Экономические основы технологии производства силикатного кирпича
Федеральное агентство по образованию
Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
Кафедра гуманитарных и экономических дисциплин
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине “ЭОТР ”
на тему “Экономические основы технологии
производства силикатного
Выполнил(а): ст. гр. ЭК - 12 .
Ф. И. О. .
Руководитель: .
(звание, должность, Ф.И.О.)
Белгород 2012
Введение.
Свою историю силикатный кирпич начинает с XIX века. В 1880 году было установлено, что при автоклавной обработке (автоклав - аппарат в виде герметически закрывающегося сосуда или камеры, используемый для обработки чего-либо при помощи нагревания под давлением выше атмосферного) известково-песчаных смесей могут быть получены очень прочные, водостойкие и долговечные изделия. Каким же образом известково-песчаная смесь из легкоразмокающего и малопрочного материала превращается в прочный и водостойкий камень? Происходит это с помощью высокого давления. Из смеси прессуется кирпич-сырец. Окончательную прочность силикатный кирпич приобретает в упомянутом выше автоклаве, в котором известь вступает в реакцию с кварцсодержащим песком и образует силикатное соединение. Силикатный кирпич состоит примерно из 85-90% песка, 10% извести и небольшой доли добавок. Молотую негашеную известь целесообразно применять для изделий, изготовленных на бетонной смеси. В таких изделиях гашение молотой извести не вызывает образования трещин. Для силикатных кирпичей с прочностью до 10-15 МПа (мегапаскалей) применяется песок в немолотом виде с дозированием извести (6-10%). При добавлении пигментов можно изготовить силикатный кирпич практически любого цвета.
Из известково-песчаных смесей изготавливают не только силикатный кирпич, но и его "производные" - блоки и панели для стен и перекрытий. Эта продукция находит свое применение там же, где и керамический кирпич, с той лишь разницей, что использование силикатного кирпича в ряде случаев имеет ограничения. Силикатный кирпич нельзя применять для кладки фундаментов и цоколей в силу его малой водостойкости. Из него нельзя выкладывать печи и дымовые трубы, так как при воздействии высокой температуры происходит разрушение этого материала. Но силикатный кирпич имеет и преимущества в сравнении с керамическим кирпичом. На производство силикатного кирпича требуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии и в 2,5 раза меньше трудоемкости производства. Себестоимость силикатного кирпича на 25-35% ниже себестоимости строительного и облицовочного кирпича. Технология ведения кладочных работ для силикатного кирпича аналогична технологии кладочных работ для керамического строительного кирпича. Силикатный кирпич может быть и отделочным материалом. В наше время существует огромное количество заводов, производящих силикатный кирпич, что говорит о востребованности этого строительного материала.
В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200млн.шт. в год.
Белгородская область является достаточно перспективной для производства силикатного кирпича, которое обосновывается не только удобным расположением сырья, но и широкие возможности реализации продукции.
В настоящее время появилось
множество специальных
Разновидностями силикатного кирпича являются известково-шлаковый и известково-зольный кирпич. Отличаются они от обычного силикатного кирпича меньшей плотностью и лучшими теплоизоляционными свойствами. Для их приготовления вместо кварцевого песка используют шлаки или золу.
Силикатный кирпич применяют для кладки стен и столбов в гражданском и промышленном строительстве.
Силикатный кирпич является экологически чистым продуктом. По технико- экономическим показателям он значительно превосходит глиняный кирпич. На его производство затрачивается 15…18 часов, в то время как на производство глиняного кирпича - 5…6 дней и больше. В два раза снижаются трудоемкость и расход топлива, а стоимость - на 15…40%. Однако у силикатного кирпича меньше огнестойкость, химическая стойкость, морозостойкость, водостойкость, несколько больше плотность и теплопроводность. В условиях постоянного увлажнения прочность силикатного кирпича снижается. Силикатный кирпич производится нескольких размеров: 250*120*65мм 250*120*88мм, и других видов.
Для улучшения качества и потребительских
свойств рекомендуется
Технологическая часть.
