Производство керамического кирпича. 2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 

1. Общая часть
1. Характеристика и номенклатура выпускаемой продукции
2. Характеристика сырья
3. Выбор и обоснование технологического способа производства                                                        
2. Технологическая часть
1. Расчет работы предприятия
2. Расчет производственной программы предприятия
3. Расчет материального баланса предприятия
4. Выбор потребного количества технологического оборудования
3. Контроль производства и качества выпускаемой продукции
4. Охрана труда на предприятии

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Одним из самых  распространенных материалов, традиционно  используемым при возведении зданий и сооружений, является кирпич. Более  чем тысячелетняя практика применения кирпича позволяет однозначно отнести  его к категории наиболее долговечных  строительных материалов. Наряду с  этим, технология кирпичной кладки предоставляет архитекторам и дизайнерам неограниченные возможности для  воплощения творческих замыслов. Обеспечивая  надежную защиту от воздействия внешних  факторов, обладая высокой огнестойкостью и сравнительно низкой теплопроводностью, кирпич предопределяет высокий уровень  безопасности и комфорта как жилых, так и промышленных зданий и сооружений. В данном дипломном проекте рассмотрено  производство керамических кирпичей методом  пластического формования.

Строительный керамический кирпич позволяет сэкономить при строительстве  дефицитные металлы, цемент, а также  транспортные средства. В общем балансе  производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%. Кирпич, накапливая солнечную  энергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерного  нагревания летом и сохраняет  тепло зимой. Кирпичная стена  «дышит», пропуская испарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной  влажности.

В данный момент в производстве строительного  керамического кирпича сосредоточено  внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой  продукции и расширении ассортимента.

Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных  изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности  до 1250-1350 кг/м³ и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м² наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

 Необходимо более широко  развивать производство лицевого  кирпича, позволяющего исключать  оштукатуривание зданий и улучшать  их архитектурный вид. 

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем переделам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных  добавок, в том числе отходов  других отраслей промышленности.

Устойчивая тенденция  к повышению рыночного спроса на качественный керамический кирпич находится в явном несоответствии с современным положением дел  в отрасли производства керамического  кирпича.

Современное техническое  состояние многих кирпичных заводов  характеризуется устаревшими технологиями и оборудованием.

Из-за отсутствия средств на техническое  переоснащение многие заводы вынуждены  закрываться.

Треть работающих предприятий по производству керамического кирпича имеют  годовой выпуск 3-5 млн. шт. В большей  части это так называемые < сезонные> заводы или отечественные заводы проектной мощностью до 15-20 млн. штук у. к. в год, но практически полностью  технически изношенные. В то же время  эти заводы располагают карьерными запасами качественной глины, а также  персоналом, имеющим определенные знания и опыт в керамическом производстве.

При строительстве новых предприятий  нужно предусматривать установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивать выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных  изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности  до 1250-1350 кг/м³ и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м² наружных стен на 20-30%.

 На действующих заводах наряду  с дальнейшей механизацией и  автоматизацией производства кирпича  необходимо улучшать его качество  и повышать прочностные свойства, требующиеся для строительства  зданий повышенной этажности  и специальных сооружений. Применение  в строительстве кирпича высоких  марок в несущих конструкциях  позволяет уменьшить его расход  на 15-30%.

Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание  зданий и улучшать их архитектурный  вид.

Улучшение качества продукции  вызывает необходимость повышения  культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем переделам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода  различных добавок, в том числе  отходов других отраслей промышленности.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: В современных  условиях производство строительных материалов является одним из важнейших направлений  нашей отечественой промышленности. Это объясняется ежегодно повышающимися  темпами строительства и дефицитом  высококачественных стройматериалов. Недостатки, низкое качество и дороговизна  многих стройматериалов, заставляют искать более совершенные и инновационные методы их производства.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1. Характеристика и номенклатура выпускаемой продукции

Кирпич называют керамическим поскольку получают его путем  обжига    глины и их смеси в печи при температуре до 1000°С.

Фасадный кирпич – кирпич правильной геометрической формы, но на его поверхности имеется рисунок  либо в виде черточек ("березка") или в виде волнистых линий ("родничок"). Но также может быть нанесен и  совершенно другой рисунок.

Все эти виды кирпича относятся  к облицовочному, поскольку применяются  для облицовки домов и каминов.

