Производство керамического кирпича и керамических камней

Содержание

 

Введение	4
1 Основные свойства сырья и  вспомогательных материалов	6
2 Номенклатура выпускаемой продукции и её свойства	13
3 Технологическая схема процесса	18
4 Режим работы завода и основных цехов	21
5 Материальные расчёты процесса	22
6 Расчет туннельной печи	24
7 Выбор и составление спецификации оборудования	26
8 Контроль и автоматизация процесса  обжига	32
9 Охрана окружающей среды	34
10 Техника безопасности	35
Список использованных источников	37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Керамика известна с глубокой древности и является, возможно, первым созданным человеком материалом. Время появления керамики относят к эпохе мезолита и неолита.

Отдельные виды керамики формировались  постепенно по мере совершенствования  производственных процессов, в зависимости  от свойств сырья и получаемых условий обработки.

Изделия строительной керамики применяются для постройки различных  сооружений, дорог, канализационных  и дренажных сетей, производства оборудования санитарных узлов, для  наружной и внутренней отделки зданий.

Строительный керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим  экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. Кирпич может быть, различным по составу сырьевой смеси, технологии производства и даже форме. Традиционно под кирпичом понимают брусок, изготовленный из глины. Кирпич обладает высокой прочностью и долговечностью, красивым внешним видом, также к достоинствам кирпича можно отнести огнестойкость, высокую звуконепроницаемость, способность сохранять тепло и уравновешивать колебания температур.

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича  сосредоточено внимание на совершенствовании  технологии, улучшении качества выпускаемой  продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий  предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических  линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивается  выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это  позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу  наружных стен без снижения их теплозащитных  свойств, а также создавать облегчённые  конструкции панелей для индустриализации строительства.

В настоящее время исследованиями установлено, что минерально-сырьевая база промышленности строительных материалов Казахстана позволяет создать предприятия по выпуску широкой номенклатуры строительных материалов и изделий из керамики. Совместно с сотрудниками Комитета геологии недропользования составлены карты размещения месторождений минерального сырья промышленности строительных материалов для всех областей РК. Выполнено размещение минерально-сырьевой базы по регионам и областям в виде таблиц и графиков, где сырье сгруппировано как компоненты и как сырье для производства отдельных видов строительных материалов.

На основе анализа Программ развития промышленности строительных материалов, изделий и конструкций, в целом по РК и в разрезе  областей на 2005 – 2014годы, собраны сведения о новых проектируемых к строительству предприятиях по производству различных видов строительных материалов и изделий. Планируется строительство новых производств по выпуску керамических плит в количестве четырех заводов.

Также немаловажно то, что  сейчас в значительных объёмах импортируются керамические облицовочные плиты и плитки. Несмотря на то, что производство керамического кирпича налажено практически во всех областях республики его импорт составил 2005 году 296,2 млн. шт. Не импортирует керамический кирпич только Актюбинская область. Импорт огнеупорных материалов и изделий связан в первую очередь с производством черных и цветных металлов, керамических материалов и цемента, где требуется футеровка плавильных и обжиговых печей.

Производство изделий  строительной керамики состоит из следующих  основных операций:

• добыча, транспортировка и хранение сырьевых материалов;
• их переработка и обогащение;
• приготовление формовочных масс;
• формование сырца;
• сушка;
• обжиг изделий.

В данной курсовой работе будут рассматриваться только некоторые из этих операций, но немаловажные, а именно – отделение подготовки глиняной массы и формование сырца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Основные свойства сырья и  вспомогательных материалов

 

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- 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.

Химический состав легкоплавких глин:

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.

Минералогический  состав:

Химические соединения, однородные по строению, свойствам, образуют минералы. Глины состоят из основных и образующих минералов и минералов-примесей. Известно большое количество глинообразующих  минералов, которые обычно объединяются в четыре группы: каолинитовую, галлуазитовую, гидрослюдистую и монтмориллонитовую.

Каолинитовая группа включает наиболее часто встречающийся минерал-каолинит, а также накрит с одинаковым химическим составом: Al₂О₃ – 2SiО₂ – 2H₂О. Каолинит входит в основном в состав огнеупорных, тугоплавких глин и каолинов; он мало чувствителен к сушке и обжигу.

Галлуазитовая группа Al₂О₃ – 2SiО₂ – 4H₂О часто присутствует в каолинах и каолинитовых глинах, придавая им большую дисперсность, пластичность и адсорбционную способность.

