1.3. Характеристика выпускаемой  продукции

 На  данном предприятии  предполагается выпуск полнотелого кирпича  керамического ДСТУ Б.В.2.7. – 61 – 97 (рис. 1.1.) 

    При соблюдении рекомендуемой  технологии изготовления и рекомендации параметров производства можно получить полнотелый керамический кирпич марок 75; 100; 125.

 Условное  обозначение:

   кирпич КР  75 / 1625 / 25 /  ДСТУ Б.В.2.7 – 61 – 97

 кирпич  керамический рядовой  полнотелый обыкновенный марки 75, плотностью 1625 кг/м ³ , морозостойкостью F 25.

 Настоящий стандарт распространяется на керамический кирпич и камни, изготовляемые из глинистых и кремнеземистых пород с минеральными и органическими добавками и без них.

 По  технологическим  свойствам и плотности  кирпич и камни  в высушенном до постоянной массы состояний подразделяют на три группы:

• эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие изменить их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относится кирпич с плотностью не более 1400 кг/м³

• обыкновенный  кирпич плотностью свыше 1600 кг/м³ .

Масса кирпича должна удовлетворять  требования.

По  прочности кирпич подразделяется на  следующие марки 300; 250; 175; 125; 100; 75.

  По  морозостойкости  кирпич подразделяют на марки F15, F25, F35, F50.

  Пределы прочности при сжатии и изгибе кирпича по площади брутто должны быть не менее значений, указанных в табл. 1.3.  

  Таблица 1.3.

  Кирпич  должен иметь форму  прямоугольного параллелепипеда  с равными по лицевым  поверхностям. Поверхность  граней может быть рифленой. Допускается изготовление кирпича с закругленными углами радиусом закругления до 15 мм. Отклонение от установленных размеров и показателей внешнего вида кирпича не должны превышать на одном изделии следующих значений:

  отклонение  от размеров, мм

• по длине                          ± 5
• по ширине                       ± 4
• по толщине кирпича     ± 3 

  Не  прямолинейность  ребер и граней кирпича, мм не более:

• по постели                    ± 3
• по ложку                         ± 4

  Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм.

  Отбитости и притупленности ребер, не доходящие до пустот глубиной более 5 мм, длиною по ребру от 10 до 30 мм. Трещины протяжностью по постели полнотелого кирпича до 30 мм.

  Общее количество кирпича, превышающие допускаемые  параметры не должно быть более 5%.

  Количество половняка в партии не должно превышать 5%. Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок или имеющие трещины протяженностью по постели полнотелого кирпича 30мм.

  Недожог и пережог кирпича  является браком: поставка таких изделий потребителю не допускается.

  Водопоглощение  кирпича, высушенного  до постоянной массы  должно быть для полнотелого  кирпича не менее 8%.

  Кирпич  в насыщенном водой  состоянии должен выдерживать без  каких-либо признаков  видимых повреждений  не менее 15; 20; 35; 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания в зависимости от марки по морозостойкости.

  Кирпич  высшей категории  качества  должен удовлетворять требованиям:

  Размер  партии кирпича для  приемки устанавливается  в количестве не более одной суточной выработки печи завода.

  Каждая  партия должна состоять из кирпича одного вида и марки. Для  контроля отбирают изделия  в количестве 0,5%, но не менее 100 шт. Количество изделий для испытания  указано в таблице 1.4.

 Таблица 1.4.

  Допускается гарантировать значение одного из показателей прочности кирпича табельно превышающее требования, предъявляемые к марке кирпича.

  Водопоглощение  кирпича определяют не реже одного раза в месяц и каждый раз  при изменении сырья или технологии.

  Морозостойкость кирпича определяют не реже одного раза в квартал и каждый раз при изменении сырья или технологии (состава шихты, параметров формования, режимов обжига).

  Испытания кирпича на наличие известковых включений проводится не реже двух раз в месяц и каждый раз  при изменении содержания карбонатных включений в исходном сырье.

2. Технологическая  часть

2.1. Разработка технологической  схемы производства

  Керамический  кирпич изготовляют  двумя способами:

• методом пластического формования;
• методом полусухого формования.

