Производство силикатного кирпича. 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

Пояснительная записка содержит 37 страниц, в том числе 13 таблиц, 16 источников. Графическая часть выполнена на двух листах формата А1 и А2.

В данном проекте  изложены основные положения, разработана  технологическая линия по производству силикатных стеновых материалов, произведен расчет производственной программы, подобранно оборудование. Производительность линии 120 млн. шт. условного кирпича в год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение                                                                                                                         6

1 Технологическая часть                                                                                               8

1.1 Номенклатура продукции                                                                                       8

1.2 Сырье                                                                                                               10

1.3 Выбор и обоснование способа   технологической схемы производства           12

1.4 Режим работы и фонд рабочего  времени                                                            16

1.5 Расчет производственной программы                                                                17

1.6 Расчет и подбор оборудования                                                                             22

1.7 Расчет складов и бункеров                                                                                    25

1.8 Контроль качества продукции  и технологического процесса                           28

1.9 Расчет потребности в электроэнергии                                                                 35

1.10 Расчет состава рабочих                                                                                       35

2 Охрана труда и окружающей  среды                                                                       36

Список используемых источников                                                                            37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Силикатный кирпич — сравнительно молодой строительный материал. Его  родиной считается Германия, где  был получен первый патент на производство подобных стеновых блоков в 1880 году. К  началу ХХ века в России действовало  девять специализированных заводов  общей производительностью 150 млн. штук силикатного кирпича в год. Наибольший размах строительства из силикатного  кирпича у нас пришёлся на начало 1960-х, когда во множестве возводились  гибриды сталинок с хрущёвками, множились образовательные учреждения, НИИ. В столице этот материал достаточно скоро вытеснили железобетонные панели и блоки, качественные дома вновь стали возводить из керамического кирпича, однако в провинции силикатный кирпич используется и поныне. 

Технология в общих чертах выглядит следующим образом: 90 % кварцевого песка смешивается с 10 % извести с добавлением воды. В течение двух часов происходит реакция гашения извести, результатом которой является образование гидроксида кальция. Сформованные изделия плавно прессуются для равномерного удаления из массы пустот, после чего обрабатываются в автоклаве перегретым паром (170-200ºС) при давлении 8-12 атмосфер. Различные добавки позволяют получать цветной силикатный кирпич, который имеет широкую гамму пастельных тонов. Качество продукции зависит от точности соблюдения технологических процессов; контроль на всех этапах, как правило, автоматизирован. Экономически картина выглядит следующим образом: технологический цикл производства силикатного кирпича занимает 15-18 часов, в то время как для керамического кирпича требуется 5-6 дней, трудозатраты и расход топлива в два раза ниже, а готовая продукция дешевле на 20-35 %.

Производство  силикатного кирпича характеризуется  относительно простым технологическим процессом, высоким уровнем механизации и частичной автоматизацией, комплектностью оборудования, возможностью использования различных сырьевых материалов и отходов промышленности. Длительность производственного цикла в 5-10 раз меньше, а удельные капитальные вложения, расход топливно–энергетических ресурсов, затраты на производство единицы продукции в 1,5-2 раза ниже по сравнению с аналогичными показателями работы по изготовлению керамического кирпича.

Усовершенствование  производства силикатного кирпича  основано на достижениях отечественных ученых, которые проводят научно-исследовательские работы по выявлению сущности и закономерности физико-химических процессов по улучшению технологии и повышению качества силикатного кирпича.

Большинство строительных материалов имеет больший  объем и среднюю плотность. Что  вызывает значительные расходы на их перевозку от завода или карьера, где их изготовляют или добывают, на строительную площадку. Выпуск строительных материалов, в частности силикатного кирпича, должен увеличиваться главным образом путем дальнейшего совершенствования производства на действующих заводах, перевооружения заводов новым, современным оборудованием, внедрения комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, повышения производительности труда, использования резервов.

Заводы силикатного  кирпича – это высокомеханизированные предприятия. Повышение эффективности  работы силикатных заводов обеспечивается на базе широкого использования достижений науки и техники и достигается  путем сокращения производственного цикла, снижения трудовых затрат, существенного улучшения качества выпускаемой продукции и широкого передового опыта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологическая часть

 

 

1.1 Номенклатура продукции

 

Номенклатура проектируемого завода выбрана в соответствии с заданием: кирпич пустотелый,пустотность 15%-70%;кирпич сплошной цветной – 30%. Производительность данного завода – 120млн. шт. усл. Кирпича в год

Кирпич одинарный и пустотелый изготовляют в форме прямоугольного параллелепипеда размерами, указанными в таблице 1.

