Технология производства силикатного кирпича. 2

 

 

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: Технология производства силикатного кирпича

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК, 2013

 

 

РЕФЕРАТ

 

Индивидуальная работа: 23 страниц, 4 таблиц, 5 рисунков.

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСССИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ, , ТЕХНОДИНАМИКА, ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

 

Изучена и описана  технология производства силикатного кирпича. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

С целью определения  варианта развития технологического процес¬са проведен анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант развития технологического процесса - рационалистический, вид развития - трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат - убывающий.

Для выявления путей и закономерностей развития технологического процесса последний разбит на составляющие его элементы (переход, ход). Определены границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………..4

1. Описание технологического процесса производства продукции............5
1. Характеристика получаемой продукции…………………………………5
2. Характеристика используемого сырья…………………………………....6
3. Характеристика технологии производства продукции………………….7
2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса…….11
3. Уровень технологий технологического процесса………………………14
4. Структура технологического процесса…………………………………..16

Заключение……………………………………………………………………….21

Литература………………………………………….............................................23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Экономика Республики Беларусь представляет собой многоотраслевой  народнохозяйственный комплекс, основой  которого является индустрия. Быстрые  темпы развития индустрии обусловлены  широким применением достижений науки, техники и передовой технологии. Повышается технический уровень промышленного производства, расширяется номенклатура выпускаемых машин, станков, агрегатов, поточных линий, материалов, улучшается качество промышленной продукции, облегчаются условия труда,  и растёт его производительность.

Силикатные (автоклавные) материалы обладают широким диапазоном свойств и служат для изготовления разнообразных материалов: силикатного кирпича, изделий из плотного армированного и ячеистого силикатного бетона. Силикатные материалы готовят из смеси извести, кварцевого песка и воды путем формования и последующей термообработки в автоклавах при давлении  0,8 – 1,2 МПа и температуре 175 – 200ºС.

Плотный силикатный бетон  является разновидностью тяжелого цементного бетона и применяется для несущих конструкций. Ячеистые силикатные бетоны применяют для изготовления наружных ограждающих конструкций, обладающих хорошими теплотехническими свойствами и высокой заводской готовностью.

В современных условиях производство строительных материалов является одним из важнейших направлений нашей отечественной промышленности. Это объясняется ежегодно повышающимися темпами строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов. В решении этой проблемы  важное место принадлежит производству силикатного кирпича, применение которого в строительстве уменьшает расход металла и дерева, обеспечивает высокую огнестойкость и долговечность зданий и сооружений, снижает стоимость и повышает технический уровень строительного производства.

Стеновые пролеты, возведенные из ячеистого силикатного кирпича, характеризуются сравнительно небольшой плотностью, достаточной прочностью, обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами.

Производство ячеистого  силикатного кирпича позволяет  снизить удельный расход сырья и материалов, затраты на которые составляют около 40% стоимости конструкции. Учитывая широкий диапазон применения в строительстве, достаточно низкую себестоимость при изготовлении,  производство силикатного кирпича экономически оправдано.

      В строительном комплексе выделяют производство силикатного кирпича силосным способом. Именно этот вид производства и будет рассмотрен в данной работе.

В работе изображена блок-схема, отражающая процесс производства силикатного  кирпича.

Ключевые слова: силикатный кирпич, производство, автоклав, известь, известково-шлаковый кирпич, известково-зольный кирпич.

1 ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ

 

1. Характеристика получаемой продукции

 

Силикатный кирпич –  искусственный безобжиговый материал, изготовляемый из смеси кварцевого песка и извести путем прессования с последующим твердением в автоклаве. По форме, размерам и основному назначению силикатный кирпич не отличается от керамического.

