Технология производства кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Выбор технологической схемы

Технология производства керамических изделий состоит из следующих операций: добычи исходных сырьевых материалов, подготовки глиняных масс к формованию, формования изделий (сырца), их сушки и обжига [3].

В процессе изготовления кирпич проходит несколько этапов:

– Подготовка сырьевой базы.

– Нарезка цельного бруса на отдельные части - кирпичи-сырцы.

– Сушка кирпича-сырца.

– Обжиг.

Добыча сырья, подготовка сырьевых материалов

В керамическом производстве карьеры разрабатываются как открытым, так и закрытым способами. Добыча глины в карьере открытым способом состоит из двух самостоятельных операций: разработки вскрыши и полезной породы (глины). Добыча глины осуществляться по всей высоте откоса. Этого добиваются, используя многоковшовый экскаватор.

Многоковшовый экскаватор может работать как с верхним, так и с нижним черпанием. При верхнем черпании рама экскаватора поднята вверх относительно его основания, и ковши срезают породу, двигаясь по откосу забоя сверху вниз. При нижнем черпании рама, наоборот, опущена вниз относительно основания экскаватора, и ковши наполняются глиной при движении их снизу вверх. При нижнем черпании ковши экскаватора заполняются лучше, поэтому этим способом черпания пользуются во всех случаях, когда это возможно по условиям разработки.

Далее после разработки, глина, добытая в карьере, подвергается процессам выветривания, вымораживания, вылеживания в результате ее укладки в конуса.

При этом происходят следующие процессы:

-- диспергация (размельчение) плотной структуры глинистых пластов в результате смены температур при повышенной влажности;

-- частичное гниение органических примесей с выделением газов;

-- возможное разложение маточных пород (полевых шпатов) в результате длительного вылеживания.

При вылеживании происходит набухание глинистых частиц, а также вымывание растворимых солей, что позволяет без лишних затрат избавиться от налетов на поверхности обожженной черепицы. Срок нахождения глины в конусах должен быть не менее 12--18 месяцев. При добыче глины из конусов, та часть глины, использование которой предусмотрено в зимнее время, подвергается выравниванию поверхности с помощью бульдозера и укрывается утеплителем (опилками, камышом).

Вылежавшаяся глина затем направляется на завод с помощью самосвалов.

Глина хранится в складах закрытого и открытого типа.

Подготовка к формованию глин включает операции по разрушению природной структуры глины, по измельчению или удалению крупных частиц, по смешиванию глины с водой и отощающими добавками, снижающими линейные и объемные деформации отформованных изделий в процессе их сушки и обжига. В качестве таких добавок используют шамот и зола ТЭС. Шамот измельчают в шаровой мельнице. После чего шамот и зола ТЭС поступают в смеситель.

Глина со склада поступает в ящичный питатель, предназначенный для дозирования, частичного перемешивания, непрерывной и равномерной подачи глиняной массы.

Ящичный питатель (рисунок 2) состоит из корпуса-бункера, транспортера, привода и натяжного и приводного валов, валов с билами для дробления комьев глины и частичного перемешивания керамической массы.

При прохождении материала под валом сбилами происходит дробление больших комьев глины ичастичное перемешивание компонентов. Сырье дозируют, поднимая шиберы назаданную высоту. Если вящичный питатель загружают глину одного сорта, то промежуточные шиберы убирают и устанавливают один шибер перед валом с билами.

В процессе работы ящичный питатель, заполненный глиной, подает слой глины по высоте, равной зазору между нижней кромкой шибера и движущейся лентой, и по ширине, равной ширине кузова питателя[2].

Глина поступает к выходной части ящичного питателя через зазоры между шибером и пластинчатой лентой за счет веса глины и силы трения между глиной и движущейся лентой.

Рисунок 2 - ящичный питатель

а -- общий вид; 7 -- корпус-бункер; 2 -- транспортер; 3 -- приводной вал; 4 -- бильный вал; б -- привод; 6 -- натяжной вал; б -- кинематическая схема; / -- бильный вал; 2 -- приводной вал; 3 -- промежуточный вал; 4 -- лента транспортера; 5 -- шиберный вал; 6 -- натяжное устройство; 7 *-* натяжной вал; 8 -- редуктор; 9 -- муфта

Далее глиняная масса поступает в глинорыхлитель (рисунок 3), предназначенный для предварительного рыхления глин. Глинорыхлитель состоит из двух валков с билами, установленных в опорах и расположенных в корпусе. На корпусе смонтирован бункер. Под бункером находится рыхлительный валок. Корпус и синхронизатор, обеспечивающий синхронное вращение валков, установлены на общей раме. Привод вращения валков размещен на отдельной раме и соединен с валками зубчатыми муфтами. Глинорыхлитель оборудован пультом управления и огражден.

