Предприятие по производтву керамического кирпича

Содержание

Содержание…………………………………………………………………………3

Введение…………………………………………………………………………….4

1 Технологическая часть…………………………………………………………...8

1.1 Номенклатура продукции…………………………………………………..8

1.2 Сырьевые материалы………………………………………………….......13

1.3 Выбор и обоснование способа и технологической схемы

производства…………………………………………………………………...15

1.4 Режим работы и фонд рабочего времени………………………………...19

1.5 Расчет производственной программы……………………………………20

1.6 Расчет и подбор технологического оборудования………………………23

1.7 Расчет складов и бункеров………………………………………………..28

1.8 Определение численности работающих…………………………………31

2 Контроль качества продукции и технологического процесса…….................33

3 Охрана труда и окружающей среды…………………………………………...36

Список использованных источников……………………………………………41

Введение

Несмотря на появившееся в последнее время большое число различных новых для России строительных материалов, керамический кирпич как стеновой материал продолжает широко использоваться в строительстве. Кирпич — один из самых экологически чистых и долговечных в эксплуатации стеновых материалов, что обусловливает его прочные позиции. Бурный рост строительства, который наблюдается в течение последних нескольких лет, вызвал необходимость увеличения производства кирпича, причем как для облицовки зданий, так и рядового для внутренних кладочных работ. Такая потребность в кирпиче привела к строительству новых и реконструкции существующих кирпичных заводов [1]. Российский рынок кирпича растет в среднем на 11% ежегодно. Средняя цена на кирпич за последние несколько лет увеличилась почти в 3 раза. С начала 2009 г. также наблюдался рост цен, который сменился падением в начале сентября, когда в стране начала развиваться кризисная ситуация. В октябре снижение цен на кирпич продолжилось и составило не менее 10%. В дальнейшем снижение цен может продолжиться, поскольку основными потребителями кирпича являются строительные организации, которых кризисная ситуация затронула непосредственным образом, в результате чего было заморожено множество проектов [2].

В структуре российского производства кирпича по видам преобладает керамический строительный кирпич. Его доля в общем объеме составляет около 44%. На силикатный кирпич приходится 38%. Другие виды кирпича составляют не более 18% всего объема. Лидером по производству керамического кирпича является Приволжский федеральный округ – 30%, на втором месте по производству керамического кирпича Центральный федеральный округ – 24%. Сибирский, Уральский и Южный федеральные округи составляют 16%, 14% и 12% соответственно. Дальневосточный и Северо-Западный округа в сумме имеют не более 4% общего объема производства керамического кирпича.

Российский рынок кирпича представлен в основном российскими производителями – около 520 предприятий. Большинство отечественных кирпичных заводов отстало в развитии от зарубежных коллег минимум на 50 лет. Действующие предприятия по производству керамических стеновых материалов условно можно разделить на 3 группы, которые имеют разные оперативные и тактические задачи.

Первая группа – предприятия с высокой технической оснащенностью, большой производительностью, выпускающие продукцию стабильного высокого качества. Как правило, эти предприятия были построены до начала широкомасштабных рыночных преобразований с использованием комплектного импортного оборудования. К этой же группе можно отнести заводы, построенные за последние 10-15 лет. Таких предприятий относительно мало, но они производят значительную долю общего объема производства керамических стеновых материалов.

Вторая группа – предприятия, выжившие в условиях перехода к рыночным отношениям, но отстающие в техническом развитии от современных высокотехнологичных производств, требующие модернизации, реконструкции и расширения. Их производительность невелика, качество и ассортимент продукции оставляют желать лучшего. Таких предприятий большинство.

В начале XXI в. на территорию России пришел зарубежный производитель керамических стеновых материалов. Это третья группа производителей, которая насчитывает всего около десятка предприятий. Фактически эти предприятия не являются субъектами отечественной промышленности, хотя зарегистрированы как российские юридические лица. Все вопросы решаются зарубежной отраслевой структурой, насыщенной необходимыми базовыми составляющими.

До недавнего времени основное количество кирпича производилось методом пластического формования. Зарубежные технологии применяют более глубокую подготовку сырья для пластического формования и обеспечивающие качественную сушку и обжиг кирпича за счет применения большого числа вентиляторов и электронных систем контроля процессов. К достоинствам этих технологий относятся высокое качество кирпича и возможность получения многопустотных изделий с высокими теплоизолирующими свойствами. Однако стоимость таких заводов очень высока. Эксплуатация таких заводов на западе оправданна за счет высокой стоимости. Однако в России срок окупаемости подобных заводов исчисляется десятилетиями. После двухлетней эксплуатации возникает проблема запасных частей, цена которых настолько велика при поставке их из Европы, что многие предприятия предпочитают заменять целые узлы и агрегаты отечественными аналогами. В России широко применяется метод пластического формования, аналогичный предыдущему, но основанный на использовании отечественного оборудования, которое по своим технологическим параметрам и качеству давно уже отстало от западного и находится на уровне 50—60-х годов. Поэтому качество кирпича при данном методе прямо зависит от количества добавок (шамот, зола, опилки, песок), которые вводятся в глину, и от времени сушки кирпича-сырца. К недостаткам этого метода необходимо отнести то, что необходимо сушить отформованный кирпич. Для качественной поверхности кирпича необходимо, чтобы процесс сушки происходил медленно. В результате сушка занимает от 3-х дней до нескольких недель, и несмотря на то, что многие заводы вводят в глину целый комплекс добавок для уменьшения растрескивания кирпича в процессе сушки, (такие как шамот, опилки, уголь, сланец и др.), все равно добиться, чтобы кирпич не растрескался, удается не многим.

Сегодня каждый руководитель завода пластического формования стоит перед выбором. Или же пытаться производить более-менее качественный кирпич. А для этого требуется увеличить срок сушки кирпича и увеличить количество добавок в шихте. Первое увеличивает потребление энергоносителей в 1,5-2 раза, второе тоже приводит к удорожанию готового кирпича, поскольку любая добавка стоит значительно дороже глины. Или же производить более дешевый, но низкокачественный кирпич.

Вторым недостатком метода пластического формования является то, что для получения качественного кирпича глину необходимо качественно переработать, что требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования, что отнюдь не способствует качеству выпускаемого кирпича.

В настоящее время практически каждый руководитель завода пластического формования стоит перед выбором: пытаться производить кирпич хорошего качества за счет увеличения количества добавок в шихте и удлинения срока сушки, что удорожает продукцию, или выпускать низкокачественный более дешевый кирпич. Существенным недостатком метода пластического формования является и то, что для получения качественного кирпича глину необходимо хорошо переработать, что требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования.

Второй метод, который в современных условиях получает все большее распространение, — метод полусухого прессования кирпича. Данный метод широко распространен в Ростовской области и Краснодарском крае, где практически половина крупных кирпичных заводов работает по этой технологии. Заводы по производству кирпича полусухим методом работают также в Белгородской, Воронежской, Нижегородской, Московской областях и на Урале. Метод предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 10—15 мин, после чего глина измельчается дробилкой в порошок фракции 0,5-5 мм и формуется в кирпич коленно-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8—10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь. К достоинствам этого метода можно отнести следующее. При низкой себестоимости кирпича его качество довольно высоко и он повсеместно применяется в облицовке для зданий. Не требуется затрат на энергоносители для сушки, не требуется ввода в глину добавок для улучшения сушильных свойств кирпича, даже при наличии в глине солей они не выступают на поверхности кирпича, технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии. Одновременно снижаются затраты на строительство завода, так как оборудование для полусухого прессования стоит в несколько раз дешевле, размеры здания значительно меньше, отсутствует отделение для сушки кирпича, которое обычно занимает довольно большую площадь. При новом строительстве завод полусухого формования занимает в два раза меньшую площадь, чем аналогичный пластического, и его строительство обходится в 2—2,5 раза дешевле. Соответственно более перспективным и современным способом производства керамического кирпича является способ полусухого прессования.

Анализ мирового опыта производства и применения керамических стеновых материалов выявляет постоянное техническое совершенствование производства, расширение ассортимента продукции, повышение ее качества, поиск новых направлений применения строительной керамики зарубежными производителями. Самостоятельно выжить предприятию в рыночных условиях становится все труднее и труднее. Постоянно возникают проблемы общеотраслевого характера, решить которые можно лишь путем объединения усилий и ресурсов [1].

