Технология производства силикатного кирпича

Содержание.

Введение                                         

1. Основные сырьевые материалы для производства                                      силикатного кирпича                                                                                        6
1. Перечень, состав и свойства сырьевых материалов                                6
2. Способы изготовления или добычи сырьевых материалов                  17
3. Нормативные требования, предъявляемые к сырьевым                      материалам                                                                                                 18
2. Технология производства  силикатного кирпича                                        21
1. Основные способы производства силикатного кирпича                       23
2. Подробное изложение одного из эффективных способов                    производства силикатного кирпича                                                         25
3. Характеристика готового вида продукта и его экономическое                     назначение                                                                                                        29
1. Виды и основные технико-экономические показатели                          силикатного кирпича                                                                                 29
4. Заключение
5. Список литературы

Введение.

Особенностью современного этапа развития строительного производства является формирование рынко-качественных материалов на основе местного сырья. Кирпич - прочный и долговечный материал. Срок службы кирпичный строений на надежных фундаментах практически не ограничен. Различают красный кирпич на основе глиняного сырья и белый силикатный. Белый кирпич изготавливается из песка и извести. 

 Кирпич является самым древним строительным материалом. Строительство в любые времена было занятием важным. Практически ничего не сменилось с годами, только со столетиями изменились архитектурные планы, стили и несомненно, строительные материалы. Кроме наличия эстетических свойств, каждый строительный материал обязан быть прочным, долговечным и эффективным. В наши дни под эти критерии подходит силикатный кирпич. Производство силикатного кирпича стало массовым и популярным в начале XX века, а стали разрабатывать методы его производства в 1880 году. Сам силикат, из которого создают кирпич, представляет собой сочетание минеральных элементов, среди которых основная составляющая - кремнезем.

Кирпичные заводы, занимающиеся производством силикатного  кирпича, быстро отыскивает сектор сбыта  и заказчиков. Продажа кирпича  проводится для большого числа потребителей. Это и различного ранга компании. И муниципальные предприятия, а также частные предприниматели. Может осуществляться строительство глобальное, или только по облицовке. Такой вид стройматериала, как силикатный кирпич, без вопросов занимает достойное положение в первых рядах, и обладает довольно стоящими физическими свойствами, схожими с параметрами керамического кирпича. Такие свойства, как высокая морозоустойчивость, способность уравновешивать температурно-влажностное отношение, даже противопожарные параметры определенно выигрывают  в сравнении с керамическим строительным материалом. Обладая правильными геометрическими формами, силикатный кирпич, по стандартам, бывает с пористым наполнителем, пустотелым, пористо-пустотелым, полнотелым модульным, то есть увеличенным, с габаритами 250 x 120 x 88 мм и полнотелым одинарным с габаритами 250 x 120 x 65 мм.

Силикатный  кирпич именуется безобжиговым стеновым строительным материалом, созданным  методом прессования увлажненной  смеси, собранной из песка и заполнителей извести со специальными вяжущими добавками. После воздействия паром в автоклаве силикатный кирпич приобретает твердость. Вес законченного утолщенного кирпича составляет около 4.3 кг.

Государственным стандартом, различающим строительные материалы, установлены кирпичи и камни, названные лицевыми и рядовыми, неокрашенные и цветные (окрашенные всей массой или с обработкой плоскостей передних граней).

Цель работы - снижение негативного воздействия на окружающую среду пылевых выбросов от источников предприятий по производству силикатного кирпича посредством совершенствования методики прогнозирования уровня загрязнения атмосферы и повышения эффективности пылеулавливающих установок в системах локализующей вентиляции.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- анализ технологического  оборудования в производстве  силикатного кирпича как источника  выделения пыли в атмосферу; 

- исследование дисперсного  состава и обобщение данных  об основных свойствах пыли выделяющейся в процессе производства силикатного кирпича;

- исследование аэродинамических  свойств пылевых частиц, поступающих  в системы вентиляции и обеспыливания  и в атмосферу от основных  источников загрязнения в производстве  силикатного кирпича; 

- проведение исследований по определению значений удельных выбросов пыли от основного технологического оборудования в производстве силикатного кирпича;

- разработка компоновочных  схем систем обеспыливающей вентиляции  с использованием вихревых пылеуловителей и разделителей-концентраторов;

- экспериментальная оценка  эффективности пылеулавливающей  установки с вихревыми аппаратами  и разделителями-концентраторами  в системе локализующей вентиляции.

Основная идея работы состоит в: совершенствовании подходов к прогнозированию уровня загрязнения атмосферы пылевыми выбросами предприятий по производству силикатного кирпича на основе результатов исследований аэродинамических характеристик пыли, характерной для рассматриваемого производства, и по определению удельных выбросов; использовании в компоновке пылеулавливающей установки вихревых аппаратов и разделителей-концентраторов.

1. Основные сырьевые материалы для производства силикатного кирпича

1. Перечень, состав и свойства сырьевых материалов

  Силикатный кирпич является экологически чистым продуктом. Свое применение силикатный кирпич нашел в гражданском и промышленном строительстве, но его нельзя использовать при кладке печей, каминов, фундамента зданий и иных конструкциях, которые часто будут подвергаться воздействию высоких температур и воды. Среди сильных сторон кирпича силикатного можно выделить его морозоустойчивость, высокие звукоизоляционные характеристики (можно использовать при строительстве межквартирных перегородок). По прочности кирпич силикатный можно сравнить с натуральным камнем.

Широчайшее распространение  имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резанной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности ( постройки в Египте, 3-2-е тысячелетие до н.э. ).