Поступающая в приемный бункер глина попадает на вращающиеся навстречу один другому валки и разрыхляется под действием бил в процессе продавливания ее между валками. Налипшая на валы глина срезается очистными устройствами.

Для дробления и выделения твердых посторонних включений из глиняной массы используется вальцы грубого помола - камневыделительные вальцы с ребристым валком[8].

Рисунок 3 - Рабочие органы глинорыхлителя:

1 -- валок с билами; 2 -- корпус; 3 -- бункер; 4 -- рыхлительный валок; 5 -- била; 6 -- ось валка с билами

Камневыделительные вальцы с ребристым валком (рисунок 4) состоят из ребристого и гладкого валков, вращающихся навстречу один другому. Гладкий валок установлен в подвижных относительно рамы корпусах подшипников, что позволяет пропускать в межвалковый зазор недробимые предметы, при этом зазор увеличивается на 30мм. После прохождения недробимого предмета гладкий валок возвращается пружинами в исходное положение.

Рисунок 4- Камневыделительные вальцы с ребристым валком

Глиняная масса поступает через загрузочное отверстие на быстроходный ребристый валок, под действием ребер она отбрасывается на гладкий валок и втягивается в межвалковый зазор. Камни и другие твердые включения ударяются о поверхность гладкого валка и верхнюю крышку корпуса и выбрасываются через отводной лоток. Минимальный зазор между валками составляет 10 мм, высота ребер над поверхностью валка равна 10мм.

Далее глина направляется в глинохранилище. На заводе должен быть теплый склад глины, рассчитанный на 30 суток работы завода. Закрытое хранение глины производится в глинохранилишах различного типа. Они отличаются друг от друга, в основном, емкостью и механизмом, с помощью которого осуществляется выемка глины из этой емкости и подача ее на технологическую линию завода.

По виду механизмов глинохранилища делятся:

а) с мостовым грейферным краном;

б) с экскаватором;

в) с канатным скрепером.

В курсовом проекте принято глинихранилище закрытого типа с мостовым грейферным краном.

Подготовка глиняной массы

Далее по ленточному конвейеру глину направляют на дополнительную обработку в глинорастиратель СМ-1241Б (рисунок 5) с отверстиями решеток 16--18 мм.

Керамическая масса, поступающая в глинорастиратель, должна быть предварительно очищена от недробимых включений и иметь влажность 18-20%. Глинорастиратель редназначен для окончательной переработки керамической массы и достижения ее высокой однородности. Глинорастиратель состоит из корпуса в виде чаши, десяти решеток, крыльчатки с лопостями, привода крыльчатки и тарели с приводом

Подлежащая переработке керамическая масса подается сверху в чашу диаметром 2м. В чаше она захватывается лопостями вращающейся крыльчатки, перемешивается и смещается по днищу с конусной поверхностью к решеткам корпуса, где концевой частью лопасти продавливается через решетки на тарель. Тарель вращается в сторону, противоположную вращению крыльчатки. В результате этого создается относительно ровный слой массы, который ножом сбрасывается с тарели на ленту отводящего транспортера [9].

Затем глиняная масса направляется в вальцы тонкого помола. Предназначен для тонкого помола глиняных масс. В состав вальцов входят валковая клеть, рама, приводы быстроходного и тихоходного валков, гидросистема, шлифовальные устройства.

Увлажнение и перемешивание глиняной массы

Далее глиняная масса поступает в смеситель с фильтрующей решеткой, предназначенный для равномерного перемешивания, пароувлажнения с одновременным удалением из массы твердых включений, повышения однородности массы по объему. Смеситель СМ-1238А (рисунок 6) состоит из корпуса, смесительных валов, оснащенных шнековыми секциями, фильтрующей головки и ее гидропривода, привода смесительных валов и рамы. Количество влаги доводится до18-25%. Всмесителе кглине примешиваются шамот и зола ТЭС.

