Производство лицевого керамического пустотелого кирпича пластичным способом формования

Лигнин. Лигнин является отходом производства древесного спирта и представляет собой не только отощающую и выгорающую добавку, но и пластификатор. Использование лигнина в качестве добавки к пылеватым суглинкам, чувствительным к сушке, улучшает их формовочные свойства и снижает трещинообразование изделий при сушке. В качестве выгорающей добавки лигнин улучшает качество обжига. Добавляют 6—20% лигнина от объема массы. Для получения пористого кирпича количество его можно доводить до 40 %.

Торф. Измельченный торф и отходы торфяных брикетов при отсутствии других отощителей могут служить добавкой в глину при производстве пористого облегченного кирпича. Однако торф замедляет сушку вследствие высокой влагоёмкости.

Топочные  шлаки. Эти шлаки являются эффективной отощающей добавкой. Особенно это относится к их остеклованной части. Шлаки снижают чувствительность изделий к быстрой сушке. Значительно улучшается качество обжига. Устраняются трещины во время сушки при добавке шлаков высокой калорийности в сочетании с небольшим количеством опилок (до 8%).

Золы  ТЭЦ. Золы ТЭЦ представляют собой отходы от сжигания в пылевидном состоянии каменных углей. Образующиеся зола и шлаки направляются от котельных теплоэлектростанций гидравлической системой в золоотвалы в виде пульпы. В кирпичном производстве в качестве добавки используют золы ТЭЦ с удельной поверхностью 2000—3000 см²/г. Теплотворная способность золы в зависимости от содержания несгоревших частиц топлива составляет от 1000 до 3200 ккал/кг. Добавка 10—15% золы ТЭЦ в смеси с опилками или шамотом делает кирпич менее чувствительным к сушке и повышает его прочность по сравнению с добавкой, например, одного дробленого многозольного угля или одних опилок. В массу вводят от 15 до 45% золы ТЭЦ.

Отходы  углеобогащения. Эти отходы получают после обогащения различного угля. Они представляют собой глинистые, сланцевые породы с содержанием горючей части 10—30%, отличающиеся высокой теплотворной способностью. В суглинках с небольшим содержанием глинозема их применяют как обогащающие добавки. Углесодержащие отходы увеличивают интервал спекания легкоплавких глин и прочность изделий.

Выгорающие  добавки.

К этой группе относятся различные виды твердого топлива, в частности антрацит и коксовая мелочь. Их вводят в состав шихты до 3% по объему, т. е. до 60—80% от общей потребности топлива  на обжиг изделий. Назначение их — интенсифицировать процесс обжига, улучшать спекаемость  массы и тем самым  повышать прочность изделий. Выгорающие добавки целесообразно вводить в пылевидном состоянии.

Обогащающие и пластифицирующие добавки.

В качестве обогащающих  и пластифицирующих добавок используют высокопластичные глины, отходы при добыче углей, бентонитовые глины, различные поверхностно-активные вещества, например вытяжки из соломы и торфа, сульфитно-спиртовую барду (ССБ), дрожжевые отходы.

Высокопластичная  глина. Для обогащения малоглиноземистого сырья и. увеличения его пластичности в качестве добавки применяют более пластичную и с большим содержанием глинозема глину в количестве 10—20% и более от общего состава массы. С целью лучшего смешивания сырья двух видов и уменьшения количества добавляемой высокопластичной глины ее рекомендуется вводить в виде суспензии с влажностью примерно 40%.

Отходы  при добыче углей. В ряде случаев в качестве обогащающих добавок служат отходы при добыче углей, содержащие наряду с горючей частью высокопластичную огнеупорную или тугоплавкую глину. Их целесообразно вводить в виде суспензии. В этом случае расход их уменьшается, и смешивание с основной массой глины облегчается. Твердые, непластичные отходы при добыче углей, содержащие в значительном количестве глинозем, следует вводить в состав массы в тонкоизмельченном состоянии.