У Рядового (строительного) кирпича поверхность более грубая, шершавая. Такой кирпич применяется  при возведении стен, которые в  дальнейшем облицовывают.

Пустотность керамического  кирпича

Среди характеристик керамического  кирпича есть термин «Пустотность».

Если это эффективный  кирпич, то в его теле имеются  пустоты в виде сквозных отверстий  различной формы. Стены, возведенные  из такого кирпича теплее, поскольку  пустоты в кирпиче уменьшают  теплопроводность материала. При этом прочность эффективного кирпича  ничуть не меньше чем у полнотелого. Однако, при возведении печи, например, необходимо применять полнотелый кирпич. Эта характеристика кирпича указывается  при его маркировке.

В маркировке также может  быть указан цвет кирпича.

Марки керамического кирпича

Прочность кирпича при  испытаниях на сжатие на прессах обозначается как марка кирпича. Например, М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200. Так, кирпич марок  М-125 и выше используют для возведения высотных зданий. А кирпич марок  от М-100 и выше применяют при возведении стен для малоэтажного и индивидуального  строительства.

Морозостойкость керамического  кирпича

Керамический кирпич испытывают и по параметру «морозостойкость». Этот параметр указывает на количество раз, которое кирпич выдерживает  испытания на замерзание и оттаивание в специальной термокамере. Часто  можно встретить такую фразу по отношению к керамическому кирпичу: "морозостойкость не менее ... (25-50) циклов".

Размеры керамического кирпича

Руководствуясь ГОСТом 530-07, стандартный размер одинарного кирпича определен как 250 × 120 × 65 мм. Размер для полуторного кирпича как 250 × 120 × 88 мм.

Керамический кирпич хорош  тем, что из него можно строить  практически любые сооружения. Его  используют как для возведения фундаментов, так и для кладки наружных и  внутренних стен, для облицовки каминов.

Требования к внешнему виду облицовочного кирпича более  строги: на лицевой наповерхности  кирпича не должно быть сколов (в  т. ч. и и от известковых включений), пятен, выцветов и других внешних  дефектов, видимых с расстояния 10 м на открытом пространстве при дневном  освещении.

Браком являются случаи нарушения  режима обжига кирпича. Признаки «недожога» - горчичный цвет, глухой звук при  ударе. Результат такого брака - плохая водо- и морозостойкость. Для «пережога» характерны черные подпалины и оплывшая, нарушенная форма, повышенные плотность  и теплопроводность (тепло из помещений  будет «утекать» гораздо интенсивнее).

Таблица 1 - Основные характеристики керамического кирпича

Кирпич полнотелый

Полнотелый кирпич - материал с малым объемом пустот (меньше 13%). Применяется для кладки внутренних и внешних стен, возведения колонн, столбов и других конструкций, несущих  помимо собственного веса дополнительную нагрузку.

В силу того, что этот материал используют преимущественно для  возведения несущих элементов зданий, распространены другие его названия - «строительный», «обычный», «рядовой». Он должен обладать высокой прочностью на изгиб, на сжатие (если конструкция  сильно нагружена, то можно заказать марку М250 и даже М300), быть морозостойким. По ГОСТУ максимальная марка по морозостойкости  такого кирпича - F50, но можно встретить  и кирпич марки F75.

Пористость определяет теплоизолирующие свойства, качество сцепления с кладочным  раствором, а заодно и впитывание влаги при смене погоды. Водопоглощение обычного кирпича должно быть более 8%, а на рынке присутствует материал, у которого эта величина достигает 20%. Обратите внимание: сопротивление  теплопередаче полнотелого кирпича  невелико. Поэтому наружные стены, полностью  выложенные из этого материала, требуют  дополнительного утепления.

Кирпич пустотелый

Пустотелый кирпич применяют  для кладки облегченных наружных стен, перегородок, заполнения каркасов высотных и многоэтажных зданий.

На самом деле «имен» у  этого кирпича много. В различных  анонсах его называют «дырочным», «щелевым», «экономным» («экономичным») и «самонесущим». Из последнего названия видно, что он используется преимущественно для ненагруженных конструкций.

Отверстия в пустотелом кирпиче  могут быть как сквозные, так и  закрытые с одной стороны; по форме - круглые, квадратные, прямоугольные  и овальные; по расположению - вертикальные и горизонтальные. Необходимо учитывать, что материал с горизонтальными  отверстиями менее прочен (М25..М100).

