Завод по производству силикатного кирпича, производительностью 40 млн. штук в год

 

Прессование сырца.

На  качество кирпича и в основном на его прочность наиболее существенно  влияет давление, которому подвергается силикатная масса во время прессования. В результате прессования происходит уплотнение силикатной массы. Тщательно  уплотнить сырец – значит довести до минимума свободное пространство между частицами песка, сблизив их настолько, чтобы они разделялись друг от друга только тончайшим слоем вяжущего вещества. Такое сближение зерен песка при дальнейшей водо-тепловой обработке кирпича-сырца в автоклаве обеспечивает получение плотного и прочного конгломерата.

В момент прессования силикатной массы  возникают силы сопротивления сжатию со стороны зерен песка, препятствующие максимальному сближению зерен. Сила трения массы о стенки формы  и зерен друг о друга преодолевается путем применения давления. Поэтому давление должно распределяться равномерно по всей площади прессуемого изделия. Прессование необходимо вести только до известного предела, так как при увеличении давления выше предельного в массе появляются упругие деформации, которые исчезают после снятия давления и ведут к разрушению сырца. Поэтому нельзя повышать давление до появления деформаций.

Существенное  значение имеет скорость, с которой  производится давление.

Так, например, ударное быстрое приложение усилия вызывает не уплотнение, а разрушение структуры изделия. Поэтому для преодоления внутренних сил трения давление должно прикладываться плавно с постепенным увеличением. Рабочее давление в прессах применяется равным 150 – 200 кг/см .

На нормальную работу пресса, а, следовательно, на получение  кирпича хорошего качества большое  влияние оказывает содержание влаги  в силикатной массе. В оптимальных  условиях прессования кирпича влажность  массы должна составлять б – 7% от веса сухого вещества и постоянно контролироваться.

Увеличение  влажности выше оптимальной не дает возможности спрессовать сырец, снять его со стола пресса и  уложить на вагонетку; уменьшение влажности  приводит к тому, что спрессованный  сырец трудно снять со стола пресса: он разламывается под действием собственного веса. Кроме того, недостаточное содержание влаги в сырце лишает известь необходимой пластичности, обеспечивающей связь между отдельными зернами песка.

Процесс прессования кирпича складывается из следующих основных операций: наполнения прессовых коробок массой, прессования сырца, выталкивания сырца на поверхность стола, снятия сырца со стола, укладки сырца на запарочные вагонетки.

Силикатная  масса, приготовленная в силосах, передается при помощи транспортерной ленты в бункер над пресс-мешалкой пресса. Подача массы в пресс-мешалку должна так регулироваться, чтобы она занимала примерно 3/4 объема пресс-мешалки. Если поступающая масса имеет более низкую влажность, чем требуется, до увлажнение ее производится в пресс-мешалке, вокруг стенок которой укладывается водопроводная труба с мелкими отверстиями по ее длине, направленными вниз.

Сила  струи поступающей по трубке воды регулируется прессовщиком при помощи вентиля. Увлажненная масса ножами пресс-мешалки при вращении их подается в прессовые коробки через отверстия в дне пресс-мешалки. При повороте стола пресса коробки, наполненные массой, перемещаются на определенный угол и занимают положение между прессующим поршнем и верхней стороной плитки контрштампа. Под давлением поршень постепенно поднимается и производится прессование сырца.

В момент прессования стол пресса останавливается, а ножи пресс-мешалки вращаются  и заполняют массой следующую  пару прессовых коробок. После прессования  стол пресса поворачивается так, чтобы штампы пресса вместе с сырцом подошли к выталкивающему поршню. Сырец выталкивается поршнем в вертикальном направлении; верхняя пластина штампа при выталкивании выходит из прессовых коробок на 3 – 5 мм выше уровня стола. Затем выталкивающий поршень опускается вниз в первоначальное положение. После снятия пары кирпичей двумя съемщиками-прессовщиками стол поворачивается и штампы подводятся под механическую щетку для очистки.

Верхние пластины очищаются от налипшей массы, штампы опускаются на величину наполнения прессовых коробок и цикл начинается снова.

Силикатный  кирпич по размерам должен отвечать требованиям  ГОСТ 379 –53; в случае отклонения от установленных  размеров сырец считается браком.