Глава 1.
Сырьё и его технологическая характеристика.
1.1 Песок.
Основным компонентом
Песок – это рыхлое скопление зерен различного минерального состава размером 0,1 – 5 мм. По происхождению пески разделяют на две группы.– природные и искусственные. Последние, в свою очередь, разделяют на отходы при дроблении горных пород (хвосты от обогащения руд, высевки щебеночных карьеров и т. п.), дробленые отходы от сжигания топлива (песок из топливных шлаков), дробленые отходы металлургии (пески из доменных и ватержакетных шлаков).
Форма и характер поверхности зерен песка.
Эти факторы имеют большое значение для формуемости силикатной смеси и прочности сырца, а также влияют на скорость реакции с известью, начинающейся во время автоклавной обработки на поверхности песчинок. По данным В. П. Батурина, И. А. Преображенского и Твенхофелла, форма зерен песка может быть окатанной (близкой к шарообразной).; полуокатанной (более волнистые очертания); полуугловатой (неправильные очертания, острые ребра и углы притуплены); угловатой (острые ребра и углы). Поверхность песчинок может быть гладкой, корродированной и регенерированной. Последняя получается при нарастании на песчинках однородного материала, например кварца на кварцевых зернах.
Гранулометрия песков.
В производстве силикатного кирпича гранулометрия песков играет важную роль, так как она в решающей степени определяет формуемость сырца из силикатных смесей. Наилучшей гранулометрией песка является тогда, когда средние зёрна размещаются между крупными, а мелкие – между средними и крупными зёрнами.
Большинство исследователей к пескам относят зёрна размером 0,05 – 2 мм. В.В. Охотин выделяет при этом две фракции: песчаные – 0,25 – 2 мм и мелкопесчаные – 0,05 – 0,25 мм. П.И. Фадеев разделяет песок по размеру зёрен на пять групп: грубые (1 – 2 мм), крупные (0,5 – 1 мм), средние (0,25– 0,5 мм), мелкие (0,1 – 0,25 мм) и очень мелкие (0,05 – 0,1 мм).
При смешении одинаковых по массе трёх фракций песка (крупного, среднего и мелкого) с соотношением размеров их зёрен 4:2:1 получают смесь с высокой пористостью; при соотношении 16:4:1 пористость значительно уменьшается, при соотношении 64:8:1 – уменьшается ещё более сильно, при соотношении 162:16:1 достигается наиболее плотная их упаковка.
Установлено, что оптимальная упаковка зёрен силикатной смеси (с учётом наличия в ней тонкодисперсных зёрен вяжущего) находится в пределах соотношений от 9:3:1 до 16:4:1.
Пористость песков.
Пористость рыхло насыпанных окатанных песков возрастает по мере уменьшения диаметра их фракций, а в уплотненном виде она одинакова для всех фракций, за исключением мелкой. Пористость остроугольных песков возрастает по мере уменьшения их размеров, как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии.
С уменьшением крупности песков их пористость возрастает довольно значительно. Таким образом, в большинстве случаев мелкие пески (за исключением хорошо окатанных) обладают повышенной пористостью как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии, в связи с чем при их использовании в производстве силикатного кирпича расходуют больше вяжущего.
Влажность.
В грунтах содержится вода в виде
пара, гигроскопическая, пленочная, капиллярная,
в твердом состоянии, кристаллизационная
и химически связанная.
Способность грунта удерживать в себе
воду за счет молекулярных сил сцепления
называют молекулярной влагоемкостью,
а влажность, соответствующую максимальному
смачиванию, – максимальной молекулярной
влагоемкостью.
Влажность песка в значительной мере влияет на его объем, что необходимо учитывать при перевозке песка в железнодорожных вагонах или баржах. Наибольший объём пески занимают при влажности примерно 5%.
Добыча и обработка песка.