Гидрослюды (иллит, гидромусковит) являются продуктом разной степени гидратации слюд. Гидрослюды в значительном количестве присутствуют в большинстве легкоплавких глин и в небольших количествах в огнеупорных глинах.

Монтмориллонитовая группа (монтмориллонит, нонтроиит, бейделлит) представляет собой сложные гидроалюмосиликаты (Al₂О₃ – 3-5SiО₂ – H₂О), в состав которых обычно входят Са, Mg, Na, Fe. Монтмориллонитовые минералы отличаются от остальных наиболее высокой степенью дисперсности, пластичности, сильно набухают, высыхают медленно и наиболее чувствительны к сушке и обжигу. Физическую влагу они теряют при температуре 140 — 170° С, гидратную — полностью при температуре около 900° С, которая совпадает с началом образования жидкой фазы и кристаллизацией новых фаз, что обусловливает чувствительность к обжигу, вызывающую вспучивание и деформацию изделий.

Глинообразующие минералы в основном представляют собой водные силикаты глинозема, содержащие окислы кремния и железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов. Глинообразующие минералы характеризуются размерами частиц менее 5 мкм (< 0,005 мм).

В состав глин может входить  только один минерал, что характерно в основном для огнеупорных глин. Такие глины называются мономинеральными. Если в состав глин входит несколько минералов, их называют полиминеральными. К таким глинам относятся легкоплавкие. Глины, сложенные из минерала каолинита, слабо набухают в воде и почти не реагируют на кислоту. Если в глине находится только каолинит, ее называют каолином. Содержание минералов каолинитовой группы характерно для огнеупорных и тугоплавких глин. Известны огнеупорные глины, сложенные в основном из минерала монотермита. Если в глинах содержатся только одни монтмориллонитовые минералы, глины называют бентонитом. Глины, сложенные из гидрослюды, характеризуются средней пластичностью. Они наиболее часто встречаются в природе.

Легкоплавкие глины обычно сложены из нескольких минералов, преимущественно  монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп, а иногда с незначительной примесью минералов каолинитовой группы.

Гранулометрический (зерновой) состав глин:

Гранулометрическим составом глины называется процентное содержание зерен (частиц) различной величины в  глинистой породе. Ниже показан зерновой состав легкоплавких глин по фракциям (группам частиц одного размера). Наиболее ценные для производства керамических материалов — тонкие глинистые фракции с зернами размером менее 5 мкм (<0,005 мм). Кроме тонких частиц в глинах содержатся пылевидные фракции с зернами размером от 5 до 50 мкм (от 0,005 до 0,05 мм) и песчаные — от 50 мкм до 1 мм и более. Фракции размером более 2 мм считаются включениями.

Сырье по зерновому составу  разделяется на высокодисперсное, если оно содержит фракции размером менее 0,01 мм более 85% и фракций менее 0,001 больше 60%; дисперсное, если оно содержит фракций менее 0,01 мм от 40 до 85% и фракций  менее 0,001 мм от 20 до 60%; грубодисперсное, если соответственно тех же фракций менее 40% и менее 20%. Чем более дисперсное глиняное сырье, тем оно пластичнее.

В зависимости от размеров преобладающих включений различают  сырье с мелкими включениями — менее 2 мм, средними — от 1 до 0 мм и крупными — более 5 мм.

Немаловажно рассматривать  свойства глин, так как они определяют основные характеристики материала.

Важнейшие свойства кирпичных  глин, определяющие их применение в промышленности и обусловленные главным образом глинистыми минералами, содержащимися в них: высокая связность (для сухих образцов предел прочности при сжатии 3—50 кг/см², предел прочности при растяжении 0,8—9,5 кг/см²), клейкость, набухание в воде (4—41% от первоначального объема), способность в смеси с водой образовывать суспензии и вязкое тесто, пластичность глиняного теста, способность теста принимать любую форму в сыром виде я сохранять ее после сушки и обжига, легкоплавкость, огнеупорность кирпичных глин, как правило, 1100—1350°С, температура спекания 1000—1180°С. Некоторые кирпичные глины сильно вспучиваются при кратковременном нагревании их до температуры 1050—1250°С вследствие химических реакций, приводящих к образованию газовой фазы в условиях одновременного быстрого образования жидкой фазы.

Критерием связующей способности  служит число пластичности массы. При  этом связующая способность измеряется количеством нормального песка (ГОСТ 6139), при добавлении которого образуется масса с числом пластичности 7. Более пластичные глины обладают большей связующей способностью.