Разновидностями силикатного  кирпича являются известково-шлаковый и известково-зольный кирпич. Отличаются они от обычного силикатного кирпича  меньшей плотностью и лучшими  теплоизоляционными свойствами. Для их приготовления вместо кварцевого песка используют шлаки или золу.

Силикатный кирпич относится  к группе автоклавных вяжущих  материалов. Силикатный кирпич применяют  для кладки стен и столбов в  гражданском и промышленном строительстве, но его нельзя применять для кладки фундаментов, печей, труб и других частей конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур, сточных и грунтовых вод, содержащих активную углекислоту.

            Силикатный или известково-песчаный кирпич, по форме и размерам аналогичный обычному красному кирпичу, изготовляется путем прессования увлажненной смеси кварцевого песка и извести с последующим запариванием в автоклавах. Механическая прочность кирпича обусловливается химическим взаимодействием гидроокиси кальция Ca(OH)2 c кремнеземом и образованием гидросиликатов кальция, скрепляющих зерна песка.

 Песок.

Основным компонентом  силикатного кирпича (85 – 90% по массе) является песок, 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.

Форма и характер поверхности  зерен песка 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.

При грубой шихтовке песков в карьере проверяют, в какой  пропорции загружают вагонетки или автосамосвалы песками различной крупности в каждом забое. При наличии нескольких приемных бункеров для разных фракций песка необходимо проверять заданную пропорцию песков в шихте по количеству питателей одинаковой производительности, одновременно выгружающих пески различной крупности.

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, поэтому над песочными бункерами устанавливают барабанные грохоты.

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 (см.табл. 1.1).

Из табл.1.2 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 1.1

Пористость  песка

Таблица 1.2

Пористость песка

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. 1.3

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%.

Таблица 1.3

Размеры фракций  песка

          Известь.

Известь является второй составной частью сырьевой смеси, необходимой для изготовления силикатного  кирпича.

Сырьём для  производства извести являются карбонатные  породы, содержащие не менее 95% углекислого кальция CaCO_3. К ним относятся известняк плотный, известняковый туф, известняк-ракушечник, мел, мрамор. Известняк состоит из известкового шпата – кальцита – и некоторого количества различных примесей: углекислого магния, солей железа, глины и др. От этих примесей зависит окраска известняка. Обычно он бывает белым или разных оттенков серого и желтого цвета. Если содержание глины в известняках более 20%, то они носят название мергелей. Известняки с большим содержанием углекислого магния называются доломитами.

Мергель является известково-глинистой породой, которая  содержит от 30 до 65% глинистого вещества. Следовательно, наличие в нем  углекислого кальция составляет всего 35 – 70%. Понятно, что мергели совершенно не пригодны для изготовления из них извести и поэтому не применяются для этой цели.

Доломиты, так  же как известняки, относятся к  карбонатным горным породам, состоящим из минерала доломита (СаСО₃*МgСО₃). Так как содержание в них углекислого кальция менее 55%, то для обжига на известь они также непригодны. При обжиге известняка на известь употребляют только чистые известняки, не содержащие большого количества вредных примесей в виде глины, окиси магния и др.

По размерам кусков известняки для обжига на известь  делятся на крупные, средние и мелкие. Размеры кусков известняка приведены в табл. 1.4

Таблица 1.4

Виды размеров известняка

Действующим ГОСТ 5331 – 55 установлены правила приемки  известняков и методы их испытания. Размер партии известняка установлен в 100 т, причем остаток более 50 т считается также партией.

Содержание  мелочи в известняке определяют, просеивая 1 т, породы через грохоты.

Основным вяжущим  материалом для производства силикатных изделий является строительная воздушная  известь. 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 кирпича применяется негашеная известь. Технические условия на воздушную негашеную известь регламентированы ГОСТ 9179 – 59, согласно которому известь разделяется на три сорта. Требования к качеству извести изложены в табл. 1.5

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.

Таблица 1.5

Технические условия  на негашёную комовую известь.

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 , применение ее связано с большими затруднениями: увеличиваются потери, повышается расход извести и себестоимость.

         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.

Расчёт  потребности сырья и материалов.

Потребность сырья  и материалов рассчитывается из следующих  параметров (см. табл. 1.6):

Исходная активность извести = 70%. Содержание извести в вяжущем = 80%. В этом случае, активность полученного вяжущего составит:

На 1т сухой  известково-песчаной смеси для получения  её активности необходимо взять 80*0,56 = 44,8 кг ИПВ и 955,2 кг песка.

Потребность сырья на 1000 шт. усл. кирпича.

1. Потребность песка:

0,9552*4,3 = 4,1т

С учётом 5%-ной  карьерной влажности потребность  песка составит:

4,1*1,05= 4,305т

2. ИПВ:

0,384*4,3= 1,6512

из них:  -извести 1,6512*0,8=1,32096т

-песка 1,6512*0,2=0,33024т

Таким образом, общее количество песка составит:

4,305+0,33024=4,63524т

С учётом 3% потерь смеси в процессе производства количество компонентов составит:

• Песок – 4,63524*1,03=4,8т
• Извести – 1,3296*1,03=1,4т

При проектной  мощности 100 млн. шт. усл. кирпича потребность  сырья составит:

• Песок – 4,8*100=480 тыс. т в год;
• Известь – 1,4*100=140 тыс. т в год

Таблица 1.6

Расчёт потребности  сырья и материалов

Выбор и расчёт складов сырья и готовой  продукции.

1. Слад песка.

Тип склада открытый. С учётом месячного запаса сырья, высоты слоя складирования и насыпной плотности, общая площадь склада составит: