Технология получения поризованных керамических блоков
Реферат
Работа содержит: 41 с.,. 9 табл., 10 рис., 13 источников литературы.
ПОРИЗОВАННЫЕ БЛОКИ, АССОРТИМЕНТ, СОСТАВ МАССЫ, ГЛИНА, ПОДГОТОВКА МАССЫ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА, ПЛАСТИЧЕСКОЕ ФОРМОВАНИЕ, РАСХОД СЫРЬЯ, СУШКА, ОБЖИГ
Целью данной
курсовой работе является разработка
технологической схемы
В работе приведены основные свойства и области применения поризованных стеновых изделий, а также требования к ним. Выбран наиболее рациональный состав керамической массы, охарактеризованы основные операции подготовки и переработки сырьевых материалов. Проведен расчет химического состава масс и обожженного изделия, а также рассчитана потребность в сырьевых материала к с учетом заданной производительности. Составлена функциональная схема производства поризованных блоков, а также технологическая схема производства. Приведена общая оценка вредного воздействия технологического процесса на окружающую среду.
Графический материал: технологическая схема производства – 1 лист формата А1.
Содержание
Введение 5
1 Аналитический обзор литературы 7
1.1 Свойства и области применения поризованных блоков 7
1.2 Сырьевые материалы и составы масс 8
1.3 Характеристика существующих способов производства 12
1.4 Анализ обзора литературы, выбор рационального состава сырьевой смеси и способа производства 17
2 Технологический раздел 18
2.1 Ассортимент продукции и требования к ней 18
2.2 Состав массы, химический состав сырья, характеристика сырьевых материалов, расчет химического состава масс и обожженного изделия 21
2.3 Функциональная схема производства 23
2.4 Описание технологического процесса и подбор технологических параметров 26
2.5 Расчет расхода сырья на заданный объем поризованных блоков 30
2.6 Общая оценка вредного воздействия технологического процесса на окружающую среду 36
Заключение по работе 39
Список использованных источников литературы 40
Введение
Строительная
керамика – большая группа керамических
изделий, применяющихся при
В данный момент в производстве строительного керамического кирпича со-средоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивается 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.
Керамический кирпич является конструкционным строительным материалом, обладающим прекрасными эксплуатационными, эстетическими и экологическими свойствами, что определяет его высокий спрос в современном строительстве.
В настоящее
время существует значительное количество
предприятий, специализирующихся на выпуске
кирпича керамического. Эта продукция
пользуется большим спросом, так
как является одним из важнейших
строительных материалов, обладающим
такими технологическими свойствами –
прочность, долговечность, теплоизоляционные,
эстетические свойства. Известны различные
технологические схемы по производству
кирпича керамического. Но, тем не
менее, разработка новых технологических
схем производства кирпича с целью
улучшения физико-технических
Одним из вариантов для улучшения теплотехнических характеристик и сни-жения веса наружных стен является применение в них кладки из пустотелых кера-мических камней и кирпича. Используя кладку из пустотелого керамического кирпича или камня, можно достигнуть высоких показателей теплотехнических характеристик, достаточных в ряде случаев для выполнения стены из однослойной кладки без применения утеплителя. Такие пустотелые керамические кирпичи или камни часто используются в многослойных конструкциях с устройством слоя утеплителя с наружной стороны стены или между двумя слоями кладки.
Пустотелый керамический кирпич широко использовался в России в XIX – начале XX вв. Высоким качеством отличался пустотелый кирпич, выпускавшийся устьтосненским кирпичным заводом, а на Петербургском казенном заводе добились изготовления кирпича с пустотностью 26 %.
Сравнивая обычный
кирпич и поризованные блоки, можно сделать
несколько основных выводов в пользу поризованной
керамики: поризованная структура материала;
больший размер материала при меньшем
весе; большая прочность и надежность.
В настоящее
время существует довольно большое количество
видов и форматов поризованных керамических
блоков, среди них основными и наиболее
популярными можно назвать: 2,12 NF, 10,67 NF
и 14,32 NF. Коэффициенты NF обозначают во сколько
раз поризованный керамический блок больше
по объему обычного кирпича. Поризованные
керамические блоки по праву можно считать
одними из лучших строительных материалов,
пользующихся популярностью.