Все силикатные заводы
Новоольшанском карьере. Прежде
чем приступить к добыче песка, место добычи
– карьер – необходимо предварительно
подготовить к эксплуатации. Для этого
снимают вскрышные породы, т. е. верхний
слой, содержащий землю, посторонние предметы,
глину, органические вещества и т. п. Если
толщина слоя не более 1 м, то верхний слой
снимают бульдозером или скрепером с последующим
транспортированием его в отвал. Если
же вскрышные породы имеют большую высоту,
расстояние до отвала значительное, то
вскрышные работы производят экскаваторами
и отвозят пустую породу рельсовым или
автомобильным транспортом. Добыча песка
начинается после снятия вскрышных пород
и производится одноковшовыми экскаваторами,
оборудованными прямой лопатой с различной
емкостью ковша.
Транспортирование песка от забоя. Для перевозки песка от забоя в производственное помещение, т. е. к песочным бункерам, пользуются различным транспортом, а именно: рельсовым, автотранспортом, ленточными транспортерами и т. д.
На Белгородском комбинате используется рельсовый транспорт для перево
Для перевозки песка от забоя к песочным бункерам вагонетками укладывается узкоколейный рельсовый путь. Рельсовые пути по своему устройству разделяются на постоянные и переносные; при разветвлении и для переезда с одного пути на другой устанавливают стрелочные переводы. В зависимости от принятой системы движения составов существуют следующие разновидности путей: однопутная тупиковая или кольцевая. Карьерные пути необходимо поддерживать всегда в исправном состоянии.
Основные требования к состоянию пути: балластный слой должен иметь заданную толщину и откосы; все шпалы должны быть плотно подбиты во избежание просадки пути при движении составов; путь должен быть отрихтован строго по прямой или по кривой данного радиуса без отклонений в сторону.
При рельсовом транспорте песок
грузят экскаватором в большегрузные
вагонетки Т-54 с опрокидывающимся
кузовом, емкостью 2,5 – 3 м3.Из вагонеток
в песочные бункера песок разгружают,
опрокидывая кузов.
Эта трудоемкая операция в настоящее время
на ряде заводов механизирована.
При небольшом расстоянии от забоя
до песочных бункеров для транспортирования
песка используют ленточные транспортеры,
которые представляют собой бесконечную
ленту из многослойной прорезиненной
ткани, надетую на два цилиндрических
барабана (приводной и натяжной).
Если привести во вращение один из барабанов
– приводной, то лента начинает двигаться
и приводит в движение второй барабан
– натяжной. Под лентой устанавливают
поддерживающие ролики. Чем шире транспортерная
лента, тем большее количество материала
она может перебросить за единицу
времени.
Чтобы материал не сбрасывался с ленты,
устанавливается определенная скорость
движения.
Песок, поступающий из забоя до
его употребления в производство,
должен быть отсеян от посторонних
примесей – камней, комочков глины,
веток, металлических предметов
и т. п. Эти примеси в процессе
производства вызывают брак кирпича и
даже поломки машин. Поэтому над песочными
бункерами на БКСМ
устанавливают барабанные грохоты.
1.2. Известь. Дописать про добычу
извести
Известь является второй составной частью сырьевой смеси, необходимой для изготовления силикатного кирпича.
Сырьём для производства извести
являются карбонатные породы, содержащие
не менее 95% углекислого кальция CaCO3.
К ним относятся известняк
плотный, известняковый туф, известняк-ракушечник,
мел, мрамор.
Все эти материалы представляют собой
осадочную горную породу, образовавшуюся
главным образом в результате отложения
на дне морских бассейнов продуктов жизнедеятельности
животных организмов. На БКСМ используется мел, добываемый в карьере «Зелёная поляна».
Известняк состоит из известкового шпата – кальцита – и некоторого количества различных примесей: углекислого магния, солей железа, глины и др. От этих примесей зависит окраска известняка. Обычно он бывает белым или разных оттенков серого и желтого цвета. Если содержание глины в известняках более 20%, то они носят название мергелей. Известняки с большим содержанием углекислого магния называются доломитами.
