Производство силикатного кирпича. 4

                         


                                                                          Содержание

 

Введение 4

1.Характеристика выпускаемой  продукции 6

2. Характеристика сырья 9

2.1 Песок 9

2.2Известь 13

2.3 Вода 15

2.4  Добавки 17

3. Выбор способа  и описание технологического  процесса 18

3.1 Выбор способа  производства 18

3.2 Описание технологического  процесса 19

3.3.1  Контроль производственного процесса 23

3.3.2 Контроль  качества готовой продукции 24

3.3.3 Охрана  труда и техники безопасности 25

3.3.4 Охрана  окружающей среды 27

4.  Технологические расчеты. 29

4.1. Режим работы цеха. 29

4.2.  Составление материального баланса. 29

4.3.Определение  потребности цеха в сырье. 31

4.4.Расчет  и выбор основного технологического  оборудования. 32

4.5 Подбор  бункера. 37

4.6 Расчет  потребности цеха в электроэнергии 38

5. Основные технико  экономические показатели 41

Список литературы 42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 

                                              Введение


 

С распадом СССР, с прекращением существования отраслевых министерств, с утратой вертикали административно-хозяйственного управления во всех сферах материального производства в сложившихся за многие годы подотраслях промышленности начались процессы децентрализации, которые привели в том числе к разобщению специалистов, утрате сложившихся путей обмена информацией. В этих условиях отраслевой научно-технический и производственный журнал остался одним из немногих связующих звеньев между производителями оборудования и материалов, проектировщиками и строителями в условиях новых экономических реалий.

           В 2007 г. редакцией журнала «Строительные материалы»® была организована первая научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития силикатного кирпича в России». В ее работе приняли участие руководители и ведущие специалисты кирпичных заводов, а также предприятий по производству автоклавного газобетона, извести, российских машиностроительных и инжиниринговых фирм. Конференция стала своевременным и полезным мероприятием, участники выразили желание продолжить встречи в таком формате.

           V конференция СИЛИКАТэкс стала последовательным этапом развития отрасли. Возможность повышения качества обжига извести в шахтных печах показал в выступлении В.В. Мадисон (ООО «НПП Урализвесть-М», Екатеринбург).Специалистами компании разработан ряд мероприятий для оптимизации процесса: распределение теплового напряжения по высоте зоны обжига приведено в соответствие с теплопотреблением обжигаемого материала, которое уменьшается по мере продвижения материала вниз, а фронта диссоциации – в глубь кусков; минимизация возможности образования очагов с чрезмерно высокой температурой в объеме зоны обжига; увеличение равномерности температурного поля в горизонтальных сечениях зоны обжига, что увеличивает степень обжига, качество и однородность свойств получаемой извести. Для этого разработаны специализированные горелки и выносные топки. Внедрение разработанной технологии на реконструированных печах позволило увеличить их производительность на 20–25%, получить известь со степенью обжига (CaO+MgO)акт не менее 92–95% при расходе топлива 140–150 кг усл. топлива на 1 т извести. Вопросам подготовки сырья посвятили доклады Г.В. Кузнецова (КазГАСУ) и А.В. Носков (ООО «ИНТА-строй», Омск). Компанией «ИНТА-строй» разработан активатор «Вьюга», на котором проведен эксперимент по активации сырья для выпуска зольного кирпича на ООО «СибЭК». Полученные результаты показали эффективность применения агрегата для повышения марочности изделий. Современные технологии производства силикатного кирпича позволяют выпускать изделия различной цветовой гаммы. Цветной кирпич воспринял с энтузиазмом, строительный рынок, и теперь уже невозможно представить без него современное строительство. Достаточно новым пигментом для силикатных материалов является «Таурит» – ингредиент на основе шунгита, проявляющий

также свойства пластификатора. «Таурит» может использоваться при  производстве различных строительных материалов; в производстве силикатного  кирпича он заменяет пигменты на основе технического углерода, придавая изделиям от серого до черного цветов. О свойствах  «Таурита» и возможности применения его в производстве материалов рассказал Е.Т. Шлембаев (ТОО «Горно-рудная компания «Коксу», Республика Казахстан).

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           


              1.Характеристика выпускаемой продукции

Силикатный камень изготовляют по ГОСТ 379-95 «Кирпич и камни силикатные» в форме прямоугольного параллелепипеда размерами 250х120х138

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предельные отклонения от номинальных размеров и геометрической формы изделия не должны превышать, мм:

- по длине, толщине  и ширине - ±2;

- по параллельности граней - +2.

 

По прочности изделия  изготовляют марок: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300.

 

По морозостойкости изделия  изготовляют марок: F15, F25, F35, F50.

Марка по морозостойкости  лицевых изделий должна быть не менее F25.

В зависимости от назначения изделия изготовляют лицевыми и  рядовыми.