Бентонитовые  глины. Эти глины используют в качестве пластификатора и вводят их в количестве до 3% в набухшем состоянии в виде суспензии. Увеличение содержания бентонитовой глины в массе резко повышает ее чувствительность к сушке.

Поверхностно-активные вещества. Эти вещества повышают пластичность глиняной массы вследствие образования адсорбционной пленки на поверхности глинистых частиц. Пленка играет роль смазки, что позволяет снижать формовочную влажность на 2—3%. Поверхностно-активные вещества улучшают также сушильные свойства глиняной массы, ускоряя влагоотдачу, снижают градиент влажности по толщине изделия, увеличивают влагопроводность глиняной массы. В результате в процессе сушки изделия уменьшаются внутренние напряжения и образование микротрещин, что повышает прочность, как кирпича-сырца, так и обожженного кирпича.

Упрочняюще-флюсующие  добавки. К ним относятся пиритные огарки, являющиеся отходом химической промышленности. Их вводят в массу в тонкодисперсном состоянии для некоторого снижения чувствительности к сушке, ускорения спекания массы и ее упрочнения. Влияние пиритных огарков на прочностные свойства возрастает с увеличением температуры обжига.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Описание технологической  схемы производства

В качестве основного  способа производства нами выбран пластический способ.

При этом возможны следующие  способы получения пластической массы:

1.Пластический способ

2.Полусухой способ

3.Шликерный способ

Технологическая схема  производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на сложность и длительность, наиболее распространена в производстве стеновой керамики.[ ]

 

Этот способ включает в себя следующие операции:

Добыча глины

Рыхление глины

Отделение крупных включений

Грубое измельчение глины

Усреднение глиномассы

Тонкое измельчение

Пар®Увлажнение и перемешивание

Формование кирпича

Для добычи глины в карьере преимущественно используют экскаваторы многоковшовые, поскольку они производят первичное дробление и усреднение состава глины. Добытую глину подают в производство автосамосвалом, который доставляет глину сначала на площадку-хранилище где она подвергается естественной обработке (вылеживание, вымораживание, зумпфование), а затем на склад сырья. Далее глину подвергают механической обработке для выделения из нее каменистых включений либо их измельчение, разрушение текстуры глины, гомогенизации массы и улучшения ее формовочных свойств.[4]

Первой стадией грубого  дробления является рыхление кусков глины, которое осуществляют в стационарных или передвижных глинорыхлителях. После предварительного рыхления глина  поступает в ящичный питатель, который предназначен для равномерного и непрерывного питания сырьем глинообрабатывающих машин, дозирования подаваемого сырья и частичного измельчения крупных комьев глины.[ ]

Для выделения из глины  крупных твердых включений применяют  камневыделительные дезинтеграторные и винтовые вальцы. Как глиноочистительная машина они малоэффективны, поэтому их используют преимущественно в качестве машин для грубого дробления глины, а не выделения из нее камней. Гарантированного выделения камней из глины можно добиться лишь шликерным способом подготовки массы.

Второй стадией грубого  дробления является измельчение  глины до кусков размером 10-15 мм. Вязкие пластичные глины дробят на гладких  дифференциальных вальцах грубого  помола, в которых дробление происходит за счет раздавливания и разрыва глиняной лепешки.

После грубого дробления  глину подвергают тонкому измельчению, предварительно увлажняя ее в  лопастном  двухвальном глиносмесителе. Целью  тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек, цементирующих  отдельные зерна глинообразующих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение в конечном счете молекулярных связей, за счет которых глина будет гидратироваться, присоединяя к себе  большое количество связанной воды, что обусловит повышенное сцепление глиняной массы при сохранении ее подвижности и повышение трещиностойкости изделий в сушке.

Для тонкого измельчения  используют бегуны мокрого помола, дырчатые вальцы, и гладкие дифференциальные вальцы.