Плотность прессования сырца достигается  исключительно изменением величины наполнения прессовых коробок: чем больше высота наполнения, тем выше плотность сырца и, наоборот, чем меньше высота наполнения коробок, тем ниже плотность сырца. Во время прессования необходимо следить за тем, чтобы сырец получался одинаковой плотности; для этого нужно поддерживать высоту наполнения прессовых коробок одинаковой. Ножи пресс-мешалки должны быть закреплены от дна и стенок на одинаковом расстоянии.

После прессования  полученные кирпичи автоматом-укладчиком укладываются на вагонетки, которые транспортируются в автоклавы, где производится тепло- влажная обработка кирпича.

 

Процесс автоклавной обработки.

В процессе автоклавной обработки, т. е. запаривания  кирпича-сырца, различают три стадии.

Первая  стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении равенства температур теплоносителя (пара) и обрабатываемых изделий.

Вторая  стадия характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. В это время получают максимальное развитие все те физико- химические процессы, которые способствуют образованию гидросиликата кальция, а следовательно, и твердению обрабатываемых изделий.

Третья  стадия начинается с момента прекращения  доступа пара в автоклав и включает время остывания изделий в  автоклаве до момента выгрузки из него готового кирпича.

В первой стадии запаривания насыщенный пар  с температурой 1750 под давлением 8 атм. впускают в автоклав с сырцом. При этом пар начинает охлаждаться  и конденсироваться на кирпиче-сырце  и стенках автоклава. После подъема  давления пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и превращается в воду. Следовательно, к воде, введенной при изготовлении силикатной массы, присоединяется вода от конденсации пара. Образовавшийся в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат окиси кальция и другие растворимые вещества, входящие в сырец. Известно, что упругость пара растворов ниже упругости пара чистых растворителей. Поэтому притекающий в автоклав водяной пар будет конденсироваться над растворами извести, стремясь понизить их концентрацию; это дополнительно увлажняет сырец в процессе запаривания. И третьей причиной конденсации пара в порах сырца являются капиллярные свойства материала.

Роль  пара при запаривании сводится только к сохранению воды в сырце в  условиях высоких температур. При отсутствии пара происходило бы немедленное испарение. воды, а следовательно, высыхание материала и полное прекращение реакции образования цементирующего вещества – гидросиликата.

С того момента, как в автоклаве будет  достигнута наивысшая температура, наступает вторая стадия запаривания. В это время максимальное развитие получают химические и физические реакции, которые ведут к образованию монолита. К этому моменту поры сырца заполнены водным раствором гидрата окиси кальция Са(ОН) , непосредственно сопри- касающимся с кремнеземом SiO песка.

Сначала гидросиликаты находятся в коллоидальном (желеобразном) состоянии, но постепенно выкристаллизовываются и, превращаясь  в твердые кристаллы, сращивают  песчинки между собой. Кроме того, из насыщенного водного раствора гидрат окиси кальция также выпадает в виде кристаллов и своим процессом кристаллизации участвует в сращивании песчинок.

Таким образом, во второй стадии запаривания образование  гидросиликатов кальция и перекристаллизация их и гидрата окиси кальция вызывают постепенное твердение кирпича-сырца.

Третья  стадия запаривания протекает с  момента прекращения доступа  пара в автоклав, т. е. начинается падение  температуры в автоклаве, быстрое  или медленное в зависимости  от изоляции стенок автоклава и наличия перепуска пара. Происходит снижение температуры изделия и обеднение его водой, т. е. вода испаряется и повышается концентрация раствора, находящегося в порах. С повышением концентрации гидрата окиси кальция и снижением температуры цементирующего вещества силикаты кальция становятся более основными, и это продолжается до тех пор, пока кирпич не будет выгружен из автоклава. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно, повышается прочность силикатного кирпича. Одновременно пленки цементирующего вещества сильней обогащаются выпадающим из раствора гидратом окиси кальция.

Механическая  прочность силикатного кирпича, выгруженного из автоклава, ниже той, которую  он приобретает при последующем  выдерживании его на воздухе.

Таким образом, полный технологический цикл запаривания  кирпича в автоклаве состоит  из операций очистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, перепуска пара; впуска острого пара, выдержки под давлением, второго  перепуска, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки автоклава.

Запаривание кирпича в автоклавах требует  строгого соблюдения температурного режима: равномерного нагревания, выдержки под  давлением и такого же равномерного охлаждения. Нарушение температурного режима приводит к браку.

Для контроля за режимом запаривания на автоклавах установлены манометры и самопишущие  дифманометры, снабженные часовым механизмом, записывающим на барограмме полный цикл запаривания кирпича.

