Основы технологии производства полнотелого и эффективного керамического кирпича пластическим способом формования

 

Производство керамических изделий, несмотря на разнообразное их назначение, форму и физико-механические свойства, в основном примерно одинаково. Оно состоит из следующих основных процессов добычи глины в карьерах, подготовки массы, заключающейся в дроблении глины и других компонентов смеси, увлажнении водой и перемешивании массы, формования изделий из приготовленной массы, сушки отформованных изделий; обжига предварительно высушенных изделий.

Для отдельных изделий могут быть различными технологические схемы этих процессов (например, два способа прессования кирпича - пластический и полусухой, разные способы сушки — естественная и искусственная). Кроме того, могут быть введены дополнительные процессы, например покрытие изделий глазурью. Более подробно технологические процессы будут описаны ниже.

Качество керамических изделий полностью зависит от состава и чистоты сырья, вследствие чего необходим постоянный контроль за соблюдением технологии карьерных работ и качества добываемого сырья. Заводские лаборатории должны систематически анализиро­вать поступающее сырье и в зависимости от его качества подбирать состав шихты, наиболее благоприятный для данного вида изделий.

Подготовка глиняной массы заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов и последующем тщательном перемешивании их до получения однородной массы. При пластическом способе формования массу увлажняют.

Для механической обработки сырья применяют различное оборудование. Так, для сухого дробления глины используют валковые дробилки различных конструкций. Получившие распространение двухвалковые дробилки делят на две группы — вальцы грубого помола и тонкого помола. Для мокрого помола глины применяют бегуны. Эта машина измельчает глину и включения, смешивает и уплотняет массы с одновременным увлажнением.

Для перемешивания глиняной массы после помола и дополнительного измельчения компонентов используют глиномялки, на которых получают однородную пластическую массу, увлажненную до нужного предела.

Формуют керамические изделия в основном двумя способами — мокрым и полусухим. При мокром способе массу увлажняют до 20— 25% и формуют изделия на гидравлических или механических прессах; при полусухом способе массу увлажняют до 8—12% и формуют изделия прессованием.

Изделия, отформованные пластическим способом, сушат. При полусухом способе формования изделия имеют незначительную влажность, при обжиге не вызывающую растрескивания, поэтому необходимость в сушке отпадает.

Кирпич глиняный обыкновенный сплошной и пустотелый пластического и полусухого прессования представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. По внешнему виду кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и углами и с ровными гранями. Кирпич изготовляют одинарным размером 250х120х65 мм и модульным 250х120х88 мм. Модульный кирпич с технологическими пустотами имеет массу не более 4 кг. В кирпиче технологические пустоты могут быть сквозными или несквозными и должны располагаться перпендикулярно постели

диаметр крупных сквоз­ных пустот составляет не более 16 мм, а ширина прямоугольных пустот—12 мм. В качестве сырья применяю легкоплавкие глины, содержащие 50—75% кремнезема. Изготовление строительного кирпича производят двумя способами—пластическим и полусухим. Наиболее распространен пластический способ.

Пластический способ производства глиняного кирпича осуществляется по следующей схеме. Поступившую на завод глину подвергают обработке до получения пластичной однородной массы. Для этого глиняное сырье сначала подвергают измельчению на вальцах: глиняная масса поступает на поверх­ность двух валков, которые вращаются навстречу друг другу, в результате чего глина втягивается в зазор между ними и измельчается. Валки могут иметь разные диаметры и вращаться с неодинаковой скоростью, в результате чего измельчение протекает интенсивнее. Для более эффективного измельчения к вальцам добавляют бегуны. Затем смесь поступает в глиномешалку, где она увлажняется до 18—25% и перемешивается до получения однородной пластичной массы. Тщательно приготовленная однородная масса поступает затем в ленточный пресс.

Для получения кирпича более высокой прочности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточ­ные прессы. Поступающую в ленточный пресс глиня­ную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она поступает к выходному отверстию- мундштуку. Из последнего

выходит непрерывный глиняный брус, который попадает на автомат для резки и укладки кирпича-сырца на вагонетки камерных или туннельных сушил. Производительность ленточных прессов-кирпича- от 24 ч. до 3 суток.

Процесс сушки представ­ляет собой комплекс явлении, связанных с тепло- и массообменом между материалом и окружающей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее. Одновременно с удалением влаги частицы материала сближаются и происходит усадка Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась.

В целях получения высококачественных керамических изделий процессы сушки и обжига должны осуществляться в строгих режимах.

 

При нагревании изделия в интервале температур  из него удаляется гигроскопическая влага. При температуре  давление водяных паров внутри изделия может достигнуть.

