Завод по производству пустотелых силикатных камней

1 Технологическая часть

 

 

1.1 Номенклатура выпускаемой продукции

 

 

 

На проектируемом предприятии  предусмотрен выпуск силикатного камня.

Силикатный камень – это искусственный каменный мелкоштучный материал, получаемый при автоклавной обработке спрессованной смеси, основными компонентами которой являются известь и кварцевый песок, взятые в определенной пропорции (примерное соотношение компонентов смеси: известь – одна часть, кварцевый песок – 9 частей).

Для данного строительного материала  основным нормативным документом является ГОСТ 379 [4].

В таблице 1 представлена номенклатура выпускаемой продукции

 

Таблица 1 – Номенклатура выпускаемой  продукции

Наименование изделия (маркировка) Эскиз изделия	Размеры, мм			Марка			Годовая программа
	Длина	Ширина	Высота	по  прочности	по плотности	по морозостой-кости	млн.шт.
СР-125/15 ГОСТ 379-95	250	120	138	125	1600	F15	35

 

Основные  свойства изделий, на примере силикатного камня, марки по прочности 125, представлены в таблице 2

 

 

Таблица 2 – Показатели свойств  силикатных камней

Показатели свойств	Единицы измерения	Величина
Предел прочности  при сжатии при изгибе	МПа,не менее	12,5 1,2
Морозостойкость	циклы, не менее	15
Водопоглощение	% массы, не менее	8
Прочность сцепления декоративного  покрытия с поверхностью	МПа, не менее	0,6
Теплопроводность	Вт/м·°С, не более	0,70
Средняя плотность	кг/м3, не более	1600
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов	Бк/кг, не более	370

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Основное сырье

 

Основными сырьевыми  компонентами формовочной смеси для производства силикатного камня являются известь песок и вода.

Кварцевый песок обладает высокой стойкостью к механическим, химическим, атмосферным воздействиям. Чистые кварцевые и другие мономинеральные пески встречаются довольно редко. В природе большей частью распространены смешанные пески. В кварцевых песках обычно содержатся в качестве примесей слюды, каолин, карбонаты, мергель, полевые шпаты, халцедон, опал, гидроксиды железа и другие минералы [1].

Песок должен удовлетворять  требованиям , указанным в таблице 3.

 

Таблица 3 – Показатели свойств кварцевого песка

Показатели свойств  материала, размерность	Величина
1	2
Химический состав, % массы    SiО2, не менее    А12О3, не более    Fe2О3, не более    Na2O+ K2O, не более    SO3 ,не более	50 0,6 1,27 3,6 2
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % массы, не более	2
Влажность, %, не более	6
Модуль крупности Мк	2-2,5
Насыпная плотность, кг/м3	1500-1600
Удельная эффективная  активность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370

 

Известь. Воздушная негашеная кальциевая известь представляет собой продукт обжига карбонатных пород. По показателям качества известь строительная соответствует основным требованиям ГОСТ 9179 [6].

       Основные характеристики, которыми обладает воздушная негашеная кальциевая известь, использующаяся на предприятии, представлены в

таблице 4.

 

Таблица 4 – Показатели свойств воздушной негашеной кальциевой извести

Показатели свойств материала, размерность	Величина
Активные CaO + MgO, % массы, не менее	70
Активный MgO, % массы, не более	5
Содержание непогасившихся зерен, % массы, не более	14
Скорость гашения, мин, не более	8
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370

 

Вода, используемая для гашения извести и увлажнения силикатной массы, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732[8]. Нельзя использовать болотные, сточные воды без предварительной очистки. При производстве силикатного камня воду применяют на всех стадиях производства: при гашении извести, приготовлении силикатной массы, прессовании и запаривании камня-сырца, получении технологического пара. Природная вода никогда не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит различные примеси, попавшие в нее из воздуха (растворенные газы, пыль, микроорганизмы).