Мергель является известково-глинистой породой, которая содержит от 30 до 65% глинистого вещества. Следовательно, наличие в нем углекислого кальция составляет всего 35 – 70%. Понятно, что мергели совершенно не пригодны для изготовления из них извести и поэтому не применяются для этой цели.
Доломиты, так же как известняки, относятся к карбонатным горным породам, состоящим из минерала доломита (СаСО3*МgСО3). Так как содержание в них углекислого кальция менее 55%, то для обжига на известь они также непригодны. При обжиге известняка на известь употребляют только чистые известняки, не содержащие большого количества вредных примесей в виде глины, окиси магния и др.
По размерам кусков известняки для обжига на известь делятся на крупные, средние и мелкие.
Действующим ГОСТ 5331 – 55 установлены правила приемки известняков и методы их испытания. Размер партии известняка установлен в 100 т, причем остаток более 50 т считается также партией.
Содержание мелочи в известняке определяют, просеивая 1 т, породы через грохоты.
Основным вяжущим материалом для производства силикатных изделий является строительная воздушная известь. По химическому составу известь состоит из окиси кальция (СаО) с - примесью некоторого количества окиси магния (МgО).
Различают два вида извести: негашеную и гашеную; на заводах силикатного кирпича применяется негашеная известь.
При обжиге известняк под влиянием
высокой температуры
После обжига известняка получается известь
комовая, имеющая серовато-белый, иногда
желтоватый цвет.
При взаимодействии комовой извести с водой происходят реакции гидратации СаО+ Н2О = Са(ОН)2; МgО+Н2О=Мg(ОН)2. Реакции гидратации окиси кальция и магния идут с выделением тепла. Комовая известь в процессе гидратации увеличивается в объеме и образует рыхлую, белого цвета, легкую порошкообразную массу гидрата окиси кальция Са(ОН)2. Для полного гашения извести необходимо добавлять к ней воды не менее 69%, т.е. на каждый килограмм негашеной извести около 700 г воды. В результате получается совершенно сухая гашеная известь. Если гасить известь с избытком воды, получается известковое тесто.
К извести предъявляют следующие основные требования:
1) известь должна быть
2) сумма активных окислов
3) содержание окиси магния в извести не должно превышать 5%, так как магнезиальная известь гасится медленно;
4) содержание недожженной
5) известь не должна быть
(автоклавах).
Известь нужно хранить только в крытых складских помещениях, предохраняющих ее от воздействия влаги. Не рекомендуется длительное время хранить известь на воздухе, так как в нем всегда содержится небольшое количество влаги, которая гасит известь. Содержание в воздухе углекислого газа приводит к карбонизации извести, т. е. соединению с углекислым газом и тем самым частичному снижению ее активности.
Погасившаяся известь может
быть использована для производства
силикатного кирпича. Однако вследствие
того, что она после гашения
превращается в мелкий и очень
легкий порошок, применение ее связано
с большими затруднениями: увеличиваются
потери, повышается расход извести
и себестоимость.
1.3Вода.
При производстве силикатного кирпича воду применяют на всех стадиях производства: при гашении извести, приготовлении силикатной массы, прессовании и запаривании кирпича-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. При снабжении котлов мягкой водой удлиняется срок их службы.
Борьба с накипью в паровых
котлах осуществляется двумя способами:
обработкой воды умягчением до поступления
ее в паровые котлы и
Воду умягчают двумя способами:
термическим и химическим. Термический
способ основан на разложении карбонатной
жесткости нагреванием воды до 85
–
1100, при этом образуются труднорастворимые
выпадающие в осадок карбонат кальция
и гидроокись магния. Этот способ обычно
применяется в сочетании с химическим
методом. Реагентами при этом являются
едкий натрий и кальцинированная сода.
Внутрикотловая обработка заключается в растворении накипи соляной кислотой (5 – 7-процентным раствором), для чего через паровые котлы прокачивают раствор. Продолжительность промывки зависит от степени загрязнения (но не больше - 10 – 20 час.). По окончании кислотной промывки и после удаления кислоты котлы промывают слабым раствором щелочи.