Процесс обжига условно можно разделить на три периода прогрев, собственно обжиг и охлаждение. В период прогрева из сырца удаляется гигроскопическая и гидратная влага, сгорают органические примеси, равномерно прогревается масса и разлагаются карбонаты. При собственно обжиге происходит расплавление наиболее плавкой составной части глины, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, спекая массу. Период охлаждения сопровождается образованием камня.

Обжиг кирпича производят в печах непрерывного действия - кольцевых и туннельных. Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал, условно разделенный на камеры. Эти печи отличаются высокой трудоемкостью и тяжелыми условиями труда, поэтому на новых заводах их не строят.

Основные свойства в соответствии с требованиями ГОСТ

Размеры кирпича (приведены в таблице).

Марки по прочности М300 250 200 150 125 100 М75.

По теплотехническим свойствам и плотности (объемной массе) кирпич и камни в высушенном до постоянной массы подразделяются на три группы:

эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшить их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относят кирпич плотностью не более  и камни плотностью не более .

условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций. К этой группе относят кирпич плотностью свыше обыкновенный кирпич плотностью свыше .

Масса кирпича и камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951-95.

Общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые п.2.7, не должно быть более 5%.

Количество половняка в партии не должно быть более 5%. Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок или имеющие трещины протяженностью по постели полнотелого кирпича более 30 мм, пустотелых изделий—более чем до первого ряда пустот (на кирпиче на всю толщину, на камнях на 0,5 ложковых или тычковых граней).

Недожог и пережог кирпича и камней являются браком;

поставка таких изделий потребителю не допускается.

Известковые включения (дутики), вызывающие после испытания в соответствии с п.4.5 разрушение изделий или отколы на их поверхности размером по наибольшему измерению от 5 до 10 мм в количестве более трех, не допускаются.

Водопоглощение кирпича и камней, высушенных до постоянной массы, должно быть для полнотелого кирпича не менее 8%, для пустотелых изделий- не менее 6%.

Кирпич и камни в насыщенном водой состоянии должны выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашивание) не менее 15, 25, 35 и 50 циклов попеременного замораживания и от­таивания, в зависимости от марки по морозостойкости.

и камни высшей категории качества должны удовлетворять требованиям

пустотелые должны быть эффективными или условно эффективными и иметь марку по прочности не менее 100 полнотелый кирпич должен иметь марку по прочности ни менее 150

морозостойкость изделий должна быть не менее Мрз25

общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые п. 2.7, не должно быть более 3%.

Коэффициент теплопроводности должен быть равным .

Полусухой и шликерный способ подготовки пресспорошков. Технологическая схема производства

Технологическая схема производства кирпича методом полусухого формования.

1-ящичный подаватель, 2-ленточный транспортер, 3-дезинтеграторные вальцы, 4-циклон, 5-сушильный барабан, 6-бункер, 7-тарелочный питатель, 8-дезинтегратор, 9-элеваторы, 10-грохот, 11-глиномешалка с пароувлажнителем, 12-питатель, 13-пресс.

 

Полусухой и шликерный способы подготовки пресспорошков. Полусухой способ приведен на схеме.

Шликерный способ.

Шликерный способ подготовки массы для полусухого способа формования кирпича методом прессования применяется в следующих случаях:

Когда карьерная глина имеет высокую влажность (23 – 26%) и ее сушить в сушильных барабанах затруднительно (практически невозможно).

Когда в составе глины содержится каменистых, карбонатных включений.

Когда требуется получить высококачественный лицевой или облицовочный кирпич.

Сущность шликерного способа заключается в следующем:

Карьерную глину пропускают через зубчатые или камневыделительные вальцы и распускают в воде в специальных мельницах, конструкции «НИИстройкерамики» или агрегатах для дробления и измельчения глины. В этих мельницах глина в среде воды не только распускается, но и измельчается под действием стальных бил и «пальцев», насаженных на вращающийся ротор. Производительность агрегата 20т/час глины. Шликер пропускается через вибросито . Влажность глины (45 – 59%). Шликер из сборного бассейна с мешалкой, подается мембранным насосом в распылительное сушило под давлением 1,4 – 2 МПа, в количестве . В распылительной сушилке глиняный шликер высыхает до влажности 6 – 8% в течении нескольких секунд. Диаметр сопел форсунки 1,5 – 2 м. Полученный порошок направляется транспортом в расходный бункер, дозируется и направляется в двухвальный или бегунковый смеситель, в который поступает молотый брак кирпича и опилки и другие добавки с размером частиц не более 2 мм. Масса из порошков увлажняется до 6 – 8 % процентной влажности, а затем формуются методом прессования в специальных формах на прессах. Прессование осуществляется в две ступени и двусторонним нажатии штампов. На первой ступени выделяется воздух. Производительность прессов то 4 до 10 тыс. штук кирпича в час. Удельное давление 24 – 35 Мпа. Сформованный кирпич сразу поступает на обжиг. Температура обжига

 

Лекция 6