Свое основное применение поризованные керамические блоки нашли в строительстве малоэтажных и многоэтажных зданий, где они используются в качестве основных несущих стен и перегородок. Строительство зданий из поризованных керамических блоков позволяет обеспечить во всех помещениях хороший, здоровый микроклимат, низкую теплопроводность и высокую звукоизоляцию.
В данный момент в производстве блоков керамических поризованных пустотелых сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента.
Сегодняшние свойства могут обеспечить этому материалу лидирующие позиции в строительстве городских зданий, сооружений, а также частных строений за городом. Блоки керамические поризованные пустотелые — это экологически чистый материал, отвечающий всем сегодняшним стандартам строительства. Кроме того, уменьшаются материальные затраты на содержание и эксплуатацию зданий и сооружений (ремонт и покраска фасадов) при условии облицовки лицевым керамическим кирпичом.
Для нашей республики крупноформатная поризованная керамика является новым современным строительным материалом. По сравнению с обычным керамическим кирпичом поризованные изделия имеют два основных преимущества: поризованная структура и крупный формат, что значительно улучшает теплотехнические и потребительские свойства продукции. Наряду с поризованной структурой удачно сочетается высокая пустотность и прочность изделий.
Целью курсового проекта является разработка проекта участка подготовки массы для производства блоков керамических поризованных пустотелых.
Подп.
Изм.
Кол уч.
№док.
Дата
Лист
1
КР 12.01.ПЗ
Разраб.
Трухнова
Пров.
Попов Р.Ю.
Утв.
Аналитический обзор литературы
Стадия.
Листов
11
БГТУ 04190612, 2013
Лист
У
1 Аналитический обзор литературы
1.1 Свойства и области применения поризованных блоков
Для нашей республики крупноформатная поризованная керамика является новым современным строительным материалом. По сравнению с обычным керамическим кирпичом поризованные изделия имеют два основных преимущества: поризованная структура и крупный формат, что значительно улучшает теплотехнические и потребительские свойства продукции.
При использовании крупноформатных блоков значительно сокращается количество мостиков холода (например, для изделий размером 510×250×219 мм – в 12 раз), что вместе с высоким сопротивлением теплопередаче блока дает значительный энергосберегающий эффект.
Кладка теплой керамики несколько отличается от технологии кладки обычного кирпича, она намного легче и требует меньших трудозатрат. Для кладки обычного кирпича от мастера требуется достаточно высокий уровень квалификации и точность. При кладке кирпича необходимо учитывать количество раствора, время его высыхания и многое другое. Технология кладки поризованных керамических блоков, хоть и схожа с кладкой обычного кирпича, но она занимает меньше времени, требует меньшего количества раствора. Поризованные блоки имеют большие размеры (некоторые форматы в 15 раз превышают размеры обычного кирпича) и при этом их вес практически в пять раз меньше.
Скорость кладки поризованной керамики значительно вырастает благодаря малому весу и большим размерам. В среднем скорость возведения многоэтажного здания вырастает на 4–5 раз. Помимо быстроты строительства, поризованные блоки, в отличие от обычного кирпича, оказывают меньшее давление на фундамент здания, позволяя снизить расходы на кладку большого фундамента.
В среднем общие расходы на строительство, при использовании поризованных керамических блоков, сокращаются на 40 % и более, что позволяет строительным компаниям с меньшими затратами возводить очень прочные и надежные здания и сооружения.
Основные преимущества поризованных керамических блоков: экологичность материала; хорошая вентиляция; превосходные звукоизолирующие свойства; очень низкая теплопроводность; высокая прочность и надежность строительного материала; небольшой вес; низкая стоимость и доступность; экономичность.
Вопрос обеспечения хорошей вентиляции помещений стоит очень остро. Многие строительные материалы из-за своей структуры не могут обеспечить хорошую вентиляцию помещений, это ни в коей мере не относится к поризованным керамическим блокам.
Капиллярная структура поризованной керамики позволяет обеспечить хороший влагообмен и заставляет стены в помещении в буквальном смысле «дышать». Такое свойство поризованных блоков надежно защищает их от сырости и исключает возможность появления плесени или ядовитого грибка.