Смеситель СМ-1238А работает следующим образом. Глиняная масса, прошедшая предварительную обработку, поступает через загрузочный люк в корпус смесителя. В нижнюю часть корыта через специальные щели подается пар, который прогревает и увлажняет керамическую массу. Смесительные валы, вращаясь в противоположные стороны, лопатками перемешивают глиняную массу и перемещают ее по направлению к шнекам. Шнеки захватывают и продавливают глиняную массу через фильтрующую решетку. При продавливании керамическая масса освобождается от посторонних включений, которые задерживаются в специальных карманах, расположенных перед фильтрующей решеткой. При перемещении решетки поперек корпуса посторонние включения удаляются.

На глиняную массу с помощью ленточных конвейеров направляют в специальный шихтозапасник башенного типа, бункерах и других механизированных емкостях. Промежуточные емкости (силосы) от 25 до 350 м³ обеспечивают вылеживание переработанной и увлажненной массы от 5--6 ч до 24 ч. На отечественных заводах используют башни-силосы типа СМК-178 емкостью 150 м³. Производительность башни -- 25м³/ч, установленная мощность электродвигателей -- 42 кВт.

Расположение шихтозапасника в середине технологического процесса следует признать весьма удачным технологическим решением.

Запас шихты гарантирует ритмичность работы формовочного отделения, а следовательно, и другие переделов производства[10].

Формование

Далее по конвейеру керамическая смесь поступает к шнековому прессу (рисунок 7). Шнековый пресс предназначен для пластического формования кирпича. В прессе осуществляются процессы перемешивания, доувлажнения, вакуумирования, прессования и формования керамической массы нормальной влажности (около 18-20%).

Пресс состоит из шнекового нагнетателя, формующего звена, смесителя, вакуумной камеры, приводов нагнетателя и смесителя.

Керамическая масса, прошедшая предварительную обработку, поступает в смеситель, где перемешивается и доувлажняется. Лопатками и конусным шнеком, смонтированным на валу смесителя, керамическая масса продвигается к входному отверстию вакуумной камеры. После входа в вакуумную камеру керамическая масса разрезается на ленты ножами, установленными на валу смесителя. Это облегчает вакуумирование и способствует улучшению формовочных свойств керамической массы и качества отформованных изделий.

Нагнетательный валок обеспечивает равномерную подачу керамической массы к транспортирующей и прессующей частям шнека. Выпорная лопасть шнека выжимает керамическую массу в коническую головку пресса, а мундштук придает изделию необходимую форму. Управление шнеком полуавтоматическое, осуществляется с пульта управления[2].

Резка глиняного бруса, сушка

Для резки глиняного бруса, выходящего из формующего звена шнекового пресса, используют автомат многоструйно резки.

Обжигать сразу кирпич сырец нельзя, так как на данном этапе он имеет очень высокое содержание влаги и при обжиге просто потрескается. Поэтому кирпичи сначала сушат, процесс сушки является обязательным. Процесс сушки происходит в сушилках туннельного типа. Сушка работает по принципу противотока, длительность сушки кирпича - 72 часа, цикл толкания 2 часа 40 минут. Температура на входе в сушку 30 - 35 С?, на выходе 55 - 68 С?. В это время влага, содержащаяся в изделиях, перемещается из внутренних областей к поверхности, вступает в соприкосновение с теплым воздухом и испаряется. В результате испарения воды освобождается место между частицами глины. Происходит уменьшение объема изделий или усадка. Температура сушки и обжига, а также темп роста температуры, играют важную роль в процессе изготовления кирпичей. Влага начинает испаряться при нагреве изделия в диапазоне температур 0-150°C. Когда температура нагрева достигает 70°C, давление водяных паров может достичь критических значений, что в свою очередь приведет к возникновению трещин. Рекомендуемый темп роста температуры 50-80°C в час. При этом скорость испарения влаги с поверхности, не будет опережать скорость парообразования внутри изделия.

Туннельные противоточные сушилки (рисунок 7) просты по устройству и конструктивно различаются лишь схемами подвода и отвода теплоносителя. Подвод и отвод теплоносителя бывает нижним или верхним; либо подвод нижний, а отвод верхний или наоборот; сосредоточенный из одного отверстия или распределенный через ряд отверстий[10].

Подвод и отвод теплоносителя производят через отверстия, расположенные в конце туннеля со стороны выгрузки сырца, а отбор его-- в противоположном конце туннеля со стороны загрузки вагонеток с сырцом.