  Каждый  из этих способов имеет ряд преимуществ и недостатков. Выбор того или иного способа зависит от многих факторов: характеристики сырья; наличия современного высокопроизводительного оборудования – прессов. Металлоемкость заводов полусухого способа производства в три раза больше, чем у предприятий, работающих по пластическому способу. Но в то время на заводах полусухого способа формования меньше обслуживающего персонала на 22 – 24 %, производственных площадей на 30 %, также влажность сырья при этом способе в четыре раза меньше. Что значительно снижает расход топлива при сушке на 25 – 30 %. Однако вследствие структурных особенностей спрессованных изделий температура обжига кирпича при  полусухом способе производства на 50 – 100 % выше, что влечет дополнительный расход топлива. Обожженное  изделие обладает большей пористостью, их прочность и морозостойкость ниже, чем  у кирпича, изготовляемого пластическим способом. Эти аргументы, а также свойства сырья является главными в выборе способа производства проектируемого кирпича завода.

  Глина используемая в производстве достаточно пластична  и её влажность  находится в пределах от 20 до 22%. Глина хорошо взаимодействует  с водой, не засорена карбонатными кислотами  включениями. Поэтому  пластический способ подготовки сырья  является наиболее целесообразным. Пластический способ производства позволяет обеспечить высокое качество выпускаемой продукции в соответствии с ГОСТ 530 – 95.  
 

  Технологическая схема производства

  керамического кирпича 

   Карьер глины

   Одноковшовый или  многоковшовый экватор

   Автотранспорт

   Бурт (0,5 – 1 год)

   Многоковшовый экскаватор

   Глинорыхлитель

   Питатель ящичный

   Глиномес

   Вальцы тонкого  помола

   Глиномес с протирочной  решеткой

   Глинозапасник (башенный СМК – 507)

   Вакуум пресс СМК  – 325

  Автомат – укладчик кирпича – сырца

   на  сушильные вагонетки

                                                               Возврат 

                              Камерные сушила      вагонеток

   Автоматизированная  линия

   перегрузки  на печные вагонетки

                                                                Возврат                           

                                Печь тунельная          вагонеток

   Сортировка  и укладка на поддоны

  Склад готовой продукции 
 

  рис. 2.1.

Описание  технологического процесса

  Глина из карьера автотранспортом грузоподъемностью 8 т подается в бурт, где глина отлеживается 0,5 – 1 год.

  При помощи многоковшового экскаватора глина  подается в приемный бункер глинорыхлителя СМК – 496, установленный под ящичным питателем СМ – 1091, а затем ленточным конвейером № 1 подается в производственный корпус.

  Разрыхленная  глина, очищенная  от металлических  включений поступает  в камневыделительные вальцы, а затем  в вальцы тонкого помола СМК – 83В, работающие с затвором 2 мм. Конвейером ленточным № 2 шихта подается в глинопомес с протирочной решеткой, где производится увлажнение и прогрев шихты паром, а затем система ленточных конвейеров № 3 и № 4 в шихтозапасник, оборудованный системой подогрева. В шихтозапаснике шихта вылеживается в течении суток и  с помощью разгрузочного устройства по ленточному конвейеру подается в пресс шихтовый вакуумный СМК – 325, вакуум при формовании 0,08 – 0,09 мПа.

  Из  пресса глиняный брез поступает в автомат  резки и далее  на автомат укладчик СМК – 511. Укладывается сырец  на сушильные рамки длиной 1380 мм, в автомате происходит накопление рамок с кирпичом в подъемнике и последующая перегрузка с подъемника на этажерочный накопитель.

  Из  накопителя рамки  с кирпичом отбираются придаточной тележкой камерных сушил СМК – 513 транспортируются в сушильную камеру, находящуюся под загрузкой.

  Сушкой  называется процесс  удаления влаги из изделий путем  испарений. Кирпич –  сырец, изготовлен способом пластического формования, содержит значительное количество влаги, обладает деформируемостью и  недостаточной прочностью для укладки в пакеты на печные вагонетки. Чтобы предать полуфабрикату достаточную механическую прочность и подготовить к обжигу, его необходимо высушить.