Теплопроводность и
Выпуск поризованных керамических изделий (кирпича, камней, крупногабаритных блоков) позволяет снизить среднюю плотность до 800–900 кг/м3, а теплопроводность до 0,13–0,22 Вт/м3. Толщина наружных стен в случае применения керамических изделий с такими теплофизическими показателями составит 210–640 мм.
Производство поризованной керамики ориентировано на классическую технологию получения керамических стеновых материалов методом пластического формования, который имеет наибольшее распространение.
Наряду с тем, что пустотно-поризованные изделия, как и традиционные керамические материалы, обладают равновесной гигроскопической влажностью, огнеупорностью, хорошей способностью аккумулировать тепло, повышенной звукоизоляцией, дополнительно позволяют создать здоровый комфортный климат в помещениях, уменьшить толщину возводимых стен, снизить вес и стоимость строящихся зданий из керамики, а долговечность сооружений можно рассматривать как дополнительный экономический эффект при оценке приведенной стоимости 1 м2 стены.
1.2 Сырьевые материалы и составы масс
В качестве сырья для производства
керамического кирпича
Легкоплавкие глинистые породы или глины – это разнообразные по составу и свойствам природные полиминеральные смеси, которые при затворении водой приобретают пластичность, а после обжига при температуре 800–1000 оC представляют собой камнеподобный материал [1].
Глины придают керамическим массам пластичность, что необходимо для формования изделий, и способствуют спеканию массы, то есть уплотнению и упрочнению без потери формы изделий.
Глины, применяемые для выпуска кирпича, подразделяются исходя из минералогического состава на три группы:
1) каолинито-гидрослюдистые с незначительными примесями монтмориллонита;
2) каолинитовые с незначительной
примесью гидрослюды, монтмориллонита
и смешанных образований (
3) монтмориллонито-каолинитовые [1].
Легкоплавкие глины являются полиминеральными и состоят из нескольких минералов, преимущественно, монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп.
Кроме глинообразующих минералов, в глине могут быть различные примеси – тонкодисперсные или в виде включений; кварцевые (песок, пыль), карбонаты, гипс, железистые соединения и щелочесодержащие соединения, полевые шпаты. Также в глинах всегда присутствует некоторое количество органических веществ.
Вредными примесями являются сульфаты, способствующие образованию солевых выцветов на поверхности керамических изделий.
Содержание различных фракций легкоплавких глин колеблется в следующих пределах, %1: фракция > 0,25 мм – 0,2–2,0; 0,25–0,05 – 2–26; 0,05–0,01 – 12–46; 0,01–0,005 – 10–55; 0,005–0,002 – 6–25; 0,002–0,0002 – 9–38 [2].
Наиболее ценными для
Гранулометрический состав глин дает возможность судить об их свойствах.
Наиболее характерными свойствами глин являются пластичность, связующая способность, воздушная усадка (при сушке), огневая усадка (в процессе обжига), спекаемость, огнеупорность.
Пластичность заключается в
способности глины при
Связующая способность глин определяет
возможность сохранять
Спекаемостью называется способность глин превращаться под действием высоких температур в камнеподобный черепок, обладающий водопоглощением не выше 5 %. По степени спекаемости глины делятся на три класса: сильноспекающиеся, среднеспекающиеся, неспекающиеся [1].
Для улучшения природных свойств глиняного сырья широко применяют добавки.
По влиянию на сырье добавки делятся на следующие виды: отощающие – уменьшающие усадку изделий и улучшающие сушильные свойства массы; пластификаторы – улучшающие формовочные свойства сырья, его пластичность; плавни – снижающие температуру обжига, повышающие прочность и морозостойкость изделий; выгорающие добавки – интенсифицируют процесс обжига, улучшают спекаемость массы, повышают прочность изделий, уменьшают чувствительность к сушке.
В качестве отощающих добавок применяют кварцевый песок – наиболее распространенная природная добавка. Следует применять только крупнозернистые пески с фракцией 0,15–1,5 мм (вводят в массу 5–30 %), которые не содержат карбонатных включений [3].
Шамот, получаемый из отходов обожженных керамических изделий, является более эффективных отощителем, чем кварцевый песок. Обычно в шихту вводят шамот в количестве 3–10 %. Зерна шамота должны быть не крупнее 3 мм.