 

Таблица 1 –  Номенклатура выпускаемого кирпича

Вид изделия	Длина, мм	Ширина, мм	Толщина, мм
Кирпич сплошной утолщенный	250	120	65
Кирпич одинарный пустотелый	250	120	88

 

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

по длине, толщине и ширине - ±2;

по параллельности граней - ±2.

Размеры, форма и расположение отверстий в изделии, а также пустотность изделия показаны на рисунке 1.

 

Рисунок 1 а- Кирпич 3-пустотный (диаметр отверстий 52 мм,пустотность 15%

Рисунок 1 б-Кирпич сплошной утолщенный кирпич

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

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.

Внешний вид:

1 Поверхность граней изделия должна быть плоской, ребра прямолинейными.

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

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

 

Таблица  2 – Виды дефектов

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 глубину изделия  протяженностью по постели до 40 мм, шт.	1

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

4 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.

5 Количество половняка в партии должно бить не более 5% 
для рядовых изделий.

 

1.2 Сырье

Основными видами сырья для производства силикатного  кирпича являются известь и  песок.

Кальциевая  негашеная известь в условиях автоклавной обработки образует с молотым кварцевым песком основное количество цементирующего вещества.

Качество  извести для производства силикатного  кирпича обычно характеризуется двумя основными показателями: содержанием активных (CaO+MgO) и скоростью гашения. Кальциевая известь в соответствии с требованиями ГОСТ 9179-77 «Известь строительная», разделяется на три сорта.

 

Таблица 3 – Технические требования к извести

Известь Негашеная кальциевая	Сорт	Содержание, % по массе
		Активных CaO+MgO, не менее	Активной  MgO, не     более	СО2,   не более	Непогасивших- ся зерен, не  более
	1	90	5	3	7
	2	80	5	5	11
	3	70	5	7	14

 

Повышение прочности силикатного кирпича  достигается путем введения в  состав сырьевой смеси некоторого количества молотого кварцевого песка (при помоле извести в шаровой мельнице), либо приготовлением совместно-молотых  известково-кремнеземистых вяжущих.

Оптимальное соотношение извести и кремнеземистого  компонента 1:1 по весу. Активность вяжущего при этом 35-40%.

Совместный  помол компонентов вяжущего производят в шаровых мельницах, обеспечивающих получение стабильного продукта необходимой дисперсности. Тонкость помола вяжущего характеризуется остатками на ситах № 02 и 008.

 Кварцевые  пески, являясь основным компонентом  шихты при изготовлении силикатного кирпича, широко распространены почти по всей территории нашей страны. По данным геологической разведки, большинство месторождений песка – кварцевые и кварцево-полевошпатные. Значительно меньше распространены полевошпато-кварцевые и нефелиновые. В зависимости от места залегания пески бывают: горные и овражные, речные и озерные, морские и дюнные.

Горные  и овражные пески характеризуются  угловатой формой зерен с шероховатой поверхностью. Наиболее чистые, содержание не менее 95% кремнезема, - речные, озерные и морские. Залегая на берегах или на дне рек и морей, они имеют песчинки окатанной формы с гладкой поверхностью.

Бархатные (дюнные) пески имеют округлую форму  зерен и более шероховатую поверхность.

Природный песок, в зависимости от зернового  состава, бывает крупный, средний, мелкий и очень мелкий. Для каждой группы природного песка полный остаток  на сите с сеткой № 063 и модуль крупности М_к должны соответствовать значениям, указанным в таблице 5.

 

 

 

 

Группа песка	Полный остаток на сите №063, % по весу	Модуль крупности
Крупный	Более 50	Более 2,5
Средний	30-50	2,5-2,0
Мелкий	10-30	2,0-1,5
Очень мелкий	Менее 10	1,5-1,0

Таблица 4 – Группы крупности песков

 

Причем, если при определении группы песка  по крупности он не отвечает одновременно обоим требованиям таблицы 7, то решающей является величина модуля крупности  этого компонента.

От качества песка в значительной степени  зависит качество силикатного кирпича. Одним из важных показателем является зерновой состав песка. Наиболее эффективен кварцевый песок неоднородный по гранулометрическому составу с наличием зерен с острыми гранями и шероховатой поверхностью. В этом случае происходит более компактная укладка сырьевой смеси в процессе прессования за счет равномерного распределения крупных мелких зерен песка между собой, а также более полное связывание кварца с известью в процессе тепловлажностной обработки.

 

Таблица 5 – Зерновой состав песка

Размеры отверстий контрольных сит мм	Полные остатки на ситах, % по весу
2,5	0-10
1,25	0-18
0,63	10-47
0,315	30-80
0,14	60-90
0,08	70-95

 

При использовании  однородных по гранулометрическому  составу песков, а также содержащих зерна окатанной формы, требуется  большое количество извести при формовании, а сырец и готовый силикатный кирпич, как правило, имеют более низкую прочность.

