Технология изготовления керамического кирпича

   На большинстве глиняных карьеров применяется валовая добыча, при которой глину разрабатывают по всей мощности уступа, без выделения отдельных пластов сырья. В отдельных случаях используют селективную (послойную) добычу глин.

   Выбор добычных механизмов зависит от принятого способа формования изделий, горногеологических условий залегания сырья, его физико-механических свойств и способа выемки. При вылеживании сырья добывать его можно любыми машинами, в том числе одноковшовыми и многоковшовыми экскаваторами (добыча глины производится экскаватором ЭМ-201Б), и канатно-скреперными установками. Вылеживание сырья весьма целесообразно при любом методе разработки глин.

   На глиняных карьерах широко применяют автомобильный, рельсовый и реже конвейерный транспорт. Автомобильный транспорт является наиболее простым, надежным и маневренным. При применении экскаваторов с невысокой производительностью весьма эффективны самосвалы грузоподъемностью до 10 т. Для транспортировки сырья можно применять самосвалы. Данный выбор связан с тем, что этот вид транспорта наиболее прост в обслуживании и легкодоступен.

 

1.3. Характеристика  технологии производства керамического  кирпича

   При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не выше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14-16%),-полусухой способ переработки.

   Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующее измельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельных давлениях, в десятки раз превышающих давление прессования на ленточных прессах. Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, что спрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительную досушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизация производства осуществляется проще, чем при методе пластического формования. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использования более высокопроизводительных прессов.

   Технологическая схема производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на свою сложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновой керамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основе пластических свойств глин и широко используется в керамической технологии. Способ пластического формования позволяет выпускать изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья.

   При переработке глин в сыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, поскольку нужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньше энергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температура обжига изделий примерно на 50°С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.

   Недостатком способа пластического формования является большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемких операций при садке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига и совмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига.

   Рассмотрим более  подробно схему производства изделий пластическим методом.

   Производство керамики должно быть обеспечено непрерывной подачей однородного глинистого материала, лишенного каменистых включений, имеющего разрушенную природную «структуру» для лучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность независимо от времени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводах сырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению, грубому и тонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчение материалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействует снижению температуры обжига. Измельчение глинистых материалов проводят последовательно на вальцах грубого и тонкого измельчения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердых материалов в керамической технологии производят в щековых или конусных дробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия. Среднее и мелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощью бегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц.

   Подача и дозировка сырья на большинстве кирпичных заводов происходит при помощи ящичных питателей.

   В настоящее время на многих керамических и кирпичных заводах широко применяется увлажнение глины паром. Пароувлажнение имеет существенные преимущества, так как улучшается способность массы к формованию, что обуславливает уменьшение брака при формовке и повышение производительности ленточных прессов на 10-12%, снижение расхода электроэнергии на 15-20%. В результате пароувлажнения улучшаются сушильные свойства массы, что позволяет сократить продолжительность сушки сырца на 40-50%. Иногда производят дополнительную обработку керамической массы, которая осуществляется в вальцах тонкого помола, дырчатых вальцах или в глинорастирателе. Чтобы достичь однородности массы на кирпичных заводах её вылёживают, за время вылеживания масса также усредняется.

   На кирпичных заводах нашли наибольшее применение ленточные безвакуумные прессы и вакуум-прессы.

   Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессах часто с вакуумированием массы. При работе пресса наблюдают за влажностью и качеством бруса, качеством и регулярностью поступления массы, наличием смазки. Глина поступает в глиномешалку и верхним шнеком продавливается через решетку в вакуум-камеру, где жгутики ее разрезаются ножами и масса обезвоздушивается. Затем масса захватывается нижним шнеком и продвигается им к головке пресса, где уплотняется и равномерно выходит из мундштука.

   В процессе формования изделий контролируют разрежение в вакуум-камере пресса, состояние лопастей, шнека и мундштука, влажность и температуру бруса, размеры сырца и некоторые другие величины.

   Для дальнейшего  рассмотрения процесса производства  кирпича выбираем вакуум-пресс, который обеспечивает наибольшую производительность, чем безвакуумные.