За счет того, что пустоты  составляют значительную часть объема (более 13%), на изготовление пустотелого  кирпича уходит меньше сырья, чем  на изготовление полнотелого. Отсюда - и относительно скромная цена, и  название - «экономичный». Кроме того, замкнутые объемы сухого воздуха  повышают теплоизолирующие свойства материала. Нужно только следить, чтобы кладочный  раствор был достаточно густой и  не заполнял отверстия, иначе этим преимуществом  нельзя будет воспользоваться. Разумеется, на степень проникновения раствора влияет и размер самих щелей.

Для улучшения теплотехнических характеристик еще на этапе производства стараются добиться повышенной пористости сплошной части кирпича: при подготовке глины в нее добавляют торф, мелко нарезанную солому, опилки или  уголь, которые при обжиге выгорают, образуя маленькие пустоты в  глиняном массиве. Зачастую полученный таким образом кирпич называют «легким» или «сверхэффективным».

Кирпич облицовочный

Облицовочный, он же «лицевой»  и «фасадный», используют при облицовке  зданий. Стандартные размеры у  него такие же, как у рядового, - 250x120x65 мм. Некоторые производители  предлагают фасадный кирпич уменьшенной  ширины (85 мм вместо 120).

Как правило, фасадный кирпич - пустотелый, а следовательно, его  теплотехнические характеристики достаточно высоки. По нормативам, облицовка обязана  обладать хорошей морозостойкостью и «презентабельным» внешним  видом. Цвет должен быть ровным, грани - гладкими, формы - точными. Не допускается  наличие трещин и расслоения поверхности.

Подбирая составы глиняных масс и регулируя сроки и температуру  обжига, производители получают самые  разнообразные цвета. Затраты на кирпичную облицовку больше, чем  на оштукатуривание, но при правильном выборе материала «керамический» фасад не потребует обновления гораздо дольше, чем штукатурка.

Интересен облицовочный фактурный (рельефный) кирпич Его ложковая и  тычковая поверхности имеют рисунок. Это может быть просто повторяющийся  вдавленный рельеф, а может быть и обработка под «мрамор», «дерево», «антик» (фактурный с потертыми  или нарочито неровными гранями) - на выбор заказчика.

Фасонный кирпич по-другому  называют фигурным, что говорит само за себя. Отличительные признаки такого кирпича - скругленные углы и ребра, скошенные или криволинейные  грани. Именно из таких элементов  без особых сложностей возводят арки, круглые колонны, выполняют декор  фасадов. Существуют специальные элементы для подоконника и карнизов. Подвид фасонного - лекальный кирпич, форма  которого выполняется на заказ, по предоставленному лекалу.

Кирпич облицовочный глазурованный  или ангобированный

Для получения кирпича  с блестящей цветной поверхностью на обожженную глину наносят глазурь (специальный легкоплавкий состав, в основе которого - перемолотое  в порошок стекло), а затем проводят вторичный обжиг уже при более  низкой температуре. После этого  образуется стекловидный водонепроницаемый  слой, обладающий хорошим сцеплением с основной массой и, как следствие, повышенной морозостойкостью. Глазурованный  кирпич позволяет выкладывать мозаичные  панно как в помещении, так  и со стороны улицы.

Технология получения  ангобированного кирпича (его еще  называют «двухслойным» или «цветным») отличается тем, что цветной состав наносят на высушенный сырец и  обжигают только один раз. Само декоративное покрытие тоже другое. Ангоб состоит  из белой или окрашенной красителями  глины, доведенной до жидкой консистенции. Если температура обжига подобрана  правильно, он дает непрозрачный, ровный слой матового цвета.

Глазурованный и ангобированный кирпич применяют при оригинальной дизайнерской облицовке внешних  и внутренних стен. Широкая цветовая гамма позволяет реализовать  фактически любую идею оформления.

К внешнему виду глазурованного и ангобированного кирпича предъявляют  приблизительно одинаковые требования. На цветной поверхности не должно быть наплывов и трещин, пузырьков  и вздутий. Зазубрины и щербинки допускаются, но в очень малом количестве (не более 4 штук). То же относится к пузырькам и черным точкам -- «мушкам» (не более 3).

Кирпич клинкерный

Применяют для облицовки  цоколей, мощения дорог, улиц, дворов, полов в цехах промышленных зданий, облицовки фасадов.