Изготовляют    одинарный    и    модульный    силикатный    кирпич и силикатные камни. Модульный кирпич имеет технологические пустоты, масса его в сухом состоянии составляет не более 4,3 кг Обычно силикатный кирпич светло-серый, но может быть и цветным, окрашенным в массе за счет введения в смеси минеральных пигментов. По теплотехническим свойствам и средней плотности в сухом состоянии силикатный кирпич и камни так же, как и керамические, подразделяют на три группы: обыкновенный силикатный кирпич, условно эффективные и эффективные кирпич и камни. В зависимости от предела прочности при сжатии силикатные камни и кирпич могут быть семи марок: 300, 250, 200, 150, 125, 100, 75; по морозостойкости - четырех марок: Мрз50, Мрз35, Мрз25, Мрз15. Они характеризуются водопоглощением 8...16%, коэффициентом теплопроводности 0,7...0,75 Вт/(м·°С). Изготовляют также лицевой силикатный кирпич и камни, неокрашенные и цветные - окрашенными в массе или с поверхностной отделкой лицевых граней.

Применяют силикатный кирпич там же, где и керамический, но с некоторыми ограничениями. Вследствие более низкой водостойкости силикатный кирпич нельзя применять для конструкций, подверженных воздействию сточных и грунтовых вод; для кладки фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен зданий с мокрым режимом эксплуатации (бань, прачечных и др.) без специальных мер защиты стен от увлажнения. В этих конструкциях можно применять силикатный кирпич только повышенной морозостойкости (Мрз50). Силикатный кирпич не разрешается использовать для кладки печей и дымовых труб, так как он не выдерживает длительного воздействия высокой температуры: происходит дегидратация гидросиликата кальция и гидрата оксида кальция, которые связывают зерна песка, и кирпич разрушается.

По технико–экономическим показателям силикатный кирпич превосходит керамический: продолжительность производственного процесса в 5…10 раз меньше; удельные капитальные вложения, расход топливно-энергетических ресурсов, трудовые затраты благодаря почти полной механизации процессов в 1,5…2 раза ниже. Себестоимость силикатного кирпича на 20…25% меньше, чем керамического.

Разновидностью  силикатного кирпича является известково-шлаковый и известково-зольный кирпич, отличающийся меньшей плотностью и лучшими  теплоизоляционными свойствами. Смесь, используемая для приготовления известково-шлакового кирпича: известь 3…15%, шлак – 88…97%; для известково-зольного: известь – 20…25%, зола – 75…80%. Использование шлака и зол экономически выгодно: расширяется сырьевая база строительных материалов и снижается их стоимость. Применяют известково-шлаковый и известково-зольный кирпич для кладки стен зданий малой этажности (до трех этажей), а также стен верхних этажей многоэтажных зданий.

 

2. Характеристика используемого сырья

 

Основными сырьевыми  материалами, применяемыми для производства силикатного кирпича, являются воздушная известь и кварцевый песок. Применяют быстрогасящую молотую негашеную, частично загашенную или гашеную известь.  Суммарное содержание в извести активных оксидов кальция и магния (активность) должно быть более 70%, содержание MgO – не более 5%, т. е. известь должна быть кальциевой (маломагнезиальной). При пережоге замедляется процесс гашения извести (она гасится только в автоклаве), а в изделиях проявляются трещины, вспучивания и другие дефекты. Применяют немолотый кварцевый песок или смесь немолотого и тонкомолотого песков, а иногда и грубомолотого с содержанием кремнезема не менее 70%. Наиболее желательны кварцевые пески с зернами размером 0,2…2 мм, имеющие минимальную пустотность. Допускаемое содержание глинистых примесей - не более 10 %. При большем содержании глины в песках увеличивается водопоглощение, снижается прочность и морозостойкость кирпича. Ограничивается содержание и органических примесей, которые при автоклавной обработке, разлагаясь, выделяют газы, вызывающие вспучивание изделий и образование в них трещин. Содержание слюды в песке не должно превышать 0,5 %, сернистых примесей - 1 % в пересчете на SO3.

Состав известково-песчаной смеси для изготовления силикатного  кирпича: чистый кварцевый песок  - 90...93 %, воздушная известь 7... 10, вода  - 6...7 %.

   

3. Характеристика технологии производства продукции

 

Технологический процесс производства силикатного кирпича включает следующие стадии: подготовка сырьевых материалов (1); приготовление известково-песчаной смеси (2); формование (прессование) кирпича (3) выдерживание отформованных изделий в автоклаве (4) (см. блок-схему).