Зерен крупнее 5 м не должно бать более 5% по весу.

Существенное  влияние на качество цветного силикатного  кирпича оказывают примеси песка. Вредные примеси – комковатые глинистые включения затрудняют подготовку и переработку силикатной массы, снижают прочность и морозостойкость кирпича, повышают его водопоглощение.

Поэтому при изготовлении цветного силикатного  кирпича, к которому предъявляются  более высокие требования по прочности  и морозостойкости, силикатные заводы должны уделить особое внимание вопросам переработки силикатной массы, содержащей глинистые включения.

 В кварцевых песках однородного состава при равномерном распределении и допустимом содержании глина оказывает положительное влияние на формовочную способность смеси, сырцовую прочность кирпича и качество готовой продукции.

Содержание  в песке пылевидных, илистых и  глинистых частиц размером менее 0,05 мм должно быть не более 10%, в том  числе глинистых частиц размером менее 0,005 мм – не более 2%; содержание слюды – не более 0,5%.

Содержание  в песке сернистых и сернокислых  примесей в пересчете на SO₃ должно быть не более 2%, а щелочей (в пересчете на Na₂О) не более 3,6%

 

1.3 Выбор и обоснование способа  и технологической схемы производств

 

Производственный процесс  начинается с добычи и доставки сырья  на склады завода. Известняк соответствующим  образом подготавливают: сортируют по размеру кусков, и если необходимо, более крупные негабаритные куски дробят. Так как размеры глыб добытой горной породы нередко достигают 500 - 800 мм и более, то возникает необходимость дробления их и сортировки всей полученной после дробления массы на нужные фракции. Это осуществляется на дробильно-сортировочных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу с использованием щековых, конусных и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк целесообразно непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции.

Известь воздушная кальциевая характеризуются содержанием CaO + MgO не менее 70%, MgO не более 5% и непрогасившихся зерен не более 14%. Время гашения не более 15 мин. Равномерность изменения объема не допускается. Может быть использована для производства силикатного кирпича при условии содержания пережога 1%. Как исключение допускается применение извести с содержанием активных CaO + MgO менее 70% но не менее 60%. Доставка на предприятие осуществляется железнодорожным транспортом.

Доставка песка на завод  осуществляется железнодорожным транспортом. Складируется песок на открытой площадке. Со склада песок поступает на грохот для выделения крупных включений. Из барабанного грохота большая  часть песка (90%) поступает в бункер в качестве заполнителя, а остальная часть (10%) отправляется в другой бункер, из которого затем поступает в  шаровую мельницу для совместного помола с  негашеной известью. Мельница представляет собой цилиндр, вращающийся на полых втулках. Внутреннее пространство мельницы разделено на  камеры. В первой камере осуществляется грубый помол. Во второй камере происходит более тонкое измельчение. Измельченная известь направляется в бункер вяжущего. Отделение, где происходит приготовление известково-кремнеземестого вяжущего, называют помольным. В зависимости от мощности  применяют различные трубные шаровые мельницы. Во избежание замазывания узких горловин мельниц влажным песком рекомендуется удалить из передней цапфы мельницы втулку с расположенными внутри нее по винтовой линии невысокими гребнями, а взамен установить и закрепить шнек, входящий наружу, и неподвижный корпус. В результате получается винтовой смеситель, в котором влажный песок подсушивается мелкодробленной известью, сухая смесь бесперебойно поступает в мельницу и сразу подвергается помолу. 

Из расходных  бункеров песок (90%),  воду и продукт  помола весовыми дозаторами подают в  лопастной смеситель. Тщательно  перемешанная смесь, с влажностью порядка 7-9%, направляется в реакторы гашения, представляющие собой силосы. Прогашеная  смесь, с влажностью около 3-4%, поступает  в стержневой  смеситель.  Перемешанная   смесь  поступает в бункеры прессов.

Чаще  всего используются прессы с неподвижным  столом. Автоматический укладчик раскладывает кирпичи в ряды на подвижную ленту.

По мере заполнения ленты рядами отформованного кирпича другой автоматический укладчик укладывает его на вагонетки. Заполненные вагонетки закатываются на общую тележку. Тележка направляет вагонетки в автоклавы. Растворимость СаО в воде составляет 1 г/л. Растворимость же SiO₂ всего 0,0002 г/л. Однако при повышении температуры его растворимость увеличивается до 0,5 г/л. Для этой цели и используют автоклав.

Температуру сырца в период загрузки в автоклав можно принять 40°С. Температура стенок автоклава выше, чем температура сырца, в связи с этим тепло передается наружным поверхностям кладки сырца на вагонетках и часть воды из него испаряется, повышая относительную влажность воздуха в автоклава, если одна из его крышек закрыта.