В роли отощителя может быть использована дегидратированная глина, а также аглопоритовый песок и др.
В качестве пластифицирующих добавок используются высокопластичные глины, ПАВ, ССБ и др.
Выгорающими добавками при производстве пустотелого кирпича могут быть опилки, лигнин, уголь и др.
Авторы [4] предложили для изготовления кирпича, керамических камней следующий состав шихты, об.%: древесные опилки с размером частиц до 10 мм 4–8, гранулированный шлак металлургического производства 7–13, отходы производства минераловатных плит 4–8, суглинок и/или глина – остальное. Отходы производства минераловатных плит содержат в своем составе от 50 до 98% «стеклокоролька» или его количество может превышать 98 %, а гранулированный шлак металлургического производства может быть доменным, ваграночным и т.д. и содержать до 40 % CaO. Кирпич, керамический камень могут быть выполнены как сплошным телом, так и с выемками и/или отверстиями. Форма кирпича и камня может быть в виде неравностороннего многогранника, прямоугольного параллелепипеда, сложного цилиндра, призмы и т.д. Отверстия в кирпиче могут быть как сквозными, так и закрытыми по крайней мере с одного торца, а часть отверстий может быть выполнена цилиндрической формы, по крайней мере на большей части их длины, или с поперечным сечением в виде эллипса, или многогранника, или овала, или комбинированной формы с участками переменной кривизны, и/или с плоскими вставками, или из их сочетания. Причем отверстия могут быть расположены в теле кирпича, камня различным образом. Выемки также могут быть выполнены в различном виде: фрагмент сферы, и/или сфероида, и/или эллипсоида, и/или параболоида, и/или составными с участками поверхности 4–2 порядка кривизны. Полученный кирпич, керамический камень имеет прочность при сжатии до 27 МПа, при изгибе до 4,3 МПа, морозостойкость более 100 циклов.
Для производства строительных керамических поризованных изделий, например дырчато-поризованного кирпича, камней, черепицы, крупноразмерных блоков можно использовать следующую сырьевую смесь, об.%: волокнистая гигроскопическая добавка растительного происхождения 28,6–50, глина 50–71,4. При этом сырьевая смесь может содержать древесные опилки с влажностью 23–38 % или торф с влажностью 23–55 %. Присутствие компонентов в смеси в указанных количествах позволяет увеличить трещинностойкость и поризованность изделия, приводящих к улучшению технико-эксплуатационных свойств по сравнению с прототипом. Нижняя граница содержания добавки определяется максимально предельной прочностью готового изделия с минимальным пределом поризации материала, определяемым его теплопроводностью, а верхняя граница – минимально возможной прочностью изделий, используемых в отечественных строительных конструкциях [5].
Содержание в указанной смеси
древесных опилок или торфа с
заданной влажностью обеспечивает за
счет абсорбционных и
Известна сырьевая смесь для изготовления кирпича на основе глины, содержащая 13–15 % выгорающей добавки, в качестве которой используется смесь из древесных опилок и нефтешлама при их соотношении 1–1: 3,5 и влажности нефтешлама 3–10 %.
Полученные изделия
Авторы [7] предложили для производста керамических кирпичей и камней шихту, содержащую суглинки или глину, выгорающие порообразующие компоненты и отощители. В качестве выгорающих порообразующих компонентов использованы угольная мелочь и/или опилки фракции от 0,2 до 3,5 мм и гранулы пенополистирола фракций от 1,0 до 4,5 мм, а в качестве отощителя - песок с модулем крупности от 0,3 до 2,2, при этом соотношение компонентов в шихте составляет, об. %: угольная мелочь и/или опилки – 2–10, гранулы пенополистирола – 10–35, песок – 3–20, суглинок и/или глина – остальное, причем при плотности черепка до 800 кг/м3 керамический кирпич, камень выполнен безпустотным, при плотности черепка от 800 до 1200 кг/м3 – с пустотами, объем которых не превышает 20 %, при плотности черепка от 1200 до 1500 кг/м3 – с пустотами, объем которых не превышает 40 %. В результате улучшаются теплоизоляционные свойства изделия при сохранении конструкционных характеристик, снижается материалоемкость строительства и повышается энергосбережение при производстве изделий.