В зависимости  от метода приготовления известково-песчаной смеси производство силикатного кирпича ведут двумя способами: барабанным и силосным. При более распространенном силосном способе перемешанная и увлажненная смесь извести с песком подается в силосы — металлические и железобетонные бункеры, где выдерживается в течение 1...4 ч в зависимости от качества и скорости гашения извести. В настоящее время при строительстве новых заводов вместо силосов в технологическую схему вводят реакторы непрерывного действия, которые позволяют организовать производство кирпича по непрерывно-поточной схеме. При барабанном способе силикатная смесь для гашения поступает во вращающиеся барабаны. Процесс гашения извести длится до 40 мин. Хорошо загашенную в барабане или силосе известково-песчаную массу подают в лопастный смеситель или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания и далее на прессование кирпича, которое производят на механических или гидравлических прессах под давлением 20...35 МПа. Завершающей операцией производства кирпича является автоклавная его обработка. Автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 2 м и более, длиной 20...40 м. Вагонетки с отформованным кирпичом направляют в автоклавы, которые герметически закрывают с обеих сторон сферическими крышками, где создаются давление водяного пара 0,8...1,5 МПа и температура 174...200 °С. Продолжительность процесса автоклавной обработки — 8... 12 ч (подъем давления— 1,5...2 ч, выдержка при максимальном давлении — 6...8 ч, снижение давления — 1,5...2 ч).

При высоких  температуре и влажности среды  происходит химическое взаимодействие между известью и кремнеземом: Са(ОН)2 + SiO2+ (n-1)Н₂О = СаО·SiO2·nН₂О. Образующиеся гидросиликаты кальция срастаются с зернами песка в сплошной монолитный, прочный камень. Твердение силикатного кирпича на этом не прекращается. Прочность кирпича продолжает повышаться и после запаривания. При автоклавной обработке не вся известь взаимодействует с кремнеземом, так как реакции между ними имеют место только на поверхности зерен песка. В эксплуатационных условиях Са(ОН)2 может карбонизироваться в поверхностных слоях кирпича, поскольку свободная известь реагирует с двуоксидом углерода, содержащимся в воздухе, образуя карбонат кальция: Са(ОН)2+С02 = СаСОз + H2O. Процесс изготовления силикатного кирпича длится 16...18 ч.

 

                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

 

                          Блок – схема

 

	Песок			Комовая известь
				СаО
	Песок SiO2			Молотая известь
				СаО
		SiO2, СаО
				Вода
		Известково-песчаная смесь
	Вода			Немолотый песок
		Силиката-бетонная смесь
		Сырое изделие
		Готовое изделие

 

2. ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

 Расчёт значений живого и прошлого труда

 

Тж=   25__                  Тп= 0,06t+0,1

      (12t+20)

 

Тж (t1)= 25/(12х1+20)=0,78125

Тж (t2)= 25/(12х2+20)= 0,56818

Тж (t3)= 25/(12х3+20)= 0,44643

Тж (t4)= 25/(12х4+20)= 0,36765

Тж (t5)= 25/(12х5+20)= 0,3125

Тж (t6)= 25/(12х6+20)= 0,27174

Тж (t7)= 25/(12х7+20)= 0,24038

Тж (t8)= 25/(12х8+20)= 0,21552

Тж (t9)= 25/(12х9+20)= 0,19531

Тж (t10)= 25/(12х10+20)= 0,17857

Таблица 1

 

Тп(t1)=0,06х1+0,1=0,16

Тп(t2)=0,06х2+0,1=0,22

Тп(t3)=0,06х3+0,1=0,28

Тп(t4)=0,06х4+0,1=0,34

Тп(t5)=0,06х5+0,1=0,4

Тп(t6)=0,06х6+0,1=0,46

Тп(t7)=0,06х7+0,1=0,52

Тп(t8)=0,06х8+0,1=0,58

Тп(t9)=0,06х9+0,1=0,64

Тп(t10)=0,06х10+0,1=0,7

Таблица 2

 

t	Tж	Tп	Tс
1	0,78125	0,16	0,94125
2	0,56818	0,22	0,78818
3	0,44643	0,28	0,72643
4	0,36765	0,34	0,70765
5	0,3125	0,4	0,7125
6	0,27174	0,46	0,73174
7	0,24038	0,52	0,76038
8	0,21552	0,58	0,79552
9	0,19531	0,64	0,83531
10	0,17857	0,7	0,87857