 

 

 

Растворенных веществ в такой  воде немного и поэтому она  называется мягкой. Вода, содержащая большое количество углекислых солей кальция и магния (карбонатных), называется жесткой. Применять жесткую воду в промышленных целях, например для получения технологического пара, без предварительного умягчения ее нельзя, иначе при кипении воды на стенках промышленных котлов образуется накипь, которая выводит их из строя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Технологическая схема  производства

 

 

Процесс производства силикатных камня состоит из нескольких последовательных технологических процессов: доставка и складирование сырьевых материалов; подготовка сырьевых материалов; приготовление силикатной смеси; формование сырца; автоклавная обработка сырца; складирование готовой продукции и её дальнейшая отгрузка потребителю.

Существует две схемы  производства силикатного камня, принципиально  отличающиеся друг от друга по способу  гашения извести. Известь в силикатной смеси может гаситься в силосах (тогда способ производства будет называться силосным) или в реакторах (тогда способ производства будет называться реакторным или барабанным, т.к. реакторы выполняются в виде вращающихся барабанов). На данном предприятии будет представлен силосный способ [1].

Рассмотрим указанные  выше технологические процессы подробнее.

 

Доставка и складирование  сырьевых материалов.

Кварцевый песок на предприятие  доставляют автомобильным транспортом. Разгрузка автосамосвалов  происходит в приемные бункера для песка.  Для предотвращения попадания в приемные бункера песка посторонних крупных включений, а также смерзшихся комков песка, вероятность появления которых в зимнее время весьма велика, над ними установлена подвижная колосниковая решетка. Пройдя через нее, кварцевый песок попадает в приемные бункера, расположенные ниже нулевой отметки, откуда системой ленточных конвейеров транспортируется на основной склад в бункера.

Далее, часть кварцевого песка отправляется на помол совместно с известью для приготовления ИКВ, а часть непосредственно в смесеприготовительное отделения завода для приготовления силикатной смеси.

Известь подается из печей  по ленточным питателям в промежуточные  бункеры. Из бункера известь системой ленточных конвейеров подается в молотковую дробилку, где происходит грубое измельчение материала, а затем в трубные мельницы смесеприготовительного отделения. В шаровой трубной мельнице смесеприготовительного отделения происходит совместный помол извести с кварцевым песком, в результате чего мы получаем ИКВ. Полученное ИКВ системой пневмотранспорта направляется на промежуточное хранение в металлический силос, достаточной вместимости, откуда шнековым питателем направляется в шнековый смеситель, где перемешивается совместно с кварцевым песком, при расчетном добавлении воды, необходимом для гашения извести в данной смеси. В результате чего мы получаем однородную силикатную смесь заданной влажности, которая направляется в силос и выдерживается в нем до полного гашения извести в смеси (от 40 мин до 4 ч). После того как известь загасится, смесь направляется в стержневой смеситель, куда при необходимости добавляется вода, а затем в пресс-мешалку.

Прессование изделий

В прессовом отделение  происходят следующие процессы: прессование камня-сырца на прессах с относительно высоким удельным давлением, подача к прессу порожних вагонеток, автоматическая укладка автоматами-укладчиками на вагонетки камня-сырца и откатка груженых вагонеток в автоклавное отделение. Прессование камня осуществляется на прессе. Прочность сырца должна быть не менее 0,3 МПа.

В результате прессования  смесь уплотняется и приобретает  форму камня. От степени уплотнения смеси в процессе прессования в значительной мере зависят в дальнейшем плотность и прочность камня.

Процесс прессования камня-сырца состоит из следующих основных операций: наполнение прессовых коробок смесью, прессование камня-сырца, выталкивание его на поверхность стола пресса, снятие со стола и укладка камня-сырца на автоклавные вагонетки.

К основным технологическим параметрам, характеризующим процесс прессования относятся активность и влажность сырьевой смеси (которая должна составлять 7 – 7,5 %), температура смеси, глубина наполнения пресс-форм, прочность камня-сырца (от которой напрямую зависит прочность камня, прошедшего автоклавную обработку).