Бегуны мокрого помола являются в технологическом отношении  наиболее

эффективной машиной для измельчения  пастообразных глиняных масс. В процессе бегунной обработки одни и те же кусочки глины подвергаются многократному  раздавливающему и истирающему  воздействию тяжелых катков, что  обеспечивает тонкое измельчение глины. Прочность сырца, изготовленного из глины, обработанной бегунами, возрастает в 2 раза, резко повышается гомогенность массы. Влажность глины обрабатываемой на бегунах должна быть близка к формовочной.

Дырчатые вальцы по технологической  эффективности не являются полноценной заменой бегунам, но, благодаря компактности, большей производительности, меньшему энергопотреблению они получили более широкое распространение.

Гладкие дифференциальные вальцы тонкого помола являются наиболее распространенной машиной для тонкого измельчения глиняной массы. В них масса подвергается раздавливающему и истирающему воздействию. Технологическая эффективность обработки глины гладкими вальцами зависит от зазора между валками. При уменьшении зазора с 3мм до 1мм прочность обожженных изделий возрастает более чем в 2 раза. Эффективность измельчения можно добиться установкой нескольких пар вальцов с постепенным уменьшением зазора.

Все глиноперерабатыващее оборудование имеет максимальную эффективность  работы при влажности обрабатываемой массы близкой к формовочной. Увлажнение целесообразно производить ступенчато. Первый раз глина увлажняется до поступления в перерабатывающие машины.

Перед подачей в ленточный  пресс масса подвергается вылеживанию, что приводит к усреднению по влажности, релаксации напряжений, возникающих при механической обработке, благодаря чему улучшаются ее формовочные и сушильные свойства. После шихтозапасника  перед поступлением на формование глинистая масса второй раз повергается увлажнению.

Паровое увлажнение глины  существенно улучшает ее технологические свойства по сравнению с водяным. Водяной пар не только конденсируется на поверхности куска глины, но, проникая в его мельчайшие поры, конденсируется в них. Тем самым вовлекаются большие поверхности глины в процесс взаимодействия с водой. Экспериментально установлено, что капиллярная конденсация пара частично вытесняет из глины воздух. Повышение температуры глиняной массы при  ее паровом увлажнении интенсифицируют процессы взаимодействия глины с влагой. В результате перечисленных факторов при паровом увлажнении глины возрастают пластичность, липкость и прочность глиняной массы.  Если глина подается переувлажненная, то для подсушки используются барабанные сушила.

Технологическую схему  производства изделий со шликерным  способом подготовки массы целесообразно применять при использовании глинистого сырья повышенной влажности, которое легко размокает в воде и содержит каменистые включения, подлежащие удалению. Шликерный способ подготовки массы обеспечивает наилучшее разрушение природной текстуры сырья. Основными технологическими переделами при шликерном способе подготовки массы являются:

Грубое измельчение

 

Роспуск глины в воде

Пропуск глинистой суспензии  через решетку

(сито) для отделения каменистых  включений

 

Обезвоживание суспензии (фильтр-пресс, БРС)

 

Проминка массы  (при  использовании БРС –

доувлажнение)

 

Поступление массы на формование

 

Недостатком этого метода является повышенные энергозатраты, невозможность  использования низкопластичных  глин.

Полусухой способ используют, если сырье существенно засорено карбонатными включениями или является твердым и трудноразмокаемым. Высушивая его до влажности 6-8%, сырье измельчают в порошок, смешивают с добавками и увлажняют до влажности, необходимой для формования. Основными технологическими переделами при шликерном способе подготовки массы являются:

Грубое дробление

 

Сушка (барабанные сушила)

Помол (корзинчатый дезинтегратор)

 

Просев (барабанные грохоты, струнные сита)

 

Увлажнение массы

 

Поступление массы на формование

 

Проанализировав предложенные технологии, выбираем пластический способ подготовки глинистой массы с  предварительной подсушкой глинистого сырья в сушильном барабане. Используемый нами в качестве основного сырьевого материала суглинок Ожерельевского месторождения имеет ледниковое происхождение, что обуславливает его засоренность  каменистыми включениями. Вследствие этого необходимо удаление крупных включений, присутствующих в сырье, с помощью камневыделительных вальцов.