Курсовая работа (т): Цех формования, сушки и обжига завода по производству керамического кирпича

В процессе пластического прессования полученную сырьевую массу укладывают на ленточный пресс, затем приступают к формированию кирпича-сырца. В ходе сушки достигается влажность 5-7%. И без принудительной сушки никак не обойтись. Она колеблется от 16 до 36 часов. При естественном высыхании этот процесс займет 15-20 дней. Заключительный этап - обжиг сырца кирпича в печах. Там соблюдаются температурные параметры в рамках этапов - прогрев - обжиг и лишь потом - охлаждение готового строительного кирпича.

Последний способ изготовления кирпича более затратный в финансовом и плане энергоресурсов. Что понятным образом влияет и на себестоимость готовой продукции. Но долговечность постройки того все же стоит. /3/

Достоинства и недостатки пластического метода:

+ получается более морозостойкий кирпич;

+ изготавливается более прочный кирпич;

+ более высокая водостойкость;

+ более легкий процесс прессования;

расходы, связанные с запуском завода намного выше;

нужна сушка, увеличение затрат на топливо;

менее качественная поверхность граней;

требуется увлажнение малопластичных глин;

Достоинства и недостатки полусухого метода:

+ не требуется сушки, сокращается расход топлива;

+ имеет гладкие грани и значительно меньше дефектов;

+ быстрее окупаются затраты на предприятие;

+ использование малопластичных глин;

менее морозостоек;

низкая водостойкость;

более сложный процесс прессования;

более плотный получаемый материал;

Метод пластического формования состоит из нескольких этапов:

.     Подготовка сырья. Глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают (это заменяет процесс вылеживания) до получения пластичной, удобно формируемой массы без крупных каменистых включений.

2.      Формование кирпича-сырца. 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 обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10-15%.

.        Сушка. Важный и сложный этап производства кирпича. Простейший способ предохранить кирпич от растекания - сушить его медленно, то есть так, чтобы скорость испарения не превышала скорости ее миграции из внутренних слоев. При влажности кирпича-сырца 6-8% его можно подавать на обжиг.

.        Обжиг. Для обжига используют печи различной конструкции. Это и старые кольцевые печи, в которые кирпич укладывают и вынимают вручную, и современные туннельные, где кирпич обжигается в процессе продвижения его по печи. Температура обжига зависит от состава сырьевой массы и обычно находится в пределах 950-1000град. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать.

В данном курсом проекте будет использоваться метод пластического формования, т.к. сырье умереннопластичное с удовлетворяющей формующей способностью и среднечувствительное к сушке.

Полученный в результате продукт обладает высоким качеством и улучшенными техническими характеристиками, которые позволяют шире применять его в строительстве, в отличие от кирпича, изготовленного методом полусухого прессования. /3/

.3 Характеристика и требования, предъявляемые к сырью

керамический кирпич шихта обжиг

В качестве сырья для производства керамического кирпича и керамических камней применяют:

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

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

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

Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000 0С 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 SiO₂ колеблется 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 оксиды (CaO и 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. Оксиды 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 оксиды железа, находящиеся в глине в виде оксида Fe₂O₃ и гидроокиси Fe(OH)₃ и оксиды 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.

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

Необходимы нормы для глины при производстве керамического кирпича приведены в таблице 4. /1/

Таблица 4. Требования к глинам, предназначенным для производства керамического кирпича

Чтобы улучшить свойства кирпича, рекомендуется ввод корректирующей добавки - древесных опилок.

Древесные опилки продольной резки очень эффективно уменьшают пластичность глины на стадии формования, увеличивают прочность сырца и полуфабриката после сушки, армируя массу своими волокнами, уменьшают коэффициент усадки к сушке, т. к. улучшают влагоотдачу и уменьшают воздушную усадку. В процессе обжига они играют роль выгорающей добавки, тем самым обеспечивают равномерный прогрев изделий по садке и увеличивает пористость готовых изделий. Увеличение пористости уменьшает массу кирпича, увеличивает тепло- и звукоизоляционные свойства и, естественно, несколько уменьшает прочность готовых изделий.

В качестве выгорающей добавки используются древесные опилки.

Отощающими материалами служат природные отощители - пески, сухарные (непластичные) глины и глинистые сланцы, искусственные отощители: шамот, дегидратированная глина, а также отходы производства - золы и шлаки. В случае же применения малопластичного сырья добавляют пластичную глину.

Традиционным отощителем, применяемым на кирпичных заводах объединения, является кварцевый песок. Однако при вводе песка в количестве более 20% от объема массы обычно снижается прочность изделий, повышается их хрупкость, увеличивается трещиноватость из-за полиморфных превращений кварца при обжиге.

Хотя песок наиболее дешевый отощитель, отсутствие месторождений песка требуемого качества вблизи заводов является одной из причин сокращения его применения.

Дегидратированная глина как отощитель оценивается более высоко, чем песок: при ее использовании значительно снижается пластичность керамических масс, уменьшается чувствительность их к сушке, увеличивается влагопроводность, что позволяет более интенсивно вести сушильный процесс.

В то же время величина общей усадки масс (главным образом за счет огневой усадки) даже при содержании в них около 40% дегидратированной глины лишь немногим меньше усадки неотощенной глины.

Величина воздушной усадки не зависит от вида отощителя, что вполне естественно и объясняется самим характером процесса дегидратации глин. Однако это обстоятельство не всегда учитывается при разработке технологии производства. Кроме того, дегидратированная глина вследствие низкотемпературной обработки в процессе ее изготовления не может длительно противостоять действию влаги и потому должна вводиться в массу непосредственно перед формованием сырца.

Применяемые материалы (добавки) показаны в таблице 5./1/

Таблица 5. Технические требования, предъявляемые к добавкам

В данном проекте для производства керамического кирпича в качестве основного компонента используем глину Норского месторождения, химический состав глины представлен в таблице 6. /2/

Таблица 6. Химический состав глины Норского месторождения, %

Свойства глины Норского месторождения:

Описание внешнего вида: суглинок коричневого цвета

Пластичность - 17,68

Коэффициент чувствительности к сушке - 1,32

Воздушная усадка - 8,5 %

Общая усадка - 8,9 %

Влажность - 16,28 %

Так как Норская глина среднепластичная и среднечувствительная к сушке, необходим ввод корректирующих добавок, уменьшающих пластичность, коэффициент усадки и коэффициент чувствительности к сушке.

.4 Состав композиции

В производстве керамического кирпича используется глина Норского месторождения, она составляет основную часть шихты- 2 м³ на 1000 шт. кирпича. Поскольку эта глина имеет число пластичности 17,7 и является среднечувствительной к сушке, необходим ввод добавок. Для уменьшения чувствительности к сушке вводится выгорающая добавка (опилки древесные) - 0,27 м³ на 1000 шт. кирпича. /2/

Состав шихты:

Глина - 86 % (об.)

Опилки - 14 % (об.)

1.5 Обоснование технологической схемы и её выбор

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 1000°C. 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 евро поддоны. Изделия соответствующего качества на поддонах с помощью электропогрузчика отгружаются потребителю согласно графика, а бой и брак изделий отправляется на переработку в производство. /5/