Вода при нагревании превращается в пар; если воду нагревать в закрытом сосуде, например в котлах, то она будет испаряться с поверхности и пар будет накапливаться в пространстве над поверхностью воды до тех пор, пока между водой и образующимся из нее паром не установится динамическое равновесие, при котором в единицу времени столько же молекул воды испаряется, сколько и переходит обратно в жидкость. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, из которой он образовался, называется насыщенным. В производстве силикатного кирпича для гашения силикатной массы и для запаривания кирпича-сырца применяется насыщенный пар, который производится в котельных.
Глава 2.
2.1Подготовка силикатной массы.
Дозировка компонентов.
Для получения сырьевой смеси (силикатной массы) требуемого качества необходимо правильно дозировать их.
Дозу извести в силикатной массе определяют не по количеству извести в ней, а по содержанию той ее активной части, которая будет участвовать в реакции твердения, т. е. окиси кальция. Поэтому норму извести устанавливают в первую очередь в зависимости от ее активности.
На каждом заводе обычно ее устанавливают
опытным путем. Среднее содержание
активной извести в силикатной массе
равно 6 – 8%. При употреблении свежеобожженной
извести без посторонних примесей и недожога
количество ее может быть уменьшено; если
же в извести содержится большое количество
недожженного камня и посторонних примесей,
а также если известь долго хранилась
на воздухе, норма ее в смеси должна быть
увеличена. Как недостаточное, так и излишнее
количество извести в силикатной массе
влечет за собой нежелательные последствия:
недостаточное содержание извести снижает
прочность кирпича, повышенное содержание
удорожает себестоимость, но в то же время
не оказывает положительного влияния
на качество.
Активность извести, поступающей в производство
часто изменяется; поэтому для получения
массы с заданной активностью требуется
часто изменять в ней количество извести. На БКСМ используется известь активностью 70 – 85%.
Практически на производстве пользуются
заранее составленными
Таблица 9.
|Активность |Активность силикатной массы, % |
|извести, % | |
| |6 |6,5 |7 |7,5 |8 |8,5 |
|60 |378 |409 |440 |472 |504 |535 |
|65 |349 |378 |407 |437 |466 |495 |
|70 |324 |351 |378 |405 |432 |459 |
|75 |303 |328 |353 |378 |403 |428 |
|80 |283 |306 |330 |353 |378 |400 |
|85 |267 |289 |300 |333 |356 |378 |
Необходимое количество песка отмеривается по объему, а известь по весу при помощи бункерных весов.
Кроме извести и песка, составной
частью силикатной массы является вода,
необходимая для полного
Количество воды должно точно соответствовать
норме. Недостаток воды приводит к неполному
гашению извести; избыток воды, хотя
и обеспечивает полное гашение, но создает
не всегда допустимую влажность силикатной
массы.
Влага частично поступает с песком, карьерная
влажность которого колеблется в зависимости
от климатических условий. Количество воды, необходимое для доведения влажности силикатной массы до нужной величины, практически также можно заранее рассчитать в зависимости от карьерной влажности поступающего в производство песка и составить таблицу для определения расхода воды на единицу продукции (1000 шт. кирпича или 1 м3 силикатной массы). Количество воды (в л), потребное для доувлажнения силикатной массы (на 1000 шт. кирпича), в зависимости от влажности песка, приведено в табл. .
Таблица 10.
|Влажность |Потребная влажность силикатной массы, % |
|песка, % | |
| |5 |5,5 |6 |6,5 |7 |
|3 |74 |92 |111 |130 |148 |
|3,5 |55 |74 |92 |111 |130 |
|4 |37 |55 |74 |92 |111 |
|4,5 |18 |37 |55 |74 |92 |
|5 |-- |18 |37 |55 |74 |
|6 |-- |-- |-- |18 |37 |
Общий расход воды для получения силикатной массы требуемого качества составляет около 13% (от веса массы) и распределяется следующим образом: на гашение извести 2,5%, на испарение при гашении 3,5%, на увлажнение массы 7,0%.