Таблица3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 (динамика трудозатрат  при развитии ТП)

 

Из рис.1 видно, что вариант развития технологического процесса – ограниченный, следовательно, данный технологический процесс имеет рационалистическое развитие (ограниченный вариант). Графически найдём экономический предел накопления прошлого труда. Он равен приблизительно 0,36, а граница рационалистического развития, до которого целесообразно накапливать прошлый труд, приблизительно равна 4,226. Далее найдём экономический предел накопления прошлого труда аналитически:

Тж(t)=25/(12t+20)   

Тж ' (t) = -300/(12t+20)²

Тп (t)=0,06t+0,1

Тп ' (t) = 0,06                 

Тс=Тж+Тп

Тс ' = Тж ' +Тп '

Тс ' = -300/(12t+20)² +0,06=0

0,06(12t+20)² -300=0

t  ≈ 4,226

Таким образом, t≈4,226 – граница рационалистического развития, до которой целесообразно накапливать прошлый труд. Тп=0,006 • 4,226 + 0,1=0,36         – экономический предел накопления прошлого труда.

Для определения в  какой степени снижаются затраты  живого труда по мере роста затрат прошлого труда, нужно сравнить величину прироста прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого. Для этого построим график функции Тж = f(Тп), который принимает вид:

t=Тп-0,1

    0,06

Тж= _______25____

      12(Тп-0,1/0,06)+20

 

Тж=_______25____

         (200Тп+19,9)

 

Рисунок 1а ( Степень снижения затрат живого труда по мере роста затрат прошлого труда)

 

Из рис.1а видно, что реализуется убывающий тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда. Данный путь развития, при котором происходит экономия труда живого за счёт увеличения труда прошлого, будет целесообразным до момента времени равного приблизительно 4 годам, и если этот срок ещё не наступил, то данный путь  развития является приемлемым

 

 

 

 

 

 

3. УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

Уровень технологии является показателем качества технологического процесса и определяет его производительную способность.

Воспользуемся моделью  рационалистического развития технологического процесса:

                                                                                             

Все параметры в соотношении (1) являются функциями затрат живого и прошлого труда. В соответствии с этим выводятся единицы измерения  названных параметров.

; 

 

 

Рассчитаем данные показатели для момента времени t=4 года.

                                  

1. Производительность живого труда

 

L=1/Tж=(12t+20)/25,

L=(12*4 + 20)/25=0.36765

 

2. Фондовооруженность

 

В = Тп / Тж = (0.06t+0,1) / (25/(12t+20))=

=(0.06t+0.1)( 21t + 20)/25

В=(0.06х4+0.1)( 21х4 + 20)/25=1,4144

 

3.  Уровень технологий

У =(1/Тп)*(1/Тж)=(1/(0.06t+0.1))*(1/(21t + 20)/25)) =12

 

 

Значение показателя, У	Оценка состояния технологии	Рекомендуемые мероприятия
‹ 4,1	Очень низкий	Закрытие предприятия (замена технологии производства)
› 4,1 до 4,6	Низкий	Коренная реконструкция (все возможные виды технологического развития)
› 4,6 до 6	Повышенный	Частичная реконструкция (эволюционное, рационалистическое развитие технологии)
› 6	Высокий	Поддержание режима функционирования предприятия (рационалистическое развитие технологии)

 

Таблица 4 (оценка состоянии технологии)

 

Полученное значение уровня технологии производства силикатного кирпича соответствует высокому состоянию технологии, из чего можно сделать вывод, что требуется поддержание режима функционирования предприятия.

 

4. Относительный уровень технологий

У*=1/(0.06t+0,1) =1/(0,06*4+0,1)=3

 

Если значение У*> L  рационалистическое развитие целесообразно, если  У*< L – нецелесообразно, а равенство У*=L является границей рационалистического развития.