1 Технологическая часть  

1.1. Номенклатура продукции

Кирпич и камни керамические изготовляют в форме параллелепипеда и в зависимости от размеров подразделяют на виды. В ассортимент данного предприятия входит следующая продукция: кирпич формата 1 (1,4) НФ с 8 цилиндрическими пустотами – 70% и кирпич сплошной – 30%.

Таблица 1 - Номинальные размеры изделий

Таблица 2 - Предельные отклонения номинальных размеров не должны превышать на одном изделии, мм:

Рисунок 1 -Эскиз пустотелого кирпича

Рисунок 2 -Эскиз полнотелого кирпича

Отклонение от перпендикулярности смежных граней в мм не должно превышать 3 мм - для кирпича и камня.

Отклонение от плоскостности граней изделий более 3 мм не допускается.

Одинарный и утолщенный кирпич изготовляют полнотелым (без пустот и с технологическими пустотами) и пустотелым, а камни - только пустотелыми.  

Толщина наружных стенок пустотелого кирпича и камня должна быть не менее 12 мм, крупноформатного камня - не менее 10 мм.

Пустоты в изделиях должны располагаться перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными и несквозными.

Диаметр вертикальных цилиндрических пустот и размер стороны квадратных пустот должен быть не более 20 мм, а ширина щелевидных пустот - не более 16 мм.

Размеры горизонтальных пустот не регламентируют.

Для укрупненных камней допускаются технологические пустоты (для захвата при кладке) с площадью сечения пустот не более 13% от площади основания.

По прочности изделия полнотелые и с вертикально расположенными пустотами изготовляют марок: 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, а с горизонтально расположенными пустотами - 25, 35, 50, 75, 100.

По морозостойкости изделия подразделяют на марки: F25, F35, F50, F75, F100. Для лицевого кирпича минимальная марка F50.

Условное обозначение керамических изделий должно состоять из названия, вида, марки по прочности и морозостойкости, обозначения настоящего стандарта.

Пример условного обозначения:

Кирпич рядовой (лицевой), полнотелый, одинарный, размера 1НФ, марки по прочности М100, класса средней плотности 2,0, марки по морозостойкости F50:

Кирпич КОРПо (КОЛПо) 1НФ/100/2,0/50/ГОСТ 530-2007

Технические требования. Изделия должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному предприятием-изготовителем.

Не допускается поставка потребителю недожженных и пережженных изделий. Поверхность граней изделий должна быть плоской, ребра - прямолинейными.

На лицевых изделиях не допускаются отколы, вызванные включениями, например известковыми. На рядовых изделиях допускаются отколы общей площадью не более 1,0 см. На лицевых изделиях не допускаются высолы.

По фактуре поверхности (ложковой, тычковой) изделия могут быть гладкими или рифлеными.

Дефекты внешнего вида изделий, размеры и число которых превышают значения, указанные в таблице 3, не допускаются.

Таблица 3 - Дефекты внешнего вида изделий

На поверхности изделий допускается наличие отколов по наибольшему измерению от 3 до 6 мм числом не более 3 шт. Количество половняка в партии не должно быть более 5%. Кирпич, имеющий одну или несколько сквозных трещин на всю толщину кирпича протяженностью по ширине кирпича более 30 мм и расположенных в центральной части опорной поверхности, относят к половняку.

Марку кирпича по прочности устанавливают по значениям пределов прочности при сжатии и изгибе, камня - по значению предела прочности при сжатии.

Водопоглощение рядовых изделий должно быть не менее 6,0%, лицевых изделий - не менее 6,0% и не более 14,0%. Для изделий, изготовленных из трепелов и диатомитов, допускается водопоглощение не более 28%.

Изделия, предназначенные для кладки наружных стен зданий и сооружений, должны подвергаться испытанию на теплопроводность.

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов () в изделиях не должна быть более 370 Бк/кг. 

Требования к сырью и материалам. Глинистое сырье, кремнеземистые породы (трепел, диатомит), лессы, промышленные отходы (углеотходы, золы), минеральные и органические добавки, а также упаковочные материалы и средства транспортирования изделий (поддоны) должны соответствовать требованиям действующих нормативных и технических документов на них.

Маркировка. Маркировку наносят на каждую упаковочную единицу. На нелицевую поверхность изделия в процессе их изготовления наносят несмываемой краской при помощи трафарета (штампа) или оттиска клейма товарный знак предприятия-изготовителя.