Погруженный полностью в  воду, клинкерный кирпич выдерживает  минимум 50 циклов попеременного замораживания/оттаивания, а что касается прочности, то ниже марки М400 его просто не выпускают. Такие характеристики обеспечиваются большой плотностью кирпича, которая  достигается благодаря особому  сырью и особой технологии.

В производстве данного вида материала используют тугоплавкие  глины. Их обжигают до спекания при  значительно более высоких температурах, чем принято для изготовления обычного строительного кирпича.

Материал получается дорогой, и его в использование целесообразно  там, где эксплуатация элементов  строений или дорожных покрытий проходит в самых жёстких условиях. Кирпичное  мощение дорожек не очень популярно  в России, поэтому чаще клинкер  используют для облицовки фасадов - отделка долгое время не нуждается  в ремонте, грязь и пыль практически  не проникают в структуру поверхности, да и вариаций цветов и форм - масса. Недостаток только один: в силу высокой  плотности клинкер обладает повышенной теплопроводностью.

Кирпич шамотный

Чтобы избежать быстрого разрушения кладки, контактирующей с открытым огнем, необходим кирпич, способный  выдерживать высокие температуры. Его называют «печным», огнеупорным  и шамотным. Данный материал выдерживает  температуры свыше 1600°C.

Делают такой кирпич из шамота - огнеупорной глины. Кстати, ту же глину добавляют в кладочный  раствор, чтобы печь не развалилась  от воздействия пламени. Изготавливают  шамотный кирпич классической, а также  трапециедальной, клиновидной и  арочной формы.

2.  Характеристика сырья

В проектируемом участке  для производства керамического  кирпича в качестве основного  сырьевого компонента используем глину Чаганского месторождения.

а) увеличение 100 кратное;   б) увеличение 2000 кратное;  

Рисунок 7- Микроструктура суглинка Чаганского месторождения Западно-Казахстанской  области в различных увеличениях.

Суглинок Чаганского месторождения  содержит в соответствии с рисунком 7 до 12% монтмориллонитового компонента, находящегося в форме смешаннослойных  образований с гидрослюдой и  каолинитом. На рентгенограмме (рисунок 8) наблюдаются рефлексы этих минералов. Из кристаллических фаз в глине также содержится кварц d/n=4,23; 3,34; 1,974; 1,813; 1,538*10^-10м, полевой шпат d/n=3,18; 2,286*10^-10 м, кальцит d/n=3,02; 2,018; 1,912*10^-10м и гематит d/n=1,839; 1,686; 1,590*10^-10м.

По содержанию Al₂O₃ суглинок относится к группе кислого сырья, а по огнеупорности к легкоплавким. По содержанию Fe₂O₃ к сырью с высоким содержанием красящих оксидов (таблица 3).

Таблица 3  -  Химический состав суглинка Чаганского месторождения  ЗКО

Пластичность использованных глинистых материалов представлена в таблице 4.

Таблица 4  -  Пластичность глинистых компонентов 

Комплексное использование  минерального сырья - одна из актуальных задач современной науки и  техники. Полнота переработки минерального сырья в полезный продукт характеризует  научно-технический уровень развития общества и имеет принципиальное значение, определяющее пути дальнейшего  прогресса. Использование минеральных  побочных продуктов промышленности повышает качество продукции, сокращение длительности режимов сушки и  обжига, увеличение размеров керамических изделий при обязательном уменьшении расходов топлива и электроэнергии. На основании собранных нами сведении можно судить о большом разнообразии побочных продуктов промышленности. Например, таких как шлак.

Необходимо подчеркнуть, что добавление в керамическую массу  минеральных порошков надо рассматривать  как эффективный технологический  прием, способствующий улучшению формуемости.

Гранулированный фосфорный  шлак Жамбылского фосфорного завода представляет собой зернистый материал серого цвета. Модуль крупности 3,9-4,1.

Гранулометрический состав шлака характеризуется соотношениями  фракций показанной в таблице 1

        Таблица 1  -  Гранулометрический состав гранулированного фосфорного шлака

По химическому составу (таблица 2 ) фосфорные шлаки относятся  к основным

CaO + MgO

M₀= ¾¾¾¾¾¾¾¾  ³1

SiO₂+Al₂O₃

Таблица  2  -  Химический состав гранулированного фосфорного шлака

Резкое охлаждение шлакового  расплава в процессе грануляции обуславливает  в основном его стекловидное строение. Содержание стеклофазы в них составляет 65-97%.