   Непрерывно поступающий из пресса брус сырца разрезается отрезным устройством на куски требуемой длины (2,5 м). Отрезанный кусок бруса отделяется ускорительным транспортёром и подаётся на разрезное устройство, где он принимается транспортёром специальной конструкции. После подачи бруса на разрезное устройство, транспортёр останавливается, и находящийся на нём брус, разрезается на отдельные кирпичи путём опускания и подъёма разрезного устройства, в котором поперёк направления подачи бруса натянуты разрезные элементы (струны). Далее транспортёр разрезного устройства начинает двигаться, и кирпич перегружается на следующий транспортёр раздвижного погрузочного устройства. После передачи всех транспортёр останавливается, и находящиеся на нем кирпичи толкателем сдвигаются в поперечном направлении на вагонетки. Концы разрезанного бруса при этом остаются на раздвижном транспортере. При подаче следующей группы разрезанных кирпичей на раздвижной транспортёр, отрезки сырца сбрасываются на транспортёр отходов и возвращаются в пресс. Таким образом, кирпичи, группа за группой, поперечными рядами сажаются на вагонетку.

   Различают сушильные устройства для естественной и искусственной сушки сырца. Задача организованного процесса сушки состоит в подводе энергии к высушиваемому изделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимые для целостности изделия. Большинство современных кирпичных заводов оборудовано устройствами для искусственной сушки кирпича-сырца, которые подразделяются на сушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные) действия. Расход тепла на сушку кирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем в камерных. Существенным преимуществом туннельных сушилок перед камерными является то, что туннельные могут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающей автоматическое регулирование процесса сушки. Продолжительность процесса сушки и качество высушенного кирпича-сырца в значительной степени зависят от плотности и системы садки сырца на сушильных вагонетках. После прохождения подсушки вагонетки с садкой перемещаются загрузочным механизмом, который находится на противоположном конце сушилки, в печь для обжига, расположенную над сушилкой.

   Завершающей стадией технологии всех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжиге изделия окончательно формируется структура материала, т.е. происходит спекание керамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частиц превращается в достаточно твердое и прочное тело. Строительные материалы и изделия обжигают в промышленных печах.

   Обжиг кирпича производят в печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности из печей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печей непрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные. В печи интенсивного обжига кирпича обжиг производится пламенем, направленным равномерно сверху. По длинному узкому туннелю печи навстречу теплоносителю, непрерывно передвигаются вагонетки с обжигаемым изделием через постоянные тепловые зоны подогрева, обжига и охлаждения.

   С помощью автоматических контрольных устройств системы интенсивной сушки и обжига кирпича, а так же благодаря малой высоте садки, как в сушильном туннеле, так и в туннеле обжига могут быть достигнуты значительно более короткие сроки сушки и обжига по сравнению с обычными сушилами и печами.

   Наиболее важным преимуществом является значительное повышение культуры производства на кирпичных заводах, улучшение санитарно-гигиенических условии труда и возможность полной механизации трудоёмких ручных процессов.

   Наиболее эффективно  применять интенсивную технологию обжига, т.к. в этом устройстве происходит совмещение сушки и обжига, а также могут быть достигнуты значительно более короткие сроки сушки и обжига по сравнению с обычными сушилами и печами. Эта технология состоит из единой линии от запасного пути после печи обжига до автомата укладчика.

   Кирпич снимается с вагонеток, устанавливается на поддоны, упаковывается в транспортные пакеты и транспортируется с помощью автопогрузчика. На кирпичных заводах применяются автопогрузчики самых различных типов со щитовыми захватами и с зажимами.

   После чего кирпич отправляется на склад готовой продукции, находящийся на открытых асфальтированных площадках, расположенных на территории предприятия. Склад готовой продукции оборудован мостовыми кранами для загрузки поддонов с кирпичом в автомобили.

                                                                     Вода               Добавки

Глина

                                            Каменистые включения

                     Вода                             Q                     Дымовые газы

                                                                                                         Кирпичи

                                                 Влага           Газообразные примеси

Рис.1.1 Принципиальная схема производства керамического кирпича по пластическому способу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Рис. 1.1 Блок-схема технологического процесса производства керамического кирпича

 

2 ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА

Исходя из динамики трудозатрат различают два возможных варианта развития технологического процесса – ограниченное и неограниченное. Для определения того, какой из вариантов реализуется, по имеющимся зависимостям:

Тж (t)=25/(12t + 20)                                                                     Тп (t)   0,06t + 0,1

t	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тж	0,78	0,57	0,45	0,37	0,31	0,27	0,24	0,22	0,20	0,18
Тп	0,16	0,22	0,28	0,34	0,4	0,46	0,52	0,58	0,64	0,7
Тс	0,94	0,79	0,73	0,71	0,71	0,73	0,76	0,80	0,84	0,88

 

Табл. 2.1

Рис. 2.1 Изменение трудозатрат во времени.

 

 

По графику Рис. 2.1 видно, что вариант развития технологического процесса – ограниченный. Графически найдём экономический предел накопления прошлого труда. Он равен 0,35. А граница рационалистического развития, до которого целесообразно накапливать прошлый труд, приблизительно равна 4,9.