Условное обозначение  силикатных изделий должно состоять из названия, вида и назначения изделие, марки по прочности и морозостойкости, обозначения настоящего стандарта

Пример условного обозначения

 

 

Камень силикатный рядовой  марки по прочности 125, марки по морозостойкости F15:

Камень СР-125/15 ГОСТ 379-95

 

 

Внешний вид


По фактуре лицевой  поверхности лицевые изделия  изготовляют гладкими с декоративным покрытием; по цвету - неокрашенными, имеющими цвет сырья, из которого они изготовлены, или окрашенными, - из окрашенной смеси или с поверхностной окраской лицевых граней.

Лицевые изделия должны иметь  две лицевые поверхности: тычковую и ложковую.

По согласованию с потребителем допускается выпускать изделия  с одной лицевой поверхностью.

Поверхность граней изделия  должна быть плоской, ребра - прямолинейными.

Допускается выпускать лицевые  изделия с закругленными вертикальными  ребрами радиусом не более 6 мм.

Цвет (оттенок цвета) лицевых  изделий должен соответствовать  образцу-эталону.

Пятна на лицевой поверхности  изделий не допускаются.

 

                    На рядовом изделии не допускаются дефекты внешнего вида, размеры и количество которых превышают указанные в таблице 2.

Таблица 2

Вид дефекта

Значение

1 Отбитости углов глубиной  от 10 до 15 мм, шт.

3

2 Отбитости притупленности  ребер глубиной от 5 до 10 мм, шт.

3

3 Шероховатости или срыв  грани глубиной, мм

5

4 Трещины на всю толщину  изделия протяженностью по постели  до 40 мм, шт.

1


 

Отбитости и притупленности углов и ребер, шероховатости, трещины  и другие повреждения на лицевых  поверхностях готовых изделий не допускаются.

         Проколы постели пустотелых изделий размером более 10 мм, а также дефекты изделий (вздутие и шелушение поверхности, увеличение объема, наличие сетки мелких трещин от непогасившейся силикатной смеси) не допускаются.

         В рядовом изделии не допускается наличие в изломе или на поверхности глины, песка, извести и посторонних включений размером свыше 5 мм в количестве более 3.

Для лицевых изделий наличие  указанных включений на поверхности  не допускаются, в изломе допускается  не более 3.

Количество половника  в партии должно быть не более 5 % для  рядовых изделий, 2 % для лицевых  изделий.

Марку камня по прочности  устанавливают по пределу прочности  при сжатии

 

 

 

 

 

Таблица 3

Марка изделия

Предел прочности при  сжатии в МПа

Средний для 5 образцов

Наименьший из 5 значении

300

30

25

250

25

20

200

20

15

175

17,5

13,5

150

15

12,5

125

12,5

10

100

10

7,5

75

7,5

5,0


Прочность сцепления декоративного покрытия с поверхностью лицевых изделий должна быть не менее 0,6 МПа (6 кгс/см2).

За марку по морозостойкости  принимают число циклов попеременного  замораживания и оттаивания, при  которых в изделиях отсутствуют  признаки видимых повреждений (шелушение, расслоение, выкрашивание и др.), а  снижение прочности при сжатии не превышает 25 % для рядовых и 20 % для  лицевых изделий.

Прочность сцепления декоративного  покрытия с поверхностью изделия  после испытания на морозостойкость  должна быть не менее 0,6 МПа.

Водопоглощение изделий  должно быть не менее 6 %.

Изделия относят к группе негорючих строительных материалов по ГОСТ 30244.

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

Удельная эффективная  активность естественных радионуклидов  в изделии должна быть не более 370 Бк/кг.

Изделия должны маркироваться  в каждом штабеле (пакете) по одному в среднем ряду.

На изделие наносят  несмываемой краской при помощи трафарета или штампа товарный знак предприятия-изготовителя.

Каждое грузовое место (пакет) должно иметь транспортную маркировку по ГОСТ 14192.

Изделия должны быть приняты  техническим контролем предприятия-изготовителя.

Изделия принимают партиями. Объем партии изделий устанавливают  в количестве не более выработки  одного автоклава за цикл тепловой обработки.

Партия должна состоять из изделий одного вида, одной марки  по прочности и морозостойкости.

                                    2. Характеристика сырья


                                                     2.1 Песок

      

           Основным компонентом силикатного кирпича (85 – 90% по массе) является песок (ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ»), поэтому заводы силикатного кирпича размещают, как правило, вблизи месторождений песка, и песчаные карьеры являются частью предприятий. Состав и свойства песка определяют во многом характер и особенности технологии силикатного кирпича.

          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).

        По назначению их можно подразделять на пески для бетонных и железобетонных изделий, кладочных и штукатурных растворов, силикатного кирпича. В настоящей курсовой работе освещаются лишь данные о песках для производства силикатного кирпича.

 

            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 та, 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 (табл. 4).

 


 

Таблица 4

Фракция, мм

Пористость песков, %,  в состоянии

рыхлом

уплотнённом

окатанные

остроугольные

окатанные

остроугольные

2 – 1

36,06

        47,63

          33,4

          37,9

1 – 0,5

36,3

47,1

33,63

40,61

0,5 – 0,25

39,6

         46,98

33,42

41,09

0,25 – 0,1

        44,8

52,47

 

34,35

44,82

0,1 – 0,06 

        44,53

54,6 

          39,6

45,31





           Из табл. 5 следует, что 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.