Горячий воздух поступает из подводящего приточного канала при открытом положении заслонки и отводится с противоположного конца при открытой заслонке в вытяжной канал, ведущий к отсасывающему вентилятору. Поезд сушильных вагонеток периодически перемещается в туннеле в направлении, противоположном направлению движения теплоносителя, поэтому сушилка называется противоточной.

Туннельные сушилки для керамического кирпича по сравнению с камерными имеют ряд преимуществ. Сушка в них идет при установившемся режиме, без регулирования; создаются более благоприятные, чем в камерных сушилках, условия для сушки-- свежесформованный сырец попадает в среду влажного, имеющего небольшую температуру теплоносителя. По мере высыхания сырца и продвижения вагонеток к выгрузочному концу сырец встречает теплоноситель с более высокой температурой и менее насыщенный влагой, что снижает неравномерность сушки. Сроки сушки сырца в туннельных сушилках меньше, чем в камерных.

Однако это достигается лишь при условии правильного подбора температуры, влажности, скорости и количества теплоносителя, а также наиболее рациональной укладки высушиваемых изделий на вагонетках.

В туннельных сушилках кирпич сушат за12--50 ч при температуре теплоносителя 50-180°, температуре отработанного теплоносителя 25-40° и расходе теплоносителя на один туннель 3000-10 000 м3/ч.

Обжиг

После завершения сушки кирпичи отправляются на обжиг в туннельную печь. Кирпич сырец отправляется впечь, все еще имея небольшое количество влаги, примерно 8-12%. Поэтому вначале обжига происходит досушивание кирпичей. Затем при температурах 550-800°C начинается дегидратация глинистых минералов. Кристаллическая решетка минералов распадается, в результате теряется пластичность глины, происходит усадка изделия. В диапазоне температур 200-800°C выделяются летучие органические примеси глины и добавки. При этом темп роста температуры обжига достигает значений в300-350°C в час. Далее некоторое время температуру выдерживают до полного выгорания углерода. Дальнейшее повышение температуры, более 800°C, приводит к структурному изменению изделия. На этом этапе темп увеличения температуры составляет 100-150°C в час-- полнотелые кирпичи и200-220°C в час-- пустотелые. После того как достигнута максимальная температура обжига, происходит выдерживание температуры, для равномерного прогрева всего изделия. Затем начинают снижать температуру обжига на100-150°C. Приэтом кирпичи еще более усаживаются и деформируются. По достижении температуры ниже 800°C темпы охлаждения достигают значений в250-300°C в час. Время на обжиг партии изделий при таких условиях составляет примерно 6-8 часов. После обжига структура изделия полностью меняется. Теперь это камневидный предмет, водостойкий, прочный, устойчивый к перепадам температур, а также обладающий другими полезными свойствами.

Туннельная печь представляет собой прямой канал длиной 36 м. Высота канала от пода вагонетки обычно составляет 1,7 м, а ширина 3 м (рисунок 8).

На полу канала проложены рельсы, на которые вплотную одна к другой поставлены вагонетки с нагруженным на них кирпичом. Весь этот состав вагонеток через определенные промежутки времени 30 мин передвигается вдоль тоннеля, каждый раз на длину одной вагонетки. При этом каждый раз в печь заталкивается одна вагонетка с нагруженным сырцом, а из противоположного конца тоннеля выкатывается одна вагонетка с готовым кирпичом.

Примерно по середине печи расположена зона обжига, где необходимую температуру (поддерживают либо за счет топлива, забрасываемого через топливные трубки (как в кольцевой печи), либо через боковые топки. В тех случаях, когда кирпич обжигают жидким или газообразным топливом, в зоне обжига устанавливают форсунки или газовые горелки. кирпич глиняная масса

Вагонетки проталкивают при помощи специального толкателя или при помощи приводной лебедки и троса.

Для защиты ходовой части вагонеток от действия высокой температуры платформы вагонеток футеруют огнеупорным материалом и снабжают боковыми фартуками. Фартук при вводе вагонетки в печь погружается в песок, насыпанный в так называемые песочные затворы, создающие необходимое уплотнение между краями вагонеток и стенами тоннеля. Уплотнение же между торцами вагонеток достигается за счет точной подгонки их футеровки и промазки торцов мягкой глиной или прокладки асбестовых жгутов. Таким образом, обжигательный канал полностью изолируется от подподового пространства, где находятся скаты и подшипники вагонеток[2].

Далее кирпич сортируют и отправляют на склад готовой продукции.

Размещено на Allbest.ru