При впуске насыщенного пара он омывает сырец, вагонетки и стенки автоклава и смешивается с находящимся там воздухом. Вначале происходит только интенсивный прогрев сырца благодаря большой разности температур между ним и паром. Давление же сохраняется на уровне атмосферного до тех пор, пока средняя температура в нем не достигнет 100°С. Этот период является пропариванием сырца без давления.

После выравнивания температур условия твердения во всех зонах становятся одинаковыми.  В этот период происходит пропаривание кирпича под давлением до 12 атмосфер и температуре 180-210 Сº, образуются гидросиликаты кальция, отличающихся высокой прочностью:

 

nCaO + SiO₂+ Н₂О    ^{t=180-210 Сº, P=8-12 атм} nCaO · SiO₂· Н₂О

 

     

Как только давление начинает снижаться, тотчас же находящейся в порах кирпича  вода становится перегретой по отношению  к теоретической температуре жидкости и бурно вскипает. Цикл запаривания длится до 10 часов. После этого вагонетки с кирпичами из автоклава отправляются на склад. В течение некоторого времени нахождения на воздухе продолжается рост прочности кирпича, что обусловлено высыханием, а также, тем что не вступившая в реакцию с кремнезёмом Са(ОН)₂ реагирует с СО₂ воздуха, образуя СаСО₃

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2-Технологическая схема

 

1.4 Режим работы и фонд рабочего  времени

 

Режим работы следует принимать в соответствии с нормами технологического проектирования и технологическими регламентами.

 

Таблица 6 - Режим работы

Наименование отделений и переделов  производства	Количество рабочих смен в сутки	Количество рабочих дней в году	Номинальный фонд раб времени	Коэффициент использования, Ки	Фактический раб фонд времени
Отделение приема сырья	2	253	4048	1	4048
Дробильное отделение	2	253	4048	0,9	3643,2
Помольное отделение	2	253	4048	0,9	3643,2
Гасильное отделение	2	253	4048	0,95	3845,6
Смесеприготовительное отделение	2	253	4048	0,8	3238,4
Отделение смесителя растирателя гомогенизатора	2	253	4048	0,9	3643,2
Формовочное отделение	2	253	4048	0,82	3319,6
Запарочное отделение	3	305	6072	0,95	5768,4
Склад готовой продукции: -по приему -по отгрузке автотранспортом	3 2	305 253	6072 4048	1 1	6072 4048

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Расчет производственной программы

 

Режим работы завода: 253 рабочих дня по пятидневной рабочей неделе, 2 смены.

Производительность  завода: 120 млн. шт. усл. кирпича в  год.

В качестве формовочных агрегатов принимаем  комплексы СМС-270.

Выбираем 2-х  сменный режим работы формовочного оборудования. Коэффициент его использования К_и равен 0,82, а годовой фонд рабочего времени рассчитывается по формуле:

 

Т_р = Т_г · К_и = N·n·t·К_и = 253·2·8·0,82 = 3319 ч

 

 

Где Т_r- календарный фонд времени работы формовочного отделения ч;

N-количество рабочих дней ;

n – количество рабочих смен в сутки;

t – длительность смены,ч.

 

Годовую мощность отдельных агрегатов  определяют по формуле

 

 

где П – часовая номинальная  производительность агрегата;

       Т_р – годовой фонд его рабочего времени, ч;

       К – коэффициент выхода годной продукции.

   При формовании сплошного утолщенного кирпича:

 

Q₁ = П∙Т_р∙К₁∙К₂= 4,8·3319·0,985·0,985 = 15457 тыс. шт. усл. кирпича в год

 

При формовании  пустотелого кирпича:

      

Q₂ = П∙Т_р∙К₁∙К₂= 4,8·3319·0,97·0,985 = 15221  тыс. шт. усл. кирпича в год

 

Для обеспечения годовой программы  по пустотелому кирпичу необходимо установить n₁ – количество прессов:

 

_{Принмаем  для пустотелого  кирпича 6 прессов} 

 

Для обеспечения  годовой программы по сплошному  утолщенному кирпичу– n₂

 

прессов

 

_{где Qпуст. и Qспл.-годовая программа завода по камням и кирпичу.}

_{Принмаем  для пустотелого  кирпича 3 пресса}

Принимаем марку кирпича =100

0,74 =Rсжатие пустотелых к R сжатию сплошных

 

 

_{Принимем  марку 125}

По рисунку 1 находим удельный расход вяжущего для пустотелого кирпича М 100: Р = 430 кг/тыс. шт.;

Находим удельный расход вяжущего для сплошного  кирпича

 М  125: Р = 475 кг/тыс. шт

Удельный  расход песка в м³ пустотелого кирпича = 2,2 кг/м³.