Важной  задачей промышленности силикатного кирпича является снижение удельного расхода топлива на 1000 шт. кирпича. Для успешного решения этой задачи необходимо в первую очередь знать расход тепла на запаривание силикатного кирпича.

Для расчета  теплового баланса необходимы следующие  данные: режим работы автоклава, характеристика оборудования и кирпича, теплотехнические данные.

А. В. Волженским проведены расчеты для определения  расхода пара на запаривание кирпича  при условии перепуска части  его в другой автоклав. Для такого расчета приняты следующие исходные данные:

длительность  перепуска пара из одного автоклава  в другой 0,7 ч (эта величина входит в общую длительность впуска пара в автоклав, равную 1,6 ч);

давление  пара в автоклаве с готовым  кирпичом после перепуска части  пара — 2,8 ат (изб.).

Расчеты показали, что в этом случае расход свежего пара на запаривание 1000 шт. кирпича составит лишь 304 кг.

Перепуск  пара из одного автоклава в другой позволяет теоретически на 23% снизить  расход пара на запаривание силикатного  кирпича. Практически, по данным проведенных на заводах теплотехнических испытаний, экономия пара при перепуске его достигает 10—16%, что также имеет большое значение.

 

На заводах  силикатного кирпича экономия топлива  может быть также достигнута за счет использования тепла, которое уносится из автоклава с конденсатом в канализацию и в атмосферу с паром при выпуске его из автоклава по окончании запаривания кирпича. Обычно выпуск пара в атмосферу начинают при давлении 2—3 ат (изб.).

На многих заводах силикатного кирпича  отбросный пар автоклавов используют для подогрева питательной воды паровых котлов, а также воды, идущей на отопление и другие нужды. Для этих целей используют теплообменные установки — котлы-утилизаторы типа водогрейных.

Котел-утилизатор — это стальной цилиндр, внутри которою размещен змеевик из стальных труб с различной поверхностью нагрева в зависимости от количества пара и потребности в воде. По трубам подают воду для подогрева, отбросный пар из автоклава впускают в полость котла-утилизатора.

Воду  для нагрева целесообразно пропускать через змеевик, так как в отбросном паре содержатся мельчайшие частицы силикатной массы, которые загрязняют пар. Частицы осаждаются в котле, образуя тонкодисперсный осадок, который легко можно удалить из котла путем очистки и промывки. Змеевик же быстро забивается и трубы выходят из строя.

Поступивший в котел-утилизатор пар с температурой 135—140°С омывает холодные трубы, отдает свое тепло воде, пропускаемой по трубам, конденсируется, превращаясь в воду, стекает на дно цилиндра и отводится в канализацию. Вода, нагретая до 100°С, поступает в питательные баки котельной или на другие нужды завода. На рис. 106 показана схема утилизации пара.

 

 

Рис. 2.3.2 Схема установки для использования пара и глушения шума при выбросе пара из автоклавов:

 

1 — 5 — порядок движения пара по  трубопроводам

 

Пар, выпускаемый  из автоклавов, входит в котел-утилизатор по двум отдельным группам трубопроводов. Чтобы выпускаемый пар не попадал  из одного автоклава в другой, запрещается  одновременно выпускать пар из двух автоклавов одной группы. Не разрешается повышать давление пара в котле-утилизаторе выше 0,5 ат. Чтобы не допустить повышения давления сверх разрешенного, на котле установлены предохранительный клапан мембранного типа и манометр. Аварийный выпуск пара в атмосферу производится через вентиль.

При такой  схеме работы автоклавов с использованием тепла устраняется шум от выброса  пара из автоклавов в атмосферу.

 

Из автоклава  силикатный кирпич поступает на склад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.1 Описание технологии производства

Основными сырьевыми материалами для производства силикатного кирпича являются известь строительная воздушная негашеная и кварцевый песок месторождения «Белая горка».

Песок доставляется с карьера, автомобильным транспортом  подается в приемный бункер: одна четвертая часть идет на приготовление вяжущего, другая подается на вибросита, размер ячеек которого составляет верхнего 20х20 мм и нижнего 10х10 мм, где происходит рассев песка.

Известь завозится автосамосвалами, и подается в приемный бункер, затем качающимся питателем КТ-5 подается на пластинчатый конвейер, который транспортируется на дробилку ударного действия Тип 40.77/б, где происходит измельчение фракции до 20 мм, и подается в бункер. Затем при помощи вибрационного электромагнитного питателя RWR-12, шнекового транспортера и цепного элеватора тип IIB известь подается в бункера 2-х камерного дозатора.