Маркировка должна содержать:

- наименование предприятия-изготовителя (и/или его товарный знак) и адрес;

- условное обозначение изделия;

- номер партии и дату изготовления;

- число (массу) изделий в упаковочной единице, шт. (кг);

- группу по теплотехнической эффективности;

- знак соответствия при поставке сертифицированной продукции (если предусмотрено системой сертификации).

В маркировку может быть включена информация о способе изготовления изделий [3].

1.2 Сырьевые материалы

Сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются каолины и глины, применяемые в чистом виде, а чаще – в смеси с добавками (отощающими, выгорающими, пластифицирующими) Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние.

Каолины. Каолины состоят почти исключительно из минерала AlO· 2SiO·2HO и содержат значительное количество частиц меньше 0,01мм; после обжига сохраняют белый цвет.

Глины более разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями. Глинистое вещество (с частицами меньше 0,005мм) состоит в основном из каолинита и родственных ему минералов – монтмориллонита AlO·4SiO·nHO, галлуазита AlO·2SiO ·4HO.

Содержание таких частиц определяет пластичность и другие свойства глин. Высокопластичные глины содержат частицы размером менее 0,005 мм 80 – 90 %.

В глинах могут быть примеси снижающие, температуру плавления: карбонат кальция, полевой шпат, Fe(OH) , FeO. Камневидные включения CaCO являются причиной появления «дутиков» и трещин в керамических изделиях, так как гидратация CaO, получившегося при обжиге керамических изделий, сопровождается увеличением его объема. Часто встречающаяся примесь оксида железа придает глине привычную красную окраску. Вообще же окраски глин весьма разнообразны: от белой, коричневой, зеленой, серой до черной. Окраска глин зависит от примесей как минерального, так и органического происхождения богатых углеродом.

Бентонитами называют высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита. Содержание в них частиц меньше 0,001мм достигает 85 – 90 %.

Трепелы и диатомиты, состоящие в основном из аморфного кремнезема, используют для изготовления теплоизоляционных изделий, строительного кирпича и камней.

Отощающие добавки вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающих добавок используют шамот, дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

Шамот – зернистый керамический материал (с зернами 0,14 – 2 мм), получаемый измельчением глины, предварительно обожженной при той же температуре, при которой обжигаются изделия. Его можно получить, измельчая отходы обожженного кирпича. Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин, поэтому его применяют для получения высококачественных изделий – лицевого кирпича, огнеупоров и т.д.

Дегидратированная глина при температуре 700 - 750°С, добавляемая в количестве 30 – 50 %, улучшает сушильные свойства сырца и внешний вид кирпича.

Песок (с зернами 0,5 – 2 мм) добавляют в количестве 10 – 25 %.

Гранулированный доменный шлак (с зернами до 2 мм) – эффективный отощитель глин при производстве кирпича. Роли отощителей выполняют так же золы ТЭС и выгорающие добавки.

Порообразующие материалы вводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например CO (молотые мел, доломит), или выгорают.

Выгорающие добавки: древесные опилки, измельченный бурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не только повышают пористость керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка.

Пластифицирующими добавками являются высокопластичные глины, бентониты, а также поверхностно активные вещества – сульфидно-дрожжевая бражка и другие.

Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания. К ним относят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк.

Для придания декоративного вида и стойкости к внешним воздействиям поверхность некоторых керамических изделий покрывают глазурью или ангобом. Слой глазури, нанесенный на поверхность керамического материала, закрепляют на ней обжигом при высокой температуре. Глазури – это стекла, которые могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета. Главными сырьевыми компонентами глазури являются: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, оксиды свинца, борная кислота, бура и др. Их применяют в сыром виде, либо сплавленными – в виде фритты. Оксид свинца заменяют менее вредным оксидом стронция.

Ангоб готовят из белой или цветной глины и наносят тонким слоем на еще не обожженные изделия. При обжиге ангоб не плавится, поэтому поверхность получается матовой. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основному черепку [4].

В данной курсовой работе сырьем является глина подгруппы 4Н (низкодисперные). Рекомендованное назначение глины 4Н – кирпич марки 100 с введением отощающей добавки (песок).        

В глине подгруппы 4Н содержание частиц менее 1мкм принимаем равным 30%. Содержание частиц размером менее 1мкм в керамической массе для получения пустотелого кирпича М100 должно быть не менее 35%.