Закристаллизованная часть  шлака в основном представлена псевдоволластонитом a-CaO*SiO₂ c показателями преломления

Ng=1,652±0,0015; Np=1,608±0,0015.

В естественном состоянии  шлаки рентгеноаморфны.

Рентгенофазовый анализ (рисунок 5) термообработанного шлака при 900⁰С показывает наличие в нем  волластонита (d/n = 3,85;  3,50;  3,30;  2,96;  2,706; 2,55; 2,34; 2,18; 2,02;  1,82; 10^-10м), мелилита (d/n=3,06; 2,86; 2,47; 2,30; 1,98; 1,88; 10^-10м) и куспидина  (d/n=3,30; 3,06; 2,55; 2,30*10^-10м).

1.3 Выбор и обоснование  технологического способа производства

Пластический способ производства кирпича нашел наибольшее распространение  как на предприятиях Казахстана, так  и за рубежом. Для этой технологии пригодно разнообразное глинистое  сырье. Низкая энергоемкость переработки  глины в пластическом состоянии, малая запыленность производственных помещений, возможность получения  широкого ассортимента продукции (стеновые изделия с пустотностью до 71 %) дают предпочтение этому способу. Однако производство изделий из масс с высокой  формовочной влажностью - процесс  многопередельный, требующий корректировки  природных свойств глинистого сырья. При пластическом способе производства глинистые породы подвергают механической обработке, при которой свойства керамической массы изменяются в  результате механического воздействия  на нее рабочих органов глинообрабатывающих  машин. При этом из глинистой породы выделяются каменистые включения, разрушается  ее текстура, осуществляется гомогенизация  массы и улучшения ее технологические  свойства. Первой стадией переработки  является разрушение кусков глинистой  породы, которое осуществляется глинорыхлителем, установленным над ящичным подавателем. Второй стадией грубого дробления  является измельчение глины до размеров 10-15 мм. Вязкие пластичные глины перерабатывают на гладких дифференциальных вальцах  грубого помола. После предварительной переработки глину подвергают тонкому измельчению. Целью тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек, связывающих зерна глинообрабатывающих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение молекулярных связей, за счет которых глина будет гидратироваться, присоединяя большое количество связанной воды. На современных заводах после механической обработки глину подвергают вылеживанию. При этом помимо ее набухания происходит релаксация напряжений в глине, возникших при механической обработке, благодаря чему улучшаются ее формовочные и сушильные свойства. Вылеживание глины увеличивает прочность изделий на 20-30 %. В производстве изделий стеновой керамики глину проминают в лопастных глиномешалках с водяным или паровым увлажнением. Паровое увлажнение глины увеличивает производительность ленточных процессов и снижает потребляемую ими мощность на 15-20 %. Изделия стеновой керамики формуют на ленточных шнековых безвакуумных и вакуумных прессах. Формование изделий на вакуумном ленточном прессе существенно улучшает свойства формуемой массы. Вакуумирование глины упрочняет в 2-3 раза отформованное изделие и примерно в 1,5 раза увеличивает прочность высушенного изделия, на 6-8 % повышает его плотность, понижает формовочную влажность на 2-3 % и увеличивает связующую способность глины. Отборку сырца от пресса и укладку его на транспортные средства выполняют автоматы. Формовочная влажность изделий стеновой керамики при пластической технологии находится в пределах 18-22 %. Перед обжигом их необходимо высушить до влажности не превышающей 10%. Для повышения трещиностойкости изделий стеновой керамики при сушке применяют следующие мероприятия: паровое увлажнение глины; введение в шихту крупнозернистых минеральных и органических добавок; вакуумирование глиняной шихты; добавка пластификаторов; увлажнение теплоносителя водяным паром. Сушка изделий осуществляется в основном в туннельных сушилках, которые работают по принципу противотока, длительность сушки в них составляет 16-36 ч, достигая иногда 48 ч и более. Для сокращения сроков сушки, снижения трещиноватости вводятся отощающие добавки - песок, опилки, золошлаковые смеси тепловых электростанций, молотый брак обожженного кирпича. Отощающие добавки требуют перед вводом дополнительной переработки. Это усложняет технологическую схему, но преимущества способа перекрывают его недостатки. В процессе обжига формируются важные свойства керамического материала, определяющие его техническую ценность — прочность, плотность, водостойкость, морозостойкость и др.