Химическая реакция гашения извести протекает по формуле:
СаО+Н2О=Са(ОН)2
Иногда для повышения
Чтобы достигнуть правильного соотношения
всех составляющих компонентов, применяют
специальные дозировочные приспособления.
Ввиду того что приготовление
силикатной массы требуемого качества
является одной из наиболее важных
операций в технологическом процессе
производства силикатного кирпича,
обязательно регулярно
Определение скорости гашения извести
следует производить не менее
двух раз в смену; в случае удлинения
времени гашения извести
Определение активности извести (содержание СаО+МgО) необходимо проводить также два раза в смену и соответственно с активностью извести изменять дозировку ее для получения нормальной силикатной массы.
Активность и влажность
1 – 1,5 часа и в случае отклонения получаемых
показателей от заданных немедленно изменять
дозировку извести и воды.
Приготовление силикатной массы.
Известково-песчаную смесь готовят двумя способами: барабанным и силосным. При барабанном способе песок и тонкомолотая негашеная известь, получаемая измельчением в шаровой мельнице комовой извести, поступают в отдельные бункера над гасильным барабаном. Из бункеров песок, дозируемый по объему, а известь - по массе, периодически загружаются в гасильный барабан. Барабан герметически закрывают и в течение 3…5 мин производят перемешивание сухих материалов. При подаче острого пара под давлением 0,15…0,2 МПа происходит гашение извести при непрерывно вращающемся барабане. Процесс гашения извести длится до 40 мин.
На Белгородском комбинате применяется силосный способ, и это вполне обосновано.
Добавить схему
силоса. Силосный способ приготовления
массы имеет значительные экономические
преимущества перед барабанным, так как
при силосовании массы на гашение извести
не расходуется пар. Кроме того, технология
силосного способа производства значительно
проще технологии барабанного способа.
Подготовленные известь и песок непрерывно
подаются питателями в заданном соотношении
в одновальную мешалку непрерывного действия
и увлажняются.
Перемешанная и увлажненная масса поступает
в силосы, где выдерживается от 4 до 10 час.,
в течение которых известь гасится.
Силос представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали или железобетона; высота силоса 8 – 10 м, диаметр 3,5 – 4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму. Силос разгружается при помощи тарельчатого питателя на ленточный транспортер, при этом происходит большоё выделение пыли. При вылеживании в силосах масса часто образует своды; причина этого – относительно высокая степень влажности массы, а также уплотнение и частичное твердение ее при вылеживании. Наиболее часто своды образуются в нижних слоях массы, у основания силоса. Для лучшей разгрузки силоса необходимо сохранять возможно меньшую влажность массы. Из опыта работы рассматриваемого завода установлено, что силосы разгружаются удовлетворительно лишь при влажности массы в 2 – 3%. Силосная масса при выгрузке более пылит, чем масса, полученная по барабанному способу; отсюда более тяжелые условия для работы обслуживающего персонала.
Перечисленные выше отрицательные моменты не полностью, но в какой-то мере устраняются механизацией разгрузки.
Работа силоса протекает следующим
образом. Внутри силос разделен перегородками
на три секции. Масса засыпается
в одну из секций в течение
2,5 час., столько же требуется и для разгрузки
секции. К моменту заполнения силоса нижний
слой успевает вылежаться в течение того
же времени, т.е. около 2,5 час. Затем секция
выстаивается 2,5 часа, и после этого ее
разгружают. Таким образом, нижний слой
гасится около 5 час. Так как разгрузка
силосов происходит только снизу, а промежуток
между разгрузками составляет 2,5 часа,
то и все последующие слои также выдерживаются
в течение 5 час. в непрерывно действующих
силосах. В случае образования свода при
разгрузке силоса и прекращении поступления
массы на ленточный транспортер категорически
запрещается рабочим находиться в силосе.
Для облегчения разгрузки периодически включают вибратор, укрепленный на стенке силоса; и этим уменьшают прилипание массы к стенкам. При более серьезных зависаниях массы в силосах ее шуруют ломами через разгрузочные окна.