  Сушку кирпича – сырца  производят только конвективным методом, т.е. методом при котором влага испаряется вследствие теплового обмена между обменом и теплоносителем. В качестве теплоносителя используют нагретый воздух или дымовые газы, получаемые от сжигания топлива. Эти теплоносители являются одновременно и влагоносителями, т.к. передают сырцу  теплоту и поглощают его влагу.

  Сушка осуществляется в  течении 72 часов в  камерных сушилках.

  Рамки с высушенным кирпичом – сырцом выгружаются  из сушил передаточной тележкой и транспортируются к автомату – разгрузчику СМК – 512, где осуществляется отделение рамок от кирпича.

  С помощью механизма  подачи рамки поступают  к автомату – укладчику  СМК – 511, где происходит садка кирпича  на печную вагонетку СМК – 499. Садка пакетная 4 пакета с 14 разделами по высоте, размерами в плане 1040 * 1040 мм, высотой 1500 мм каждый, размещены на вагонетке размером в плане 2400 * 2800 мм.

  После чего на вагонетках кирпич подается в  печь для обжига.

  Обжиг кирпича осуществляется в туннельной печи с ограждением из жаропрочного бетона длиной 108 м шириной канала 2,4 м.

  Перед печью создается запас груженых вагонеток, обеспечивающих бесперебойную работу печи во вторую и третью смены. Продолжительность обжига 42 часа.

  Подача  вагонеток в садчик и транспортировка  осуществляется системой специального транспорта, состоящая из гидротолкателей, ценных толкателей и двух передаточных тележек

  Завершающей стадией технологии всех изделий строительной керамики является их обжиг. В интервале  температур 0…150 °С происходит досушка кирпича – сырца. Образующееся значительное количество водяного пара в случае быстрого подъема температуры выделяется столь бурно, что может разрушить изделие. При скоростном обжиге – наиболее опасной для изделия этап. Он может быть исключен из режима обжига, если в печь поступает абсолютно сухой кирпич – сырец. Однако его получение в производственных условиях спряжено с большими трудностями. Кроме того, такой кирпич – сырец хрупкий и возможны его механические повреждения при транспортировке и садке. Высушенные до  низкой осадочной влажности керамические изделия во время выгрузки из внешней среды, в результате чего образуется микро трещины, которые при дальнейшей керамической обработке увеличиваются, и резко снижается качество. Оптимальная влажность, загружаемая в печь кирпича – сырца 2…6%.

  В интервале температур 150…800 °С происходит дегидратация, т.е. удаление химически связанной воды, входящей в состав глинистого вещества и других материалов. Кристаллическая решетка материалов разрушается, и глина теряет пластические свойства. Удаление химически связанной воды  начинается примерно с температуры 350 °С, а отдача главной массы этой воды – при температуре 450…500 °С и может продолжатся до температуры 900 °С. В этот период происходит усадка изделий и снижение их механической прочности. При температуре 200…800 °С выделяется летучая часть органических примесей глины и выделенных в состав массы выгорающих добавок, а также окисляются органические примеси в пределах температуры их воспламенения. Материал приобретает наибольшую пористость, способствующую беспрепятственному удалению воды их летучей части органических веществ. Одновременно с отдачей химически связанной влаги оксид железа FeO в результате окисления переходит в оксид железа Fe₂ O₃ .

  Глина меняет окраску и  кирпич приобретает  красный цвет.

  В интервале температур  300…1000 °С происходит разложение карбонатов (при

   300…400 °С – карбонатов железа FeCO₃;

  600…700 °С – карбонатов магния MqCO₃;

  800…900 °С – карбонатов кальция CaCO₃ ).

  Этот  период нагрева, включая  период дегидратации и модификационных изменений кварца, практически безопасен при обжиге глин, чувствительных к данному процессу.

    В интервале температур от 800 °С до максимальной глинозем Al₂O₃ и кремнезем SiO₂  соединяется в безводный алюмосиликат – муллит, значительно улучшающий физико–механические свойства изделий. Этот период нагрева, связанный с разрушением кристаллической решетки глинистых минералов и значительными структурными в материале изделий опасен в отношении трещинообразования.

  Выдержку  изделий при максимальной температуре обжига применяют для выравнивания температуры по всей толщине изделия, обеспечивающего равномерное распределение жидкой фазы.