 

Таблица 5

Песок

Диаметр зёрен, мм

Пористость, %

Крупный

2 – 1

35 – 39

Средний

1 – 0,5

40

 

Мелкий

0,5 – 0,25

42 – 45

Пылеватый

0,25 – 0,05

47 – 55


 

                                               

 

                                                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. Последняя возрастает по мере уменьшения размера фракций  песка, что видно из табл. 6.

Таблица 6


 

Материал 

Фракция, мм

Максимальная молекулярная влагоёмкость

крупный

1 – 0,5

1,57

средний

0,5 – 0,25

1,6

мелкий

0,25 – 0,1

2,73

очень мелкий

0,1 – 0,005

4,75 – 10,18

 

Глина

            0,005 – 0

44,85


 

          Влажность песка в значительной мере влияет на его объем, что необходимо учитывать при перевозке песка в железнодорожных вагонах или баржах, а также при намыве его на карты. Наибольший объём пески занимают при влажности примерно 5%.

 

                         Добыча и обработка песка

 

Добыча песка. Все силикатные заводы размещают обычно вблизи месторождения  основного сырья – песка. 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.

         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.

Обработка песка. 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.

                                                     2.2Известь

       

            Основным вяжущим материалом для производства силикатных изделий является строительная воздушная известь (ГОСТ 9179-77 «Известь строительная» . 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 камня применяется негашеная известь. Технические условия на воздушную негашеную известь регламентированы ГОСТ 9179 – 95, согласно которому известь разделяется на три сорта. Требования к качеству извести изложены в табл. 8.

Таблица 8

Технические условия на негашёную  комовую известь.

Показатели 

                             Сорта

    1

     2

    3

Содержание активных СаО+MgO, считая на сухое вещество, в % (не менее)

  85

70

60

Содержание непогасившихся зёрен в % (не более)

  10

20

25

Скорость гашения в  мин:

быстрогасящаяся (до)

 медленногасящаяся (более) 

  20

20

20

  20

20

20


          При обжиге известняк под влиянием высокой температуры разлагается на углекислый газ и окись кальция и теряет 44% своего первоначального веса. После обжига известняка получается известь комовая (кипелка), 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 (кипелка) 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 совершенна сухая гашеная известь (пушонка). Если гасить известь с избытком воды, получается известковое тесто.



К извести предъявляют  следующие основные требования: 1) известь должна быть быстрогасящаяся, т. е. время гашения ее не должно превышать 20 мин.; применение медленногасящейся извести снижает производительность гасительных установок;

2) сумма активных окислов  кальция и магния (СаО+МgО) в  извести должна составлять не  менее 85%;

3) содержание окиси магния  в извести не должно превышать  5%, так как магнезиальная известь  гасится медленно;

4) содержание недожженной  извести не должно превышать  7%, так как она не активна  и не влияет на твердение  кирпича при запаривании, а  является балластом, увеличивающим  расход извести и удорожающим  себестоимость готовой продукции; 

5) известь не должна  быть пережженной, так как в  таком виде она медленно гасится  и вызывает растрескивание кирпича  в запарочных котлах (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 (пушонку), применение ее связано с большими затруднениями: увеличиваются потери, повышается расход извести и себестоимость.

                                                          2.3 Вода

 

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 внутрикотловой обработкой.

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 натр  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.

                                    


                                                 2.4  Добавки

 

При изготовлении силикатного кирпича в смесь вводят дисперсные и укрупняющие кремнеземистые добавки: молотый песок, глину, шлаки, золы ТЭЦ, бой кирпича, отсевы молотого известняка. Молотые кремнеземистые добавки, являясь пластифицирующими материалами, улучшают формовочные свойства смеси, ее зерновой состав, заполняют пустоты между зернами немолотого песка и повышают прочность сырца. При гидротермальной обработке добавки рано вступают в реакцию с известью, быстрее ее связывают, образуя гидросиликаты в кирпиче. Красители при изготовлении цветного силикатного кирпича и камней решающее значение имеет выбор красителя, так как он определяет декоративные и конструктивные качества, а также экономические показатели полученного цветного материала. Все красящие вещества классифицируются по цвету, химическому составу, происхождению, отношению к воде и различным растворителям. По химическому составу красящие вещества делятся на минеральные и органические, по происхождению — на естественные и искусственные (синтетические). Различают растворимые в воде и в других растворителях красящие вещества, так называемые красители (в основном органические) и нерастворимые (пигменты), к которым относится большинство минеральных красок. Красители, применяемые для производства цветного силикатного кирпича, должны обладать стойкостью в щелочной среде и при температуре 170—190° С в среде влажного пара (гидротермальная обработка) Непременным свойством красителей и пигментов должна быть их устойчивость к действию солнечного света и атмосферных факторов

Производство силикатного кирпича. 4