1.3. Выбор и обоснование способа и технологической схемы производства

На проектируемом заводе по производству керамических стеновых материалов принят способ полусухого прессования формования изделий. Керамические изделия по технологии полусухого прессования изготавливают из порошкообразных масс путем прессования под давлением 15-40 МПа. Технологический процесс включает в себя карьерные работы, приготовление пресс-порошка, прессование, сушку и обжиг изделий. Керамический пресс-порошок - высококонцентрированная (маловлажная) дисперсная глинистая система, не обладающая связностью. Характерное свойство пресс-поршков – сыпучесть, изменяемая скоростью истечения порошка под действием собственной массы через отверстие определенного диаметра. Пресс-порошки должны иметь определенный зерновой состав и влажность, однородную пофракционную влажность, содержать минимальное количество пылевидной фракции. Готовят пресс-порошки сушильно-помольным и шликерным способами. На проектируемом заводе принят сушильно-помольный способ. Качество пресс-порошка при шликерном выше, чем при сушильно-помольном, но затраты на получение пресс-порошка по шликерному способу значительно выше, так как высоки затраты на сушку шликера, поэтому его целесообразно использовать при значительном содержании каменистых включений в глине и при производстве лицевого кирпича.

Добычу глины осуществляют открытым способом с помощью буро-взрывных работ. Из карьера глину автосамосвалом подают в открытое глинохранилище, после помещают в закрытое глинохранилище, которое обеспечивает стабильную влажность. На первой стадии производится рыхление кусков глины в глинорыхлителе. На второй стадии дробление глины производится в камневыделительных вальцах с ребристым валком, где удаляют каменистые включения.

Песок и высокопластичную глину также из карьера доставляют на склад автотранспортом, затем в бункер. Высокопластичную глину тарельчатым питателем направляют в пропеллерный смеситель для перемешивания с водой. Образованный шлам направляется в расходный бак. Из бункера песок уходит на тарельчатый питатель, затем на ящичный питатель вместе с глиной. Далее в лопастной смеситель для получения гомогенной массы из песка, суглинок и шлама.

Полученная масса глины направляется в сушильный барабан. Температура теплоносителя на входе в барабан 600-800°С, а на выходе - 110-120°С; температуре глины на выходе из барабана 60-80°С, влажность глины на выходе 9-11 %. Барабан изнутри оборудован встроенными теплообменными устройствами: пересыпные полки, цепная завеса. Цепная завеса, кроме улучшения теплообмена, также производит измельчение глины. Отмечается неравномерность сушки гранул: при средней влажности гранул 8,5-12%, влажность крупных кусков составляет 15,5-19%. Таким образом, крупные куски имеют повышенную влажность, в то время как мелкая фракция оказывается пересушенной.

После сушильного барабана глину просеивают в барабанном грохоте для отделения крупных зерен порошка. Барабанный грохот с отверстиями 0,5-3 мм применяют для просева сухих измельченных материалов. Такой грохот позволяет одновременно получать несколько фракций путем подбора и установки соответствующих сит. Эффективность грохочения зависит от влажности материала, размера отверстий, угла наклона грохота, его длины и скорости перемещения в нем материала. Недостатками барабанного грохота являются быстрый износ сит и небольшая производительность.

Крупная фракция более 6 мм возвращается через камневыделительную дробилку в сушильный барабан, а фракция менее 6 мм в СРГ (стержневой смеситель-растиратель гомогенизатор). В настоящее время практически все заводы, работающие по технологии полусухого прессования, оборудованы стержневыми смесителями-гомогенизаторами СРГ, в которые направляется мелкая фракция пресс-порошка после рассева на сите. В смесителях осуществляется тщательное перетирание пресс-порошка, способствующее его гомогенизации по зерновому составу и влажности.

Оптимальная влажность пресс-порошка зависит от давления прессования: с повышением давления прессования влажность должна снижаться. Давление колеблется от 15 до 40 МПа. В начальной стадии прессования происходит уплотнение керамического порошка за счет смещения частиц относительно друг друга и их сближения. На последней стадии наступает упругая деформация частиц. После прекращения действия прессующего усилия и освобождения изделия из формы происходит его упругое расширение, достигающее в отдельных случаях 8% .