрическими, сходящими на конус. Пустоты диаметром 32 мм составляют 11 или 14%, максимальный объем пустот соответственно 24,5 и 31% относительно объема всего камня. При производстве пустотного камня расходы сырья сокращаются на 20–25%, уменьшается потребление электроэнергии и пара, производительность пресса повышается более чем в 1,5 раза по сравнению с производством утолщенного кирпича.

 

Режим работы

 

Режим работы предприятия является основой для расчета производительности, расхода сырья и полуфабрикатов, оборудования, состава работающих и пр.

Режим работы завода, цеха, отделения выбирается в соответствии с «Нормами технологического проектирования предприятий», принятыми в данной отрасли промышленности.

В настоящее время рекомендуется принимать режим работы с пятидневной рабочей неделей в две смены по 8 часов каждая – 260 рабочих дней в году. Такой режим можно принять для массозаготовительного отделения.

Отделения (цехи) сушки, обжига, термовлажностной обработки изделий в автоклавах работают круглосуточно, весь год, за вычетом 6 дней, необходимых для пуска (розжига) агрегата.

Прием и отгрузка материалов и изделий по железной дороге должны производится круглосуточно 365 дней в году, в случае использования автомобильного транспорта – в соответствии с режимом работы основного производства.

При расчете необходимо также учесть время для капитального ремонта оборудования равного 15 -25 суткам. Таким образом, количество рабочих дней в году для непрерывно работающих агрегатов определяется по формуле

 

Т=(365–6) – Т_кип – где Т_кип-время на капитальный ремонт.

 

Годовой фонд времени работы оборудования определяется по формуле

Т_ф=Т_ф*К_вн суток, где К_вн – нормативный коэффициент использования оборудования по времени. Для формующего оборудования и тепловых агрегатов К_вн ~ 0,9–0,95.

 

Табл. 1. Режим работы предприятия

Наименование предприятия, цеха, отделения	Количество рабочих суток в году	Количество рабочих смен в сутки	Количество часов в смене	Коэффициент использования оборудования	Годовой фонд времени работы оборудования
Завод по производству силикатного кирпича	365	3	8	0,95	8760

Таблица 2. Режим работы цехов завода по производству силикатного кирпича и камней.

№ п/п	Наименование цехов и отделений	Режим работы
		Количество дней в году	Количество дней в неделю	Количество смен в сутки
1	Склад сырья	260	5	2
2	Подготовительное отделение	260	5	3
3	Формовочное отделение	260	5	3
4	Автоклавное отделение	365	7	3
5	Склад готовой продукции	260	5	2

 

Обычно известь, применяемая заводами силикатного кирпича, содержит 70..75% активной СаО, а содержание 8Юг в хороших кварцевых песках 90…95%. Оптимальное соотношение И:К в этих условиях 1:1. Содержание известково-кремнеземистого вяжущего в силикатной смеси 18..19% при удельной поверхности 4500…5000 см /г.