Для получения кирпича с высокой прочностью при изгибе, а также утилизация промышленных отходов рекомендуется использовать шихту, содержащую, %: золу ТЭЦ, измельченный бой кирпича или измельченный отвальный шлак 0,5–10,0, опилки и/или уголь с крупностью частиц не более 5 мм 0,5–15,0, гранулированный доменный шлак 0,1–6,9, глину и/или суглинок – остальное. В качестве измельченного отвального шлака может быть использован доменный шлак и/или шлак сталеплавильного производства. Получаемый кирпич характеризуется пределом прочности при сжатии до 32 МПа, при изгибе – до 50 МПа, морозостойкостью – не менее 25 циклов [8].
Таким образом, использование перечисленных выше сырьевых материалов и различного типа добавок, учитывая назначение каждого из компонентов, позволило разработать множество составов для получения кирпича керамического, обладающего определенными свойствами и соответствующего требованиям СТБ 1160–99 на данный вид продукции.
1.3 Характеристика
существующих способов
Производство
керамического кирпича может
быть осуществлено различными способами
формования. На выбор способа производства
оказывают влияние различные
факторы, в частности карьерная
влажность и плотность сырья,
его чувствительность к сушке. Немаловажным
является предполагаемый ассортимент
продукции и возможность
Полусухой способ применяют при наличии засоренного камневидными включениями сырья с плотной структурой и низкой карьерной влажностью. Существенными недостатками этого способа является то, что необходима сушка сырья перед помолом, повышенный износ оборудования при помоле, и повышенный пылеунос, применение прессов большой мощности, обеспечивающих прессование изделий под давлением 15–40 МПа.
Для получения
изделий с более правильными
геометрическими формами и
На рисунке 1.1 представлена блок-схема линий полусухого прессования кирпича со шликерной массоподготовкой.
Первичная подготовка и дозировка компонентов шихты
¯
Приготовление шликера (роспуск глины в воде до влажности 40–50 %)
¯
Процеживание шликера
¯
Распылительная сушка шликера ® Пылеулавливание
¯
Корректировка влажности и
усреднение параметров пресс-порошка ¬ Утилизация
¯
Компрессионное прессование штучных изделий в формах
¯
Укладка и транспортировка изделий на досушку и обжиг
¯
Досушка и обжиг изделий
Рисунок 1.1 - Принципиальная блок-схема линий полусухого прессования кирпича со шликерной массоподготовкой
Шликерная массоподготовка предусматривает подготовку и переработку сырьевых материалов, приготовление шликера, сушку шликера для получения пресс-порошка необходимой влажности и затем формование изделий на коленорычажных или гидравлических прессах [9].
Промышленная
эксплуатация таких линий показала,
что на ней производится лицевой
высокомарочный кирпич при вовлечении
в производство любого сырья, включая
высокочувствительное к сушке и
засоренное карбонатами. Однако наблюдается
высокое пылеобразование в
Кроме шликерной метод полусухого прессования предусматривает полусухую подготовку массы. На рисунке 1.2 представлена схема линии полусухого прессования с полусухой массоподготовкой. Преимущества данной технологии в том, что изделия имеют хороший внешний вид, оборудование простое по конструкции и в эксплуатации, процесс имеет хорошие условия для автоматизации [2].
Недостатками описанной линии являются: повышенное пылеобразование в процессе производства; сырье может быть использовано только низкой карьерной влажности и без карбонатов; отсутствуют должные переработка и гомогенизация сырья, из-за чего получаются изделия пониженной прочности и морозостойкости.
Среди существующих схем полусухого прессования наиболее прогрессивной является технология полусухого прессования с пластической переработкой сырья, которая предусматривает проведение следующих основных технологических операций: переработку и грануляцию шихты в пластическом состоянии, подсушку гранул до полусухого состояния, размол подсушенных гранул, формование изделий, досушку и обжиг изделий [9].
Блок-схема линии полусухого прессования с пластической подготовкой сырья представлена на рисунке 1.3.
Первичная подготовка и дозировка компонентов шихты
¯
Подсушка массы до полусухого состояния (влажность 8–12 %)
¯
Дробление подсушенной массы пылеулавливание
¯
Рассев размолотой массы Утилизация