  Эта выдержка необходима также и для  выравнивания температуры по сечению обжигательного канала печи и зависит как от конструкции печи, так и от садки и метода сжигания топлива.

  Охлаждение  изделий после  выдержки при максимальной температуре обжига является не менее ответственным периодом обжига, чем нагрев.

  В начальный период охлаждения при падении  температуры на 100…200 °С керамические материалы претерпевают термическое сжатие и деформируются пластически, подвергаясь незначительным нагрузкам. В этом периоде при быстром охлаждении в изделии могут появляться трещины. Поэтому температурный перепад по толщине изделий не должен превышать 25…30 °С.

  Охлаждение  после температуры 850…800 °С можно значительно ускорить охлаждение изделий в интервале температур 650…500 °С характеризуется модификационными изменениями кварца (температура 573 °С) с уменьшением объема на 0,82% скорость охлаждения на этом участке должна быть ограничена. При быстром охлаждении появляются микротрещины.

  Допускаемая скорость охлаждения после достижения изделия температуры 500 °С ограничивается лишь условиями внешнего теплообмена.

  После обжига вагонетка  с кирпичом цепным толкателем, установленным в зоне охлаждения печи, отрывается от состава, заталкивается на тележку, работающую, в зоне разгрузки печи и подается в зону действия гидротолкателя, обслуживающего линию возврата вагонеток.

  Разгрузка вагонеток производится при помощи вальчатого перегружателя СМК – 510.09 и группового захвата СМК – 510.08, на кранах подвесных грузоподъемностью 3,2_Т, обслуживающих участок разгрузки вагонеток. Кирпич укладывается на поддоны и подается на склад готовой продукции.

2.2. Режим работы предприятия 

и его отдельных  подразделений

  Для обеспечения выполнения заданных объемов  производства на каждом из переделов рекомендуется  следующий режим  работы предприятия, предоставленный  в табл. 2.1.

 Таблица 2.1.

2.3. Выбор сырья, основных  материалов и полуфабрикатов.

 Глинистое сырье местного карьера представлено двумя разновидностями суглинков: желтым и серовато желтым. Обе разновидности представляют собой неплотную легко размалываемую в воде породу.

 Гранулометрический  состав глинистого сырья  приведен в таблице 2.2.

 Таблица 2.2.

   Зная грануметрический  состав глин, можно  составить первое  представление о  пригодности для  изготовления определенных  видов изделий грубой строительной керамики.

 Разработанная треугольная схема  показывает соответствие грануметрического состава.

 Диаграмма определения промышленного  назначения глин в  зависимости от их грануметрического состава представлена на рисунке 2.2.

 Глины природные для  изготовления:

 І     – полнотелого кирпича;

 ІІ    – дырчатого кирпича;

 ІІІ   – черепицы;

 ІV   – дренажный труб и других тонкостенных изделий;

 V   – гончарных и других изделий, не требующих морозостойкого       черепка.

 Пользуясь диаграммой, определяем, что суглинок желтый (т.А. на диаграмме) и суглинок серо – желтый (т. В на диаграмме) пригодны для изготовления, как полнотелых, так и дырчатых изделий.

 По  химическому составу  глин также можно  определить их пригодность для производства изделий различного технического назначения.

 Рисунок 2.2.

 Глинистое вещество

Песчаное                                                                                       Пылевая

вещество                                                                                     фракция   

 Содержание  песчаных фракций (> 0,05 мм) 

 Подсчитаем  количество молей составляющих глинистого сырья – молекулярную массу 

 SiO_2(моль) = 60;                        Al₂O_3(моль) = 102;

 CaO_(моль) = 56;                        MqO_(моль) = 40; 

 Na₂O_(моль) = 62;                      Fe₂O_(моль) = 94.

 Fe₂O_3(моль) = 160; 

 Показателем для оценки пригодности  глин является отношение  молей

  ;       ;

 Показателем пригодности также  является сумма молей главней

 å (СаO + Mq₂O + Na₂O + K₂O + Fe₂O₃), моль

 где CaO_(моль) = 3 / 56 = 0,05                 MqO_(моль) = 1 / 40 = 0,025             

       Na₂O_(моль) = 1,6 / 62 = 0,02

       K₂O_(моль) = 2,2 / 94 = 0,02