Автоклавная обработка  изделий

Для транспортирования  вагонеток с кирпичом-сырцом от прессов  к автоклавам и от автоклавов на склад используют электропередаточные  мосты. Полный цикл автоклавной обработки  состоит из следующих операций: очистка и загрузка автоклава, закрытие крышек, перепуск пара из другого автоклава, впуск насыщенного пара и доведение рабочего давление до постоянной величины, выдержка при постоянном давлении, сброс конденсата, выпуск остаточного пара в атмосферу, открытие крышек, выгрузка вагонеток.

Перед загрузкой вагонетками автоклав очищают, проверяют на наличие посторонних  предметов, проверяют состояние  рельсовых путей внутри автоклава. Во время загрузки автоклава следят за тем, чтобы вагонетки не сходили с рельсов. Крышки автоклава закрывают после его полной загрузки.

Известково-кремнеземистое вяжущее  способно твердеть и набирать прочность  в среде насыщенного пара при  повышенной температуре и давлении Насыщенный пар используется с температурой 175-200 ⁰С, при этом в автоклаве поддерживается давление в 0,8…1,2 МПа. Автоклав представляет собой полый цилиндр длиной 19 м и диаметром 2 м. Его вместимость составляет 12 вагонеток, а его объем V = 59,7 м3.

Автоклав должен работать в определенном режиме: 1,5-2 час. – подъём пара, 5 – 6 час. – выдержка, 1 – 1,5 час. – спуск пара.

В процессе автоклавной  обработки, т. е. запаривания камня-сырца, выделяется три стадии.

I стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении равенства температур теплоносителя (пара) и обрабатываемых изделий. За счет лучеиспускания тепло передается наружным   поверхностям    кладки сырца на вагонетках и часть воды из него испаряется, повышая относительную влажность воздуха в автоклаве, если одна из его крышек закрыта. Если же открыты обе крышки, то в автоклаве создаются условия для просасывания холодного воздуха, который при этом значительно подсушивает и охлаждает сырец, а также стенки автоклава. (В автоклавах происходит подъем давления насыщенного пара от 0 до 0,3 МПа. В течение одного часа. Затем выдержка при данном давлении 20 мин., подъем пара до 0,8 МПа.)

II стадия характеризуется постоянством температуры и давления в авто-клаве. После выравнивания температур условия твердения во всех зонах становятся одинаковыми. В этот период в жидкой фазе (при C/S=0,65) образуются главным образом низкоосновные гидросиликаты кальция и одновременно идет перекристаллизация коллоидных адсорбционных комплексов. При израсходовании всей извести начинается растворение части ранее возникших высокоосновных гидросиликатов кальция, переход их в низкоосновные,   придающие повышенную прочность  кирпичу (выдержка при данном давлении составляет 6,5 часов).

III стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав. В результате снижения давления в автоклаве до атмосферного из кирпича удаляется вся вода, внесенная в сырец конденсатом, и часть формовочной влаги. Температура кирпича понижается до теоретической (около 100° С). При открывании крышек автоклава и выкатке состава на открытый воздух происходит дальнейшее интенсивное испарение влаги из горячего кирпича и снижение его температуры. Длится этот период 1-1,5 часа [1].

После автоклавной обработки  готовая продукция направляется на склад, где в естественных условиях происходит подсушка изделия. По мере потери силикатным камнем влаги его прочность и морозостойкость увеличиваются.

Упаковка и складирование  готовой продукции

На складе готовой  продукции производится, складирование, контроль качества изделий, если необходимо, его упаковка, и отгрузка потребителю. Склад готовой продукции представляет собой открытую бетонированную площадку, размеры которой определяются производительностью завода. На складах готового изделия применяют мостовые краны, которые оборудованы захватными устройствами для пакетной погрузки  в транспортные средства.

1.4 Режим работы предприятия

 

Режим работы предприятия характеризуется  количеством рабочих дней в году, количеством смен в сутки и  количеством часов работы в смену. Принятый режим работы цеха является исходным материалом для расчета технологического оборудования, производственных площадей, потоков сырья и т.д.