 

Так как, У*=3, а L=0.36765, то У* › L. Таким образом, на момент времени 4 года данный рационалистический путь развития производства тротуарной плитки является целесообразным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.СТРУКТУРА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

Схема технологического процесса строится по принципу «матрешки», т.е. низшие по иерархии элементы схемы являются составной  частью более высоких. Перед построением  структуры необходимо выделить все имеющиеся в анализируемой технологии элементы: технологические и вспомогательные операции, технологические и вспомогательные переходы, рабочие и вспомогательные ходы.

          Технологическая операция – часть элементарного технологического процесса, характеризующаяся постоянством характера воздействия на сырье, постоянством самого сырья и используемых орудий труда. Например, в технологическом процессе производства силикатного кирпича такой операцией является операция автоклавной переработки.

         Определенные сложности возникают при выделении структурных составляющих в непрерывных технологических процессах, для которых  характерно непрерывное осуществление технологических действий. При этом технологические действия не прерываются на время выполнения вспомогательных действий (осуществляются одновременно с ними). Но и здесь можно четко выделить технологические и вспомогательные действия разного иерархического уровня. Например, химическое взаимодействие между кремнеземом и известью под давлением и повышенной температурой в процессе производства силикатного кирпича - это рабочий ход в структуре технологического процесса, загрузка отформованного сырца – вспомогательный переход.

         Графически структуру технологического процесса представляют на соответствующих иерархических уровнях: технологических операциях (элементами структуры являются технологические и вспомогательные операции), переходах (элементами структуры являются технологические и вспомогательные переходы), рабочих и вспомогательных ходах (элементами являются рабочий и вспомогательный ходы). Графическое представление структуры технологического процесса производства силикатного кирпича представлено на рис.2, 3, 4.

 

Рис. 2. Пооперационная структура  технологического

               процесса производства силикатного  кирпича

                         - предметные связи;

                             - временные связи

 

       Конечной целью исследования структуры технологического процесса является выявление его рабочих и вспомогательных действий,  так как их дальнейшее совершенствование и изменение позволит неограниченно повышать производительность технологического процесса и производства в целом.

      В структуре технологического процесса различают два вида связей между элементами: предметные (по предмету труда) и временные (по времени осуществления), строго говоря, как таковых временных технологических связей не существует.

 

    

Рис. 3. Структура операции автоклавной переработки

               производства силикатного кирпича:

                         - предметные связи;

                            - временные связи

 

В любом технологическом  процессе предметные связи всегда последовательны. Технологические операции следуют  строго одна за другой.

Внутри операции последовательность вспомогательных и технологических переходов также однозначна и неизменна.

По-другому обстоит  дело с временными связями. Они могут  быть «последовательными» (дискретные технологические процессы) и «параллельными» (непрерывные технологические процессы).

 

 

 

Рис. 4.. Структура технологического перехода

           «физико-химическое превращение исходного сырья»:

 

                         - предметные связи;

                            - временные связи

 

На основании вида временных связей определяется соответствующий  вид технологического процесса.

В данном случае процесс  производства силикатного кирпича  на основании вида временных связей является непрерывным. Данный процесс  производства характеризуется непрерывным и одновременным выполнением рабочих и вспомогательных технологических действий. В данном случае в стадии обработки находится несколько порций сырья. Пока над одной порцией 

выполняются, например, рабочие  действия, над другой в это же время, выполняются вспомогательные. Таким образом, хотя при обработке каждой отдельной порции сырья вспомогательные и рабочие действия чередуются, для всех обрабатываемых порций наблюдается одновременное выполнение рабочих и вспомогательных действий. Напри¬мер, пока одна порция сырья загружается, другая перерабатывается и т.д. В итоге получаем непрерывное выполнение рабочих действий, т.е. непрерывный технологический про¬цесс. Наиболее длительными по времени являются рабочие действия, поэтому они определяют сроки обработки. Следо¬вательно, непрерывные процессы "экономят" время, но тре¬буют больших производственных территорий. Непрерывные процессы компактны во времени, но растянуты (разнесены) в пространстве.